[发明专利]基于稀疏分解的雷达目标属性散射中心特征提取方法

摘要

本发明公开一种基于稀疏分解的雷达目标属性散射中心特征提取方法，主要解决现有基于对雷达图像进行图像分割提取属性散射中心方法的模型失配、特征易丢失以及参数估计精度较低的问题。其实现过程是：首先利用噪声样本建立散射中心强度门限，在雷达图像中进行强散射中心检测，并确定散射中心参数的取值集合；然后根据属性散射中心模型，利用坐标轮回下降技术构建超分辨字典，通过求解0范数优化问题得到目标属性散射中心参数超分辨估计集合，根据散射中心参数集合提取目标及其重要部件的几何尺寸特征。本发明能有效提取目标属性散射中心、超分辨估计散射中心参数、精确估计目标及其重要部件几何尺寸，可用于雷达目标分类识别。

主权项

1.一种基于稀疏分解的雷达目标属性散射中心特征提取方法，包括如下步骤：1）根据雷达图像中噪声设定散射中心强度门限ξ，将雷达图像中强度大于ξ的散射中心确定为强散射中心，根据检测到的强散射中心坐标(x，y)确定坐标参数x,y的取值范围，由先验信息确定散射中心长度L取值范围，设定分布式散射中心方位角最终确定散射中心参数的集合2）根据所述的参数集合构建字典2a）将字典的参数集合离散化，即将相邻坐标参数x的间隔设为一个距离分辨单元长度ρ_r，将相邻坐标参数y的间隔设为一个方位分辨单元长度ρ_a，将相邻散射中心长度参数L的间隔设为ρ_a；2b）根据属性散射中心模型，产生对应不同参数的原子d_i(f,φ)di(f,φ)=exp(-j4πfc(xicosφ+yisinφ))·]]>sinc(2πfcLisin(φ-φi‾))---<1>]]>i＝1,...N₀其中i表示原子序号，N₀表示初步估计(x,y,L)时字典的原子个数，exp(·)为自然指数函数，sinc(·)为辛克函数，为集合离散化后的第i组参数，f为雷达发射信号频率，φ为雷达波束方位角，c为光速；将不同原子d_i(f,φ)列向量化，并对原子向量进行能量归一化，构建字典为：D0(x,y,L|θ^0)=[d^1,...,d^i,...,d^N0]]]>d^i=vec(di(f,φ))||vec(di(f,φ))||2---<2>]]>其中vec(·)表示列向量化操作，||·||₂为2范数算子；3）利用正交匹配追踪OMP方法求解如式<3>的0范数优化问题，由σ₁更新散射中心参数集合为散射中心参数(x,y,L)的初步估计集合；σ1=argminσ||σ||0,]]>s.t.||s-D0(x,y,L|θ^0)·σ||2≤ϵ---<3>]]>其中，σ为待优化散射系数向量，σ₁为优化的散射系数向量，s为频域观测信号矩阵的列向量化，||·||₀为0范数算子，ε为能量误差约束因子，根据目标支撑区占整幅雷达图像的能量比确定；4）根据所述的参数集合构建字典4a）根据先验信息确定散射中心长度L取值范围，将相邻散射中心长度参数L的间隔设为ρ_a，得到字典的散射中心长度参数L的离散取值；根据雷达回波数据录取的方位角域确定分布式散射中心方位角取值范围，将相邻分布式散射中心方位角参数的间隔设为得到字典的分布式散射中心方位角参数的离散取值；散射中心坐标参数4b）根据离散化的散射中心长度参数L与分布式散射中心方位角由式<1>产生原子向量，并对原子进行能量归一化，构建字典为：D1(L,φ‾|θ^1)=[d^1,...,d^i,...,d^N1]---<4>]]>其中N₁表示估计参数时字典的原子个数；5）利用正交匹配追踪OMP方法求解如式<5>的0范数优化问题，由σ₂更新散射中心参数集合为参数的估值集合；σ2=argminσ||σ||0,]]>s.t.||s-D1(L,φ‾|θ^1)·σ||2≤ϵ---<5>]]>其中σ₂为优化的散射系数向量；6）根据所述的参数集合构建超分辨字典6a）在以中的坐标参数x为中心，长度为ρ_r的邻域内取值，将相邻参数x的间隔设为ρ_r/N_s，得到字典的坐标参数x的离散取值，N_s为超分辨倍数，一般N_s＝2,4,8,...；在以中的y为中心，长度为ρ_a的邻域内取值，将相邻参数y的间隔设为ρ_a/N_s，得到字典的坐标参数y的离散取值；在以中的L为中心，长度为ρ_a的邻域内取值，将相邻参数L的间隔设为ρ_a/N_s，得到字典的散射中心长度参数L的离散取值；分布式散射中心方位角参数6b）根据离散化的字典参数x,y,L由式<1>产生原子向量，并对原子进行能量归一化，构建超分辨字典D2(x,y,L|θ^2)=[d^1,...,d^i,...,d^N2]---<6>]]>其中，N₂表示超分辨字典的原子个数；7）利用正交匹配追踪OMP方法求解如式<7>的0范数优化问题，由σ₃更新散射中心参数集合得到(x,y,L)的超分辨估计集合与目标及其重要部件几何尺寸特征；σ3=argminσ||σ||0,]]>s.t.||s-D2(x,y,L|θ^2)·σ||2≤ϵ---<7>]]>其中σ₃为优化的散射系数向量。