滑动聚束模式图像的雷达回波反演方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种滑动聚束模式图像的雷达回波反演方法、装置和计算机存储介质，所述方法包括：对滑动聚束模式成像的SAR图像进行逆去斜处理；对逆去斜后的图像进行聚焦成像逆处理；对聚焦成像逆处理后的图像进行逆解旋处理得到雷达回波。本发明专利技术基于SAR滑动聚束模式，该模式下图像具有较高分辨率，因此反演后的回波包含更多信息，更适合电磁逆散射计算，在实际情况中应用性强；并且本发明专利技术每一步对滑动聚束三步成像法进行严格的逆操作，每一个步骤中的幅度和相位信息可以精确还原。

【技术实现步骤摘要】
滑动聚束模式图像的雷达回波反演方法及装置
本专利技术涉及信号处理
，尤其涉及一种滑动聚束模式图像的雷达回波反演方法、装置及计算机存储介质。
技术介绍
星载合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)是一种可以对地球进行观测的高分辨率遥感探测雷达。由于星载SAR能克服雨雾和暗夜条件的影响，可全天候、全天时工作，因此在海洋，农业，军事，灾害监测，3D绘图等领域具有广阔的应用前景。滑动聚束模式(SlidingSpotlightSAR)是星载SAR一种高分辨率对地观测模式，同传统条带观测模式相比具有更高的空间分辨率，同单纯的聚束模式相比具有更大的方位向宽度。目前，滑动聚束模式的数据处理方法主要分为两步成像算法和子孔径处理算法两种，其中两步成像算法是针对聚束模式提出的，因此应用在滑动聚束模式下具有一定局限性；子孔径算法适用于并行高速运算系统，但难以实现一次成像。电磁逆散射是逆问题研究中的一个重要分支。在电磁逆散射研究中，正问题是已知入射场分布和散射体的信息，求解散射场分布的过程。相对地，逆问题是已知入射场和散射场分布，求解散射体信息的问题。如今电磁逆散射问题在生物医学成像、地质勘测、无伤探测、微波遥感等领域都有广泛应用。目前，将电磁逆散射和星载合成孔径雷达结合的
还没有被深入探索。若将两种技术结合，则同时集中了合成孔径成像全天候全天时工作、探测范围广和电磁逆散射具有更高分辨率的优势。将合成孔径雷达获得的原始数据，即雷达回波作为已知信息，通过电磁逆散射的技术反演散射体信息，即能获得散射体的电磁特性等信息，由于电磁逆散射问题的模型为非线性模型，因此较之被近似考虑为线性系统的合成孔径雷达，能够达到更高的分辨率，获取散射体更多的信息。而电磁逆散射由于采用的是非线性系统模型，因此计算速度远远小于合成孔径雷达成像，而电磁逆散射重要的意义在于提供更高的分辨率。因此亟待提供一种基于滑动聚束模式图像的雷达回波反演方法，能够从合成孔径雷达成像得到的广阔场景中截取需要研究的具体目标，对目标附近的图像进行精确反演得到回波，从而可以对回波进行电磁逆散射以更多地获取目标信息。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中的至少一部分技术问题，提供了一种滑动聚束模式图像的雷达回波反演方法、装置及计算机存储介质。为了解决上述技术问题，本专利技术第一方面，提供了一种滑动聚束模式图像的雷达回波反演方法，所述方法包括：S1、对滑动聚束模式成像的SAR图像进行逆去斜处理；S2、对逆去斜后的图像进行聚焦成像逆处理；S3、对聚焦成像逆处理后的图像进行逆解旋处理得到雷达回波。可选地，所述步骤S1包括：获取滑动聚束模式成像的SAR图像；对图像进行方位向傅里叶逆变换；对方位向傅里叶逆变换的结果在方位向上进行逆去斜处理，乘以逆去斜因子。可选地，所述步骤S2包括：对逆去斜后的图像在方位向进行傅里叶变换，将图像变换到距离多普勒域；进行方位向压缩和残留相位补偿的逆处理；进行距离向傅里叶变换，将图像变换到二维频域；在二维频域乘以距离补偿因子完成距离向压缩及距离徙动校正的逆处理；进行距离向傅里叶逆变换，将图像变换到距离多普勒域；将傅里叶逆变换后的数据乘以CS变标因子的倒数；进行方位向傅里叶逆变换，将图像变换到时域。可选地，所述步骤S3包括：进行方位向傅里叶逆变换，并乘以二次相位因子；进行方位向傅里叶逆变换；将方位向傅里叶逆变换后的数据乘以新的线性调频因子。本专利技术第二方面，提供了一种滑动聚束模式图像的雷达回波反演装置，包括：逆去斜处理单元，用于对滑动聚束模式成像的SAR图像进行逆去斜处理；聚焦成像逆处理单元，用于对逆去斜后的图像进行聚焦成像逆处理；逆解旋处理单元，用于对聚焦成像逆处理后的图像进行逆解旋处理得到雷达回波。本专利技术第三方面，提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有可被计算机设备执行的指令代码；所述指令代码在被计算机设备执行时，执行如前任一项所述的方法。