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合成孔径雷达图像反演海面风向新方法的研究

姜祝辉 黄思训 石汉青 张伟 王彪

合成孔径雷达图像反演海面风向新方法的研究

姜祝辉, 黄思训, 石汉青, 张伟, 王彪
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  • 提出了利用基于Tikhonov正则化的二维数值微分方法来反演合成孔径雷达图像海面风向的新方法. 首先将高分辨率合成孔径雷达图像去噪、降采样并分割成数个子图像,利用基于Tikhonov正则化的二维数值微分方法求解所关注子图像每一个点的梯度方向,在此基础上通过带有距离权重的目标函数确定子图像整体强度的梯度方向,该梯度的垂线方向就是所要求解的风向,然后进行模拟试验,在添加误差为10%的随机扰动情况下,分别基于Tikhonov正则化的二维数值微分方法与基于有限差分的Sobel算子方法来反演风向,结果表明,前者误差为0.7293,后者误差为13.5069,最后进行了实例试验,结果显示,Sobel算子方法的部分风向反演结果偏离整体风向明显,而基于Tikhonov正则化的二维数值微分方法的风向反演结果一致性较好. 将三个船舶报风向与相应位置合成孔径雷达图像的海面风向反演结果进行对比,Sobel算子方法的风向反演结果平均误差在9.0331,而基于Tikhonov正则化的二维数值微分方法的风向反演结果平均误差仅为1.1148.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:40775023)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-11-25
  • 修回日期:  2011-04-19
  • 刊出日期:  2011-10-15

合成孔径雷达图像反演海面风向新方法的研究

  • 1. 解放军理工大学气象学院,南京 211101
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:40775023)资助的课题.

摘要: 提出了利用基于Tikhonov正则化的二维数值微分方法来反演合成孔径雷达图像海面风向的新方法. 首先将高分辨率合成孔径雷达图像去噪、降采样并分割成数个子图像,利用基于Tikhonov正则化的二维数值微分方法求解所关注子图像每一个点的梯度方向,在此基础上通过带有距离权重的目标函数确定子图像整体强度的梯度方向,该梯度的垂线方向就是所要求解的风向,然后进行模拟试验,在添加误差为10%的随机扰动情况下,分别基于Tikhonov正则化的二维数值微分方法与基于有限差分的Sobel算子方法来反演风向,结果表明,前者误差为0.7293,后者误差为13.5069,最后进行了实例试验,结果显示,Sobel算子方法的部分风向反演结果偏离整体风向明显,而基于Tikhonov正则化的二维数值微分方法的风向反演结果一致性较好. 将三个船舶报风向与相应位置合成孔径雷达图像的海面风向反演结果进行对比,Sobel算子方法的风向反演结果平均误差在9.0331,而基于Tikhonov正则化的二维数值微分方法的风向反演结果平均误差仅为1.1148.

English Abstract

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