1.一种基于X波段雷达图像的内波相速度场及参数的提取方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:结合船只的运动方向和雷达天线的安装方向,对X波段雷达图像作方位校正,将正北向校正至0°;
步骤2:选取连续观测的两组X波段雷达图像序列I1(r,φ,t)和I2(r,φ,t),其中,I为雷达图像的灰度值,r和φ分别径向距离和方位角,t表示观测时间;对每组图像序列分别关于时间作平均处理,得到两幅平均后的雷达图像 和步骤3:对平均后的雷达图像进行斜坡校正,对于每一个方位角φ0,分别用指数函数拟合平均后的雷达图像的灰度值,即:br
Ifi(r,φ0)=a·e +c(i=1,2) (1)其中,a、b和c为待定系数,采用最小二乘法进行拟合确定;然后用原始灰度值减去拟合值,得到斜坡校正后的灰度值,即:步骤4:对两幅图像分别进行灰度直方图均衡化处理,增强图像的对比度;然后,选取阈值I0,对两幅图像Ic1和Ic2分别进行灰度图像二值化处理,即:步骤5:利用光流算法处理图像I′c1(r,φ0)和图像I′c2(r,φ0),得到内波波峰线上各点的相速度的大小和方向矢量;
步骤6:对斜坡校正后的图像Ic1(r,φ0)和图像Ic2(r,φ0)做二维交叉谱分析,得到振幅谱和相位谱,根据振幅谱的峰值所在的方向确定内波的传播方向,选择相位谱大于0的传播方向为主波波向φm;
步骤7:判断内波的类型,观察剖面及雷达图像明暗条纹的顺序,逆着内波的传播方向,如果内波亮条纹在前、暗条纹在后,则该内波为下降型内波;反之,该内波为上升型内波;
步骤8:选取主波方向的雷达灰度值剖面Ic1(r,φm)和Ic2(r,φm),根据这两个剖面求出主波方向上内波的平均相速度Cp,即:其中,Δd为两剖面中最亮点或最暗点的距离差,Δt为两幅图像的时间间隔;
步骤9:对于雷达灰度值剖面Ic1(r,φm),找出最大值与最小值之间的距离D,则内波的半振幅宽度l及内波波长λ分别为:根据内波波长λ,求得内波频率f:
2.根据权利要求1所述的基于X波段雷达图像的内波相速度场及参数的提取方法,其特征在于,步骤1中,所述X波段雷达图像的数量为32‑64幅,相邻两组图像序列的间隔时间为
1‑5分钟。
3.根据权利要求1所述的基于X波段雷达图像的内波相速度场及参数的提取方法,其特征在于,步骤4中,所述选取阈值I0的步骤如下:(1)统计一幅雷达图像的最小灰度值Imin和最大灰度值Imax,计算二者的黄金分割值为初始阈值,即:I0=Imin+(Imax‑Imin)×0.618 (8)(2)根据阈值将一幅图像的灰度值进行分割,得到两个像素集合分别为G1={I(r,φ)≥I0},G2={I(r,φ)<I0};
(3)计算像素集合G1和G2的灰度平均值μ1和μ2:(4)根据μ1和μ2计算新的阈值,即:
I0=μ1+(μ2‑μ1)×0.618 (11)重复步骤(2)~步骤(4),直至阈值I0收敛到某一范围为止。
4.根据权利要求1所述的基于X波段雷达图像的内波相速度场及参数的提取方法,其特征在于,步骤5中,所述光流算法为Horn‑Schunck光流法。
5.根据权利要求4所述的基于X波段雷达图像的内波相速度场及参数的提取方法,其特征在于,所述Horn‑Schunck光流法为利用最小二乘法求以下方程:其中, 和 分别代表雷达图像的灰度值I(x,y,t)随着直角坐标系中的距离x、距离y、时间t的变化率; 和 分别代表参考点沿着x和y方向的移动速度,即光流;δ为控制平滑度参数。