一种探地雷达杂波去除方法技术

本发明专利技术涉及一种探地雷达杂波去除方法，包括如下步骤：步骤S1：利用Stolt偏移的方法对探地雷达原始数据进行聚焦处理，得到探地雷达图像矩阵M；步骤S2：利用鲁棒主成分分析方法对探地雷达图像M进行分解，得到低秩矩阵L和稀疏矩阵S，即为杂波L和目标S；步骤S3：将杂波L去除，保留的目标S即为最终去除杂波后的探地雷达图像。本发明专利技术提供的探地雷达杂波去除方法，将Stolt偏移技术的优点和鲁棒主成分分析的优点相结合，相比于直接鲁棒主成分分析算法，解决了目标回波能量不集中的问题，大大提高了稀疏度，可以避免因主元选取不当产生的较大误差。

A Ground Penetrating Radar Clutter Removal Method

The present invention relates to a ground penetrating radar clutter removal method, which includes the following steps: (1) focusing the original data of ground penetrating radar with Stolt migration method to obtain the ground penetrating radar image matrix M; (2) decomposing the ground penetrating radar image M with robust principal component analysis method to obtain the low rank matrix L and sparse matrix S, i.e. clutter L and target S; The clutter L is removed, and the target S is the ground penetrating radar image after the final clutter removal. The ground penetrating radar clutter removal method provided by the invention combines the advantages of Stolt migration technology with the advantages of robust principal component analysis. Compared with the direct robust principal component analysis algorithm, it solves the problem of non-concentration of target echo energy, greatly improves the sparsity, and avoids the large error caused by improper selection of principal components.

【技术实现步骤摘要】
一种探地雷达杂波去除方法
本专利技术涉及无线雷达信号处理
，具体涉及一种探地雷达杂波去除方法。
技术介绍
Stolt偏移技术是一种基于波动方程的波动偏移方法。该方法按照波动方程的传播规律，可以将探地雷达记录波场进行反向延拓来实现偏移成像。该方法在偏移的过程中保持了反射波的所有特征信息，衍射波得到很好的收敛，同时压制了多次波的反射能量。其优点是处理速度快，运算精度高。但是，Stolt偏移技术只能对稀疏信号进行偏移，而对低阶特性的杂波信号影响不大。鲁棒主成分分析是一种基于压缩感知和稀疏表达理论的信号处理方法。目前，在图像处理领域中的应用比较广泛。它的思想是将矩阵分解成一个低秩矩阵和一个稀疏矩阵之和。在探地雷达图像中，目标属于少数的异常结构，因此其反射回波是稀疏的成分，背景杂波是低秩成分。故可以认为，在探地雷达图像中，杂波分量可以用一个低秩矩阵来近似，而目标回波可以用一个稀疏矩阵来近似，因此应用鲁棒主成分分析法能够有效的将背景杂波和目标回波分离，完成背景杂波的去除。因此，若能将Stolt偏移技术及鲁棒主成分分析方法整合起来，提供一种新的雷达信号处理方法，将可同时提高运算速度及减小运算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种探地雷达杂波去除方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：利用Stolt偏移的方法对探地雷达原始数据进行聚焦处理，得到探地雷达图像矩阵M；步骤S2：利用鲁棒主成分分析方法对探地雷达图像矩阵M进行分解，得到低秩矩阵L和稀疏矩阵S，即为杂波L和目标S；步骤S3：将杂波L去除，保留的目标S即为最终去除杂波后的探地雷达图像。

【技术特征摘要】
1.一种探地雷达杂波去除方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：利用Stolt偏移的方法对探地雷达原始数据进行聚焦处理，得到探地雷达图像矩阵M；步骤S2：利用鲁棒主成分分析方法对探地雷达图像矩阵M进行分解，得到低秩矩阵L和稀疏矩阵S，即为杂波L和目标S；步骤S3：将杂波L去除，保留的目标S即为最终去除杂波后的探地雷达图像。2.如权利要求1所述的探地雷达杂波去除方法，其特征在于，所述步S2包括：步骤S21：初始化拉格朗日乘子Y、稀疏矩阵S、惩罚因子μ以及参数ρ；步骤S22：通过下式进行奇异值分解，得到矩阵U和V：(U，∑，V)＝svd(M-S+μ-1Y)；步骤S23：通过下式，迭代更新低秩矩阵L，找到满足L＝argminF(L，S，Y，μ)的低秩矩阵L：L＝US1/μ(∑)VT；其中，S1/μ表示当前迭代周期的迭代系数，VT表示矩阵V的转置矩阵；步骤S24：通过下述公式迭代更新稀疏矩阵S：找到满足S＝argminF(L，S，Y，μ)的稀疏矩阵S：S＝Tλ/μ(M-L+μ-1Y)；其中，Tλ/μ表示当前迭代周期内与λ有关的迭代系数；λ表示折中因子；步骤S25：检查下终止条件||M-L-S||F/||M||F<预定误差是否满足，如果满足，则结束迭代，如果不满足，则更新惩罚因子μ和拉格朗日乘子Y，并利用当前迭代周期结束时的稀疏矩阵S和低秩矩阵L，重复步骤S22-步骤S24，进行下一个迭代，直至满足终止条件；其中，||M-L-S||F和...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴学礼，郑文俭，孟凡华，甄然，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：河北,13