专利名称：一种线阵三维成像合成孔径雷达快速成像方法
技术领域：
本发明属于雷达技术领域，它特别涉及了线阵三维合成孔径雷达(SAR)成像技术领域。
背景技术：
线阵三维成像合成孔径雷达(IASAR)是将线性阵列天线固定在运动的平台上，以合成二维平面阵列，并进行三维成像的一种新型合成孔径雷达系统。线阵三维成像合成孔径雷达能够实现目前单天线合成孔径雷达不能实现的对三维地面进行成像的能力，目前已成为合成孔径雷达领域的研究热点。根据本发明人了解以及已发表的文献，例如M.WeiJJ，J.H.G.Ender "A 3D imaging radar for smallunmanned airplanes - ART腸"Radar Conference, 2005. EURAD 2005. BASSEMR. MAHAFZA and MITCH SAJJADI "Three-dimensional SAR imaging using lineararray in transverse motion" IEEE transaction on aerospace and electronic system VOL32, NO. 1 JANUARY 1996，线阵三维成像合成孔径雷达成像方法可以分成三类时域三维成像方法，频域三维成像方法和降维成像处理方法。时域方法通过计算各散射点到各天线单元距离，并进行相干叠加实现线阵三维成像合成孔径雷达成像处理；频域方法将时域方法的相干累加变换为频域的乘法操作，实现线阵三维成像合成孔径雷达成像处理；降维成像处理方法将高维相关问题分解为若干个一维相关处理问题，以降低处理运算量。
上述方法本质上将线阵三维成像合成孔径雷达成像问题看作三维空间中的匹配问题。但在实际应用中，三维图像空间中的很多区域并不包含散射点，或被其它散射点遮挡，实际回波中只包含三维空间中某各特定曲面的回波信号，因此，线阵三维成像合成孔径雷达成像问题可以简化为三维空间中的曲面预测问题。依据此观点，线阵三维成像合成孔径雷达三维成像问题被等效为二维成像问题，从而大大降低了线阵三维成像合成孔径雷达成像问题的运算量。
发明内容
为了克服现有线阵三维成像合成孔径雷达成像方法运算量大的问题，本发明提供了一种线阵三维成像合成孔径雷达快速成像方法，本方法针对实际线阵三维成像合成孔径雷达回波中只包含三维空间中某特定曲面的回波信号的特点，采用
6多分辨逼近技术，针对三维空间中某特定曲面进行成像处理，从而很好的解决了三维成像合成孔径雷达成像方法运算量大的问题。
为了方便描述本发明的内容，首先作以下术语定义
定义l、线阵三维成像合成孔径雷达(LASAR)
线阵三维成像合成孔径雷达(LASAR)是将线性阵列天线固定在运动的平台上，以合成二维平面阵列，并进行三维成像的一种新型合成孔径雷达系统。定义2、合成孔径雷达标准距离压縮方法
合成孔径雷达标准距离压縮方法是指利用合成孔径雷达发射参数，采用以下公式生成参考信号，并采用匹配滤波技术对合成孔径雷达的距离向信号进行滤波的过程。
其中，/(《)为参考函数，B为雷达发射基带信号的信号带宽，T^为雷达发射
信号脉冲宽度，,为自变量，取值范围从-5"到i,详见文献"雷达成像技术"，
2 2
保铮等编著，电子工业出版社出版。
定义3、线阵三维成像合成孔径雷达图像空间
线阵三维成像合成孔径雷达图像空间是指合成孔径雷达波束照射到的场景区域。
定义4、线阵三维成像合成孔径雷达指标集
线阵三维成像合成孔径雷达成像结果为三维空间中的曲面，可以用如下函数
表示
其中，(i,刀为指标集，A(/,刀表示0',y)点对应的高度
定义5、线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成像方法线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成像方法是合成孔径雷达二维后向投影成像方法的拓展。该方法首先计算散射点到线阵天线各阵元的距离历史，选择相应距离单元的数据，并进行标准的多普勒相位补偿以及相干累加，得到该
