1.一种利用单幅船载X波段雷达图像反演海浪参数的方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:选取反演区域,X波段雷达采集一幅灰度图像I(r,θ),其中,r为海面的点到雷达的距离,θ是方位角;选取相同距离、不同方位角的区域1和区域2;
步骤二:将区域1和区域2中雷达图像的灰度值分别插值到直角坐标系中,然后进行傅里叶变换,得到区域1的波数谱S1(kx,ky)和区域2的波数谱S2(kx,ky),其中kx和ky分别为沿直角坐标的x方向和y方向的波数;
步骤三:找出区域1的波数谱的峰值S1max及其对应的波数分量kx1和ky1,求出区域1的峰值波数和峰值波向;找出区域2的波数谱的峰值S2max及其对应的波数分量kx2和ky2,求出区域
2的峰值波数和峰值波向:
步骤四:根据区域1和区域2的波数谱,求峰值波数kmax和峰值波向θmax;然后结合海浪的频散关系,计算得到波浪的主波波长L和主波周期T;
步骤五:消除峰值波向的180°方向模糊;
步骤六:选取主波波向附近的方向,对其灰度值积分,从而计算得到海浪的有效波高。
2.根据权利要求1所述的一种利用单幅船载X波段雷达图像反演海浪参数的方法,其特征在于:所述区域1的方位角为θ1~θ1+30°,区域2的方位角为θ2~θ2+30°,且θ1和θ2满足:
120°≤|θ1-θ2|≤150°。
3.根据权利要求2所述的一种利用单幅船载X波段雷达图像反演海浪参数的方法,其特征在于:所述步骤三区域1的峰值波数和峰值波向为:所述区域2的峰值波数和峰值波向为:
4.根据权利要求3所述的一种利用单幅船载X波段雷达图像反演海浪参数的方法,其特征在于:所述步骤四中峰值波数kmax和峰值波向θmax具体为:如果S1max>S2max,则kmax=k1max,θmax=θ1max;如果S1max≤S2max,则kmax=k2max,θmax=θ2max;然后结合海浪的频散关系,计算得到波浪的主波波长L和主波周期T。
5.根据权利要求4所述的一种利用单幅船载X波段雷达图像反演海浪参数的方法,其特征在于:确定波浪的主波波长L和主波周期T的方法具体为:其中:g为重力加速度,d为观测海区的水深。
6.根据权利要求5所述的一种利用单幅船载X波段雷达图像反演海浪参数的方法,其特征在于:所述步骤五具体为:
对于雷达图像的每个方位向,分别对径向的灰度值积分:其中,r1和r2分别为观测区域到雷达的最小距离和最大距离;如果Ir(θmax)>Ir(θmax+
180°),则主波波向为θm=θmax;否则,主波波向为θm=θmax+180°。
7.根据权利要求6所述的一种利用单幅船载X波段雷达图像反演海浪参数的方法,其特征在于:所述观测区域到雷达的最小距离r1和最大距离r2的范围均为500m~1000m。。
8.根据权利要求7所述的一种利用单幅船载X波段雷达图像反演海浪参数的方法,其特征在于:所述步骤六灰度值积分具体为:
其中,Δθ为方向的增量;
海浪的有效波高具体为:
h=a+b·std(Ia(r′)),r1≤r′≤r2, (7)其中,h为有效波高,std表示标准差;a和b为待定系数,可以用浮标定标来确定。
9.根据权利要求8所述的一种利用单幅船载X波段雷达图像反演海浪参数的方法,其特征在于:所述方向的增量Δθ的取值范围为15°~30°。