一种基于模糊区成像与检测的方位模糊抑制方法技术

本发明专利技术提出一种基于模糊区成像与检测的方位模糊抑制方法，首先检测到原始图像的强目标位置，对原始图像强目标进行抑制；然后对抑制后的数据进行模糊区聚焦成像，并检测模糊区目标；在抑制消除检测到的模糊区目标后，通过逆过程聚焦回真实图像，从而获得方位模糊抑制后的SAR图像。本发明专利技术在抑制方位模糊的同时最大程度地保留真实目标图像的质量，真正做到对方位模糊的针对性抑制，并且不需要对SAR图像的形成过程和SAR系统的设计进行任何修改，不需人为调控任何参数，可实现全自动的工程化处理。理。理。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊区成像与检测的方位模糊抑制方法


[0001]本专利技术涉及合成孔径雷达(SAR)信号处理技术，具体涉及一种基于模糊区成像与检测的方位模糊抑制方法。

技术介绍

[0002]方位模糊是SAR图像中固有的特征，也是定义SAR图像质量的主要指标之一。由于方位向波束方向图延伸至主瓣之外，因此方位信号不是带限信号，这意味着方位信号分量将以模糊的形式相互混叠，最终在图像上呈现出未聚焦的模糊结果，极大地影响了图像的质量。虽然大多数SAR系统都经过精心设计，以尽可能降低方位模糊，但对于散射强度非常大的目标，其方位模糊仍然难以通过系统设计完全消除，另外也存在当系统参数设计不够合理，使得方位模糊区得不到很好的抑制从而影响图像质量的情况。因此，在不更改系统设计的情况下，通过数据处理的方式进行方位模糊抑制具有迫切的需求和很大的应用价值。
[0003]文献[A.M.Guarnieri,“Adaptive removal of azimuth ambiguities in SAR images,”IEEE Trans.Geosci.Remote Sens.vol.43,no.3,pp.625
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633,Mar.2005.]提出一种基于频谱滤波和外推的方位模糊抑制方法，这种方法通过频谱滤波的方式减轻方位频谱混叠进而抑制方位模糊，但这种方法模糊抑制效果有限且会降低图像的方位分辨率，是用牺牲方位带宽的方式进行模糊抑制，使原图像受到了较大的影响。文献[Y.Wu,et al.,“Suppression ofazimuth ambiguities in spaceborne SAR images using spectral selection and extrapolation,”IEEE Trans.Geosci.Remote Sens.vol.56,no.10,pp.6134
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6147,Oct.2008.]提出了一种使用频谱选择和外推抑制方位模糊的方法，该方法主要是从模糊起源的真实目标计算出模拟假图像进而进行抑制去除，这种方法需要精确地了解模糊的起源，需要较多的先验知识，实际应用中比较受限。
[0004]专利[韩冰，张永军等，2011.基于天线主瓣占优强度约束的SAR方位模糊抑制方法，专利申请号：201110245613.8]提出一种基于天线主瓣占优的强度约束算法，该方法要求存在方位向天线主瓣占优区域，并且抑制效果对占优区域的宽度及主信号能量的占优程度都比较敏感。专利[赵晗希,王伟,王卓群,等.“一种SAR图像的近海岸地物杂波及其方位模糊抑制方法”,CN110261855A.2019.]提出了一种基于空间频域处理的近海岸地物杂波及其方位模糊抑制方法，该方法需要获得同一区域不同时间的N幅图像进行空间域的处理，具有较大的局限性。专利[李文超,李洁洋,杨建宇,等.“SAR图像方位模糊抑制方法”,CN104182942A.2014.]提出了一种基于图像分割和方位加窗的方位模糊抑制方法，该方法核心仍是通过加窗实现方位频谱平滑滤波，即使结合了边缘检测和图像分割，其抑制效果仍受到频谱滤波缺点的影响，分辨率下降且无法应对严重的方位模糊。专利[陈杰,王凯,马宝伯,等.“一种星载合成孔径雷达条带模式方位模糊抑制方法”,CN103605119A.2014.]提出了一种针对条带模式海陆交界区域方位模糊抑制方法，该方法需要计算模糊目标位置并分块，最终利用相邻区域打补丁的方法进行模糊目标抑制，方法具有很大的局限性且在具有大范围严重方位模糊的情况下并不适用。
[0005]由上述现状可见，现有的SAR方位模糊抑制方法主要是基于选择模糊程度不太严重的频谱来进行成像的思路进行，或基于稀疏重构的思路进行。然而实际上，由于SAR天线方向图的延展性，很可能在主区内相当宽的频带内都存在比较严重的模糊频谱，很难找到模糊程度不严重的区域，因此应用比较受到局限。另外，即使通过频谱滤波等方式抑制掉了部分模糊区混叠进来的频谱，但是也对主区频谱产生了影响，使带宽减小从而降低了方位分辨率，从而影响了最终的图像效果。而稀疏重构的方法一方面效率很低，另一方面会将场景的弱目标均置为零，会与传统的SAR图像产品存在较大差异，甚至可能影响某些应用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提出一种基于模糊区成像与检测的方位模糊抑制方法，以在抑制方位模糊的同时，很好地保留真实目标图像的质量，真正做到对方位模糊的针对性抑制。
