【技术实现步骤摘要】
基于舰船尾迹和海底地形内波模型的水下航行器检测方法
本专利技术属于遥感技术、海洋科学和自然地理的交叉领域,更具体地,涉及一种基于舰船尾迹和海底地形内波模型的水下航行器检测方法。
技术介绍
水下航行器和水下鱼群对人类的贡献是非常巨大的水下航行器的探测和水下鱼群的预测定位一直受到众多国家的重视。在各种探测手段中,遥感探测技术具有独特的优越性,可以对固定海域实施大范围,周期性地监测,一直受到发达国家海军的高度重视。在舰船尾迹的SAR遥感成像仿真方面,国外公开的文献资料很少,尤其是有关潜艇内波的遥感探测。对于水下航行器的探测,现有的探测并没有利用海底背景内波模型为指导,对背景进行滤波处理探测水下航行器的方法。国内外未有利用海面舰船尾迹和海底背景内波模型约束的水下航行器探测方法的相关报道,本专利技术以海面舰艇尾迹的检测和海底背景内波模型为约束,对真实SAR图像进行背景滤波处理,检测得到水下航行器的位置。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于运动中舰船尾迹的检测和海底地形内波模型的构建作为背景约束,水下航行器会对海洋的内波产生扰动,将产生的信号叠加在水面内波信号和地形引起的内波信号的微弱信号,利用舰船尾迹的检测和海底地形内波的固有模式对水下航行器产生的微弱信号进行检测、定位、识别,利用模式滤除干扰。解决了现有的只利用获取到的SAR图像进行检测,而没有利用运动中的舰艇和海洋背景内波模型的约束检测定位的问题,海面运动中的舰船前行时会产生尾迹,同时海底地形和海洋密度分层在扰动的作用下也会产生海洋自身的内波,因此可以根据舰船的检测和海底地形与海洋分层密度建立海底背景内波模型,对 ...
【技术保护点】
一种基于舰船尾迹和海底地形内波模型的水下航行器检测方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)海面舰船动目标尾迹的检测:对可见光图像的海面舰船动目标进行检测,确定舰船所在的位置和行进方向,由此可以推断得到海面舰船移动所产生的尾迹;(2)海底地形内波模型的建立:基于连续分层海洋结构,建立内波传播方程,首先列出流体力学基本方程组,通过拉格朗日方程得到流函数的特征方程,逐步推导得到关于振幅的传播方程,建立三层海洋模型的非线性方程,对内波传播过程中的波形演变情况进行模拟;(3)SAR图像的海底内波背景滤波水下航行器检测:利用检测到的舰船尾迹和模拟计算得到的海底内波背景模型,作为真实SAR图像的海洋内波背景,利用这些模型作为约束,检测、识别、定位水下航行器的位置。。
【技术特征摘要】
1.一种基于舰船尾迹和海底地形内波模型的水下航行器检测方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)海面舰船动目标尾迹的检测:对可见光图像的海面舰船动目标进行检测,确定舰船所在的位置和行进方向,由此可以推断得到海面舰船移动所产生的尾迹;所述步骤(1)具体包括如下子步骤:(1.1)对SAR图像对应区域的可见光图像进行降采样操作与高斯滤波平滑处理,使用一个m*m的高斯低通滤波器用于平滑降采样后数据,从而得到降采样滤波后的图像f(x,y);(1.2)对降采样滤波后的图像f(x,y)进行视觉非线性曲面阈值分割二值化;(1.3)对上述二值化阈值图像g(x,y)进行标记处理,利用区域生长的方法,标记一幅图像的连通区域;(1.4)根据舰船的特点进行特征选择和分类识别,提高舰船位置的识别率,准确定位舰船的尾迹位置;(2)海底地形内波模型的建立:基于连续分层海洋结构,建立内波传播方程;具体过程为:首先列出流体力学基本方程组,通过拉格朗日方程得到流函数的特征方程,逐步推导得到关于振幅的传播方程,建立三层海洋模型的非线性方程,对内波传播过程中的波形演变情况进行模拟,得到海底地形内波模型B(x,y,z,t),其中,x,y,z是指图像中任一像素点的空间坐标,t表示时间;(3)SAR图像的海底内波背景滤波水下航行器检测:利用检测到的舰船尾迹和模拟计算得到的海底地形内波模型,作为真实SAR图像的海洋内波背景,利用这些模型作为约束,检测、识别、定位水下航行器的位置;所述步骤(3)具体包括:该时刻含有目标的SAR图像BT(x,y,z,t),由海面舰船尾迹S(x,y,z,t),海底背景内波模型B(x,y,z,t),被海洋畸变了的目标辐射场T(x,y,z,t),外界的干扰场δ(x,y,z,t)共同产生;目标背景体辐射场的影响由S(x,y,z,t)、B(x,y,z,t)和T(x,y,z,t)产生,有如下公式:T(x,y,z,t)=BT(x,y,z,t)-B(x,y,z,t)-S(x,y,z,t)其中T(x,y,z,t)为水下航行器产生的内波场,BT(x,y,z,t)为水面舰艇尾迹内波、海底地形背景固定内波和水下航行器内波场的复合,B(x,y,z,t)为海底地形背景固定内波场,S(x,y,z,t)为海面舰艇尾迹内波场,最后得到水下航行器产生的内波场T(x,y,z,t)。2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤(1.2)具体为:设降采样滤波后的图像f(x,y)中包含目标和背景,门限η将各象素{f(x,y)}分为暗...
【专利技术属性】
技术研发人员:张天序,郝龙伟,杨柳,马文绚,曹少平,黄正华,华锋,王道龙,
申请(专利权)人:华中科技大学,
类型:发明
国别省市:湖北;42
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