本发明专利技术公开了一种基于压缩感知的多径虚像抑制SAR后处理算法，其特征在于实现步骤如下：(1)建立SAR成像过程中的多径信号模型；(2)利用图像域的多径信号模型，构造基于压缩感知理论的多径虚像抑制模型；(3)采用正交匹配搜索(OMP)算法进行稀疏散射中心向量的重构，并通过图像域分块处理的方式降低CS重构的计算量。本发明专利技术利用图像域的多径信号模型，构建了基于压缩感知理论的多径虚像抑制算法，利用正交匹配搜索算法重建稀疏散射中心向量，并通过图像域分块处理的方式降低了CS重构的计算量，达到了对实际目标图像与多径虚像信号有效分离的目的，有利于SAR图像目标的正确解译。
A processing method based on multipath image compressed sensing SAR inhibition
The invention discloses a multipath processing algorithm based on virtual image compressed sensing SAR inhibition, which is characterized in that the steps are as follows: (1) the process of establishing the model of multipath signals in SAR imaging; (2) the multipath signal model in image domain, constructing multipath virtual image based on the theory of compressed sensing inhibition model; (3) the orthogonal matching search (OMP) algorithm to reconstruct the sparse scattering center vector, computation of CS reconstruction and reduce the block processing by way of image domain. The invention of the multipath signal model in image domain, construct virtual multipath suppression algorithm based on compressed sensing theory, using the orthogonal matching search algorithm to reconstruct the sparse scattering center vector, and block processing through image domain reduces the computation of CS reconstruction, up to the actual target image and image signal to multipath separation have the correct interpretation, to SAR image.
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于压缩感知的多径虚像抑制SAR后处理算法，其特征在于实现步骤如下：(1)建立SAR成像过程中的多径信号模型；(2)利用图像域的多径信号模型，构造基于压缩感知理论的多径虚像抑制模型；(3)采用正交匹配搜索(OMP)算法进行稀疏散射中心向量的重构，并通过图像域分块处理的方式降低CS重构的计算量。本专利技术利用图像域的多径信号模型，构建了基于压缩感知理论的多径虚像抑制算法，利用正交匹配搜索算法重建稀疏散射中心向量，并通过图像域分块处理的方式降低了CS重构的计算量，达到了对实际目标图像与多径虚像信号有效分离的目的，有利于SAR图像目标的正确解译。【专利说明】—种基于压缩感知的多径虚像抑制SAR后处理方法
本专利技术属于目标检测领域，具体涉及一种基于压缩感知的多径虚像抑制SAR后处理方法。
技术介绍
合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)已成为重要的成像传感器技术，常规的合成孔径雷达成像处理中，通常仅考虑直达波，即由目标直接反射到接收天线的回波。实际在对复杂场景或目标的成像过程中，除了直达波，目标回波还可能经过其他反射体的反射后，再被SAR天线接收，即存在多径散射效应，相应的雷达回波分量即为多径回波。常规SAR处理中，目标到雷达的距离由其回波信号的时延确定，当存在多径散射时，由于同一目标的直达波和多径回波通常具有不同的延迟时间，对多径回波的处理结果将形成实际目标的多径虚像。随着SAR成像分辨率的提高，具有复杂结构的目标场景将表现出明显的多径虚像，会对高分辨率SAR图像目标的正确解译造成困难。但多径回波时延在一定程度上可以反映目标的结构信息，即多径信息的提取也会有助于SAR目标的自动识别。因此，需要提出一种新的合成孔径雷达成像算法，能够消除多径散射的干扰，存在多径散射的情况下，能解决SAR图像中出现虚像的问题
技术实现思路
