基于矩阵填充的稀疏场景下采样sar成像方法_2

文档序号:9431173阅读:来源:国知局
大的不足,使得本发明生 成的图像包含增强的目标和抑制的背景,更加易于目标检测和识别,参数设置简单,计算效 率更高。
【附图说明】
[0039]图1是本发明的流程图; W40] 图2是采用本发明W及现有技术调变标chi巧-scaling方法、基于回波算子的稀 疏合成孔径雷达成像方法对回波数据进行成像的对比图;
[0041] 图3是对图2(a)、图2化)、图2(c)所选定区域的局部放大图。
【具体实施方式】
[0042] 下面结合附图对本发明进一步的详细描述。
[0043] 参照附图1,对本发明【具体实施方式】作进一步的详细描述。 W44] 步骤1.输入一个合成孔径雷达SAR回波。 W45] 输入一个合成孔径雷达SAR回波,其大小为NiXNz的矩阵,N1表示合成孔径雷达 SAR回波方位向的脉冲数,成表示合成孔径雷达SAR回波距离向的脉冲数。 W46] 步骤2.二维下采样。
[0047] 将合成孔径雷达SAR回波二维下采样,生成二维下采样合成孔径雷达SAR回波。
[0048] 二维下采样具体步骤如下:
[0049] 第一步,从单位矩阵中随机选取a行,组成方位向随机采样矩阵,其中,a的取值范 围为0到Ni的整数,N康示合成孔径雷达SAR回波方位向的脉冲数。
[0050] 第二步,从单位矩阵中随机选取b列,组成距离向随机采样矩阵,其中,b的取值范 围为0到成的整数,N康示合成孔径雷达SAR回波距离向的脉冲数。
[0051] 第=步,按照下式,生成二维下采样合成孔径雷达SAR回波:
[0052] Ys=巫aY巫r 阳〇5引其中,Y康示二维下采样合成孔径雷达SAR回波,〇a表示方位向随机采样矩阵,Of表示距离向随机采样矩阵,Y表示合成孔径雷达SAR回波。
[0054] 步骤3.初始化。 阳化5] 将重构合成孔径雷达SAR回波初始化为NiX成的零矩阵,N1表示合成孔径雷达SAR 回波方位向的脉冲数,成表示合成孔径雷达SAR回波距离向的脉冲数。
[0056] 步骤4.按照下式,计算回波残差:
[0057] AY=巫al(Ys"巫aYl巫r)巫r1
[00郎]其中,ay表示回波残差,〇a表示方位向随机采样矩阵,〇a嗦示〇a的逆矩阵,Ys表示二维下采样合成孔径雷达SAR回波,Y1表示重构合成孔径雷达SAR回波,〇f表示距 离向随机采样矩阵,?f1表示?f的逆矩阵。
[0059] 步骤5.按照下式,更新重构合成孔径雷达SAR回波:
[0060] Yi=Yi+yAY;
[0061] 其中,Yi表示重构合成孔径雷达SAR回波,y表示迭代系数,y的取值范围为0. 3 到0. 5的小数,AY表示回波残差。
[0062] 步骤6.生成主元图像。
[0063] 按照下式,生成残缺的合成孔径雷达SAR图像:
[0064] X=IFFTa(((FFTa*Yi冲1)冲FTf冲2)*IFFTf冲3) 阳0化]其中,X表示残缺的合成孔径雷达SAR图像,IFFT。表示方位向离散逆傅里叶基,FFT。表示方位向离散傅里叶基,*表示矩阵相乘操作,Y1表示重构合成孔径雷达SAR回波, Pi表示变标相位算子矩阵,FFTf表示距离向离散傅里叶基,P2表示距离向算子矩阵,IFFTf 表示距离向离散逆傅里叶基,P3表示方位向算子矩阵。
[0066] 其中,各个算子矩阵生成的具体步骤如下:
[0067] 第一步,按照下式,计算距离徙动因子和参考距离徙动因子:
[0070] 其中,D(fq,Vf)表示距离徙动因子,D(fduVf)表示参考距离徙动因子,f。表示距 离向采样频率,Vf表示雷达有效速度,C表示光速,fd。表示多普勒中屯、频率,f。表示雷达中 屯、频率。
[0071] 第二步,按照下式,计算综合调频率:
[0072]
阳073] 其中,Km表示综合调频率,表示调频率,D(f。,表示距离徙动因子,C表示光 速,Vf表示雷达有效速度,f。表示距离向频率,f。表示雷达中屯、频率,R。表示到目标的最近 斜距。
