模擬星載sar距離模糊噪聲圖像的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種模擬星載SAR距離模糊噪聲圖像的方法。該方法包括：由星載SAR目標區(qū)圖像的數(shù)據(jù)記錄窗口，計算距離模糊源的位置，并獲取該位置的參考圖像；將機載SAR系統(tǒng)獲取的SAR原始回波數(shù)據(jù)進行成像處理，配準并截取該參考圖像對應(yīng)區(qū)域作為SAR距離模糊源單視復(fù)圖像；對SAR距離模糊源單視復(fù)圖像進行逆成像處理，得到距離模糊源的SAR原始回波數(shù)據(jù)；將距離模糊源原始回波數(shù)據(jù)利用星載SAR目標區(qū)域的成像參數(shù)進行二次成像處理，并將二次成像處理后的圖像中各個像素的灰度乘以目標區(qū)域與距離模糊源回波信號能量調(diào)整系數(shù)rAj，得到經(jīng)過能量調(diào)整的星載SAR距離模糊噪聲圖像。本發(fā)明可以精確獲取星載SAR距離模糊噪聲圖像。
【專利說明】模擬星載SAR距離模糊噪聲圖像的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雷達行業(yè)SAR圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種模擬星載合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar,簡稱SAR)距離模糊圖像的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]SAR圖像模擬方法通常分兩類:一類是根據(jù)SAR系統(tǒng)工作原理，由地物的后向散射系數(shù)模擬得到回波數(shù)據(jù)，再通過成像處理算法獲得SAR圖像。這類方法模擬的圖像能夠較真實地反映SAR圖像特征，但在模擬回波數(shù)據(jù)時，一般采用逐點求解的方法，計算量很大，很難真正反映不同地物對雷達波的散射能力；另一類是利用機載SAR圖像模擬星載SAR圖像，即:通過輸入已獲得的機載SAR圖像和對應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)、星載SAR參數(shù)(包括平臺高度、入射角度、脈沖重復(fù)頻率、信號帶寬等)，模擬得到星載SAR圖像，既可以避免復(fù)雜地物散射系數(shù)的計算，又能獲得更能真實反映目標特性的星載SAR圖像，這也是星載SAR圖像模擬的一個重要方向。
[0003]星載SAR系統(tǒng)發(fā)射脈沖信號后，要經(jīng)過幾個脈沖間隔才能收到該脈沖的回波。這樣，在接收測繪帶內(nèi)目標對某一發(fā)射脈沖的回波信號時，就可能同時收到來自測繪帶外近端的目標對下一個發(fā)射脈沖的回波，以及測繪帶外遠端目標對上一發(fā)射脈沖的回波。這些測繪帶外不同距離上的回波都會對測繪帶內(nèi)信號產(chǎn)生干擾，在圖像中產(chǎn)生明顯的距離模糊噪聲。以下具體介紹距離模糊噪聲產(chǎn)生的原理。
[0004]SAR距離模糊形成原理如圖1和圖2所示。距離模糊信號來源于近端或遠端對先前或之后的發(fā)射脈沖的回波信號。若數(shù)據(jù)記錄窗口內(nèi)某采樣點對應(yīng)的回波延遲時間為ti;
則距離模糊信號來自以下Rij距離處:
[0005]
【權(quán)利要求】
1.一種模擬星載SAR距離模糊噪聲圖像的方法，包括: 步驟A，由星載SAR目標區(qū)圖像的數(shù)據(jù)記錄窗口內(nèi)采樣點對應(yīng)的回波延遲時間，計算距離模糊源的位置，并獲取該位置的參考圖像；將機載SAR系統(tǒng)獲取的SAR原始回波數(shù)據(jù)進行成像處理，配準并截取該參考圖像對應(yīng)區(qū)域作為SAR距離模糊源單視復(fù)圖像； 步驟B，對所述SAR距離模糊源單視復(fù)圖像進行逆成像處理，得到距離模糊源的SAR原始回波數(shù)據(jù)，該逆成像處理的算法與所述SAR原始回波數(shù)據(jù)進行成像處理的成像方式對應(yīng)； 步驟C，將所述距離模糊源原始回波數(shù)據(jù)利用星載SAR目標區(qū)域的成像參數(shù)進行二次成像處理，得到距離模糊源在星載SAR目標區(qū)域圖像上產(chǎn)生的未經(jīng)能量調(diào)整的星載SAR距離模糊噪聲圖像； 