7点的散射系数。该方法流程图见专利附图。详见文献"雷达成像技术"，保铮等编著，电子工业出版社出版。
定义6、基于小波变换的二维曲面预测方法
基于小波变换的二维曲面预测技术是指以尺度函数作为基函数，利用低分辨二维曲面预测高分辨率二维曲面的曲面预测技术。该方法流程图见专利附图。详见文献"信号处理的小波导引"，Mallat等编著，机械工业出版社出版。
定义7、遍历法
按数据排列顺序，由小到大，逐个对数据进行某种操作，直至对所有数据都执行完该操作为止。
定义8、线阵三维成像合成孔径雷达理论分辨率
线阵三维成像合成孔径雷达理论分辨率是指根据线阵三维成像合成孔径雷达系统参数，包括发射信号带宽，合成孔径长度以及线阵天线长度决定的线阵三维成像合成孔径雷达所能达到的最大分辨率。详见文献"合成孔径雷达成像原理"，皮亦鸣等编著，电子科技大学出版社出版
本发明提供了一种线阵三维成像合成孔径雷达快速成像方法，它包含以下几个步骤
步骤l、初始化线阵三维成像合成孔径雷达成像系统参数
初始化成像系统参数包括平台速度矢量,记做P，平台初始位置矢量,记做
F，雷达发射电磁波的波数,记做&,线阵天线各阵元相对平台中心位置，记做
其中i'为天线各阵元序号，为自然数，/ = 0,1,...,M，似为线阵天线各阵元
总数，雷达发射基带信号的信号带宽,记做S，雷达发射信号脉冲宽度，记做7>，
雷达接收波门持续宽度，记做r。，雷达接收系统的采样频率,记做y;，雷达系统的
脉冲重复频率，记做尸/ F ，及接收系统接收波门相对于发射信号发散波门的延迟，
记做r。。上述参数均为线阵三维成像合成孔径雷达系统的标准参数，其中，雷达发射电磁波的波数&，雷达发射基带信号的信号带宽s，雷达发射信号脉冲宽度r"雷达接收波门持续宽度r。，雷达接收系统的采样频率/;,雷达系统的脉冲重复频率p^及接收系统接收波门相对于发射信号发散波门的延迟在线阵三维成像合成孔径雷达设计过程中已经确定；其中，平台速度矢量P及平台初始位置矢 量7在线阵三维成像合成孔径雷达观测方案设计中已经确定。
步骤2、线阵三维成像合成孔径雷达原始数据进行距离压縮-
采用合成孔径雷达标准距离压縮方法对合成孔径雷达距离向回波数据5,进 行压缩，得到距离压縮后的线阵三维成像合成孔径雷达数据，记做5。 步骤3、获得线阵三维成像合成孔径雷达指标集为(0， 0)点的高度和相应的最 大值
采用线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成像方法，对线阵三维成像合 成孔径雷达图像空间中位置为(0, 0， h)的点进行成像处理，得到线阵三维成 像合成孔径雷达图像空间中位置为(0， 0， h)的点的散射系数，即，线阵三维 成像合成孔径雷达指标集为(0， 0)点的合成孔径雷达高度向散射系数的分布函
数，记做cr(O，O，;O,其中，A为自然数，"0,l,…,i/， i/为线阵三维成像合成
孔径雷达图像空间高度。
采用遍历法寻找合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数cr(0，O,/0的最大
值，得到合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数J(0,0,/0的最大值和合成孔径
雷达高度向散射系数的分布函数《0，0,/z)最大值对应的高度。其中，合成孔径雷
达高度向散射系数的分布函数c(o，o,;o的最大值记做o"ma(o,o);合成孔径雷达高
度向散射系数的分布函数07(0，0，/0最大值对应的高度记做/<0,0)。 步骤4、获得线阵三维成像合成孔径雷达图像空间低分辨图像-
对于步骤3中的线阵三维成像合成孔径雷达指标集为(i，j)，其中，h"X;O。，
7-wx/v "为自然数，"-(U,...,/:/^,丄为线阵三维成像合成孔径雷达图像
空间长度，丄为2的幂次，A为线阵三维成像合成孔径雷达图像初始分辨率，p。
为2的幂次。按照步骤3的操作，获得线阵三维成像合成孔径雷达指标集为(i， j)点的高度和相应的最大值，直到线阵三维成像合成孔径雷达指标集(i， j)遍 历所有"=0，1,...,￡//9。。