[0074] 第=步,按照下式,计算变标相位算子矩阵: 阳0巧]
[0076] 其中,Pi表示变标相位算子矩阵,j表示虚数符号,Km表示综合调频率,D(f。,Vf)表 示距离徙动因子,f。表示距离向采样频率,Vf表示雷达有效速度,D(fdwVf)表示参考距离 徙动因子,fd。表示多普勒中屯、频率,T表示距离向时间,Rfw表示景中屯、斜距,C表示光速。
[0077] 第四步,按照下式,获得距离向算子矩阵:
[0078]
[00巧]其中,P2表示距离向算子矩阵,j表示虚数符号,D(fq,Vf)表示距离徙动因子,D(fd。,Vr)表示参考距离徙动因子,Km表示综合调频率,fI表示方位向频率,Rre康示景中屯、 斜距,C表示光速。
[0080] 第五步,按照下式,获得方位向算子矩阵:
[0081] 、
y
[0082] 其中,P3表示方位向算子矩阵,j表示虚数符号,f。表示雷达中屯、频率,R。表示到目 标的最近斜距,D(fq,Vf)表示距离徙动因子,f。表示距离向频率,Vf表示雷达有效速度,C 表示光速,Km表示综合调频率,D(fd。,Vf)表示参考距离徙动因子,fd。表示多普勒中屯、频率, Rfef表不景中屯、斜距。
[0083] 将残缺的合成孔径雷达SAR图像取模,生成散射系数矩阵。
[0084] 按照下式的硬阔值算法,计算主元散射系数矩阵: 阳0化]
[0086] 其中,Ai表示主元散射系数矩阵,i表示散射系数矩阵的行,j表示散射系数矩阵 的列,ai, ,表示散射系数矩阵的第i行第j列的元素,0表示硬阔值算法的阔值。
[0087] 硬阔值算法的阔值是按照W下步骤获得:
[0088] 第一步,将散射系数矩阵转化为一个向量。
[0089] 第二步,将向量按照模值生成降序序列。
[0090] 第S步,将降序序列的第K个值作为硬阔值算法的阔值,K表示稀疏系数,K的取值 范围为0到D的整数,D表示散射系数矩阵的总元素数。
[0091] 将主元散射系数矩阵和残缺的合成孔径雷达SAR图像的相位相乘,生成主元图 像。
[0092] 步骤7.按照下式,生成重构合成孔径雷达SAR回波:
[0093] Yi=IFFTa(((FFTa*Xi冲/)*FFTf冲乃*IFFTf冲1")
[0094] 其中,Y康示重构合成孔径雷达SAR回波,IFFT。表示方位向离散逆傅里叶基,FFT。 表示方位向离散傅里叶基,*表示矩阵相乘操作,Xi表示合成孔径雷达SAR图像主元,P/表 示方位向算子矩阵P3的共辆矩阵,FFTf表示距离向离散傅里叶基,P2"表示距离向算子矩阵 P2的共辆矩阵,IFFTf表示距离向离散逆傅里叶基,Pi"表示变标相位算子矩阵Pi的共辆矩 阵。
[0095] 步骤8.判断是否达到迭代次数50次:若是,执行步骤9,否则,迭代次数加1,执行 步骤4。
[0096] 步骤9.按照下式,合成孔径雷达SAR图像成像:
[0097] M=IFFTa(((FFTa*Y*Pi)*FFTf冲2)*IFFTf冲3)
[0098] 其中,M表示合成孔径雷达SAR图像,IFFT。表示方位向离散逆傅里叶基,FFT。表示 方位向离散傅里叶基,*表示矩阵相乘操作,Y表示重构合成孔径雷达SAR回波,Pi表示变 标相位算子矩阵,FFTf表示距离向离散傅里叶基,P2表示距离向算子矩阵,IFFTf表示距离 向离散逆傅里叶基,P3表示方位向算子矩阵。
[0099] 本发明的效果可通过W下仿真进一步说明。 阳100] 1、仿真实验条件: 阳1〇U 本发明仿真实验的硬件测试平台是:处理器为Intel Core2 CPU,主频为2.33GHz, 内存2GB,软件平台为:Windows XP操作系统和Matl油R2012a。本发明输入的回波数据是RAD
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