[发明专利]基于极化合成孔径雷达图像的超分辨方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达图像处理的方法，具体涉及一种极化合成孔径雷达图像处 理的方法。

背景技术

极化合成孔径雷达是建立在传统合成孔径雷达体制上的新型雷达，它利用 不同极化通道提供同一场景的极化特性，可以区分物体的细致结构、目标指向 以及物质组成等参数，这些信息在军事和民用领域都具有无法估量的作用。

极化目标分解是极化雷达图像处理最基本的方法，极化目标分解的主要目 的是把极化散射矩阵和相干矩阵或协方差矩阵分解成代表不同散射类型的若 干项之和，并且每一项对应一定的物理意义。极化目标分解理论的突出优点就 是它们大都具有明确的物理解释。

但实际应用中，受信号带宽和天线尺寸的限制，极化合成孔径雷达图像的 分辨率不能和光学遥感图像相比较。通常在一幅极化图像当中，每一个分辨单 元包含了几种不同的散射机理。如果知道这些散射机理在一个分辨单元内是如 何分布的，那么图像的细节信息就可以被增强，这也就意味着图像的分辨率得 到了提高。传统的极化合成孔径雷达图像的超分辨处理方法可以提高图像的分 辨率。然而，在处理过程中，原始图像当中所包含的相位信息和极化信息会被 丢失。

发明内容

本发明为了解决传统的极化合成孔径雷达图像超分辨算法不能保留相位 信息和散射体的全极化散射特性的不足，而提出的基于极化合成孔径雷达图像 的超分辨方法。

基于极化合成孔径雷达图像的超分辨方法，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)