将线阵三维成像合成孔径雷达不同指标集对应的合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数的最大值 ^(z'，/)按照指标集顺序排列，即(O,O)， (0,1)... (O,丄/ Po -1)…(丄/ p0 -1,0)…CL / p0 - Wo -1)，得到线阵三维成像合成孔径雷
达图像空间低分辨散射系数矩阵，记做P。。另外，将线阵三维成像合成孔径雷达 不同指标集对应的合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数的最大值对应的高
度按照指标集顺序排列，即(o,o), (o,i)…((u/p。-1)…(i:/p。-i,0)… (Z/V。 -i,z/p。 -i)，得到线阵三维成像合成孔径雷达图像空间低分辨高度矩阵，
记做H。。
步骤5、计算线阵三维成像合成孔径雷达图像散射系数判决门限
计算线阵三维成像合成孔径雷达图像空间低分辨散射系数矩阵P。的均值，记
做叾。利用公式0=5/2，获得线阵三维成像合成孔径雷达图像散射系数判决门 限，记做0。
步骤6、基于小波变换的二维曲面预测技术
采用基于小波变换的二维曲面预测方法，对线阵三维成像合成孔径雷达图像 空间低分辨高度矩阵H。进行预测，得到分辨率为P。/2的线阵三维成像合成孔径
雷达图像空间预测高度矩阵，记做H,。
步骤7、搜索线阵三维成像合成孔径雷达图像点的真实高度
取出分辨率为A/2的线阵三维成像合成孔径雷达图像空间预测高度矩阵
A的第i行第j列数据，采用线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成像方法， 对线阵三维成像合成孔径雷达图像空间中点(i， j， m;)进行成像，得到(i， j， w)的散射系数，记做cra,M;)，其中，w为分辨率为p。/2的线阵三维成像合
成孔径雷达图像空间预测高度矩阵H、的第i行第j列的高度数据。
对于o"(/, w) < O的情况，采用线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成 像方法，对图像点(i， j， w + ZO进行成像，得到(i， j， W + 的散射系数， 记做C7(/J，W + ZZ);另夕卜，对图像点(i， j， w-/0进行成像，得到(i， j，的散射系数，记做cr(/J,w —/z)，其中，/z为自然数，/z = l,2,...,Z/p。；直到
CT(Z,y, W') > 0或(J(Z',, W') > ， 其中W'-W + A或W'-VV —/Z。
对于0"(/，、>0> 的情况，采用线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成
像方法，对图像点(i， j， w'+l)进行成像，得到图像点(i， j， V+l)的散射
系数，记做CT(/,/,W'+l);另夕卜，对图像点(i， j， 进行成像，得到图像
点(i， j， 的散射系数，记做C7(/，/,W'-1);
对于cr(/，W') 〉 且0"(/, W'-1) S w )且or(z', /， W'+1) S (T(/,w")的情
况，将分辨率为p。/2的线阵三维成像合成孔径雷达图像空间高度矩阵H,的第i
行第j列数据更新为w'，并转入步骤8。
对于ct(/, w') > g)且o"0', y， W'— 1) > O"0', y， W 〕且CT(/， _/， W 〕 > 0"(/, w'+1)的情
况，采用线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成像方法，对图像点(i， i，
进行成像，直到cr0',/,w'-W《^，,w')。将分辨率为/ 。/2的线阵三维 成像合成孔径雷达图像空间高度矩阵H,的第i行第j列数据更新为，并转 入步骤8。