步驟D，將所述星載SAR距離模糊噪聲圖像中各個像素的灰度乘以目標區(qū)域與距離模糊源回波信號能量調(diào)整系數(shù)rw，得到經(jīng)過能量調(diào)整的星載SAR距離模糊噪聲圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬星載SAR距離模糊噪聲圖像的方法，其中，所述步驟A包括: 子步驟Al，由所述星載SAR目標區(qū)圖像的數(shù)據(jù)記錄窗口內(nèi)采樣點對應(yīng)的回波延遲時間，計算出目標星載SAR目標區(qū)圖像產(chǎn)生距離模糊的距離Rij，進而計算得到距離模擬源的四個角點位置；在大比例尺的地圖中截取所述四個角點確定的矩形區(qū)域的歷史影像，作為距離模糊區(qū)域SAR圖像配準的參考圖像； 子步驟A2，對含有所述距離模糊源的SAR原始回波數(shù)據(jù)進行成像處理，得到含有距離模糊源的機載SAR圖像數(shù)據(jù)； 子步驟A3，將含有距離模糊源的機載SAR圖像數(shù)據(jù)與所述參考圖像進行亞像元級圖像配準，截取得到對星載SAR目標圖像產(chǎn)生模糊的SAR距離模糊源單視復(fù)圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬星載SAR距離模糊噪聲圖像的方法，其中，所述由星載SAR目標區(qū)圖像的數(shù)據(jù)記錄窗口內(nèi)采樣點對應(yīng)的回波延遲時間，計算出目標星載SAR目標區(qū)圖像產(chǎn)生距離模糊的距離Rij是采用以下公式實現(xiàn)的:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬星載SAR距離模糊噪聲圖像的方法，其中，所述步驟B包括: 子步驟BI，對距離模糊源單視復(fù)圖像進行方位向FFT變換； 子步驟B2:對進行了方位向FFT變換后的數(shù)據(jù)進行距離向FFT ； 子步驟B3:對進行了距離向FFT變換后的數(shù)據(jù)乘以距離徙動校正函數(shù)，進行逆距離徙動校正； 子步驟B4:對進行了逆距離徙動校正后的數(shù)據(jù)進行距離向IFFT 子步驟B5:將進行了距離向IFFT的數(shù)據(jù)乘以逆方位向參考函數(shù)，解除方位向匹配； 子步驟B6:對解除方位向匹配后的數(shù)據(jù)進行方位向IFFT ；子步驟B7:對進行了方位向IFFT后的數(shù)據(jù)進行距離向FFT變換； 子步驟B8:對進行了距離向FFT變換的數(shù)據(jù)乘以距離向參考函數(shù)的共軛函數(shù)，進行距離向的逆匹配濾波，解除距離向匹配； 子步驟B9:對解除距離向匹配后的數(shù)據(jù)進行距離向IFFT，從而得到距離模糊源的SAR原始回波數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬星載SAR距離模糊噪聲圖像的方法，其中，子步驟B3中，所述距離徙動校正逆函數(shù)為:



6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬星載SAR距離模糊噪聲圖像的方法，其中，子步驟B5中，所述逆方位向參考函數(shù)為:
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬星載SAR距離模糊噪聲圖像的方法，其中，子步驟B8中，逆距離向頻域參考函數(shù)為:
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬星載SAR距離模糊噪聲圖像的方法，其中，所述步驟C包括: 步驟Cl:對所述距離模糊源的SAR原始回波數(shù)據(jù)進行距離向FFT ； 步驟C2:將進行距離向FFT變換后的數(shù)據(jù)乘以的星載SAR的距離參考函數(shù)以進行距離向匹配濾波； 步驟C3:對進行了距離向匹配濾波的數(shù)據(jù)進行距離向IFFT ； 步驟C4:對進行了距離向IFFT后的數(shù)據(jù)進行方位向FFT ； 步驟C5:將進行了方位向FFT后的數(shù)據(jù)乘以星載SAR的方位參考函數(shù)以進行方位向匹配濾波； 步驟C6:對進行了方位向匹配濾波的數(shù)據(jù)進行機載SAR參數(shù)的距離徙動校正； 步驟C7:對進行了機載SAR參數(shù)的距離徙動校正后的數(shù)據(jù)采用與目標區(qū)域的星載SAR成像處理一致的成像方法進行成像處理，得到了未經(jīng)能量調(diào)整的星載SAR距離模糊噪聲圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的模擬星載SAR距離模糊噪聲圖像的方法，其中，步驟C2中的星載SAR的距離參考函數(shù)為:
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的模擬星載SAR距離模糊噪聲圖像的方法，其中，步驟C5中的星載SAR的方位參考函數(shù)為:
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的模擬星載SAR距離模糊噪聲圖像的方法，其中，步驟C6中的機載SAR距離徙動校正函數(shù)為:
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬星載SAR距離模糊噪聲圖像的方法，其中，步驟D中，所述目標區(qū)域與距離模糊源回波信號能量調(diào)整系數(shù):
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬星載SAR距離模糊噪聲圖像的方法，其中，所述步驟B和C包括: 子步驟BI，對距離模糊源單視復(fù)圖像進行方位向FFT變換；子步驟B2:對進行了方位向FFT變換后的數(shù)據(jù)進行距離向FFT ;子步驟B3:對進行了距離向FFT變換后的數(shù)據(jù)乘以距離徙動校正函數(shù)，進行逆距離徙動校正；子步驟B4:對進行了逆距離徙動校正后的數(shù)據(jù)進行距離向IFFT子步驟B5:將進行了距離向IFFT的數(shù)據(jù)乘以逆方位向參考函數(shù)，解除方位向匹配；子步驟B6:對解除方位向匹配后的數(shù)據(jù)進行方位向IFFT ;子步驟B7:對進行了方位向IFFT后的數(shù)據(jù)進行距離向FFT變換；子步驟B8:對進行而來距離向FFT變換的數(shù)據(jù)乘以距離向參考函數(shù)的共軛函數(shù)，進行距離向的逆匹配濾波；以及 步驟C2:將進行了距離向的逆匹配濾波后的數(shù)據(jù)乘以的星載SAR的距離參考函數(shù)以進行距離向匹配濾波；步驟C3:對進行了距離向匹配濾波的數(shù)據(jù)進行距離向IFFT ;步驟C4:對進行了距離向IFFT后的數(shù)據(jù)進行方位向FFT ;步驟C5:將進行了方位向FFT后的數(shù)據(jù)乘以星載SAR的方位參考函數(shù)以進行方位向匹配濾波；步驟C6:對進行了方位向匹配濾波的數(shù)據(jù)進行機載SAR參數(shù)的距離徙動校正；步驟C7:對進行了機載SAR參數(shù)的距離徙動校正后的數(shù)據(jù)采用與目標區(qū)域的星載SAR成像處理一致的成像方法進行成像處理，得到了未經(jīng)能量調(diào)整的星載SAR距離模糊噪聲圖像。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬星載SAR距離模糊噪聲圖像的方法，其中，當機載SAR與星載SAR發(fā)射信號一致時，所述步驟B和C包括: 子步驟BI，對距離模糊源單視復(fù)圖像進行方位向FFT變換；子步驟B2:對進行了方位向FFT變換后的數(shù)據(jù)進行距離向FFT ;子步驟B3:對進行了距離向FFT變換后的數(shù)據(jù)乘以距離徙動校正函數(shù)，進行逆距離徙動校正；子步驟B4:對進行了逆距離徙動校正后的數(shù)據(jù)進行距離向IFFT子步驟B5:將進行了距離向IFFT的數(shù)據(jù)乘以逆方位向參考函數(shù)，解除方位向匹配；以及 步驟C5:將解除方位向匹配后的數(shù)據(jù)乘以星載SAR的方位參考函數(shù)以進行方位向匹配濾波；步驟C6:對進行了方位向匹配濾波的數(shù)據(jù)進行機載SAR參數(shù)的距離徙動校正；步驟C7:對進行了機載SAR參數(shù)的距離徙動校正后的數(shù)據(jù)采用與目標區(qū)域的星載SAR成像處理一致的成像方法進行成像處理，得到了未經(jīng)能量調(diào)整的星載SAR距離模糊噪聲圖像。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的模擬星載SAR距離模糊噪聲圖像的方法，其中，所述SAR原始回波數(shù)據(jù)進行成像處理的成像方式包括:RD算法、CS算法，ωΚ算法或SPECAN 算法。
【文檔編號】G01S13/90GK103576148SQ201210279033
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月7日
【發(fā)明者】劉秀清, 高鑫, 王巖飛, 潘卓 申請人:中國科學(xué)院電子學(xué)研究所