[發明專利]一種基于興趣區域檢測的SAR成像場景劃分方法

有效

• 申請號: 202110285633.1
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113064167B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 皮亦鳴;李晉;閔銳;王旭;楊曉波;曹宗杰;崔宗勇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/41;G06F17/14
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發明屬于雷達成像技術領域，具體涉及一種基于興趣區域檢測的SAR成像場景劃分方法。本發明通過分析合成孔徑雷達回波數據預處理后的相位誤差，通過在已有的相位梯度子場景劃分方法上進一步優化子場景劃分方法，能很好的對感興趣區域聚焦以及抑制邊緣散焦，提高成像質量。此外，本發明不涉及復雜的計算操作，實現方式也較為簡單。

技術領域

本發明屬于雷達成像技術領域，具體涉及一種基于興趣區域檢測的SAR成像場景劃分方法。

背景技術

合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar,SAR)利用雷達回波信號的相關性，累積雷達運動過程中回波信號的多普勒平移，在雷達的運動方向上合成等效的雷達孔徑，實現高分辨成像。可實現全天時、全天候的區域監測成像。運動是SAR的依據，也是問題產生的根源。運動誤差是相位誤差的主要來源，一次相位誤差只影響信號的位置，二次相位誤差則會使得圖像散焦，影響成像質量，高次相位誤差會產生虛警。

運動誤差帶來的相位誤差一般是二維空變且耦合的，針對空變誤差的解決方案是直觀且簡單的，即將成像場景分割為多個子場景并分別對其進行補償。受限于復雜的相位誤差形式，關于如何合理地分割子場景，并沒有給出定量的劃分準則。目前，子場景劃分的方式主要是分為兩種，一種劃分子場景方法是均勻劃分，由于相位誤差是關于成像場景中心對稱，將成像場景第一象限均勻地分成n×n塊進行分塊矯正，再將矯正后的子場景進行拼接；另一種劃分子場景方法是根據相位誤差梯度劃分，一般地，當相位誤差小于π/4時，該相位誤差對成像質量的影響可以忽略，故而可以以π/4為梯度進行子場景的劃分。但是，當對大場景成像時，場景中心和場景邊緣的相位誤差比較大，若按均勻劃分，成像場景邊緣依舊會產生比較嚴重的散焦現象，若按相位誤差梯度劃分，雖然可以得到比較精確的成像結果，但是運算量極為龐大。因此，找到一種在保證聚焦效果的同時劃分盡量少的子場景的子場景劃分方法有著十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的，就是針對上述存在的問題及不足，提供了一種基于興趣區域檢測的SAR成像場景劃分方法，該方法在合成孔徑雷達成像過程中，通過相位誤差梯度預劃分子場景，再根據各子場景的能量密度及到場景中心的平均距離進行搜索，優化子場景的劃分再分別進行相位補償，有效提高了場景邊緣的成像質量，在保證聚焦效果的同時提高了運算速度。是一種高效的用于合成孔徑雷達的場景劃分成像方法。

本發明的技術方案為：一種基于興趣區域檢測的SAR成像場景劃分方法，包括以下步驟：

步驟1、對SAR原始回波信號s(τ,t)進行預處理，即與參考信號s_ref(τ,t)作混頻處理得到差頻信號s_if(τ,t)，對s_if(τ,t)的快時間τ做傅里葉變換到頻域，得到差頻域信號，再將其與對應的補償函數S_c(f_i)相乘得到S_if(f_i,t),以去除剩余視頻相位項和包絡斜置項,再通過傅里葉逆變換到時域，此時不同距離上的目標回波在快時間上對齊。

步驟2、按照相位梯度誤差劃分方法，以距場景中心相位每π/4的相位誤差為梯度對成像場景進行場景劃分，得到以此劃分的子場景數目N、子場景的能量占比因子到場景中心的平均距離R_j，j＝1,2,…,N。其中，通過子場景的能量與場景能量之比得到ρ_j，便于對ROI聚焦，通過子場景的面積與二倍周長之比得到每個子場景到場景中心的距離R_j，便于對場景邊緣聚焦，抑制邊緣散焦現象。

步驟3、預設一個充分小于N的優化后子場景數目n，可按搜索m_k,k＝1,2,…,n，即可得到關于對預劃分子場景數目N到優化后子場景數目n的映射關系m_k。