[發明專利]適用于條帶式合成孔徑聲吶對場景目標成像的自聚焦方法

有效

• 申請號: 201610308444.0
• 申請日: 2016-05-11
• 公開（公告）號: CN107367730B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 段江濤;黃勇;劉紀元
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G01S15/89
• 分類號: G01S15/89
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;楊青

1.一種適用于條帶式合成孔徑聲吶對場景目標成像的自聚焦方法，包括：

步驟1)、采用CS成像算法對合成孔徑聲吶所接收到的原始回波數據進行處理，得到粗聚焦后的圖像數據；

步驟2)、將粗聚焦后的圖像數據在距離向和方位向上進行分塊，得到分塊單元；其中，在分塊時保證各個分塊單元內相位誤差的空變性盡量小；

步驟3)、在步驟2)所得到的經過分塊的圖像數據所在圖像域中選取強散射點；

步驟4)、通過圓移操作使得步驟3)所選取的強散射點居中，然后進行加窗，加窗后再跟方位向的參考LFM信號卷積，從而得到所述強散射點在方位壓縮前的信號形式；

步驟5)、在步驟4)所得到的各強散射點在方位壓縮前的信號形式中，從各強散射點目標原來的位置向兩邊各截取半個合成孔徑長度并做解斜處理，進而得到所選擇的各強散射點的解斜處理結果；

步驟6)、基于步驟5)所得到的各強散射點的解斜處理結果，采用相位誤差梯度的最大似然估計式對相位誤差的梯度進行計算，得到該強散射點處的相位誤差的梯度，然后對各強散射點處的相位誤差的梯度進行求和，從而得到相應的方位向的相位誤差；

步驟7)、利用步驟6)估計得到的方位向的相位誤差進行一次補償再聚焦成像；

步驟8)、判斷當前是否滿足迭代終止條件，若不滿足，重新執行步驟2)，否則，結束迭代操作，得到最終的成像結果。

2.根據權利要求1所述的適用于條帶式合成孔徑聲吶對場景目標成像的自聚焦方法，其特征在于，在所述的步驟3)中，對一個分塊單元選取強散射點包括：

步驟3-1)、對點擴展函數的寬度進行估計；該步驟進一步包括：

首先，求出步驟2)所得到的分塊單元內的數據幅度的算術平均值；然后對所述分塊單元內最大值點的方位向位置進行記錄；接著在最大值位置的兩邊分別找到首個幅度低于算術平均值的圖像點s_l和s₂，兩者的間隔作為點擴展函數的寬度；

步驟3-2)、由所處理區域內的圖像數據幅度計算幅度閾值A_th；

步驟3-3)、統計s_l和s₂兩點外幅度值超過幅度閾值A_th的像素個數，當其占統計樣本總數的比例低于P₀時，判定此點是孤立的散射點，將所述孤立的散射點作為所要選取的強散射點；否則屬于非孤立的散射點，不作為備選點。

3.根據權利要求2所述的適用于條帶式合成孔徑聲吶對場景目標成像的自聚焦方法，其特征在于，在所述步驟3-2)中，采用Weibull分布或K-分布計算幅度閾值A_th。

4.根據權利要求3所述的適用于條帶式合成孔徑聲吶對場景目標成像的自聚焦方法，其特征在于，采用Weibull分布計算幅度閾值A_th包括：

計算Weibull分布中的尺度參數和形狀參數的最大似然估計，并根據現場測算設定雜波幅度超過門限的概率最大值為P₀，進而求出幅度閾值A_th；其中，

Weibul分布的概率密度函數的表達式為：

其中β為尺度參數，δ表示形狀參數，A為代表幅度變量的統計變量，W為分布函數名；

求取幅度閾值A_th的表達式為：

5.根據權利要求1所述的適用于條帶式合成孔徑聲吶對場景目標成像的自聚焦方法，其特征在于，在所述的步驟4)中，所述加窗具體包括：

步驟4-1)、先通過二次差分求出步驟3)所得到的強散射點的回波數據的波形的包絡；

步驟4-2)、尋找之前步驟所得包絡的構成采樣樣本中極大值兩邊中首個呈現相對緩慢起伏的樣本點來確定包絡的寬度，將該寬度作為所選擇的加窗的寬度；

步驟4-3)、利用步驟4-2)所確定的加窗的寬度實現加窗操作。

6.根據權利要求5所述的適用于條帶式合成孔徑聲吶對場景目標成像的自聚焦方法，其特征在于，在步驟4-1)和步驟4-2)之間還包括：當方位向的相位誤差較大時，對步驟4-1)所得到的波形的包絡做進一步的二次差分。