基于对称波数谱对消的复图像域运动目标检测方法.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CN111880154A(43)申请公布日2020.11.03(21)申请号202010476191.4(22)申请日2020.05.29(71)申请人西安电子科技大学地址710000陕西省西安市雁塔区太白南路2号(72)发明人李明朱杰张鹏左磊(74)专利代理机构西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙)61230代理人李园园(51)Int.Cl.G01S7/41(2006.01)G01S13/90(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称基于对称波数谱对消的复图像域运动目标检测方法(57)摘要本发明公开了一种基于对称波数谱对消的复图像域运动目标检测方法，包括：对回波数据进行BP成像；将复图像数据转换到多普勒波数域；波数谱分割；波数域补零升采样；估计协方差矩阵；计算自适应权矢量；自适应滤波处理；处理完成后进行IFFT；图像融合。该方法在图像波数域进行处理，在图像间存在像素误差时仍能保证正负视图的杂波对消效果，适用于高速机动飞行条件导致的回波数据非均匀采样情况；该方法采用逐个多普勒通道进行处理，避免了每个像素进行协方差矩阵估计和求逆，极大地提升了处理速度。CN111880154ACN111880154A权利要求书1/2页1.一种基于对称波数谱对消的复图像域运动目标检测方法，其特征在于，所述方法包括：S1：对来自运动目标的原始回波数据S(t,tm)进行匹配滤波，计算像素点在各方位时刻的瞬时斜距R(tm,x,y)，并补偿相应的相位历程后进行相干叠加，通过后向投影成像获取目标场景的合成孔径雷达图像：其中，(x,y)为所述合成孔径雷达图像的像素点坐标，为来自目标场景的原始回波数据，tm为雷达的慢时间，c为光速，fc为载频；S2：对所述合成孔径雷达图像进行方位向快速傅里叶变换，获得所述合成孔径雷达图像的多普勒波数谱，并将所述多普勒波数谱平移至波数域零频：其中，Kx表示是方位向波数；S3：沿方位向波数零轴将所述多普勒波数谱分为正多普勒谱部分和负多普勒谱部分，对所述负多普勒部分做方位向反转和共轭操作，使得所述正多普勒谱部分与所述负多普勒谱部分中杂波的波数谱分布和相位保持一致，而所述运动目标的波数谱在所述正多普勒谱部分与所述负多普勒谱部分中的大小、分布和相位均不一致；S4：对所述正多普勒谱部分和所述负多普勒谱部分分别进行方位向补零，补至所述合成孔径雷达图像大小，并在方位向添加反转的切比雪夫窗函数，以削弱零频附近的波数谱权重；S5：对于选定的多普勒通道，选取所述正多普勒谱部分与所述负多普勒谱部分的数据组成波数域的数据矢量：Tjs(i)＝[x1(i),x2(i)]，其中，x1(i)为所述正多普勒谱部分的对应数据点，x2(i)为所述负多普勒谱部分的对应数据点，js(i)为波数谱数据矢量，选取当前多普勒通道下的所有距离门数据对协方差矩阵R进行估计：其中，M为训练样本数，H表示共轭矩阵，E{}表示求期望，表示协方差矩阵R的估计值；S6：在保证待测分量固定的情况下，最小化杂波和噪声分量，构造自适应滤波器的方程为：2CN111880154A权利要求书2/2页其中，R为杂波协方差矩阵，S为空间导向矢量，获得权矢量W的解析解为：W＝R-1S/SHR-1S；S7：利用协方差矩阵R的估计值获得自适应滤波器的正负权矢量：HX1(i)＝W1·js(i)HX2(i)＝W2·js(i)，其中，X1(i)为自适应滤波后的正波数谱结果，X2(i)为自适应滤波后的负波数谱结果，分别保存在正负多普勒滤波结果内；S8：重复S5至S7，直到所述合成孔径雷达图像内所有多普勒通道都处理完成，对所述正多普勒滤波结果和所述负多普勒滤波结果分别进行方位向逆快速傅里叶变换，并将变换后的结果从波数域转换到图像域；S9：对转换至图像域的两幅图像进行融合，取幅值较大者作为最终的运动目标提取结果。2.根据权利要求1所述的基于对称波数谱对消的复图像域运动目标检测方法，其特征在于，在所述S3之前还包括：将多普勒波数谱乘以一个距离补偿函数exp(-j4πfcy/c)，以对所述后向投影成像后的图像中存在的距离维相位项进行补偿。3.根据权利要求1所述的基于对称波数谱对消的复图像域运动目标检测方法，其特征在于，在所述S4中：设定切比雪夫窗函数为w，则所述反转的切比雪夫窗函数为1-w。3CN111880154A说明书1/7页基于对称波数谱对消的复图像域运动目标检测方法技术领域[0001]本发明属于运动目标检测技术领域，尤其涉及一种基于对称波数谱对消的复图像域运动目标检测方法。背景技术[0002]GMTI(GroundMovingTargetIndication，地面运动目标检测)技术的基本原理是利用杂波和运动目标的不同特征提