高解析度sar圖像目標的屬性散射中心特徵提取方法
2023-06-12 01:07:41 1
高解析度sar圖像目標的屬性散射中心特徵提取方法
【專利摘要】本發明公開一種高解析度SAR圖像目標屬性散射中心特徵提取方法，主要解決現屬性散射中心提取方法的模型失配、計算複雜度高、參數估計不準確和無法滿足目標識別自動化要求的問題。其實現過程是：1.提取雷達圖像中目標的支撐連通區域，並自動初始化參數；2.根據屬性散射中心模型，利用字典拆分實現字典降維，構建位置參數字典和屬性參數字典；3.通過求解0範數優化問題得到目標屬性散射中心參數集合。本發明能有效提取目標屬性散射中心，可用於精確估計目標及其重要部件幾何尺寸，滿足目標識別自動化要求。
【專利說明】高解析度SAR圖像目標的屬性散射中心特徵提取方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於雷達【技術領域】，涉及一種雷達目標屬性散射中心特徵提取方法，可用 於估計目標及其重要部件的幾何尺寸，為目標分類識別提供重要的特徵信息。
【背景技術】
[0002] 合成孔徑雷達SAR技術是從20世紀50年代發展起來的，在近七十年裡蓬勃發展。 提高SAR的空間解析度並從中提取有效的目標信息一直是SAR領域的研究熱點。高解析度 SAR圖像是目標的二維散射圖像，可近似看成由少量強散射中心的後向散射回波之和產生 的。目前用於提取目標散射中心的模型主要分為三種：理想點散射中心模型，衰減指數模 型，以及屬性散射中心模型。其中屬性散射中心模型最符合SAR目標的散射特性，它描述的 屬性散射中心具有豐富的幾何意義和物理意義。
[0003] 屬性散射中心模型是1999年Michael J. Gerry和Lee C. Potter基於幾何 繞射理論和物理光學理論提出的一個適用於高分辨SAR圖像數據的參數化模型。見 [M. J. Gerry, L. C. Potter, I. J. Gupta, and A. van der Merwe, A parametric model for synthetic aperture radar measurements[J]. IEEE Transactions on Antennas and Pro pagation，1999, Vol. 47, NO. 7, pp. 1179-1188]。該模型不僅描述了散射中心的位置信息和強 度信息，還描述了散射中心的幾何尺寸，以及散射中心對頻率和方位的依賴性，並可以由此 反演出目標的幾何結構。屬性散射中心模型相比於點散射模型和衰減指數模型，包含更豐 富的可用於目標分類識別的特徵。
[0004] 屬性散射中心特徵提取實質上是一個從目標回波數據中估計各個散射中心參數 的過程。由於屬性散射中心模型包含的散射中心信息較多，導致模型結構複雜以及參數維 數較高，增加了模型參數估計的複雜性。現有方法主要分為兩種，分別是基於圖像域的散射 中心提取和基於頻域數據的散射中心提取。基於圖像域數據的散射中心提取通過對SAR圖 像進行圖像分割，得到階數較低的目標散射區或者是孤立的散射中心，利用近似最大似然 方法估計目標的屬性散射中心參數。這種方法對圖像質量要求較高，對於某些散射中心由 於傾斜而導致的局部強度較弱的情況難以估計準確。此外由於該類方法需要求解非凸優化 問題，並且存在很多局部最小解，所以存在參數初始化、模型階數選擇和散射中心結構類別 判別的問題，使得最終參數估計精度較低。基於頻域數據的散射中心提取避免了模型失配 和散射中心類別判別的問題，但是由於屬性散射中心的參數維度較大，計算複雜度高，現有 的基於頻域數據的散射中心提取方法在估計參數時都採取分步估計的方法以降低計算復 雜度，這樣難免會降低參數的估計精度，此外這些方法在初始化參數時不能自動選取參數 支撐區，無法滿足目標識別的自動化要求。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在於提出一種高解析度SAR圖像目標的屬性散射中心特徵提取方 法，以解決現有方法中複雜度高，參數估計不準確以及無法自動化處理的問題。
[0006] 本發明是這樣實現的：
[0007] 一.技術思路
[0008] 在高頻區的雷達回波中，目標散射回波可近似看成由少量強散射中心的後向散射 回波疊加產生，說明雷達回波在屬性散射中心的參數空間具有很強的稀疏性。考慮雷達接 收回波中摻雜一些噪聲信號，利用圖像處理的技術降低噪聲的影響；通過在圖像域提取目 標支撐區實現參數的自動初始化；考慮到屬性散射中心參數空間維數較高，導致構造的冗 餘字典維數遠遠大於實際可處理的維數，基於屬性散射中心模型，通過拆分冗餘字典降低 字典維度，並通過結合屬性散射中心模型特點實現對字典的再次降維，再通過求解〇範數 優化問題提取屬性散射中心特徵。
[0009] 二.技術方案
[0010] 根據上述思路本發明的實現步驟包括如下：
[0011] (1)提取原始圖像1〇中的局部極大值區域，得到目標圖像;對目標圖像進行 分割，得到目標的輪廓區域R，用輪廓區域R對原始圖像1〇進行掩膜處理，得到目標連通支 撐域圖像12 ;
【權利要求】
【文檔編號】G01S7/41GK104122554SQ201410372863
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2014年7月31日
【發明者】劉宏偉, 王鵬輝, 劉俊, 杜蘭, 王英華, 糾博 申請人:西安電子科技大學