一种超宽带雷达图像旁瓣抑制方法技术

本发明专利技术涉及一种超宽带雷达图像旁瓣抑制方法，主要解决现有技术中存在的效果不明显，图像分辨率低，运算量大的技术问题，本发明专利技术通过采用包括：(1)对超宽带雷达二维图像I

A method of sidelobe suppression for ultra wideband radar images

The invention relates to an ultra wideband radar image sidelobe suppression method, mainly solving the problems of the prior art effect is not obvious, the image resolution is low, technical problems of large amount of computation, the present invention includes: (1) through the use of ultra wideband radar images I

【技术实现步骤摘要】
一种超宽带雷达图像旁瓣抑制方法
本专利技术属于超宽带雷达成像
，是一种超宽带雷达二维图像旁瓣抑制方法。
技术介绍
雷达通过对目标不同角度的照射与观测获取目标信息，进而可以利用成像的方式重构目标图像。雷达系统获得的空间谱通常是目标频谱响应的有限支撑区域，根据傅里叶成像原理，理想点目标的有限空间谱支撑区对应的空-时响应，即点扩展函数不是理想的冲激函数，而是会形成主瓣和旁瓣。超宽带雷达能够获得较大的目标空间谱支撑区，实现高分辨成像。高分辨率有助于在雷达图像中识别目标轮廓特征和目标特性，能够实现精确的目标定位和跟踪，但旁瓣对强目标周围的弱目标影响较大，所以如何有效抑制旁瓣对超宽带雷达成像具有重大意义。目前已经提出了很多雷达成像旁瓣抑制方法，其中传统的方法是窗函数加权法，实现简单，可同时作用于方位向和距离向，但这通常会使主瓣宽度展宽，降低了分辨率。为了降低旁瓣水平同时又尽量保持主瓣宽度，可以通过优化加权系数实现，常用的有凸优化、进化算法优化等，但幅度加权带来的一个突出问题是没有充分利用信号的能量，会降低信噪比。另一种方法是通过非均匀采样的方法降低旁瓣，如非均匀间隔的阵列，这类方法通过优化雷达采样位置把临近主瓣的旁瓣能量平均散布到主瓣远端来实现，目前还出现了稀疏采样设计的雷达成像方法，但由于涉及非均匀采样，在实际成像中对成像处理算法有较高要求，不能有效使用一些传统的合成孔径雷达成像算法，并且对于超宽带成像优化复杂度较高。除了上述这些方法，还可以采用一些基于估计原理的图像域处理方法，如空变切趾、自适应旁瓣抑制等，与线性加权方法相比，这些算法复杂、运算量较大。因此，提供一种具有效果明显、不损失图像分辨率、运算量小、实时性好、易于实施、可迭代处理的的超宽带雷达二维图像旁瓣抑制方法就很有必要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中存在的效果不明显，图像分辨率低，运算量大的技术问题。提供一种新的超宽带雷达二维图像旁瓣抑制方法，该雷达二维图像旁瓣抑制方法具有效果明显、不损失图像分辨率、运算量小、实时性好、易于实施、可迭代处理的特点。为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：一种超宽带雷达图像旁瓣抑制方法，所述方法包括：(1)对超宽带雷达二维图像I0(x,y)进行时-频域变换得到二维空间谱S0(kx,ky)＝FT(I0(x,y))；(2)对步骤(1)所述空间谱S0(kx,ky)进行2次分割操作，依次得到子空间谱S1(kx,ky)＝Partition1(S0(kx,ky))及子空间谱S2(kx,ky)＝Partition2(S0(kx,ky))；所述分割操作包括将空间谱S0(kx,ky)的支撑区域分割扣取特定形状为分割扣取区域，分离所述分割扣取区域；所述2次分割操作中所述分割扣取区域互异；(3)对步骤(2)中子空间谱S1(kx,ky)和进行时-频域反变换，得到子图像I1(x,y)；对所述子空间谱S2(kx,ky)进行时-频域反变换，得到子图像I1(x,y)；所述时-频域反变换与步骤(1)中所述时-频域变换对应；(4)对步骤(3)中所述子图像I1(x,y)及子图像I1(x,y)进行旁瓣对消处理，得到旁瓣抑制后的图像I'(x,y)，完成超宽带雷达图像旁瓣抑制。上述技术方案中，为优化，进一步地，所述时-频域变换包括傅里叶变换及其快速算法，所述傅里叶变换为二维傅里叶变换,其中选用傅里叶变换及其快速算法能够提高运算速度。进一步地，所述时-频域变换还包括离散余弦变换及小波变换。进一步地，所述时-频域反变换包括傅里叶反变换及其快速算法，所述傅里叶反变换为二维傅里叶反变换。进一步地，所述时-频域反变换还包括离散余弦反变换及小波变换。进一步地，所述特定形状包括矩形、梯形、平行四边形、扇形、三角形、菱形及不规则多边形。通过不同形状的分割操作使得子空间谱包含原始空间谱的部分或全部信息，并且不同的子空间谱所包含的信息是差异化的，这在其反变换得到的时域图像中体现在主瓣的宽度和旁瓣的走向等方面的差异。进一步地，所述旁瓣对消处理的方法步骤包括：和图操作：I+(x,y)＝0.5(I1(x,y)+I2(x,y))；差图操作：I-(x,y)＝0.5(I1(x,y)-I2(x,y))；对消操作：I'(x,y)＝||I+(x,y)|-|I-(x,y)||；其中，I'(x,y)为旁瓣抑制后的图像。利用子图像1和子图像2旁瓣走向的差异，首先得到和图像和差图像，和图像包含了原始图像主瓣和旁瓣的全部信息，差图像包含了旁瓣的信息，然后采用对消的方法消减旁瓣，保留主瓣，从而实现旁瓣抑制。进一步地，所述旁瓣对消处理还包括迭代执行，所述迭代执行包括：设定所述I1(x,y)＝I'(x,y)，I2(x,y)＝I0(x,y)，迭代执行：I+(x,y)＝0.5(I1(x,y)+I2(x,y))；I-(x,y)＝0.5(I1(x,y)-I2(x,y))；I'(x,y)＝||I+(x,y)|-|I-(x,y)||。经过旁瓣对消后的图像的旁瓣已经得到了一定程度的抑制，为了增强旁瓣抑制效果，采用迭代的方式多次进行旁瓣对消操作，能够锐化主瓣与旁瓣的差异，进一步消减旁瓣水平。本专利技术实现的雷达成像旁瓣抑制原理是，对于给定的超宽带雷达图像，首先利用傅里叶变换变到空间谱域，进行分割处理得到不同的子空间谱，然后傅里叶逆变换得到多幅雷达图像，最后对其进行旁瓣对消处理，从而得到旁瓣抑制后的超宽带雷达图像。对于给定的超宽带雷达图像，利用本方法可以对其旁瓣进行有效抑制，从而使得雷达图像更加清晰并易于后续图像处理，本专利技术的有益效果：效果一，抑制效果明显；效果二，不损失图像分辨率；效果三，运算量小。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为本专利技术处理流程示意图；图2原始空间谱示意图；图3为空间谱采用菱形分割处理前后空间谱对比示意图；图4为空间谱采用梯形分割处理前后空间谱对比示意图；图5为空间谱采用平行四边形分割处理前后空间谱对比示意图；图6为点目标仿真处理前后剖面X方向对比示意图；图7为点目标仿真处理前后剖面Y方向对比示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1本实施例提供一种超宽带雷达图像旁瓣抑制方法，如图1所示为处理流程。如图2，对于给定的超宽带雷达图像，将其预处理为数字图像I0(x,y)，按下面步骤实施：(1)对超宽带雷达二维图像I0(x,y)进行时-频域变换得到二维空间谱S0(kx,ky)＝FT(I0(x,y)),时-域变换采用二维傅里叶变换，即FT；(2)对步骤(1)所述空间谱S0(kx,ky)进行2次分割操作，得到子空间谱S1(kx,ky)＝Partition1(S0(kx,ky))及子空间谱S2(kx,ky)＝Partition2(S0(kx,ky))；所述分割操作包括将空间谱S0(kx,ky)的支撑区域分割扣取特定形状为分割扣取区域，分离所述分割扣取区域；所述2次分割操作中所述分割扣取区域互异；如图3，第1次分割操作特定形状采用矩形，如图2，第2次分割操作特定形状采用菱形；通过不同形状的分割操作使得子空间谱包含原始空间谱的部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超宽带雷达图像旁瓣抑制方法，其特征在于：所述方法包括：(1)对超宽带雷达二维图像I

