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针对传统灰度模型光流法计算海面风场误差较大的问题，提出了改进海面风场反演算法，该算法包含2部分：一是根据航海雷达图像特点，提出了基于灰度和梯度不变模型光流法的海面风向反演算法，并应用直方图统计光流场计算主风向；二是应用BP网络建立风速与雷达散射截面、电磁波方向与风向的非线性模型，据此计算风速.最后应用模拟、实测图像开展实验，对风向和风速反演结果进行比对、分析.实验结果表明，航海雷达具有很高测量风速、风向的能力，同时也验证了文中算法的可行性.