对于cr(/, w') > O且cr(/, /， w'- /z) < o"(/， w')且cr(z', /， w') < cr(/, w'+1)的情
况，采用线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成像方法，对图像点(i， j， 进行成像，直到c7(/J,w'+;0^ff(/，/,w')。将分辨率为p。/2的线阵三维
成像合成孔径雷达图像空间高度矩阵H,的第i行第j列数据更新为w'+Z;，并转
入步骤8。
步骤8、重复步骤7，直到指标集(i， j)遍历所有(O,O)， (O，l)... (0,2丄/p。-1)…(2丄/p。—1,0)…直到(2i/^-l,2丄/p。一l)，得到分辨率为p。/2
的线阵三维成像合成孔径雷达图像空间真实高度矩阵，记做H"
步骤9、将步骤6中的线阵三维成像合成孔径雷达图像空间低分辨高度矩阵H。替
换为辨率为a /2的线阵三维成像合成孔径雷达图像空间真实高度矩阵a ，重复
11步骤6、步骤7和步骤8的操作，直到得到分辨率达到三维成像合成孔径雷达理 论分辨率的三维成像合成孔径雷达图像，记做H。
经过上述操作，就可以得到线阵三维成像合成孔径雷达快速成像。
需要说明的是，根据线阵三维成像合成孔径雷达系统方案和线阵三维成像合 成孔径雷达观测方案，线阵三维成像合成孔径雷达快速成像方法需要的初始化成 像系统参数均为已知。
本发明的创新点在于针对实际线阵三维成像合成孔径雷达回波中只包含三 维空间中某各特定曲面的回波信号的特点，采用多分辨逼近技术，只对三维空间 中某特定曲面进行成像处理，从而很好的解决了三维成像合成孔径雷达成像方法 运算量大的问题。本发明解决了线阵三维成像合成孔径雷达快速成像的问题。
本发明的优点在于利用较小的运算量实现了线阵三维成像合成孔径雷达。本 发明可以应用于合成孔径雷达成像，地球遥感等领域。
图1为现有线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成像方法流程图
其中，通道i表示第i个天线的回波数据，/ = 1,...，M。 M表示天线通道总
数，PRF表示雷达脉冲重复频率，n表示雷达发射脉冲数，A(",/;P,^)表示第i
个雷达天线距离散射点^ 的距离，(w,v，w)为散射点的坐标。.天线相位中心可以
由说明书中步骤一的初始化参数计算。三维图像空间为定义3描述的线阵三维成 像合成孔径雷达图像空间。距离压縮为定义2描述的合成孔径雷达标准距离压縮 方法。内差/重采样以及相干累加为二维后向投影成像方法的标准方法。 图2为现有基于小波变换的二维曲面预测方法流程图
其中，ai为低分辨二维曲面，"T2"表示在ai相邻元素间补零，h为低通滤波 器，其传输函数由尺度函数表达式决定，aw为高分辨二维曲面。 图3为本发明所提供方法的示意图。
其中，DEM表示数字高度图，P&S表示"曲面预测与最大值搜索"，"。表示
迭代层数。
图4为本发明具体实施方式
采用的线阵三维成像合成孔径雷达飞行几何关系图。 其中，PRI表示脉冲重复周期，n表示雷达发射脉冲数，5( )表示平台轨迹，L表示线阵天线长度，y表示线阵天线方向，^表示散射点位置，5表示坐标原
点，i (",/;^,)表示第n时刻第i个雷达天线距离散射点^>的距离。
图5是发明具体实施方式
采用的线阵三维成像合成孔径雷达系统参数表。 图6是本发明提供方法的流程图。
其中LASAR表示线阵三维成像合成孔径雷达。
具体实施例方式
本发明主要采用仿真实验的方法进行验证,所有步骤、结论都在MATLAB7.0 上验证正确。具体实施步骤如下
步骤1、初始化线阵三维成像合成孔径雷达成像系统参数
本具体实施方式
所采用的系统参数详见图5。 步骤2、线阵三维成像合成孔径雷达原始数据进行距离压縮
采用合成孔径雷达标准距离压縮方法对合成孔径雷达距离向回波数据5进 行压縮，得到距离压縮后的线阵三维成像合成孔径雷达数据，记做S,。 步骤3、获得线阵三维成像合成孔径雷达指标集为(0， 0)点的高度和相应的最
大值
