[發(fā)明專利]基于C-ADMMN的結(jié)構(gòu)化稀疏孔徑ISAR成像方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111464674.3
• 申請(qǐng)日: 2021-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN114140325A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張雙輝;李瑞澤;劉永祥;張新禹;盧哲俊;張文鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T3/40
• 分類號(hào): G06T3/40;G06K9/00
• 代理公司: 長(zhǎng)沙中科啟明知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43226
• 代理人: 匡治兵

本發(fā)明屬于雷達(dá)成像領(lǐng)域，具體涉及一種基于C?ADMMN的結(jié)構(gòu)化稀疏孔徑ISAR成像方法，包括以下步驟：S1對(duì)稀疏孔徑ISAR回波信號(hào)進(jìn)行建模；S2構(gòu)建C?ADMMN前向傳播模型；S3利用C?ADMMN求解結(jié)構(gòu)化稀疏孔徑ISAR成像問題。本發(fā)明取得的有益效果為：通過本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)結(jié)構(gòu)化稀疏孔徑ISAR成像，在稀疏孔徑條件下，可快速獲得目標(biāo)結(jié)構(gòu)完整的高分辨率ISAR圖像，能較好地反映ISAR圖像散射點(diǎn)分布特性，能更清晰地獲取目標(biāo)結(jié)構(gòu)信息。同時(shí)，本發(fā)明不依賴人工參數(shù)設(shè)置即可獲取較好的成像效果。對(duì)于稀疏孔徑條件下的目標(biāo)雷達(dá)成像、特征提取與目標(biāo)識(shí)別有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)成像領(lǐng)域，具體涉及一種基于卷積交替方向乘子法網(wǎng)絡(luò)(Convolutional alternating direction method of multipliers network，C-ADMMN)的結(jié)構(gòu)化稀疏孔徑逆合成孔徑雷達(dá)(Inverse synthetic aperture radar，ISAR)成像方法。

背景技術(shù)

ISAR能全天時(shí)、全天候?qū)\(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)，并同時(shí)達(dá)到較高距離分辨率與方位分辨率，從而獲取目標(biāo)高分辨率二維圖像，為空間目標(biāo)識(shí)別提供了新的技術(shù)手段。

稀疏孔徑ISAR成像是指利用雷達(dá)接收機(jī)的不完整回波數(shù)據(jù)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行成像。稀疏孔徑現(xiàn)象在實(shí)際成像場(chǎng)景中普遍存在，在該情況下，ISAR回波間相關(guān)性被破壞，成像將受到較強(qiáng)旁瓣、柵瓣干擾，嚴(yán)重降低方位向分辨率。此時(shí)，一般可利用ISAR圖像散射點(diǎn)分布的稀疏性先驗(yàn)信息構(gòu)建凸優(yōu)化模型，對(duì)圖像進(jìn)行求解。

實(shí)際應(yīng)用中，目標(biāo)往往具有復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)，該類目標(biāo)的ISAR圖像散射點(diǎn)分布具有結(jié)構(gòu)性。稀疏孔徑條件下，利用ISAR圖像散射點(diǎn)結(jié)構(gòu)性先驗(yàn)信息進(jìn)行成像通常稱為結(jié)構(gòu)化稀疏孔徑ISAR成像。目標(biāo)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)為先驗(yàn)信息的建模帶來了困難，針對(duì)該問題，可采用加權(quán)l(xiāng)₁范數(shù)最小化方法(E.Candes,M.Wakin,and S.Boyd,“Enhancing sparsity byreweighted l₁minimization,”in Journal of Fourier Analysis and Applications,vol.14,no.5,pp.877–905,2008.)進(jìn)行成像。然而，該方法在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)不同場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)適應(yīng)性不強(qiáng)，其效果依賴于人工參數(shù)調(diào)試，且運(yùn)算效率較低，為實(shí)際應(yīng)用帶來困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的思路是針對(duì)稀疏孔徑條件下，基于加權(quán)l(xiāng)₁范數(shù)最小化的結(jié)構(gòu)化ISAR成像算法數(shù)據(jù)適應(yīng)性不高，參數(shù)敏感性強(qiáng)，運(yùn)算效率低的問題，提出一種基于C-ADMMN的結(jié)構(gòu)化稀疏孔徑ISAR成像方法。該方法利用深度展開，將傳統(tǒng)基于加權(quán)l(xiāng)₁范數(shù)的ADMM算法與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，構(gòu)建C-ADMMN深度網(wǎng)絡(luò)模型。針對(duì)該網(wǎng)絡(luò)模型，應(yīng)用復(fù)數(shù)域反向傳播方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)自適應(yīng)學(xué)習(xí)。最后，將復(fù)雜結(jié)構(gòu)目標(biāo)的稀疏孔徑ISAR回波輸入訓(xùn)練后的網(wǎng)絡(luò)模型，可輸出得到目標(biāo)結(jié)構(gòu)清晰的高質(zhì)量ISAR圖像。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種基于C-ADMMN的結(jié)構(gòu)化稀疏孔徑ISAR成像方法，包括以下步驟：

S1對(duì)稀疏孔徑ISAR回波信號(hào)進(jìn)行建模：

ISAR回波經(jīng)過平動(dòng)補(bǔ)償后可以進(jìn)行成像，由于該技術(shù)路線已相對(duì)成熟，因此，本發(fā)明假設(shè)平動(dòng)補(bǔ)償已經(jīng)完成，直接對(duì)平動(dòng)補(bǔ)償后的一維距離像序列進(jìn)行處理(保錚,邢孟道,王彤.雷達(dá)成像技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2005)。雷達(dá)系統(tǒng)接收到的二維回波經(jīng)解調(diào)后可表示為：