一种自适应盲源分离的遥感图像射频干扰去除方法及系统

本发明属于遥感，更具体地，涉及一种自适应盲源分离的遥感图像射频干扰去除方法及系统。

背景技术：

1、射频干扰（rfi）是指在射频频段内，由于外部电磁波被仪器接收到而对数据产生的干扰。射频干扰可以来自各种源，包括其他无线通信设备、电力线、工业设备、电子设备、天气现象等。rfi可能导致微波遥感图像中的信息遗漏，同时会降低微波遥感图像的质量。因此将射频干扰从遥感数据中去除对于提高微波遥感图像的质量十分重要。

2、现有技术对射频干扰的去除采用的是参数估计的方法。首先在亮温图像上对射频干扰定位定强，然后根据估计的位置和能量构建一个模拟的rfi可见度，并将其从观测可见度中减去。

3、上述方法可以从一定程度上抑制微波遥感图像中的射频干扰，但其抑制效果非常依赖于rfi源位置和强度参数估计的准确性，而实际应用中，定位结果受限于仪器分辨率、背景干扰等情况，定强结果则容易受到周围其他rfi尾部和背景的干扰，在一些情况下难以达到较高的精度，整体的射频干扰抑制效果并不理想。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种自适应盲源分离的遥感图像射频干扰去除方法及系统，其目的在于，有效去除微波遥感图像中的射频干扰。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种自适应盲源分离的遥感图像射频干扰去除方法，包括：

3、（s1）接收地球表面发射的微波辐射信号作为微波遥感图像的观测信号 x；

4、（s2）对观测信号 x进行预白化处理，得到观测信号；

5、（s3）从观测信号中提取rfi信号矩阵 y；rfi信号矩阵 y中，每一个行向量表示一个rfi源在各采样点处的信号；

6、（s4）从rfi信号矩阵中分离出各rfi源的rfi信号后，根据rfi信号估计各rfi源的强度和位置，得到各rfi源的实际可见度；

7、（s5）计算观测信号 x的可见度，并从中减去各rfi源的实际可见度，得到去除rfi后的可见度，反演为亮温图像，得到去除rfi后的微波遥感图像。

8、进一步地，步骤（s4）包括：

9、（s41）对于rfi信号矩阵 y中的每个行向量，将rfi信号矩阵 y中的其余行向量设置为0后，作为对应的rfi源的观测信号，从而实现rfi信号分离；

10、（s42）计算分离所得各rfi源的观测信号的协方差矩阵，得到各rfi源观测信号对应的信号可见度；

11、（s43）对于每一个rfi源，将其观测信号对应的信号可见度反演为亮温图像后，估计其在相应亮温图像中的位置及强度，得到对应rfi源的实际可见度。

12、进一步地，步骤（s43）中，对于任意第 i个rfi源，估计其在相应亮温图像中的位置，包括：

13、通过亮温反演将第 i个rfi源对应的信号可见度转换为亮温图像；

14、寻找亮温图像中亮温最大值所在像素，并以该像素为中心且为预设大小的矩形区域重构为一个亮温反演视场；

15、在亮温反演视场内对可见度进行反演，得到亮温反演视场内的亮温图像；

16、寻找亮温反演视场内亮温最大值所在的采样点位置，作为第 i个rfi源的位置。

17、进一步地，步骤（s43）中，对于任意第 i个rfi源，估计其强度，包括：

18、通过亮温反演将观测信号可见度转换为亮温图像 t raw；

19、从亮温图像 t raw和亮温图像中分别获取第 i个rfi源所在位置处的亮温值和，是s42中分离得到的对应第i个rfi信号的可见度；

20、按照计算第 i个rfi源的实际可见度。

21、进一步地，步骤（s2）包括：

22、（s21）对观测信号 x的行向量进行均值化，得到均值化之后的观测信号 x；

23、（s22）构建均值化之后的观测信号 x的自相关矩阵；

24、（s23）对自相关矩阵进行特征值分解后，将其中最大的n个特征值所构成的对角矩阵记为，对应n个特征向量为；

25、（s24）计算自相关矩阵剩余的m-n个小特征值的平均值作为加性白噪声方差的估计；

26、（s25）按照计算预白化处理之后的观测信号；

27、其中，；m表示自相关矩阵的特征值个数，n为预设正整数，且n≤m。

28、进一步地，步骤（s3）包括：

29、（s31）对观测信号进行延时处理，并计算延时后的自相关矩阵为：

30、

31、其中，表示采样点数，表示延时数，表示预白化处理后的 t时刻的观测信号，表示经延时 p个采样点后的观测信号；

32、（s32）对延时后的自相关矩阵为进行特征值分解，是的特征向量构成的矩阵；

33、（s33）按照估计混合矩阵 w；

34、（s34）按照计算rfi信号矩阵 y。

35、进一步地，步骤（s42）中，对于任意第 i个rfi信号源，其协方差矩阵 r i的表达式为：

36、

37、其中，表示信号矩阵的第i行行向量。

38、按照本发明的又一个方面，提供了一种自适应盲源分离的遥感图像射频干扰去除系统，包括：

39、接收模块，用于接收地球表面发射的微波辐射信号作为微波遥感图像的观测信号 x；

40、预白化模块，用于对观测信号 x进行预白化处理，得到观测信号；

41、rfi提取步骤，用于从观测信号中提取rfi信号矩阵 y；rfi信号矩阵 y中，每一个行向量表示一个rfi源在各采样点处的信号；

42、rfi分离步骤，用于从rfi信号矩阵中分离出各rfi源的rfi信号后，根据rfi信号估计各rfi源的强度和位置，得到各rfi源的实际可见度；

43、rfi去除步骤，用于计算观测信号 x的可见度，并从中减去各rfi源的实际可见度，得到去除rfi后的可见度，反演为亮温图像，得到去除rfi后的微波遥感图像。

44、按照本发明的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，包括存储的计算机程序，计算机程序被处理器执行时，控制计算机可读存储介质所在设备执行本发明提供的上述自适应盲源分离的遥感图像射频干扰去除方法中的步骤（s2）~（s5）。

45、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

46、（1）本发明提供的自适应盲源分离的遥感图像射频干扰去除方法，对于接收到的观测信号，先通过预白化处理降低其中各分量间的相关性，然后从而提取出rfi信号矩阵并进一步分离出各rfi信号，从信号层面实现了rfi分离，之后基于各rfi信号单独对每一个rfi源进行位置和强度参数估计，排除了其他干扰的影响，有效提高了参数估计的准确度，可以有效地分离提取并去除遥感图像中的射频干扰信号。

47、（2）在本发明的优选方案中，本发明对于单独对每一个rfi源进行位置估计时，先基于分离出的rfi观测信号对应的亮温图像确定亮温值最大处的像素，实现了初步定位，进一步在以该亮温值最大处的像素为中心的矩形区域中重构亮温反演视场，并以更高空间分辨率进行反演后，确定该亮温反演视场亮温最大值所在像素，作为对应rfi源最终的定位结果，完成了精细定位。基于上述使用分离出的rfi信号构建的亮温图像进行定位，不受其他rfi源和噪声的干扰，能够有效提高rfi源的定位精度，进一步提高射频干扰的去除效果。