[发明专利]SAR图像方位模糊抑制方法

摘要

本发明公开了一种SAR图像方位模糊抑制方法，包括步骤：获取参考图像、对原始图像结果进行方位向加窗、计算加窗后图像的模糊信号比、设定方位向窗长、更新方位向窗长。本发明的方法通过对图像中模糊区域的检测和模糊信号比的计算，自适应调整方位向窗函数长度，有效去除方位模糊，相对于背景中的现有技术，对场景没有特殊要求，同时能够实现模糊的自适应去除。

主权项

一种SAR图像方位模糊抑制方法，具体包括步骤：步骤S1：获取参考图像：输入原始成像结果I_o，大小为M×N，其中，M、N分别为目标回波距离向和方位向采样点数，其解析表达式可表示为：$I_0\left(\mathrm{\τ},t;x,y\right)=\mathrm{\σ}\left(x,y\right)\sin c\left\{B_{a}t\right\}\sin c\left\{B\[\mathrm{\τ}-\frac{2R\left(t;x,y\right)}{c}\]\right\}---\left(1\right)$其中，σ(x,y)是反射系数，B_a为方位向多普勒带宽，B为发射信号带宽，λ为载波波长，目标平面点目标距离历史为V为平台速度，为天线俯仰角，R₀为方位时间为0时刻天线与点目标的初始斜距，θ₀为0时刻点目标对应的斜视角；方位时间向量t＝[‑PRI·N/2,‑PRI·(N/2‑1),…,PRI·(N/2‑1)]，其中，PRI为脉冲重复间隔；距离时间向量τ＝[‑1/f_s·M/2,‑1/f_s·(M/2‑1),…,1/f_s·(M/2‑1)]，其中，f_s为距离向采样率；对I₀(τ,t；x,y)进行方位向逆傅里叶变换，然后乘以一个方位窗函数W_ac(f_t)，再进行方位向傅里叶变换，得到参考图像I_c可表示为：$\begin{array}{c}{I}_c\left(\mathrm{\τ},t;x,y\right)=FFT\left\{IFFT\left\{I_0\left(\mathrm{\τ},t;x,y\right)\right\}{W}_{ac}\left(f_t\right)\right\}\\ =\mathrm{\σ}\left(x,y\right)\sin c\left\{B_{a}t\right\}{w}_{ac}\left(t\right)\sin c\left\{B\[\mathrm{\τ}-\frac{2R\left(t;x,y\right)}{c}\]\right\}\end{array}---\left(2\right)$其中，w_ac(t)是W_ac(f_t)的时域表示，W_ac(f)_t为频域上的矩形窗函数，即f₀为方位向频率中心，频宽α_c为窗函数对应的窗长；对参考图像I_c进行边缘检测，得到边缘图像I_ce；对边缘图像I_ce进行膨胀操作，得到膨胀后的图像I_ced；对膨胀后结果中的孔隙进行填充，并对图像进行平滑处理，获得图像分割结果I_cs；步骤S2：对原始图像结果进行方位向加窗：对原始成像结果I_o进行方位向逆傅里叶变换，然后乘以方位向窗函数W_a(f_t)，再进行方位向傅里叶变换，得到的方位向加窗图像I₁可表示为：I₁(τ,t；x,y)＝FFT{IFFT{I₀(τ,t；x,y)}W_a(f_t)}   (3)其中，α为窗函数对应的窗长，若是第一次加窗，窗长α设为α₀＝N；步骤S3、计算加窗后图像的模糊信号比：对方位加窗后的图像I₁进行边缘检测，得到边缘图像I_oe；对边缘图像I_oe进行膨胀操作，得到膨胀后的图像I_oed；对膨胀后结果中的孔隙进行填充，对图像进行平滑处理，获得图像分割结果I_os；将I₁与对应分割图I_os对应的图像矩阵相乘，得到I₁中目标区域的图像矩阵M_o，将M_o中每一个数值进行平方累加求和得到图像I₁目标区域的总能量将I₁与参考图像分割图I_cs对应的图像矩阵相乘，得到I₁中不含方位模糊的图像矩阵M_a，对矩阵M_a中的每一个数值平方累加的和就是图像I₁中不含方位模糊的能量根据下式计算图像I₁的方位模糊信号比A₁：$A_1=\frac{S_{ambiguity}}{S-S_{ambiguity}}=\frac{S-S_1}{S_1}=\frac{\left|\right|M_0|{|}_2^2-|\left|M_a\right|{|}_2^2}{\left|\right|M_a|{|}_2^2}---\left(4\right)$式中，S_ambiguity是原始图像中方位模糊区域的能量；判断是否是第一次获得加窗后图像的模糊信号比，如果是，则转入步骤S4；如果此时不是第一次获得，则继续判断图像I₁的模糊信号比A₁是否大于AASR期望值A_e；如果大于AASR期望值A_e，则转入步骤S5；如果I₁的模糊信号比A₁小于或者等于AASR期望值A_e，则输出此时的图像I₁；步骤S4、设定方位向窗长：计算AASR差值e＝A₁‑A_e，A_e为AASR期望值；构造权值w，令w＝μ·e·α₀，μ为预先设定的步长因子；按下式设定窗长α：α＝α₀·w，然后转入步骤S2，将设定的α作为步骤S2中的方位向窗长，按(3)式对原始图像进行加窗处理；步骤S5、更新方位向窗长：计算AASR差值e＝A₁‑A_e；更新权值w，令w＝w+μ·e·α₀；更新窗长值α＝α·w；然后转入步骤S2，将更新后的α作为步骤S2中的方位向窗长对原始图像进行加窗处理。