【技术特征摘要】
1.一种超宽带雷达图像旁瓣抑制方法，其特征在于：所述方法包括：(1)对超宽带雷达二维图像I0(x,y)进行时-频域变换得到二维空间谱S0(kx,ky)＝FT(I0(x,y))；(2)对步骤(1)所述空间谱S0(kx,ky)进行2次分割操作，依次得到子空间谱S1(kx,ky)＝Partition1(S0(kx,ky))及子空间谱S2(kx,ky)＝Partition2(S0(kx,ky))；所述分割操作包括将空间谱S0(kx,ky)的支撑区域分割扣取特定形状为分割扣取区域，分离所述分割扣取区域；所述2次分割操作中所述分割扣取区域互异；(3)对步骤(2)中子空间谱S1(kx,ky)和进行时-频域反变换，得到子图像I1(x,y)；对所述子空间谱S2(kx,ky)进行时-频域反变换，得到子图像I1(x,y)；所述时-频域反变换与步骤(1)中所述时-频域变换对应；(4)对步骤(3)中所述子图像I1(x,y)及子图像I1(x,y)进行旁瓣对消处理，得到旁瓣抑制后的图像I'(x,y)，完成超宽带雷达图像旁瓣抑制。2.根据权利1所述的超宽带雷达图像旁瓣抑制方法，其特征在于：所述时-频域变换包括傅里叶变换及所述傅里叶变换的快速算法，傅里叶变换为二维傅里叶变换。3.根据权利2所述的超宽带雷达图像旁瓣抑制方法，其特征在于：所述时-频域变换还...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志，沈宇，张舰文，胡俊，王渝冲，
申请(专利权)人：中国人民解放军重庆通信学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50