[0007]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于模糊区成像与检测的方位模糊抑制方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1、主区图像能量抑制：针对已聚焦成像存在方位模糊的SAR单视复图像，将所有像素的振幅设置为统一数值，生成幅度归一而保留相位的SAR图像；
[0009]步骤2、主区图像强目标进一步抑制：设置门限检测SAR单视复图像的强点目标，在步骤1获得的仅保留相位的SAR图像中找到强点目标对应的位置，把该位置的振幅进一步抑制，得到强点目标抑制后的纯相位SAR图像；
[0010]步骤3、第k阶方位模糊区聚焦成像：将原始SAR单视复图像进行方位向傅里叶变换，计算第k阶方位模糊信号的距离单元徙动，对距离多普勒域数据进行距离徙动校正、方位向相位补偿和方位向逆傅里叶变换，得到SAR单视复图像的模糊区聚焦成像结果；
[0011]步骤4、纯相位图的第k阶方位模糊区聚焦成像：针对步骤2获得的强点目标抑制后的纯相位SAR图像，进行与步骤3相同的聚焦成像处理，得到纯相位SAR图像的模糊区聚焦成像结果；
[0012]步骤5、第k阶模糊目标检测与抑制：针对步骤4得到的纯相位SAR图像的模糊区聚焦成像结果，通过设置阈值门限检测模糊目标，在步骤3获得的SAR单视复图像的模糊区聚焦成像结果中找到模糊目标对应的位置，对该位置的目标进行抑制，得到抑制后的数据；
[0013]步骤6、主区图像再聚焦：对步骤5抑制后的数据进行步骤3的逆操作，即进行方位向FFT、方位向相位逆向补偿、距离徙动逆向校正、方位向IFFT，得到去除第k阶模糊的图像；
[0014]步骤7、循环确定最终的去模糊图像结果：重复步骤3至步骤6，直至k阶模糊均被去除，得到最终的去模糊图像结果。
[0015]进一步的，步骤3中，在距离多普勒域数据中，第k阶方位模糊信号的距离单元徙动表示如下：
[0016][0017]其中，R(k,f
η
)表示第k阶方位模糊信号的距离单元徙动量，f
η
表示多普勒频率，f
PRF
表示系统脉冲重复频率，R0表示近距，λ表示波长，V
r
表示等效速度，cosθ
k
表示如下：
[0018][0019]使用式(1.1)对距离多普勒域数据进行距离徙动校正，可使k阶模糊信号的距离徙动校直。
[0020]进一步的，步骤3中，进行方位向相位补偿的具体公式如下：
[0021][0022]其中Ψ(k,f
η
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊区成像与检测的方位模糊抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、主区图像能量抑制：针对已聚焦成像存在方位模糊的SAR单视复图像，将所有像素的振幅设置为统一数值，生成幅度归一而保留相位的SAR图像；步骤2、主区图像强目标进一步抑制：设置门限检测SAR单视复图像的强点目标，在步骤1获得的仅保留相位的SAR图像中找到强点目标对应的位置，把该位置的振幅进一步抑制，得到强点目标抑制后的纯相位SAR图像；步骤3、第k阶方位模糊区聚焦成像：将原始SAR单视复图像进行方位向傅里叶变换，计算第k阶方位模糊信号的距离单元徙动，对距离多普勒域数据进行距离徙动校正、方位向相位补偿和方位向逆傅里叶变换，得到SAR单视复图像的模糊区聚焦成像结果；步骤4、纯相位图的第k阶方位模糊区聚焦成像：针对步骤2获得的强点目标抑制后的纯相位SAR图像，进行与步骤3相同的聚焦成像处理，得到纯相位SAR图像的模糊区聚焦成像结果；步骤5、第k阶模糊目标检测与抑制：针对步骤4得到的纯相位SAR图像的模糊区聚焦成像结果，通过设置阈值门限检测模糊目标，在步骤3获得的SAR单视复图像的模糊区聚焦成像结果中找到模糊目标对应的位置，对该位置的目标进行抑制，得到抑制后的数据；步骤6、主区图像再聚焦：对步骤5抑制后的数据进行步骤3的逆操作，即进行方位向FFT、方位向相位逆向补偿、距离徙动逆向校正、方位向IFFT，得到去除第k阶模糊的图像；步骤7、循环确定最终的去模糊图像结果：重复步骤3至步骤6，直至k阶模糊均被去除，得到最终的去模糊图像结果。2.根据权利要求1所述的基于模糊区成像与检测的方位模糊抑制方法，其特征在于，步骤3中，在距离多普勒域数据中，第k阶方位模糊信号的距离单元徙动表示如下：其中，R(k，f
...

【专利技术属性】
技术研发人员：仇晓兰，温雪娇，崔磊，
申请(专利权)人：苏州空天信息研究院，
类型：发明
国别省市：