[發明專利]一種圖像熵最優的壓縮傳感SAR稀疏自聚焦成像方法

無效

• 申請號: 201410442888.4
• 申請日: 2014-09-02
• 公開（公告）號: CN104391295A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 韋順軍;張曉玲;熊海進
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 曾磊

技術領域：

本技術發明屬于雷達技術領域，它特別涉及了合成孔徑雷達(SAR)成像技術領域。?

背景技術：

由于具有全天時、全天候和大場景觀測等優勢，合成孔徑雷達(SAR)已成為當前大面積地形測繪的一項重要遙感技術，在地形測繪、自然災害監測和自然資源調查等領域發揮越來越大的作用。壓縮傳感稀疏重構作為一種近幾年新提出的信號處理理論，突破了傳統Nyquist采樣定理約束，可利用遠低于Nyquist采樣率精確重構原始稀疏信號(詳見參考文獻“D.L.Donoho.Compressed?sensing.IEEE?Transactions?on?Information?Theory,2006,52(4):1289-1306”)，在降低SAR系統采樣率和提高成像質量等方面有著巨大的應用潛力。因此，壓縮傳感SAR成像已經成為了SAR領域的新興熱點課題。壓縮傳感重構方法對信號測量模型的精確度要求很高，如果信號測量模型存在誤差或者不精確，壓縮傳感重構方法的重構精確度就會嚴重退化，有時甚至會出現錯誤的結果。對于壓縮傳感SAR實際數據成像，影響其成像效果的一個重要因素是運動誤差估計與補償(詳見參考文獻“Jihua?Tian,Sun?Jinping,Han?Xiao,and?Zhang?Bingchen.Motion?compensation?for?Compressive?Sensing?SAR?imaging?with?autofocus.IEEE?Conference?on?Industrial?Electronics?and?Applications(ICIEA),1564-1567,2011”)。在壓縮傳感SAR成像時需要利用每個方位向平臺位置建立SAR信號觀測模型。但是，由于平臺運動等因素存在測量誤差，使得每個方位向回波信號中混入相位誤差，導致壓縮傳感SAR成像質量下降甚至無法成像。因此在壓縮傳感SAR實際成像過程中，必須先對SAR數據每個方位向的未知相位誤差進行有效估計與補償，才可對SAR原始回波數據進行高精度壓縮傳感成像。?

熵作為描述信息不確定性的尺度，在信號處理領域有著廣泛的應用。對于SAR成像，散焦圖像對比度較低，表明圖像各像素取值概率接近，不確定性較大，而聚焦圖像對比度較高，說明各像素取值的確定性增加。因此，圖像熵可作為衡量SAR成像圖像質量優劣的重要尺度。對基于傳統成像方法的SAR數據處理中，圖像熵優化已被用于實現自聚焦成像的一個重要手段(詳見參考文獻“X.Li,G.S.Liu,and?J.L.Ni.Autofocusing?of?ISAR?images?based?on?entropy?minimization.IEEE?Transactions?on?Aerospace?and?Electronic?Systems,1999,35(4):1240-1252”)。然而，基于壓縮傳感的SAR成像方法與傳統SAR成像方法在信號處理上有本質的差別，基于壓縮傳感的SAR成像方法可從欠采樣回波數據中精確重構觀測目標，從而實現高精度成像，?但是傳統SAR成像方法很難實現欠采樣回波數據高精度成像。目前，基于圖像熵最優的傳統自聚焦方法是針對全采樣條件下的SAR回波數據進行處理，在欠采樣情況下這類方法自聚焦性能會嚴重下降甚至失效。因此，為了在壓縮傳感SAR成像中利用圖像熵進行自聚焦成像，不能直接利用傳統圖像熵自聚焦成像方法，必須要結合壓縮傳感SAR信號重構模型和重構結果進行處理。?

發明內容：

為了解決壓縮傳感SAR稀疏成像過程中未知方位向相位誤差的估計與補償問題，本發明根據壓縮傳感SAR成像模型中方位向相位誤差特性和稀疏目標特征，結合壓縮傳感稀疏重構方法以及SAR圖像熵，提出了一種圖像熵最優的壓縮傳感SAR稀疏自聚焦成像方法，本發明利用成像模型中方位向相位誤差特性和稀疏目標特征，利用壓縮傳感SAR圖像熵作為評價準則，提出了一種圖像熵最優的壓縮傳感SAR稀疏自聚焦成像方法，該方法在每一次迭代處理過程中利用SAR方位向回波與觀測目標的關系估計方位向相位誤差，然后對壓縮傳感成像模型進行相位誤差補償，接著再進行壓縮傳感SAR成像，并采用逐次迭代方法使得壓縮傳感SAR成像的圖像熵最優，從而提高了壓縮傳感SAR成像質量。?

為了方便描述本發明的內容，首先作以下術語定義：?

定義1、稀疏信號?