海浪是海水运动的重要形式之一,海浪随空时做周期性变化。海浪对船舶运输、渔业捕捞、海上军事活动、近岸设施等造成严重的破坏作用,因此,对海浪进行多手段、全方位、实时性监测具有巨大的军用及商业价值。航海雷达测浪仪是通过采集航海雷达图像数据结合相关方法进行分析提取海浪参数,提供实时海况信息来保障海上活动安全的设备。本文课题以科研项目“海浪监测设备”为背景,基于X波段航海雷达图像阴影反演有效波高算法的展开研究。研究内容如下:本文根据Rune(Rune.Gangeskar)基于随机粗糙面电磁波散射理论,提出的雷达图像阴影反演波高算法来分析本实验的雷达图像数据。通过分析Rune阴影估测结果发现:Rune算法存在阴影分割不均匀、偏差大等缺陷,影响到散点的分布畸变使得拟合波陡的偏差增大,直接影响到波高的估测精度,针对这个问题本文在Rune雷达图像阴影算法基础上提出一种改进的阴影估测波高算法。首先,滤除同频干扰,将图像稀疏化,利用边缘检测算子检出雷达图像的边缘区;其次,通过边缘区的直方图获得阈值,利用阴影阈值提取图像中的阴影区;接着,使用本文改进的自适应分割法对阴影区进行分割,求取阴影比例。最后,结合低掠射角下的史密斯阴影函数模型求出波陡,通过N-M最优估计原则得出最优波陡,根据波陡的定义算出有效波高。经过大量数据实验表明改进后实验结果的精度明显提高,从而验证了改进策略的有效性及科学性。本文第五章在上述阴影算法的实验结果上提出了一种新阴影反演算法,实验研究发现在掠射角小于3°的固定区域内,阴影比例随着波高的变化而变化,基于这个发现提出假设:波高与阴影比例存在类似于信噪比与波高间的线性关系,并用实验验证。首先,基于上述实验背景下得到阴影图像来分析不同距离对阴影比例的影响,得出最佳阴影选取区域。其次,利用最小二乘模型拟合外部参考波高与阴影比例间的关系式。最后,利用拟合的模型进行数据实验,将实验值与实测参考数据比较得到了较好的效果,实验结果证明了本算法的可行性与实用性。最后,将Rune的估测结果与本文两种方法反演到的波高与wavex的实测真值做比较,利用统计分析综合的评价三种算法的性能指标。