[發明專利]一種探地雷達雜波去除方法

在審

• 申請號: 201910006592.0
• 申請日: 2019-01-04
• 公開（公告）號: CN109709544A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 吳學禮;鄭文儉;孟凡華;甄然
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89;G01S7/36;G01S7/41
• 代理公司: 北京匯智英財專利代理事務所(普通合伙) 11301
• 代理人: 張瑋瑋

1.一種探地雷達雜波去除方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1：利用Stolt偏移的方法對探地雷達原始數據進行聚焦處理，得到探地雷達圖像矩陣M；

步驟S2：利用魯棒主成分分析方法對探地雷達圖像矩陣M進行分解，得到低秩矩陣L和稀疏矩陣S，即為雜波L和目標S；

步驟S3：將雜波L去除，保留的目標S即為最終去除雜波后的探地雷達圖像。

2.如權利要求1所述的探地雷達雜波去除方法，其特征在于，所述步S2包括：

步驟S21：初始化拉格朗日乘子Y、稀疏矩陣S、懲罰因子μ以及參數ρ；

步驟S22：通過下式進行奇異值分解，得到矩陣U和V：

(U，∑，V)＝svd(M-S+μ^-1Y)；

步驟S23：通過下式，迭代更新低秩矩陣L，找到滿足L＝arg minF(L，S，Y，μ)的低秩矩陣L：

L＝US_1/μ(∑)V^T；其中，S_1/μ表示當前迭代周期的迭代系數，V^T表示矩陣V的轉置矩陣；

步驟S24：通過下述公式迭代更新稀疏矩陣S：找到滿足S＝arg minF(L，S，Y，μ)的稀疏矩陣S：

S＝T_λ/μ(M-L+μ^-1Y)；其中，T_λ/μ表示當前迭代周期內與λ有關的迭代系數；λ表示折中因子；

步驟S25：檢查下終止條件||M-L-S||_F/||M||_F<預定誤差是否滿足，如果滿足，則結束迭代，如果不滿足，則更新懲罰因子μ和拉格朗日乘子Y，并利用當前迭代周期結束時的稀疏矩陣S和低秩矩陣L，重復步驟S22-步驟S24，進行下一個迭代，直至滿足終止條件；

其中，||M-L-S||_F和||M||_F分別表示矩陣(M-L-S)和矩陣M的F范數。

3.如權利要求2所述的探地雷達雜波去除方法，其特征在于：所述步驟S21中，初始化的拉格朗日乘子Y＝0、稀疏矩陣S＝0、懲罰因子μ大于0，參數ρ大于1。

4.如權利要求2所述的探地雷達雜波去除方法，其特征在于：所述步驟S23及步驟S24中，拉格朗日函數F的確定方法為：

F(L，S，Y，μ)＝||L||_*+λ||S||₂₁+<Y，

其中，||L||_*表示矩陣L的秩，||S||₂₁表示矩陣S的l₂₁范數，<Y，M-L-S>表示矩陣Y和矩陣(M-L-S)的標準內積，||M-L-S||_F表示矩陣(M-L-S)的F范數。

5.如權利要求2所述的探地雷達雜波去除方法，其特征在于：所述折中因子λ通過下述公式確定：

其中，m和n分別表示矩陣M對應的橫列和縱列單位數。

6.如權利要求2所述的探地雷達雜波去除方法，其特征在于：所述步驟S25中，更新拉格朗日乘子Y的更新通過下述公式進行：

Y_k+1＝Y_k+μ_k(M-L_k-S_k)；k表示剛剛迭代結束的周期。

7.如權利要求1所述的探地雷達雜波去除方法，其特征在于：所述步驟S25中，懲罰因子的更新方法為：若前兩個迭代周期內稀疏矩陣之差的F范數與矩陣M的F范數比小于預定值，則下一個迭代周期的懲罰因子為上一個迭代周期懲罰因子的ρ倍；若前兩個迭代周期內稀疏矩陣之差的F范數與矩陣M的F范數比大于或等于預定值，則下一個迭代周期的懲罰因子與上一個迭代周期懲罰因子相同。