抗飽和的sar原始數據baq壓縮動態解碼方法
2024-01-20 18:31:15
專利名稱：抗飽和的sar原始數據baq壓縮動態解碼方法
技術領域：
本發明涉及合成孔徑雷達信號處理領域，特別涉及一種抗飽和的SAR原始數據BAQ壓縮動態解碼方法。
背景技術：
隨著合成孔徑雷達(SAR)解析度的提高，SAR原始回波的數據量越來越大，為了實現數據的高速傳輸或降低數據存儲的壓力，需要對數據進行壓縮。分塊自適應量化(BAQ)壓縮是SAR原始數據常用的壓縮方法，它首先在Magellan任務中實現(參見文獻[I]Ronald Kwok,WiIIiam Johnson, Hock Adaptive Quantization of Magellan SAR Data，，，IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING.VOL.27.N0.4, JULY1989, pp:375-383)，後來許多SAR系統(如SIR-C)均採用了該壓縮方法。BAQ的原理是對A/D轉換後的回波數據(通常是Mbit均勻量化)進行分塊，統計獲取該數據塊的輸入信號方差，並將Mbit均勻量化的數據除以該方差得到歸一化後的數據，然後在信號符合高斯分布的假設下，採用使量化噪聲最小的原則，對歸一化的數據進行Nbit (N < M)的非均勻量化，從而實現數據的壓縮。由上述BAQ壓縮原理可見，其在信號符合高斯分布時能做到量化噪聲最小。通常SAR回波信號的實部和虛部分別都是符合高斯分布規律的，然而當A/D轉換存在飽和時，Mbit均勻量化的數據將不再符合高斯分布。由於BAQ壓縮是對A/D轉換後的Mbit均勻量化數據進行壓縮處理，因此其壓縮性能將不可避免的受到A/D量化飽和的影響，造成BAQ的信噪比降低及信號功率損失，從而影響SAR圖像質量。為了提高SAR原始回波數據的量化信噪比、補償量化功率損失，提高SAR圖像質量，最有效的方法是控制接收天線增益使得A/D轉換器的輸入信號功率在合適的範圍之內，避免飽和的出現。目前的星載和機載SAR系統中均有手動或自動增益控制(AGC或MGC)部件。然而由於地面場景的複雜性以及不同場景後向散射係數巨大的差異性，使得SAR原始回波功率動態範圍非常大，且往往變化劇烈，故A/D量化飽和時常存在，即BAQ壓縮的性能時常會受到影響。現有技術常通過改進BAQ壓縮方法來達到抗飽和的目的。例如，僅統計非飽和數據的功率，對非飽和數據進行BAQ壓縮，而對飽和數據單獨進行編碼(參見文獻，趙宇鵬等，「部分飽和SAR原始數據壓縮」，《電子與信息學報》，vol.26, N0.3, 2004年3月，pp:389-494);或對功率大(飽和嚴重)的數據塊和功率小(飽和不嚴重)的數據塊採用不同的BAQ編碼值(參見專利[3]，祁海明等，一種星載SAR原始數據抗飽和量化編碼與解碼方法，CN101398485 (公開))。然而上述技術都需要對SAR系統硬體設備進行改進，對於採用已常規BAQ壓縮方法的SAR數據質量的提高則不適用。此外，改進的數據壓縮方式雖已提出，但鑑於硬體系統的複雜性，以及技術從提出到成熟以至真正應用需要一定的時間，因此目前現役的國內外星/機載SAR系統中，大部分仍採用了傳統的BAQ壓縮方法，因此需要一種針對基於常規B AQ壓縮的現有SAR系統回波數據的抗飽和方法。
發明內容
本發明的目的是公開一種抗飽和的SAR原始數據BAQ壓縮動態解碼方法，以提高基於傳統M =NbitBAQ壓縮方法的SAR系統回波數據的抗飽和能力，減小量化功率損失，提高量化信噪比，從而提高SAR圖像質量。為了達到上述目的，本發明的技術解決方案是:一種抗飽和的SAR原始數據BAQ壓縮動態解碼方法，包括如下步驟:I)對於Mbit均勻量化後Nbit常規BAQ壓縮的SAR原始數據，根據常規的NbitBAQ壓縮方法，獲得該原始數據的BAQ分塊大小、BAQ壓縮的方差碼錶、歸一化碼錶和各歸一化碼值對應的量化範圍；其還包括:2)對Mbit均勻量化後NbitBAQ壓縮的SAR原始數據的每個分塊，根據壓縮規則提取其方差碼值Si,根據方差碼錶獲得其方差解碼值σ i，計算Mbit均勻量化最大值的歸一化值Qsh-0.5)/σ i，確定其落入的BAQ量化範圍[a」，aJ+1)，以及該範圍對應的歸一化解碼值
bJ ;3)根據Mbit均勻量化峰值落入量化範圍的下限a」，採用使區間[aj;+c )內量化噪聲功率最小的準則，計算動態解碼值5V即:
權利要求
1.一種抗飽和的SAR原始數據BAQ壓縮動態解碼方法，包括如下步驟: 1)對於Mbit均勻量化後Nbit常規BAQ壓縮的SAR原始數據，根據常規的NbitBAQ壓縮方法，獲得該原始數據的BAQ分塊大小、BAQ壓縮的方差碼錶、歸一化碼錶和各歸一化碼值對應的量化範圍；其特徵在於，還包括: 2)對Mbit均勻量化後NbitBAQ壓縮的SAR原始數據的每個分塊，根據壓縮規則提取其方差碼值Si，根據方差碼錶獲得其方差解碼值σ i，計算Mbit均勻量化最大值的歸一化值(2Μ^-0.5)/σ i，確定其落入的BAQ量化範圍[a」，aJ+1)，以及該範圍對應的歸一化解碼值h ； 3)根據Mbit均勻量化峰值落入量化範圍的下限，採用使區間[ap+m)內量化噪聲 功率最小的準則，計算動態解碼值&，即
2.根據權利要求1所述的BAQ壓縮動態解碼方法，其特徵在於，所述步驟3)中採用區間[a」，+ oo )內量化噪聲功率最小的準則，即:
3.根據權利要求1所述的BAQ壓縮動態解碼方法，其特徵在於，所述步驟4)，首先根據BAQ歸一化碼錶進行解碼，將碼字Ci解為對應的碼值匕；如I匕I < bj;則按照常規的BAQ解碼方法進行解碼，即V =。九；如IbiI Sbj，則動態解碼為X, =。JjSign(I3i),其中sign表不取符號。
全文摘要
本發明公開了一種一種抗飽和的SAR原始數據BAQ壓縮動態解碼方法，涉及合成孔徑雷達信號處理技術，針對MNbitBAQ壓縮的SAR原始數據，根據Mbit均勻量化的動態範圍和BAQ壓縮的方差碼值大小，動態改變每一塊數據的解碼值，從而達到抗飽和的效果。本發明方法提高了SAR數據存在飽和時的信噪比，顯著降低了飽和功率損失。
文檔編號H03M7/30GK103245932SQ20121002378
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月3日 優先權日2012年2月3日
發明者仇曉蘭, 胡東輝, 雷斌, 丁赤飈 申請人:中國科學院電子學研究所