采用线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成像方法，对线阵三维成像合
成孔径雷达图像空间中位置为(0， 0， h)的点进行成像处理，得到线阵三维成 像合成孔径雷达图像空间中位置为(0， 0， h)的点的散射系数，gp，线阵三维 成像合成孔径雷达指标集为(0， 0)点的合成孔径雷达高度向散射系数的分布函
数，记做cr(0,0,/z)，其中，A为自然数，A = 0,lv..，149。
采用遍历法寻找合成孔径霄达高度向散射系数的分布函数cr(0，0,/0的最大 值，得到合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数o"(0,0,/0的最大值和合成孔径
雷达高度向散射系数的分布函数c7(0,0,/0最大值对应的高度。其中，合成孔径雷 达高度向散射系数的分布函数c(0，0,/0的最大值记做cr,(O，O);合成孔径雷达高
度向散射系数的分布函数^(0，0,/0最大值对应的高度记做/ (0，0)。
步骤4、获得线阵三维成像合成孔径雷达图像空间低分辨图像
对于步骤3中的线阵三维成像合成孔径雷达指标集为(i，j)，其中，；="x8，
13/ = "x8， w = 0,l,...,15， p。=8。按照步骤三的操作，获得线阵三维成像合成孔 径雷达指标集为(i， j)点的高度和相应的最大值，直到线阵三维成像合成孔径 雷达指标集(i， j)遍历所有"=0，1,...,15。
将线阵三维成像合成孔径雷达不同指标集对应的合成孔径雷达高度向散射 系数的分布函数的最大值cr目(/,/)按照指标集顺序排列，即(O,O)， (0,1)...
(0，15)...(15,0)... (15,15)，得到线阵三维成像合成孔径雷达图像空间低分辨散射 系数矩阵，记做P。。另外，将线阵三维成像合成孔径雷达不同指标集对应的合成 孔径雷达高度向散射系数的分布函数的最大值对应的高度/</，_/)按照指标集顺 序排列，即(O，O)， (0,1)... (0,15)...(15,0)... (15,15),得到线阵三维成像合成孔 径雷达图像空间低分辨高度矩阵，记做H。。
步骤5、计算线阵三维成像合成孔径雷达图像散射系数判决门限
计算线阵三维成像合成孔径雷达图像空间低分辨散射系数矩阵P。的均值，记
做a。利用公式€)=5/2，得到线阵三维成像合成孔径雷达图像散射系数判决门 限，记做€>。
步骤6、基于小波变换的二维曲面预测技术
采用基于小波变换的二维曲面预测方法，对线阵三维成像合成孔径雷达图像 空间低分辨高度矩阵H。进行预测，得到分辨率为4的线阵三维成像合成孔径雷
达图像空间预测高度矩阵，记做H,。
步骤7、搜索线阵三维成像合成孔径雷达图像点的真实高度
取出分辨率为4的线阵三维成像合成孔径雷达图像空间预测高度矩阵H,的
第i行第j列数据，釆用线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成像方法，对 线阵三维成像合成孔径雷达图像空间中点(i， j， w)进行成像，得到(i， j， w)
的散射系数，记做cr(f，,w),其中，w为分辨率为4的线阵三维成像合成孔径雷 达图像空间预测高度矩阵H,的第i行第j列数据。对于^7(/,_/，> 0< 的情况，采用线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成 像方法，对图像点(i， j， w+ZO进行成像，得到(i， j， W + 的散射系数， 记做c7(U',w + ;0;另夕卜，对图像点(i, j， w-A)进行成像，得到(i， j, w-/z)
的散射系数，记做CT(/,y,W-;z),其中，/2为自然数，/^1,2,...,Z/^;直到 (7(/,/，')>€)或<7(/,_/,>1/')> ， 其中w'= w十/z或w' = w-/ 。
对于C7(;,/,W')〉e)的情况，采用线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成
