一种方位向多通道ScanSAR快速目标检测方法技术

本公开提供了一种方位向多通道ScanSAR快速目标检测方法，涉及合成孔径雷达信号处理领域。该方法包括:在回波距离

【技术实现步骤摘要】
一种方位向多通道ScanSAR快速目标检测方法


[0001]本专利技术涉及合成孔径雷达信号处理领域，具体涉及一种方位向多通道ScanSAR快速目标检测方法。

技术介绍

[0002]合成孔径雷达具有全天时全天候的观测能力，是海洋监视的一种重要手段。但在SAR系统设计中，方位向分辨率和距离向成像幅宽是一对固有的矛盾，因此，高分辨率宽覆盖始终是星载SAR系统的重要发展方向。采用方位向多通道体制的ScanSAR模式在有效扩大幅宽的同时，还能保持足够的分辨率，成为国内外研究的热点，也成为未来海洋监视的重要技术途径。
[0003]下面分别对现有技术中的ScanSAR技术和方位向多通道技术进行介绍：（一）ScanSAR成像技术在传统的SAR成像模式中，ScanSAR模式通过牺牲方位向分辨率换取了距离向大幅宽，成为国内外星载SAR常用的工作模式。ScanSAR是目前已经实现的最为成熟的宽测绘带SAR解决方案之一，它是以牺牲方位向分辨率为代价来实现宽测绘带成像的。在卫星飞行的过程中，雷达按照一定的照射顺序来调整距离向波束的视角，在一个视角发射/接收若干个脉冲后，又转换到下一个视角来发射/接收下一组脉冲，所有的视角都遍历完成以后开始下一个循环。图 1给出了三个子带情况下星载ScanSAR工作模式示意图。根据图1，ScanSAR中存在两个基本的概念：Burst和子带。
[0004]Burst：指距离向波束在某一视角停留一段时间（远小于合成孔径时间）的过程，Burst是ScanSAR模式的最小成像单元。
[0005]子带：指距离向波束指向某一视角，一个子带包含若干个以固定周期间隔获取的Burst数据，相邻子带在距离向通常会有10%的重叠区域。
[0006]（二）方位向多通道技术为了提升ScanSAR模式的分辨率，在传统ScanSAR中引入方位向多通道技术。方位向多通道指的是天线沿方位向分为多个天线子阵，每个天线子阵连接一个接收通道用于数据采集。方位向多通道体制SAR工作时，采用一发多收的方式，N个天线子阵同时独立接收雷达回波，如图2（b），将N组回波通过多通道重构技术合成为一组回波，等效提高方位向采样率，避免方位模糊，获得方位向高分辨率。但是，由于各个天线子阵之间会存在幅度和相位的不一致，导致多通道体制会在方位向引入2（N
‑
1）个虚假目标，且虚假目标具有与真实目标相近的轮廓信息，给传统的基于形态学的虚警剔除方法带来了困难。
[0007]舰船检测是海洋监视的重要应用，传统的舰船检测在SAR成像处理获得的图像产品上进行。为此，对于方位向多通道ScanSAR，传统方法需要先进行Burst成像，方位拼接，距离拼接等步骤，得到一幅完整的SAR图像；然后在完整图像上进行舰船检测，通过形态学特征剔除虚假目标。
[0008]广域海洋监视下对舰船检测的处理时效性和虚警率都有很高的要求，但是对于方
位向多通道ScanSAR体制，由于图像是由多个子带，多个Burst图像拼接而成，涉及到图像距离
‑
方位两维拼接，以及多通道虚假目标抑制等额外的处理步骤，计算量和计算时间大大增加。目前，并未报道关于方位向多通道ScanSAR检测的专用处理流程和方法，仍然采用传统方法进行成像处理和舰船检测，通过形态学特征剔除虚假目标。

