[发明专利]基于极化合成孔径雷达图像的超分辨方法

权利要求书

1.基于极化合成孔径雷达图像的超分辨方法，其特征在于所述方法由以 下步骤实现；

步骤一：根据数据格式读入全极化合成孔径雷达图像数据；

步骤二：对读取的全极化合成孔径雷达图像数据进行预处理，并利用极化 目标分解方法得到不同散射成分；

步骤三：对各个散射成分的原始低分辨率图像的每个像素平均分成2×2 的子像素，构成初始的高分辨图像；在步骤二得到每个散射成分中任取一个像 素及其3×3邻域中的像素作为处理窗口，得到原始低分辨率图像，所述处理窗 口中的3×3个像素从第1行第1列至第3行第3列横向依次定义为A₁至A₉； 将原始低分辨率图像的像素A₁平均分成2×2的子像素，构成初始的高分辨图 像，所述2×2个子像素从第1行第1列至第2行第2列横向依次定义为A₁₁至 A₁₄，其余原始低分辨率图像的像素A₂至A₉中各2×2的子像素定义方式均与 A₁相同；

步骤四：在高分辨图像中确定处理窗口，利用相邻像素很强的极化空间相 关性获得各个子像素在处理窗口内的比重，每一个低分辨率像素被分成四个高 分辨率子像素；

取子像素A₅₁和它的3×3邻域，来定义子像素A₅₁的空间相关系数为：

R₅₁＝|α₅₁-α₁₄|²+|α₅₁-α₂₃|²+|α₅₁-α₂₄|²+|α₅₁-α₄₂|²        (1)

+|α₅₁-α₅₂|²+|α₅₁-α₄₄|²+|α₅₁-α₅₃|²+|α₅₁-α₅₄|²

同理定义子像素A₅₂，A₅₃和A₅₄的空间相关系数：

R₅₂＝|α₅₂-α₂₃|²+|α₅₂-α₂₄|²+|α₅₂-α₃₃|²+|α₅₂-α₅₁|²        (2)

+|α₅₂-α₆₁|²+|α₅₂-α₅₃|²+|α₅₂-α₅₄|²+|α₅₂-α₆₃|²

R₅₃＝|α₅₃-α₄₂|²+|α₅₃-α₅₁|²+|α₅₃-α₅₂|²+|α₅₃-α₄₄|²        (3)

+|α₅₃-α₅₄|²+|α₅₃-α₇₂|²+|α₅₃-α₈₁|²+|α₅₃-α₈₂|²

R₅₄＝|α₅₄-α₅₁|²+|α₅₄-α₅₂|²+|α₅₄-α₆₁|²+|α₅₄-α₅₃|²        (4)

+|α₅₄-α₆₃|²+|α₅₄-α₈₁|²+|α₅₄-α₈₂|²+|α₅₄-α₉₁|²

R_5i，i＝1，2，3，4反映了子像素A_5i和它的3×3邻域内的子像素的相关性，令：

R₅＝R₅₁+R₅₂+R₅₃+R₅₄             (5)

要求解的四个子像素又有下面的关系：

α₅₁+α₅₂+α₅₃+α₅₄＝α₅        (6)

令：

R₅+λ(α₅₁+α₅₂+α₅₃+α₅₄-α₅)＝0        (7)

复变函数

f(z)＝|z|²        (8)

f(z)＝|z|²＝|x+yj|²＝x²+y²＝f(x，y)        (9)

式(6)的限制条件可以写成：

α51R+α52R+α53R+α54R=α5Rα51I+α52I+α53I+α54I=α5I---(10)]]>

上式中的R和I分别表示取实部和虚部，R₅是以α_5iR和α_5il，i＝1，2，3，4为自变量 的实函数；利用拉格朗日乘数法，令：

R₅+λ₁(α_51R+α_52R+α_53R+α_54R-α_5R)+λ₂(α_51I+α_52I+α_53I+α_54I-α_5I)＝0    (11)

解出λ₁，λ₂，α_5iR和α_5iI，i＝1，2，3，4的值分别为：

λ1=12(c1R+c2R+c3R+c4R-5α5R)λ2=12(c1I+c2I+c3I+c4I-5α5I)α5iR=113(2α5R+ciR-12λ1)α5iI=113(2α5I+ciI-12λ2)---(12)]]>

上式中的c_i，i＝1，2，3，4为α_5i的3×3邻域内除去α₅₁，α₅₂，α₅₃，α₅₄时，其余5个子像素 之和；再令

α_5i＝α_5iR+α_5iIj，i＝1，2，3，4        (13)

即是每一个子像素的值；进而得到各个散射成分的第n次获得的超分辨图 像；

步骤五：当所述n＝1时，则计算得到该超分辨图像与初始的高分辨图像的 均方根误差；当所述n＞1时，则计算得到该超分辨图像与上一次得到的超分辨 图像的均方根误差；

步骤六：判断n是否达到最大迭代次数n_max或均方根误差是否小于设定的 精度ε，当满足前述任意一个条件，则该超分辨图像是最终超分辨图像；否则， 在所述超分辨图像基础上，返回执行步骤四，并令n＝n+1；

所述n为自然数，且初始值为1。

2.根据权利要求1所述的基于极化合成孔径雷达图像的超分辨方法，其 特征在于步骤四、步骤五和步骤六为迭代运算。