针对传统的合成孔径雷达成像算法不能消除多径散射的干扰，存在多径散射的情况下，SAR图像中出现虚像的问题,本专利技术提供一种基于压缩感知(compressive sensing,CS)的多径虚像抑制SAR后处理方法，该方法主要利用图像域的多径信号模型，在参数化方法的基础上构造了过完备的冗余CS观测矩阵,采用正交匹配搜索(orthogonal matchingpursuit, 0MP)算法进行稀疏散射中心向量的重构，并通过图像域分块处理的方式降低CS重构的计算量，最终实现了实际目标图像与多径虚像信号的有效分离。本专利技术提出的基于压缩感知的多径虚像抑制SAR后处理方法包括:首先建立了SAR成像过程中的多径信号模型；然后利用图像域的多径信号模型，构建了基于CS的多径虚像抑制模型；最后利用正交匹配搜索算法重构稀疏散射中心向量，并通过图像域分块处理的方式降低CS重构的计算量，实现了实际目标图像与多径虚像信号的有效分离。所述步骤⑴建立SAR成像过程中的多径信号模型如下:多径散射回波会产生虚像，多径回波的相位历史数据与PciUtl, y0)处目标直接回波的相位历史数据相同，但存在一个固定的快时间偏移量2 Y/c,因此虚像可以用二变量(Xc^yt), Y )来描述，Y为多径参量。所述步骤(2)利用图像域的多径信号模型，构造基于压缩感知理论的多径虚像抑制模型:Y= Φ Ψ s = As其中Ψ为基矩阵，φ为观测矩阵，y为常规聚焦成像后的复图像对应的观测数据，S为待重构的参数化稀疏散射中心向量，A为MXMK维的CS矩阵，所述CS矩阵为A = [A0 A1...AK_J其中子矩阵Ak(MXM维)按下式计算Ak = 其中F = [f0 fi…f.J为傅立叶变换矩阵，Θ表示Hadamard乘积，vk= τ为频域相位补偿向量的共轭。且【权利要求】1.一种基于压缩感知的多径虚像抑制SAR后处理方法，其特征在于，该方法包括步骤: 步骤1，建立SAR成像过程中的多径信号模型； 步骤2，利用步骤I所述的多径信号模型，构造基于压缩感知理论的多径虚像抑制模型； 步骤3，采用正交匹配搜索OMP算法对所述多径虚像抑制模型的稀疏散射中心向量进行重构，并通过图像域分块处理的方式降低CS重构的计算量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤I进一步包括:将沿航迹向定义为X轴，垂直航迹向为y轴，当雷达位于P(x，0)时，发射信号照射到点目标Pi(XiJi)后，经多径散射至Pf (xf, yf)，再经Pf (xf，yf)反射回波至雷达接收机，假定发射信号为P ( τ )，则经多径传播后的雷达接收信号为 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤SI，当选择正侧视时，输出的多径虚像位于(X。，Yo+ Y )处。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤SI，Pi(xi； Yi)的视角为Yi)和 Pf(Xf，yf)间的视角差为 a，P(x，0) M Pi (xi? Yi)的斜距为:T1, P (x, O) M Pf (xf, yf)的斜距为r2，Pi (xi； Yi)至Pf (xf，yf)的多径传播距离为f，多径回波信号的距离历程为: 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤SI,常规聚焦成像处理后得到的复图像为S1(Xj),对特定的虚像(x，y，y)进行重新聚焦，首先对虚像所在距离门y+Y处的图像域方位信号进行傅立叶变换，在方位向空间频域的信号S1O^ y+y)与相位误差补偿滤波器传递函数相乘后，再进行逆傅立叶变换，得到聚焦后的图像域输出，其中方位向空间频域记为Kx。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤SI，相位误差的补偿滤波器传递函数为: 7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤2利用图像域的多径信号模型，构造基于压缩感知理论的多径虚像抑制模型为:y = Φ 1IjS = As其中Ψ为由稀疏基{Ψ?}构成的MKXMK维基矩阵，Φ为观测矩阵，y为观测数据，s为待重构的参数化稀疏散射中心向量，A为MXMK维的CS矩阵。M表示方位向分辨单元的个数，K表示参数化多径参量的个数。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述CS矩阵为 A — [A0 A1 …Ak-J 其中子矩阵Ak(MXM维)按下式计算 9.根据权利要求8所述的基于压缩感知的多径虚像抑制SAR后处理方法，其特征在于，在步骤S3，采用OMP算法重构稀疏向量S，再由其子向量S(Yk)形成对应于不同Yk的聚焦子图像，后处理逐距离门进行，同时方位向采用可分块处理，即用于处理的子图像数据仅包含一个距离门和一段方位像素，然后利用OMP算法对各子图像数据进行稀疏散射中心向量的重构。【文档编号】G01S7/36GK103543451SQ201210247570【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年7月17日 优先权日:2012年7月17日 【专利技术者】张冰尘, 孙进平, 田继华, 洪文 申请人:中国科学院电子学研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于压缩感知的多径虚像抑制SAR后处理方法，其特征在于，该方法包括步骤：步骤1，建立SAR成像过程中的多径信号模型；步骤2，利用步骤1所述的多径信号模型，构造基于压缩感知理论的多径虚像抑制模型；步骤3，采用正交匹配搜索OMP算法对所述多径虚像抑制模型的稀疏散射中心向量进行重构，并通过图像域分块处理的方式降低CS重构的计算量。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张冰尘，孙进平，田继华，洪文，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：
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