实施本专利技术的滑动聚束模式图像的雷达回波反演方法、装置和存储介质，具有以下有益效果：本专利技术基于SAR滑动聚束模式，该模式下图像具有较高分辨率，因此反演后的回波包含更多信息，更适合电磁逆散射计算，在实际情况中应用性强；并且本专利技术每一步对滑动聚束三步成像法进行严格的逆操作，每一个步骤中的幅度和相位信息可以精确还原。附图说明图1为根据本专利技术优选实施例滑动聚束模式图像的雷达回波反演方法流程图；图2为根据本专利技术另一优选实施例提供的滑动聚束模式图像的雷达回波反演装置的示意图；图3是点目标滑动聚束模式成像图像的中心截取部分；图4是点目标仿真的雷达回波原始数据实部图；图5是点目标图像用本专利技术反演得到的雷达回波数据实部图；图6是点目标仿真的雷达回波原始数据虚部图；图7是点目标图像用本专利技术反演得到的雷达回波数据虚部图；图8是仿真和反演得到的雷达数据实部图的差值图；图9是仿真和反演得到的雷达数据虚部图的差值图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本专利技术，并不被配置为限定本专利技术。对于本领域技术人员来说，本专利技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术更好的理解。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。请参阅图1，为根据本专利技术优选实施例滑动聚束模式图像的雷达回波反演方法流程图。如图1所示，该实施例提供的方法包括：步骤S1：对滑动聚束模式成像的SAR图像进行逆去斜处理。该步骤为图像逆去斜处理步骤，包括：读取所需数据，对图像进行方位向傅里叶逆变换；乘以逆去斜因子。步骤S2：对逆去斜后的图像进行聚焦成像逆处理。该步骤为聚焦成像逆处理步骤。该步骤的聚焦成像逆处理可基于多种处理内核，如ω-k算法、FS(FrequencyScaling，频率定标)算法、CS(ChirpScaling，线频调变标)算法等，其中CS算法具有计算精度高、无需插值的优点，因此本专利技术采用以CS算法作为处理内核的滑动聚束三步成像法来进行逆处理。该步骤需要对逆去斜后的图像依次进行以下处理：方位向傅里叶变换；方位向压缩和残留相位补偿的逆处理；距离向傅里叶变换；在二维频域乘以距离补偿因子完成距离向压缩及距离徙动校正的逆处理；距离向傅里叶逆变换；傅里叶逆变换后的数据乘以CS变标因子的倒数；方位向傅里叶逆变换。步骤S3：对聚焦成像逆处理后的图像进行逆解旋处理得到雷达回波。该步骤为逆解旋处理步骤，本质是和一个参考调频信号卷积的逆处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滑动聚束模式图像的雷达回波反演方法，其特征在于，所述方法包括：S1、对滑动聚束模式成像的SAR图像进行逆去斜处理；S2、对逆去斜后的图像进行聚焦成像逆处理；S3、对聚焦成像逆处理后的图像进行逆解旋处理得到雷达回波。

【技术特征摘要】
1.一种滑动聚束模式图像的雷达回波反演方法，其特征在于，所述方法包括：S1、对滑动聚束模式成像的SAR图像进行逆去斜处理；S2、对逆去斜后的图像进行聚焦成像逆处理；S3、对聚焦成像逆处理后的图像进行逆解旋处理得到雷达回波。2.根据权利要求1所述的滑动聚束模式图像的雷达回波反演方法，其特征在于，所述步骤S1包括：获取滑动聚束模式成像的SAR图像；对图像进行方位向傅里叶逆变换；对方位向傅里叶逆变换的结果在方位向上进行逆去斜处理，乘以如下逆去斜因子：其中,ta为方位向时间，fr,ref为滑动聚束模式中去斜因子斜率，fr,temp为多普勒调频率，j为虚数。3.根据权利要求2所述的滑动聚束模式图像的雷达回波反演方法，其特征在于，所述步骤S2包括：对逆去斜后的图像在方位向进行傅里叶变换，将图像变换到距离多普勒域；进行方位向压缩和残留相位补偿的逆处理；进行距离向傅里叶变换，将图像变换到二维频域；在二维频域乘以距离补偿因子完成距离向压缩及距离徙动校正的逆处理；进行距离向傅里叶逆变换，将图像变换到距离多普勒域；将傅里叶逆变换后的数据乘以CS变标因子的倒数；进行方位向傅里叶逆变换，将图像变换到时域。4.根据权利要求3所述的滑动聚束模式图像的雷达回波反演方法，其特征在于，所述进行方位向压缩和残留相位补偿的逆处理，包括：在方位向上乘以下方位补偿因子的倒数：其中，Rref为参考斜距，λ为工作波长，为斜视角，f为方位向频率，V为雷达等效速度；式中，c为光速，Cs(fa)为CS变标因子，R为斜距，Rref为参考斜率，fa为方位向频率，kr为线性信号调频率，为参考斜视角，j为虚数。5.根据权利要求4所述的滑动聚束模式图像的雷达回波反演方法，其特征在于，所述在二维频域乘以距离补偿因子，包括：在二维频域乘上以下距离补偿因子：其中，fr为距离向频率，fa为方...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈杰，邓嘉东，马梦原，李春升，杨威，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11