[发明专利]基于子孔径图像的SAR海洋图像中海浪杂波抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波技术领域，尤其涉及一种基于子孔径图像的SAR海洋图像中海浪杂波抑制方法。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，简称SAR)是以微波谱段的电磁波作为探测载体，借助合成孔径实现对观测对象的高精度二维成像的信息获取技术。与传统光学成像相比，SAR具有远距探测、全天时、全天候的工作优点。海洋观测是SAR的一个重要应用方向，SAR可以发现海面上波浪、风场、内波、溢油、漩涡等多种海洋现象，而且可以对一些海洋现象进行参数反演。波浪是海面SAR图像中非常常见的现象，经常表现为密集的波纹状纹理结构，在反演海浪谱等应用中SAR图像中的波浪条纹是非常有用的信息，但如果希望从SAR图像中提取内波、漩涡等其他海洋现象信息时波浪纹理就会对有用的信息产生干扰。传统的海浪杂波的抑制方法一般是利用波浪纹理与其他海洋现象在空间分布上的波长和方向等几何特征差异，采用傅里叶分析、小波分析等方法，来进行波浪纹理的滤波。这些方法虽然在一定程度上可以抑制海浪杂波的干扰，但是由于其他海洋现象与波浪虽然波长和方向等分布有一定差异，但是很多时候也在频域或者小波域有显著的重叠区域，在抑制海浪杂波的同时也会对其他海洋现象的纹理有一定损失。

海浪除了在空间波长、方向等几何特征与其他海洋现象有差异外，另外一个重要的差异是动态特性的差异。海浪有特定的频散规律，也就是特定波长的波浪，其振动频率也是确定的，而其他海洋现象一般都不符合海浪的频散关系，动态特性一般要显著比波浪更慢。SAR成像的特点是需要有一定合成孔径时间，因此SAR的回波信号中除了包含地物的几何特征信息以外也包含了地物的动态特征信息，而常规的SAR图像处理中往往忽视了海洋图像的动态特性，只利用了几何特性，因此对海浪杂波的抑制的同时对其他海洋现象纹理也有损失。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种基于子孔径图像进行海浪杂波抑制的方法。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种基于子孔径图像的SAR海洋图像中海浪杂波抑制方法。该SAR海洋图像中海浪杂波抑制方法包括：步骤A：对SAR原始回波s进行方位向傅里叶变换，得到斜距多普勒域数据S；步骤B：对斜距多普勒域数据S通过方位向多普勒频谱子孔径分解，得到两幅子孔径回波数据S₁和S₂；步骤C：对两幅子孔径回波数据S₁和S₂，分别进行SAR成像、斜地转换和方位向/地距向的空间二维傅里叶变换，得到两幅子孔径SAR图像的空间二维傅里叶分解形式S⁺(k_x，k_y)，S^-(k_x，k_y)，其中k_x，k_y分别为方位向和地距向波数；步骤D：对第2幅子孔径SAR图像的空间二维傅里叶分解形式S^-(k_x，k_y)乘上相位补偿因子进行频域相位补偿，得到频域相位补偿后的子孔径SAR图像步骤E：将第1幅子孔径SAR图像的空间二维傅里叶分解形式S⁺(k_x，k_y)与进行频域相位补偿后的第2幅子孔径SAR图像进行频域相加，得到SAR图像S′(k_x，k_y)；步骤F：对SAR图像S′(k_x，k_y)在频域消除相位补偿因子的影响，得到消除海浪杂波干扰的SAR海洋图像纹理的二维频谱S_e(k_x，k_y)；以及步骤G：对消除海浪杂波干扰的SAR海洋图像纹理的二维频谱S_e(k_x，k_y)进行二维逆傅里叶变换，得到消除海浪杂波干扰的SAR海洋图像。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明基于子孔径图像进行海浪杂波抑制的方法利用了海浪与其他海洋现象在几何特征和动态特征上的差异进行杂波抑制，抑制效果比传统仅基于几何特征的抑制方法更好。

附图说明

图1为根据本发明实施例基于子孔径图像的SAR海洋图像中海浪杂波抑制方法的流程图；

图2为图1所示SAR海洋图像中海浪杂波抑制方法的步骤B中子孔径分割的示意图。