像方法，对图像点(i， j， w'+l)进行成像，得到图像点(i， j， w'+l)的散射 系数，记做(T(/,/,W'+l);另外，对图像点(i， j， 进行成像，得到图像
点(i， j， W'-1)的散射系数，记做(7(Z'J，W'—1);
对于O"0'J,w〕 > 且cr(z'J，w'-l)《o"(/,力w")且cr(/,力w'+l)Scr(/，/,w')的情 况，将分辨率为^/2的线阵三维成像合成孔径雷达图像空间高度矩阵Hi的第i 行第j列数据更新为w'，并转入步骤8。
对于O"(z'，, w 〕 > O且cr(/，, w'-1) > o"0', w')且o"(/, w') > cr(f, w'+1)的情
况，采用线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成像方法，对图像点(i， j， 进行成像，直到o"(/,/，w'-/0^cr(/,力w')。将分辨率为/ 。/2的线阵三维
成像合成孔径雷达图像空间高度矩阵A的第i行第j列数据更新为，并转 入步骤8。
对于cr(/, /, w ) > G)且<T(/， /， w'— A) < cr(z'， /, w')且o"0', /， w *) < cr(/，力w'+1)的情
况，采用线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成像方法，对图像点(i， j， w'+Z )进行成像，直到(7(/,力w'+;0So"(/，/，w')。将分辨率为A/2的线阵三维
成像合成孔径雷达图像空间高度矩阵A的第i行第j列数据更新为w'+A，并转 入步骤8。
步骤8、重复步骤七，直到指标集(i，j)遍历所有(0,0)， (O,l)... (0,31) ...(31,0)... 直到(31,31)，得到分辨率为p。/2的线阵三维成像合成孔径雷达图像空间真实高
15度矩阵，记做^。
步骤9、将步骤六中的线阵三维成像合成孔径雷达图像空间低分辨高度矩阵H。替
换为辨率为4的线阵三维成像合成孔径雷达图像空间真实高度矩阵免，重复步
骤六，步骤七和步骤八的操作，直到得到分辨率达到三维成像合成孔径雷达理论 分辨率的三维成像合成孔径雷达图像，记做H。
通过本发明具体实施方式
可以看出，本发明所提供的线阵三维成像合成孔径 雷达成像方法能够实现线阵三维成像合成孔径雷达成像，且与三维后向投影方法 相比具有更小的运算量。
权利要求
1、一种线阵三维成像合成孔径雷达快速成像方法，其特征是它包含以下几个步骤步骤1、初始化线阵三维成像合成孔径雷达成像系统参数初始化成像系统参数包括平台速度矢量，记做<overscore>V</overscore>，平台初始位置矢量，记做<overscore>P</overscore>0，雷达发射电磁波的波数，记做Kc，线阵天线各阵元相对平台中心位置，记做<overscore>P</overscore>i，其中i为天线各阵元序号，为自然数，i＝0，1，...，M，M为线阵天线各阵元总数，雷达发射基带信号的信号带宽，记做B，雷达发射信号脉冲宽度，记做TP，雷达接收波门持续宽度，记做To，雷达接收系统的采样频率，记做fs，雷达系统的脉冲重复频率，记做PRF，及接收系统接收波门相对于发射信号发散波门的延迟，记做TD；上述参数均为线阵三维成像合成孔径雷达系统的标准参数，其中，雷达发射电磁波的波数Kc，雷达发射基带信号的信号带宽B，雷达发射信号脉冲宽度TP，雷达接收波门持续宽度To，雷达接收系统的采样频率fs，雷达系统的脉冲重复频率PRF及接收系统接收波门相对于发射信号发散波门的延迟在线阵三维成像合成孔径雷达设计过程中已经确定；其中，平台速度矢量V及平台初始位置矢量<overscore>P</overscore>0在线阵三维成像合成孔径雷达观测方案设计中已经确定；步骤2、线阵三维成像合成孔径雷达原始数据进行距离压缩采用合成孔径雷达标准距离压缩方法对合成孔径雷达距离向回波数据<overscore>D</overscore>1进行压缩，得到距离压