[发明专利]一种基于先验知识的方位不变目标增强成像方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，具体涉及一种基于先验知识的方位不变目标增强成像方法。

背景技术

超宽带SAR雷场探测技术是一种在大面积内检测复杂环境中的弱小目标的应用，技术难度大，是近年来探雷和超宽带雷达领域的研究热点。通常的做法是先对雷达波束照射的场景区域进行SAR成像，然后对SAR图像中检测出的ROI(感兴趣区域：Region of Interesting)进行特征提取，最后进行地雷目标的鉴别。典型的应用系统有中国国防科技大学研制的飞艇载GP-SAR(探地合成孔径雷达：Ground Penetrate Synthetic Aperture Radar)，美国基于无人直升机平台的MirageGPR系统、英国的基于飞艇平台的Mineseeker和基于UH-60直升机的APGPR系统等。以上这些系统的处理中，成像，检测，鉴别是分开考虑的。在成像时场景中的各类目标均等同视为各向同性点目标，随后检测鉴别时，则尽可能利用地雷目标的时频联合特征进行鉴别。为了提高系统在低信杂比(SCR：Signal Clutter Ratio)条件下的稳健性，特征提取、训练和分类算法日渐趋于复杂。

2007年金添在其博士论文(金添，《超宽带SAR浅埋目标成像与检测的理论和技术研究》，国防科学技术大学博士学位论文，2007年)中提出“面向检测的成像”的概念，指出应在成像中引入待检测目标的先验信息，使其为后续的检测与鉴别服务。地雷是一种典型的方位不变目标(Christopher R.Ratto,Peter A.Torrione,and Leslie M.Collins,Exploiting Ground-Penetrating RadarPhenomenology in a Context-Dependent Framework for Landmine Detection and Discrimination.IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing,2011,49(5):1689-1699)，具有轴对称结构，其最显著的特征为散射特性的方位不变性，而大多数人造和自然杂波散射具有正侧闪烁效应。如果不拘泥于传统的目标成像、检测与识别流程，将待检测方位不变目标的先验知识引入到成像过程中，即在前端成像过程中考虑到方位不变目标的方位不变性，并预先对其进行增强，有望在复杂成像环境中突出弱小地雷目标，抑制大多数不具备该特性的人造和自然杂波，降低后续检测的压力并改善后续检测效果。如何将地雷的方位不变性引入到成像过程中，预先对其进行增强，实现“面向地雷检测的成像”是远距离雷场探测亟待解决的一个关键问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有雷场探测中存在的前端成像与后端检测相互独立、互不服务的缺点，提出一种面向检测的方位不变目标增强方法，即在前端成像过程中引入地雷这类目标的方位不变先验知识，预先对其进行增强，最终得到突出弱小地雷目标，抑制大多数人造和自然杂波的SAR图像。

本发明的技术方案是：

一种基于先验知识的方位不变目标增强成像方法，其特征在于包括以下步骤：

(s1)获取子孔径成像图步骤如下：将雷达回波沿方位向划分成N块子孔径，得到对应各方位视角θ_n的子孔径图像In，将待成像区域划分为均匀成像网格(i,j)，以p_i,j表示子孔径图像Iⁿ的像素点值，将子孔径图像进一步表示为其中，n＝1,…,N；i＝1,…,M；j＝1,…,W；N,M,W均为自然数；

(s2)对方位不变目标进行增强，该步骤分为以下3步，

(s201)计算子孔径图像Iⁿ的权重图