基于频谱的SAR图像低散射区域散射值的估计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106526592A(43)申请公布日2017.03.22(21)申请号201611135779.3(22)申请日2016.12.09(71)申请人中国科学院电子学研究所地址100190北京市海淀区北四环西路19号(72)发明人孟辉王小青种劲松(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人任岩(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图6页(54)发明名称基于频谱的SAR图像低散射区域散射值的估计方法(57)摘要一种基于频谱的SAR图像低散射区域散射值的估计方法，包括步骤如下：根据SAR接收的原始数据生成并保存单视复图像；将单视复图像分成n个子图像块，对每个子图像块进行多普勒中心频率估计并将多普勒中心频率移至零频位置；计算每个子图像块的散射率初值和多普勒中心频率移至零频的多普勒频谱；根据每个子图像块的散射率初值和多普勒频谱，运用最大似然估计和牛顿迭代法估计出每个子图像块的相对散射值；计算每个子图像块的绝对散射值。本发明从频域推导出目标散射值和频谱的关系，并推得相关方程式，经过最大似然估计方法和牛顿迭代法估计方程中的散射值，且牛顿迭代法的初值考虑了系统噪声和方位模糊因素，因此估计结果更加准确。CN106526592ACN106526592A权利要求书1/2页1.一种基于频谱的SAR图像低散射区域散射值的估计方法，其包括步骤如下：步骤1、根据SAR接收的原始数据生成并保存单视复图像；步骤2、将所述单视复图像分成n个子图像块，对每个所述的子图像块进行多普勒中心频率估计，并将所述多普勒中心频率移至零频位置；其中，n为大于等于1的正整数；步骤3、计算每个所述子图像块的散射率初值和多普勒中心频率移至零频的多普勒频谱；步骤4、根据每个所述子图像块的散射率初值和多普勒频谱，运用最大似然估计和牛顿迭代法估计出每个子图像块的相对散射值；步骤5、计算每个子图像块的绝对散射值。2.如权利要求1所述的基于频谱的SAR图像低散射区域散射值的估计方法，其特征在于，所述每个子图像块的散射率初值表示为：其中，为图像强度的相对值，x0、y0分别是方位向和距离向的坐标，N0是SAR系统的固有噪声，是像素位置[x0+Dx-L/2，y0+Dy]和[x0+Dx+L/2，y0+Dy]之间的平均相对散射值，是像素位置[x0-Dx-L/2，y0-Dy]和[x0-Dx+L/2，y0-Dy]之间的平均相对散射值，L是计算多普勒频谱的数据长度；Dx和Dy分别是方位模糊信号位置和真实目标位置之间在方位向和距离向的偏移量，σmin为绝对散射值的最小值，A为方位模糊因子。3.如权利要求1所述的基于频谱的SAR图像低散射区域散射值的估计方法，其特征在于，所述牛顿迭代法的迭代公式为：其中，M是每个子图像块的多普勒谱的点数，Fr是SAR系统的雷达脉冲重复频率，Pc(fi)、PL(fi)、PR(fi)分别为多普勒频谱主瓣、左旁瓣和右旁瓣的第i个点数的能量谱，pn-X(fi)、pn(fi)、pn+X(fi)分别是第n-X个、第n个和第n+X个子图像块的多普勒频谱的第i个点数的能量谱，α表示天线俯仰角，分别是第n-2X个、第n-X个、第n个、2CN106526592A权利要求书2/2页第n+X个和第n+2X个子图像块的相对散射值，i为大于等于1的自然数。4.如权利要求1所述的基于频谱的SAR图像低散射区域散射值的估计方法，其特征在于，所述最大似然估计的公式表示为：其中，上式中的g(pn(f1)pn(f2)…pn(fM))、g(pn-X(f1)pn-X(f2)…pn-X(fM))、g(pn+X(f1)pn+X(f2)…pn+X(fM))分别是第n个、第n-X个和第n+X个子图像块的概率密度函数，pn(fi)是第n个子图像块的第i个频率点的能量谱。5.如权利要求1所述的基于频谱的SAR图像低散射区域散射值的估计方法，其特征在于，根据以下公式计算所述每个图像块的绝对散射值：其中，R、α和G分别表示目标斜距、天线俯仰角和特定像素的系统增益，g(α)为俯仰角为α时的两路天线增益，K是定标常数，Rref、αref和Gref分别表示参考位置处的斜距、俯仰角和系统增益。6.如权利要求1所述的基于频谱的SAR图像低散射区域散射值的估计方法，其特征在于，所述牛顿迭代法的初值为所述每个子图像块的散射率初值。7.如权利要求1所述的基于频谱的SAR图像低散射区域散射值的估计方法，其特征在于，所述步骤1中生成单视复图像时，方位向的压缩采用无权匹配滤波器。8.如权利要求7所述的基于频谱的SAR图像低散射区域散射值的估计方法，其特征在于，所述单视复图像的方位向能量谱与所述SAR原始数据具有相同的