缩后的线阵三维成像合成孔径雷达数据，记做<overscore>E</overscore>1；步骤3、获得线阵三维成像合成孔径雷达指标集为(0，0)点的高度和相应的最大值采用线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成像方法，对线阵三维成像合成孔径雷达图像空间中位置为(0，0，h)的点进行成像处理，得到线阵三维成像合成孔径雷达图像空间中位置为(0，0，h)的点的散射系数，即，线阵三维成像合成孔径雷达指标集为(0，0)点的合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数，记做σ(0，0，h)，其中，h为自然数，h＝0，1，...，H，H为线阵三维成像合成孔径雷达图像空间高度；采用遍历法寻找合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数σ(0，0，h)的最大值，得到合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数σ(0，0，h)的最大值和合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数σ(0，0，h)最大值对应的高度；其中，合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数σ(0，0，h)的最大值记做σmax(0，0)；合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数σ(0，0，h)最大值对应的高度记做h(0，0)；步骤4、获得线阵三维成像合成孔径雷达图像空间低分辨图像对于步骤3中的线阵三维成像合成孔径雷达指标集为(i，j)，其中，i＝n×ρ0，j＝n×ρ0，n为自然数，n＝0，1，...，L/ρ0，L为线阵三维成像合成孔径雷达图像空间长度，L为2的幂次，ρ0为线阵三维成像合成孔径雷达图像初始分辨率，ρ0为2的幂次；按照步骤3的操作，获得线阵三维成像合成孔径雷达指标集为(i，j)点的高度和相应的最大值，直到线阵三维成像合成孔径雷达指标集(i，j)遍历所有n＝0，1，...，L/ρ0；将线阵三维成像合成孔径雷达不同指标集对应的合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数的最大值σmax(i，j)按照指标集顺序排列，即(0，0)，(0，1)...(0，L/ρ0-1)...(L/ρ0-1，0)...(L/ρ0-1，L/ρ0-1)，得到线阵三维成像合成孔径雷达图像空间低分辨散射系数矩阵，记做P0；另外，将线阵三维成像合成孔径雷达不同指标集对应的合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数的最大值对应的高度h(i，j)按照指标集顺序排列，即(0，0)，(0，1)...(0，L/ρ0-1)...(L/ρ0-1，0)...(L/ρ0-1，L/ρ0-1)，得到线阵三维成像合成孔径雷达图像空间低分辨高度矩阵，记做H0；步骤5、计算线阵三维成像合成孔径雷达图像散射系数判决门限计算线阵三维成像合成孔径雷达图像空间低分辨散射系数矩阵P0的均值，记做<overscore>σ</overscore>；利用公式Θ＝<overscore>σ</overscore>/2，获得线阵三维成像合成孔径雷达图像散射系数判决门限，记做Θ；步骤6、基于小波变换的二维曲面预测技术采用基于小波变换的二维曲面预测方法，对线阵三维成像合成孔径雷达图像空间低分辨高度矩阵H0进行预测，得到分辨率为ρ0/2的线阵三维成像合成孔径雷达图像空间预测高度矩阵，记做H1；步骤7、搜索线阵三维成像合成孔径雷达图像点的真实高度取出分辨率为ρ0/2的线阵三维成像合成孔径雷达图像空间预测高度矩阵H1的第i行第j列数据，采用线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