[發(fā)明專利]一種基于距離空變頻譜矯正的快速后向投影成像方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210190189.X
• 申請(qǐng)日: 2022-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115015920A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝榮;寧達(dá);劉崢;冉磊;平川;董澤元;劉昊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S13/90
• 分類號(hào): G01S13/90
• 代理公司: 西安嘉思特知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61230
• 代理人: 王萌

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于距離空變頻譜矯正的快速后向投影成像方法，包括：對(duì)原始回波采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行距離維脈沖壓縮得到距離壓縮信號(hào)；對(duì)距離壓縮信號(hào)進(jìn)行距離向傅里葉變換和插值處理得到回波信號(hào)；對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行BP積分處理得到多幅子孔徑圖像；對(duì)子孔徑圖像進(jìn)行矯正、移位和方位傅里葉逆變換得到子孔徑圖像波數(shù)譜，將子孔徑圖像波數(shù)譜合并為長(zhǎng)矢量得到全孔徑波數(shù)譜圖像，對(duì)全孔徑波數(shù)譜圖像進(jìn)行傅里葉變換得到全孔徑聚焦SAR圖像；對(duì)全孔徑聚焦SAR圖像進(jìn)行幾何校正得到全孔徑高分辨SAR圖像。本發(fā)明的投影成像算法，能夠矯正子孔徑BP成像后頻譜的傾斜，用于解決現(xiàn)有時(shí)域成像算法中頻譜傾斜所導(dǎo)致頻帶寬度較大易發(fā)生頻譜折疊的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于距離空變頻譜矯正的快速后向投影成像方法。

背景技術(shù)

合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar，SAR)是雷達(dá)成像的主體，其應(yīng)用范圍最廣。合成孔徑雷達(dá)成像技術(shù)通過(guò)對(duì)雷達(dá)回波信號(hào)矩陣進(jìn)行距離和方位兩維處理，獲得距離和方位兩維高分辨率的SAR圖像，將目標(biāo)的形狀和精細(xì)結(jié)構(gòu)特征清晰地呈現(xiàn)出來(lái)，大大提高了對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)和鑒別能力。

隨著SAR成像技術(shù)的發(fā)展，正側(cè)視和小斜視SAR技術(shù)已不斷成熟和完善，獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)，SAR正朝著多模式、多通道、多功能方向發(fā)展，現(xiàn)代SAR系統(tǒng)已不僅僅局限于高分辨對(duì)地觀測(cè)，基于SAR圖像的目標(biāo)檢測(cè)、識(shí)別、跟蹤等功能正在不斷發(fā)展中。前側(cè)視SAR因其在機(jī)載火控雷達(dá)及彈載精確制導(dǎo)雷達(dá)中的應(yīng)用需求，近年來(lái)受到了關(guān)注，裝備有前側(cè)視SAR系統(tǒng)的飛行器與武器系統(tǒng)被認(rèn)為是將來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上的制勝法寶。總體來(lái)講，現(xiàn)有成像算法可以分為兩類：頻域成像算法和時(shí)域成像算法。然而，大多數(shù)頻域成像算法對(duì)目標(biāo)傳輸函數(shù)進(jìn)行了近似，這些成像算法中的近似條件對(duì)SAR參數(shù)較為敏感，在大場(chǎng)景成像中帶來(lái)較為嚴(yán)重的空變誤差，導(dǎo)致SAR圖像質(zhì)量變差。時(shí)域成像算法的基礎(chǔ)為BP算法即后向投影算法，BP算法通過(guò)逐像素點(diǎn)的計(jì)算構(gòu)建SAR圖像，因此SAR圖像質(zhì)量較高，但計(jì)算量巨大。為降低BP成像算法的運(yùn)算量，F(xiàn)BP算法，F(xiàn)FBP算法被相繼提出，在此基礎(chǔ)之上，有國(guó)內(nèi)學(xué)者相繼提出基于頻譜融合的AFBP算法，該算法通過(guò)子孔徑圖像的頻譜拼接完成子圖像融合，算法復(fù)雜度與運(yùn)算量又均有大幅降低，算法的運(yùn)算效率進(jìn)一步提高。

但是，由于其子孔徑圖像頻譜存在一定傾斜現(xiàn)象，頻帶寬度較大，在大范圍大斜視角場(chǎng)景高分辨成像情況下或是方位采樣率較低情況下，可能出現(xiàn)子孔徑頻譜混疊的現(xiàn)象，導(dǎo)致成像效果變差。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于距離空變頻譜矯正的快速后向投影成像方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于距離空變頻譜矯正的快速后向投影成像方法，所述快速后向投影成像方法包括：

步驟1、對(duì)彈載SAR圖像的原始回波采樣數(shù)據(jù)s進(jìn)行距離維脈沖壓縮，得到距離脈壓后的距離壓縮信號(hào)s_M；

步驟2、對(duì)所述距離壓縮信號(hào)s_M進(jìn)行距離向傅里葉變換和插值處理，得到距離維插值處理后的回波信號(hào)

步驟3、對(duì)所述回波信號(hào)進(jìn)行BP積分處理，得到多幅子孔徑圖像I_u(r,α)；

步驟4、依次對(duì)所述子孔徑圖像I_u(r,α)進(jìn)行矯正、移位和方位傅里葉逆變換，得到子孔徑圖像波數(shù)譜，將所述子孔徑圖像波數(shù)譜合并為長(zhǎng)矢量，得到全孔徑波數(shù)譜圖像，以通過(guò)對(duì)所述全孔徑波數(shù)譜圖像進(jìn)行傅里葉變換得到斜平面的全孔徑聚焦SAR圖像；

步驟5、對(duì)所述全孔徑聚焦SAR圖像進(jìn)行幾何校正，得到全孔徑高分辨SAR圖像。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述回波信號(hào)矩陣s_M的模型表示為：