基于X波段导航雷达海面回波图像预处理的研究

论文摘要

X波段导航雷达海面回波数据的采集过程中存在着很多实际问题,包括数据中存在噪声,沿某一扫描方向的数据丢失等。这些问题对后期利用数据来反演各种海态参数存在很大影响,直接影响了参数估计的精度。因此,本文针对以上问题进行了对原始数据的预处理研究。首先,因为X波段雷达回波图像与传统的图像在空间分布上存在很大的不同,所以,根据海面X波段雷达回波图像数据的时空特点,本文提出了一种新的去噪方法。该方法利用线检测对雷达图像中的射线状噪声进行分离,然后针对这种特殊的噪声形式提出一种阈值分割的方法,最后在极坐标下针对噪声点进行插值修复。实验表明,与传统的均值滤波和中值滤波等方法相比,新方法无论在主观视觉还是信噪比方面,都有了一定改进,图像保留了更多的细节信息,具有较好的去噪效果。然后,本文研究了一种基于多幅图像的数据修复算法。在所掌握的数据比较充分的时候,为了保证所修复数据的精度,在图像修复过程中可以考虑引入时间相关性的影响。本文研究了传统的运动估计方法,采用在小波域运动估计的方法查找在时间序列上的匹配块,并在修复的过程中引入这些查找到的匹配块的影响。实验表明,该方法对原始数据有了很好的逼近,保证了修复后数据的精度。最后,本文对原始的图像数据进行了几何变换,还原了真实的扫描空间分布,对非整数网格点使用反距离加权法插值,最终完成了图像的可视化。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 X 波段雷达回波反演技术研究发展
• 1.3 WaMos II 系统简介
• 1.3.1 WaMoS II 特点
• 1.3.2 WaMoS II 数据输出
• 1.4 本论文研究内容和组织结构
• 第二章 X 波段导航雷达基本原理和回波数据分析
• 2.1 X 波段导航雷达的基本原理
• 2.1.1 镜面反射和后向散射
• 2.1.2 Bragg 散射
• 2.1.3 雷达距离分辨率和方位向分辨率
• 2.2 原始雷达回波数据格式
• 2.3 位图文件格式介绍
• 2.4 雷达回波数据的可视化
• 2.5 本章小结
• 第三章 图像去噪方法的研究
• 3.1 图像中的噪声
• 3.2 图像中去噪方法概述
• 3.3 图像的空间域去噪
• 3.3.1 邻域平均法
• 3.3.2 空间域低通滤波法
• 3.3.3 多幅图像平均法
• 3.3.4 中值滤波
• 3.3.5 复合型中值滤波
• 3.4 图像的变换域去噪
• 3.4.1 频率域低通滤波
• 3.4.2 基于小波变换的图像去噪
• 3.5 图像质量评价方法
• 3.5.1 图像的主观评价
• 3.5.2 图像的客观评价
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于单幅图像的X 波段导航雷达回波数据去噪研究
• 4.1 X 波段导航雷达回波图像噪声分析
• 4.2 雷达图像噪声的识别
• 4.3 反距离加权法（IDW, Inverse Distance Weighted）插值修复
• 4.4 插值方法在本文中的具体应用
• 4.5 实验结果分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 基于多幅图像的X 波段导航雷达回波数据修复研究
• 5.1 现有的几种图像修复方法介绍
• 5.1.1 视频序列修复技术
• 5.1.2 扩散修复技术
• 5.1.3 匹配修复技术
• 5.1.4 图像分解的修复技术
• 5.2 本文待修复数据介绍
• 5.3 小波基本理论
• 5.3.1 小波及小波变换
• 5.3.2 多分辨分析
• 5.3.3 二维小波变换
• 5.3.4 塔式分解
• 5.4 基于小波域的多分辨率运动估计
• 5.4.1 多分辨率运动模型
• 5.4.2 分级块匹配运动估计
• 5.4.3 小波域中的块匹配运动估计
• 5.5 雷达数据的修复
• 5.6 雷达图像的空间几何变换
• 5.7 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