[发明专利]基于OMP的SAR目标图像几何尺寸估计方法

说明书

本发明公开了一种基于正交匹配追踪算法OMP的合成孔径雷达SAR目标图像几何尺寸估计方法，其实现步骤为：(1)选取图像切片矩阵；(2)获得目标的原子矩阵和散射中心幅度向量；(3)获得重构目标图像；(4)将重构目标图像投影到坐标系生成目标区域；(5)获取坐标向量；(6)对坐标向量进行旋转；(7)获得最小外接矩形；(8)将最小外接矩形的尺寸值作为目标几何尺寸的估计值。本发明对静止雷达观测目标普遍适用，同时本发明消除了由于噪声而引起的负面影响，具体良好的噪声稳健性，提高了合成孔径雷达SAR目标几何尺寸的估计精度。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及雷达目标特征提取技术领域中的一种基于正交匹配追踪算法OMP的合成孔径雷达SAR(Synthetic Aperture Radar)目标图像几何尺寸估计方法。本发明可用于提取雷达接收到的单幅图像中某一静止目标的外层轮廓，利用提取的轮廓估计该静止目标的几何尺寸。

背景技术

目标的几何尺寸特征是雷达目标直观的物理特征，对于高分辨雷达图像目标切片，估计其中静止目标的几何尺寸在SAR图像目标鉴别和分类过程中具有重要的应用意义。对于高分辨雷达图像目标的尺寸估计问题，实际得到的高分辨雷达图像数据一般都受到目标姿态敏感性和噪声的影响，如何能从实际雷达目标图像中获得准确的目标几何尺寸信息是个很重要的研究课题。目前已有的高分辨雷达目标物理尺寸估计方法有基于目标运动模型对空间锥体目标估计物理几何尺寸的。但这些估计方法需要知道目标的运动模型，不适用于静止目标。基于正交匹配追踪算法OMP的雷达目标图像几何尺寸估计方法不需要知道目标的运动模型就能获得目标的物理尺寸信息，并且基于正交匹配追踪算法OMP的雷达目标尺寸估计方法能够实现目标的去噪处理，消除噪声对目标尺寸估计的影响。

西安电子科技大学在其申请的专利文献“基于激光一维距离像反演动态锥形目标姿态角和几何尺寸”(专利申请号CN201410188024.4，公开号CN103954969A)中提出了一种反演目标几何尺寸的方法。该方法的实现过程是：首先建立目标的激光一维距离像模型，通过目标一维距离像的成像特征，提取其峰值坐标，作为特征矢量；设定遗传参数和遗传计算变量范围，针对某一时刻的目标进行距离像采样；根据一维距离像峰值大小、峰值点在入射方向的投影长度、以及雷达阵列的角度关系进行遗传计算然后取均值，根据目标的运动模型反演得到目标的几何尺寸。该方法通过函数反演，能够精确得到目标的几何形态特征。但是，该方法存在的不足之处是需要知道目标的运动模型，不适用于静止目标，所以该方法不能普遍适用。

中国科学院计算技术研究所在其申请的专利文献“一种SAR图像舰船目标几何特征并行提取方法与装置”(专利申请号CN201710182152.1，申请公开号CN107103283A)中提出一种SAR图像目标几何特征提取方法。该方法的实现过程是：生成像素在ROI内的目标原始坐标，根据设定的阈值进行目标筛选；根据目标坐标偏移量和目标原始坐标，计算生成目标偏移后坐标；根据预先设定好的旋转步进值和目标偏移后坐标，计算相应旋转角度下目标在x轴上的投影长度；根据该投影长度，计算相应旋转角度下y轴上的投影长度，得到目标尺寸特征。该方法存在的不足之处是，由于该方法在进行目标筛选时，直接根据设定的阈值将目标和背景分开，无法消除噪声对目标几何尺寸估计的影响，不具有噪声稳健性。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提出一种基于正交匹配追踪算法OMP的合成孔径雷达SAR目标图像几何尺寸估计方法。

实现本发明目的的思路是，利用正交匹配追踪算法OMP在合成孔径雷达SAR目标图像上获取观测目标的重构目标二值图像，根据外接矩形方法，在重构目标二值图像上估计出观测目标的几何尺寸，消除了噪声在尺寸估计中的负面影响，提高了雷达目标尺寸估计方法的噪声稳健性。同时本发明在图像域对目标进行尺寸估计，不需要知道目标的运动模型，具有普遍适用的优点。

本发明的具体步骤如下：

(1)选取一个只包含雷达观测目标的合成孔径雷达SAR图像中的一个切片矩阵；