技术实现思路

[0009]有鉴于此，本专利技术提供了一种方位向多通道ScanSAR快速目标检测方法，能够避免不必要的额外处理，降低计算量，提升目标检测效率。
[0010]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下。
[0011]本专利技术提供了一种方位向多通道ScanSAR快速目标检测方法，包括：步骤一、在回波距离
‑
多普勒域进行目标粗检测，当检测到疑似目标，进入步骤二；步骤二、针对检测到目标的Burst数据，采用边成像边检测的方式进行Burst并行处理，获得目标切片；步骤三、去除重叠目标和虚假目标：根据Burst图像在全局图像中的位置，实现相邻Burst、相邻子带之间重叠目标的判断和去除；计算方位向多通道引入的虚假目标位置，根据位置和强度关系进行方位向多通道虚假目标剔除；步骤四、对去除虚警的目标切片，通过深度学习网络再次进行虚警去除，获得低虚警的检测结果。
[0012]优选地，所述步骤三之后，进一步根据典型场景的图像统计特征对目标切片进行虚警剔除。
[0013]优选地，步骤三中，所述根据Burst图像在全局图像中的位置，实现相邻Burst、相邻子带之间重叠目标的判断和去除为：步骤301：计算Burst图像在全局图像中的位置；步骤302：根据Burst图像在全局图像中的位置，计算目标的全局虚拟位置；步骤303：根据目标的全局虚拟位置，计算相邻Burst图像、相邻子带检测出的目标m和n之间的距离
△
r；步骤304：当距离
△
r小于设定的阈值时，判断为同一目标，保留强度大的目标。
[0014]优选地，步骤301为：计算Burst图像的虚拟拼接参数，包括Burst图像在全局图像中的距离和方位起始位置；对于第i个子带的第j个Burst，其在全局图像中的位置X
ij
,Y
ij
为：为：其中，T
b
为一个扫描周期的时间，V
g
为卫星地速，T
k
为每次扫描第k个子带的驻留时间，为第i个子带的起始斜距；
所述步骤302为：计算第i个子带第j个Burst图像中检出的第m个目标切片在全局图像中的位置X
m
,Y
m
：；；其中，dx和dy分别为Burst图像在距离向和方位向的像素间隔；xm和ym为目标中心在第i个子带第j个Burst图像中的坐标；所述步骤303距离
△
r的计算公式为:
△
r=|X
m
‑
X
n
|+|Y
m
‑
Y
n
|；其中，X
m
和Y
m
为第i个子带第j个Burst图像中检出的第m个目标切片在全局图像中的位置，X
n
和Y
n
为第i个子带第j个Burst图像中检出的第n个目标切片在全局图像中的位置；所述步骤304所用阈值为3倍dx+dy。
[0015]优选地，步骤三中，所述计算方位向多通道引入的虚假目标位置，根据位置和强度关系进行方位向多通道虚假目标剔除为：步骤400：计算多通道虚假目标位置，第k个虚假目标相对于真实目标的方位位置差为：k∈[
‑
(N
‑
1),N
‑
1]其中，f
r
为方位调频率，f
prf
为多通道重构后的等效脉冲重复频率，N为多通道系统通道数量；步骤401：将所有检出目标加入一集合中，从集合中选择两个目标T
i
和T
j
，进行比较；步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方位向多通道ScanSAR快速目标检测方法，其特征在于，包括：步骤一、在回波距离
‑
多普勒域进行目标粗检测，当检测到疑似目标，进入步骤二；步骤二、针对检测到目标的Burst数据，采用边成像边检测的方式进行Burst并行处理，获得目标切片；步骤三、去除重叠目标和虚假目标：根据Burst图像在全局图像中的位置，实现相邻Burst、相邻子带之间重叠目标的判断和去除；计算方位向多通道引入的虚假目标位置，根据位置和强度关系进行方位向多通道虚假目标剔除；步骤四、对去除虚警的目标切片，通过深度学习网络再次进行虚警去除，获得低虚警的检测结果。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三之后，进一步根据典型场景的图像统计特征对目标切片进行虚警剔除。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤三中，所述根据Burst图像在全局图像中的位置，实现相邻Burst、相邻子带之间重叠目标的判断和去除为：步骤301：计算Burst图像在全局图像中的位置；步骤302：根据Burst图像在全局图像中的位置，计算目标的全局虚拟位置；步骤303：根据目标的全局虚拟位置，计算相邻Burst图像、相邻子带检测出的目标m和n之间的距离
△
r；步骤304：当距离
△
r小于设定的阈值时，判断为同一目标，保留强度大的目标。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤301为：计算Burst图像的虚拟拼接参数，包括Burst图像在全局图像中的距离和方位起始位置；对于第i个子带的第j个Burst，其在全局图像中的位置X
ij
,Y
ij
为：为：其中，T
b
为一个扫描周期的时间，V
g
为卫星地速，T
k
为每次扫描第k个子带的驻留时间，为第i个子带的起始斜距；所述步骤302为：计算第i个子带第j个Burst图像中检出的第m个目标切片在全局图像中的位置X
m
,Y
m
：；；其中，dx和dy分别为Burst图像在距离向和方位向的像素间隔；xm和ym为目标中心在第i个子带第j个Burst图像中的坐标；所述步骤303距离
△
r的计算公式为:
△
r=|X
m
‑
X
n
|+|Y
m
‑
Y
n
|；其中，X
m
和Y
m
为第i个子带第j个Burst图像中检出的第m个目标切片在全局图像中的位置，X
n
和Y
n
为第i个子带第j个Burst图像中检出的第n个目标切片在全局图像中的位置；所述步骤304所用阈值为3倍dx+dy。
5.如权利要求1或2所述的方法，步骤三中，所述计算方位向多通道引入的虚假目标位置，根据位置和强度关系进行方位...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲利华，胡玉新，仇晓兰，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：