[发明专利]微波成像雷达图像数据灰度量化处理方法和处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及微波成像雷达平台领域，尤其涉及一种微波成像雷达图像数据灰度量化处理方法和处理装置。

背景技术

以微波为探测手段进行对地成像观测，具备全天候、全天时成像的优势，在许多领域得到广泛应用。微波成像雷达接收所照射物体反射的微波进行成像，得到的图像只有灰度信息，亮暗程度与所照射物体反射微波的能力有关，物体反射微波的能力取决于物体的几何特性和介电特性。微波成像得到的图像数据特征信息丰富，含有幅度、相位和极化等多种成像信息，微波雷达系统成像的机理和人眼成像不同，图像不符合人眼的视觉习惯，可读性差，但是图像中含有丰富的纹理信息。

由于探测地面物体的散射特性各不相同，目标回波强弱不均使得回波数据动态范围变大，成像数据多采用单精度浮点数，数据量很可观。为了满足对微波雷达成像处理得到能够在计算机查看和处理的灰度图像，需要对得到的原始图像数据做8bit灰度量化处理；原始图像数据动态范围很大，在某些情况下为了满足雷达系统对地面目标进行实时检测和识别，原始图像数据灰度量化处理就必须在平台上完成，例如星载SAR(合成孔径雷达Synthetic Aperture Radar)、星载ISAR(逆合成孔径雷达Inverse Synthetic Aperture Radar)、机载SAR等平台。另外，微波雷达成像后数据量很大，平台配备的信息传输系统带宽相对较窄，在满足实时性要求的同时，对原始图像数据量化为8bit灰度图像后再压缩下传到地面站，也能够减少带宽占用和传输时间。

发明内容

本发明提供一种微波成像雷达图像数据灰度量化处理方法和处理装置，优化了量化效果，提高了量化后图像数据的传输速率，满足雷达平台对目标实时检测和识别的要求。

为了达到上述目的，本发明提供一种微波成像雷达图像数据灰度量化处理方法，该灰度量化处理方法包含以下步骤：

步骤S1、预处理模块对原始图像数据进行量化预处理，得到待量化原始图像数据的幅度值Temp和量化门限值；

步骤S2、量化模块利用量化门限值对待量化图像数据的模值Temp进行图像灰度量化处理，流水输出量化后的图像数据。

进一步地，所述的步骤S1包含以下步骤：

步骤S1.1、幅度值计算模块计算原始图像数据中每一个像素点的幅度值Temp，将幅度值Temp暂存到外部存储单元；

其中，Im为原始图像数据中每一个像素点的虚部数据，Re为原始图像数据中每一个像素点的实部数据；

计算得到的幅度值为单精度浮点数；

步骤S1.2、均值和方差计算模块计算原始图像数据幅度值Temp的均值Mean和方差Std；

其中，n为原始图像数据中像素点的总个数，x_i是第i个像素点对应的幅度值，X为原始图像数据求得的幅度值所构成的集合，即X＝{x(i),i＝1,2,…n}；

Std＝D(X)＝E(X²)-[E(X)]²，其中，E(X²)需要先对X中每一个幅度值求平方，再对X整体求均值，[E(X)]²则需要先求X的均值再对E(X)求平方；

步骤S1.3、量化门限值计算模块根据置信区间求得量化门限值，将量化门限最大值Max和量化门限最小值Min输出到量化模块；

置信区间为[Mean-5*Std,Mean+5*Std]，若计算得到的Mean-5*Std小于零，则置信区间为[0,Mean+5*Std]，根据置信区间得到量化门限值的最小值为Min＝max(0,Mean-5*Std)，得到量化门限值的最大值为Max＝Mean+5*Std，其中，Mean为均值，Std为方差。

进一步地，所述的步骤S2包含以下步骤：

步骤S2.1、数值比较模块依次读取外部存储单元中的幅度值Temp，将原始图像数据中每一个像素点的幅度值与量化门限值进行比较，如果Temp≥Max，进行步骤S2.2，如果Temp≤Min，进行步骤S2.3，如果Min≤Temp≤Max，进行步骤S2.4；

步骤S2.2、数值量化模块将当前像素点的幅度值量化为灰度值Y为11111111，通过延时模块延时输出给选择输出模块，进行步骤S2.5；

步骤S2.3、数值量化模块将当前像素点的幅度值量化为灰度值Y为00000000，通过延时模块延时输出给选择输出模块，进行步骤S2.5；