成像方法，对线阵三维成像合成孔径雷达图像空间中点(i，j，w)进行成像，得到(i，j，w)的散射系数，记做σ(i，j，w)，其中，w为分辨率为ρ0/2的线阵三维成像合成孔径雷达图像空间预测高度矩阵H1的第i行第j列的高度数据；对于σ(i，j，w)<Θ的情况，采用线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成像方法，对图像点(i，j，w+h)进行成像，得到(i，j，w+h)的散射系数，记做σ(i，j，w+h)；另外，对图像点(i，j，w-h)进行成像，得到(i，j，w-h)的散射系数，记做σ(i，j，w-h)，其中，h为自然数，h＝1，2，...，L/ρ0；直到σ(i，j，w′)>Θ或σ(i，j，w′)>Θ，其中w′＝w+h或w′＝w-h；对于σ(i，j，w′)>Θ的情况，采用线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成像方法，对图像点(i，j，w′+1)进行成像，得到图像点(i，j，w′+1)的散射系数，记做σ(i，j，w′+1)；另外，对图像点(i，j，w′-1)进行成像，得到图像点(i，j，w′-1)的散射系数，记做σ(i，j，w′-1)；对于σ(i，j，w′)>Θ且σ(i，j，w′-1)≤σ(i，j，w′)且σ(i，j，w′+1)≤σ(i，j，w′)的情况，将分辨率为ρ0/2的线阵三维成像合成孔径雷达图像空间高度矩阵H1的第i行第j列数据更新为w′，并转入步骤8；对于σ(i，j，w′)>Θ且σ(i，j，w′-1)>σ(i，j，w′)且σ(i，j，w′)>σ(i，j，w′+1)的情况，采用线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成像方法，对图像点(i，j，w′-h)进行成像，直到σ(i，j，w′-h)≤σ(i，j，w′)；将分辨率为ρ0/2的线阵三维成像合成孔径雷达图像空间高度矩阵H1的第i行第j列数据更新为w′-h，并转入步骤8；对于σ(i，j，w′)>Θ且σ(i，j，w′-h)<σ(i，j，w′)且σ(i，j，w′)<σ(i，j，w′+1)的情况，采用线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成像方法，对图像点(i，j，w′+h)进行成像，直到σ(i，j，w′+h)≤σ(i，j，w′)；将分辨率为ρ0/2的线阵三维成像合成孔径雷达图像空间高度矩阵H1的第i行第j列数据更新为w′+h，并转入步骤8；步骤8、重复步骤7，直到指标集(i，j)遍历所有(0，0)，(0，1)...(0，2L/ρ0-1)...(2L/ρ0-1，0)...直到(2L/ρ0-1，2L/ρ0-1)，得到分辨率为ρ0/2的线阵三维成像合成孔径雷达图像空间真实高度矩阵，记做；步骤9、将步骤6中的线阵三维成像合成孔径雷达图像空间低分辨高度矩阵H0替换为辨率为ρ0/2的线阵三维成像合成孔径雷达图像空间真实高度矩阵，重复步骤6、步骤7和步骤8的操作，直到得到分辨率达到三维成像合成孔径雷达理论分辨率的三维成像合成孔径雷达图像，记做H；经过上述操作，就可以得到线阵三维成像合成孔径雷达快速成像。
全文摘要
本发明提供了一种基于多分辨逼近的线阵三维成像合成孔径雷达快速成像方法，它是针对实际线阵三维成像合成孔径雷达回波中只包含三维空间中某特定曲面的回波信号的特点，采用多分辨逼近技术，针对三维空间中某特定曲面进行成像处理。本发明解决了三维成像合成孔径雷达成像方法运算量大的问题。与现有的线阵三维成像合成孔径雷达成像算法相比，本发明的优点在于利用较小的运算量实现了线阵三维成像合成孔径雷达。本发明可以应用于合成孔径雷达成像、地球遥感等领域。
文档编号G01S13/90GK101498787SQ20081004529
公开日2009年8月5日 申请日期2008年1月29日 优先权日2008年1月29日
发明者君 师, 张晓玲, 杨建宇, 王银波 申请人:电子科技大学