一种基于线性滤波法的SAR海浪成像仿真方法技术

一种基于线性滤波法的SAR海浪成像仿真方法，包括根据线性滤波法和双峰海浪谱生成海面高度图并求斜率图；利用入射角及斜率图计算局地入射角，结合倾斜调制和Bragg散射理论得到含有倾斜调制的散射系数；添加流体力学调制；利用速度聚束调制理论得到像方位向位移；添加均匀分布的相位角生成复散射系数图；沿方位向移动对应位移再非相干叠加生成复散射图像；归一化得到归一化复散射图像；生成间隔为的M幅复散射图像；对得到的M幅图像添加相位角，最终得到时间T内M幅复散射图像。本发明专利技术利用双峰海浪谱生成的海面包含风浪和涌浪成分；计算速度聚束效应图像方位向位移并作非相干叠加相加；对相邻间隔图像添加了相位差，方法更符合真实散射过程。

【技术实现步骤摘要】
一种基于线性滤波法的SAR海浪成像仿真方法
本专利技术涉及一种基于线性滤波法的SAR海浪成像仿真方法，具体为基于线性滤波法及倾斜调制、流体力学调制、速度聚束调制的二维海面海浪的SAR图像的仿真，属于合成孔径雷达(SAR)的海洋应用领域。
技术介绍
海浪作为海洋中的重要海洋现象，主要包括风浪和涌浪两种类型。风浪是由风直接作用下产生的波动，涌浪是指由风浪传播出风浪区后形成的波浪。海浪在海洋中广泛存在，是从事海洋生产生活活动、进行海上军事活动、研究海气相互作用以及全球海洋气候及现象必须要考虑到的海洋现象。合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)有着全天时、天候、极高分辨率的特点，现已广泛用于海浪观测中。从SAR系统出现至今，国内外学者做了长期大量的海洋相关的利用SAR图像的研究，也积累了大量的相关数据，SAR的系统技术发展迅速，随着分辨率的大幅度提高以及各种新体制SAR的出现，研究进展迅速，为研究人员提供了相当便利的条件以及多种多样的SAR数据。然而受到卫星轨道以及机载SAR飞行路线限制，SAR海浪影像仍然十分稀缺，利用计算机仿真SAR海浪图像对科学研究有极大的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于线性滤波法的SAR海浪成像仿真方法，包括：1)利用线性滤波法和双峰海浪谱仿真模拟大小为Nxρx×Nyρy的二维粗糙海面，其中x轴为距离向，y轴为方位向，ρx和ρy分别是x和y方向的分辨率，为正实数，Nx和Ny分别是最终得到的HH/VV通道的复散射系数图的x和y方向的离散点数，为正整数，二维粗糙海面在x和y方向的像素点分别为Nx×ρx个和Ny×ρy个；其特征在于还包括以下步骤：2)根据模拟的二维粗糙海面沿距离向求偏导获得该粗糙海面的距离向斜率，再利用入射角和距离向斜率求得局地入射角；3)根据倾斜调制理论和倾斜调制传递函数及步骤2)得到的局地入射角求得HH/VV通道Bragg散射系数图...

【技术特征摘要】
1.一种基于线性滤波法的SAR海浪成像仿真方法，包括：1)利用线性滤波法和双峰海浪谱仿真模拟大小为Nxρx×Nyρy的二维粗糙海面，其中x轴为距离向，y轴为方位向，ρx和ρy分别是x和y方向的分辨率，为正实数，Nx和Ny分别是最终得到的HH/VV通道的复散射系数图的x和y方向的离散点数，为正整数，二维粗糙海面在x和y方向的像素点分别为Nx×ρx个和Ny×ρy个；其特征在于还包括以下步骤：2)根据模拟的二维粗糙海面沿距离向求偏导获得该粗糙海面的距离向斜率，再利用入射角和距离向斜率求得局地入射角；3)根据倾斜调制理论和倾斜调制传递函数及步骤2)得到的局地入射角求得HH/VV通道Bragg散射系数图；4)根据流体力学调制理论和流体力学调制传递函数及步骤3)得到的HH/VV通道Bragg散射系数，得到包含倾斜调制及流体力学调制的HH/VV通道Bragg散射系数图；5)生成大小为Nxρx×Nyρy的服从均匀分布的单位化相位角，对步骤4)中得到的HH/VV通道Bragg散射系数图开平方，再与所述单位化相位角相乘得到复散射系数图；6)根据速度聚束调制理论计算由速度聚束效应带来的HH/VV通道Bragg散射系数图的方位向位移量；7)步骤6)得到的方位向位移量与步骤5)得到的复散射图中每个元素存在一一对应关系，利用步骤6)得到的方位向位移量对步骤5)得到的复散射图中每个元素沿方位向移动对应位移，得到大小为Nxρx×Nyρy的移动后的HH/VV通道Bragg散射系数图；若移动后存在重合的像元则遵循非相干矢量叠加原则直接相加，并记录每个新像元叠加上的像元数，若没有重合的像元则叠加上的像元数为零；8)利用步骤7)得到的移动后的HH/VV通道Bragg散射系数图沿方位向和距离向作ρx×ρy叠加得到大小为Nx×Ny的Bragg散射系数图，根据步骤7)中记录的像元叠加数计算作ρx×ρy叠加后，大小为Nx×Ny的Bragg散射系数图每个像元叠加的原始像元数；用大小为Nx×Ny的Bragg散射系数图逐像元除以对应的像元叠加数总面积以做面积归一化处理，得到归一化后含有倾斜调制、流体力学调制、速度聚束调制的大小为Nx×Ny的HH/VV通道Bragg散射系数图；9)在一个SAR积分时间T内重复步骤2)至步骤8)生成M幅包含三种调制的HH/VV通道Bragg散射系数图；10)生成M个符合相位差概率密度分布函数的随机相位矩阵，将步骤9)中得到的包含三种调制的HH/VV通道Bragg散射系数图求模值后开平方，再与所述随机相位矩阵依次相乘，然后叠加并取平均，最终得到HH/VV通道的复散射系数图。2.如权利要求1所述的基于线性滤波法的SAR海浪成像仿真方法，其特征在于：所述步骤1)中，线性滤波法又称蒙特卡罗方法，利用该方法模拟海面是在频域中对海浪的功率谱进行滤波然后作逆傅里叶变换即得到粗糙海面的高度起伏；根据海面线性调制理论，假设海面沿x和y方向长度为Lx和Ly，海表轮廓可以表示为：其中xm＝mρx，yn＝nρy，ρx和ρy分别是x和y方向的分辨率，Nx和Ny分别是x和y方向的离散点数，m∈[-Nx/2+1,Nx/2]，n∈[-Ny/2+1,Ny/2]，m,n是二维图像中坐标位置，mk∈[-Nx/2+1,Nx/2]，mk∈[-Nx/2+1,Nx/2]；mk,nk是二维频域中空间坐标，这里Nx和Ny取正偶数，为海浪波数，t为时间，这里的和是海浪波数在x和...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦敏，徐延东，王运华，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37