[發明專利]基于多重分形譜的SAR圖像二次成像方法

有效

• 申請號: 202010520691.3
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111708028B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 熊剛;李俊燁;王李軍;張淑寧;林俊
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G06F17/14;G06F17/16
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

基于多重分形譜的SAR圖像二次成像方法，包括步驟：對SAR圖像像元進行二維局部延遲自相關分析或偽魏格納時頻展開，獲得四維數組，四維數組包括原始自變量和二維延遲分量(或二維頻率分量)；保留原始自變量，對二維延遲分量(或二維頻率分量)進行二維多重分形譜分析，獲得SAR圖像局部點的多重分形譜；遍歷原始SAR圖像各空間點，對多重分形譜進行處理，得到SAR圖像的多重分形譜SAR二次成像結果。該方法可利用多重分形理論對自然場景描述的優勢，通過二次成像得到的多重分形譜SAR圖像，該圖像同時包含空間圖像信息和多重分形譜信息，可以為SAR圖像特征提取提供更豐富的細節，為SAR圖像解譯提供一種新思路。

技術領域

本發明涉及SAR圖像處理技術領域，具體涉及一種基于多重分形譜的SAR圖像二次成像方法。

背景技術

合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar，SAR)具有全天候、全天時的成像特點、潛在的高分辨率和巨大的應用前景。從理論上來講，SAR成像可以理解為：載有天線的系統平臺在空間中沿著某個運動軌跡運動，在運動過程中，發射某個載頻的微波信號，然后地面反射回來的回波由系統平臺的接收機接收，當平臺走過一個合成孔徑的距離后，將積累的回波信號在處理器中進行成像處理形成雷達圖像。總體來說SAR成像就是天線和觀測區域之間的相對運動，利用在運動方向上合成的虛擬孔徑產生合成孔徑圖像，從而獲得雷達觀察區域的圖像。SAR成像基本原理一定程度限制了對雷達電磁回波所蘊含信息的提取能力。SAR圖像中待檢測目標的種類繁多，且目標所處的環境較為復雜，噪聲干擾強。復雜場景、極低信噪比條件下SAR圖像解譯是雷達領域面臨的世界性難題，受到學術界的廣泛關注。

在過去的幾十年里，復雜的自然系統中出現的尺度不變性和分形行為已經被實驗所證實。分形維數(Fractal Dimension，FD)和多重分形譜(Multifractal Spectrum，MFS)是分形幾何分支中的基礎性概念，也是隨機分形信號分析和處理的核心問題和概念之一。多重分形是定義在分形結構上的有多個標度指數所組成的集合，對信號進行多重分形特性分析是為了從系統的局部出發來研究其整體的特征，并借助統計物理學的方法來討論特征參量的概率測度的分布規律。本申請提出基于多重分形譜的SAR圖像二次成像方法，有望為復雜場景、極低信噪比條件下SAR圖像解譯提供新的途徑和方法。

發明內容

針對復雜場景、極低信噪比條件下，SAR圖像解譯存在的問題，本申請提供一種基于多重分形譜的SAR圖像二次成像方法，包括步驟：

對SAR圖像像元進行二維局部延遲自相關分析，獲得四維數組，所述四維數組包括原始自變量和二維延遲分量或偽魏格納時頻展開；

保留所述原始自變量，對所述二維延遲分量或二維頻率分量進行二維多重分形譜分析，獲得多重分形譜；

遍歷原始SAR圖像各空間點，對所述多重分形譜進行處理，得到所述SAR圖像的多重分形譜SAR二次成像結果。

進一步優選的，所述對SAR圖像像元進行二維局部延遲自相關分析之前包括：建立一個M×N×N_1×N_2的四維數組，其中，M×N為SAR圖像的大小，N_1、N_2分別為方位向和距離向的延遲尺度，每一個像元一一對應一幅N_1×N_2大小的子圖像。

進一步優選的，采用瞬時自相關算法對所述SAR圖像像元進行二維局部延遲自相關分析，具體包括：

R(x，r，x′，r′)＝I(x+x′，r+r′)×I^*(x-x′，r-r′)