结合投影变换和相位相关的海冰运动监测

作     者：胡迎迎 

作者单位：合肥工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郎文辉

授予年度：2016年

学科分类：07[理学] 0707[理学-海洋科学] 08[工学] 0816[工学-测绘科学与技术] 

主      题：GOCI卫星 海冰 旋转 平移 投影变换 相位相关 

摘      要：渤海是我国纬度最高的海域,同时也是重要的经济开发区。然而,渤海海冰及其运动对轮船航行、海上设备和海洋产业常造成不同程度的影响。故需要研究对海冰运动的跟踪与监测方法。渤海海水变化剧烈,且易变形,为了跟踪渤海海冰的日漂移情况,需要卫星重访周期短的高分辨率卫星影像。静止水色成像仪卫星(GOCI)的空间分辨率为500m,每天可以提供间隔1h的连续8幅渤海海冰数据,由于其重访周期短,能够满足渤海日漂移情况的监测需求。为了提高对渤海海冰旋转和平移运动的监测精度,本文提出一种基于投影变换的相位相关跟踪方法。选取连续8幅静止水色成像仪图像序列,根据特征图像窗口的投影变换构造辅助函数,通过寻求函数最优解得到旋转角度集合,并选择修正相关系数确定最佳旋转角度,同时根据相位信息实现海冰样本间亚像素级别的平移跟踪,消除传统相位相关法中因忽略图像相频特性所造成的匹配误差。实验结果表明,以手动测量的旋转角度为基准,该方法与传统相位相关法的旋转监测均方根误差的最大值／平均值分别为0.59/0.50与1.41/0.94,跟踪速度提高了50.6%;海冰平移运动的速度矢量与辽东湾的现场实测数据及历史资料记录数据基本一致。该方法对渤海海冰的旋转和平移运动具有较好的跟踪效果。