[发明专利]一种机载圆迹SAR对不同高度目标分离的方法

说明书

本发明公开了一种机载圆迹SAR对不同高度目标分离的方法，包括以下步骤：步骤一、构建圆迹SAR数据采集几何模型，以分析得到回波信号，回波信号为不同高度回波信号的混合信号；步骤二、通过灰度相关性算法对不同子孔径目标进行配准估算出其高度；步骤三、定义SAR投影矩阵，构建基于完备小波字典的稀疏成像方法,以得到不同高度目标的联合稀疏图像；步骤四、截取回波信号中不同高度的回波子块进行处理，得到不同高度的平面的目标图像；步骤五、通过实验仿真混合了不同高度目标的图像的回波数据，以验证步骤一到步骤四的有效性。本发明能够实现在非均匀环境下，保持算法性能，且可以有效降低运算量。

技术领域

本发明涉及雷达图像处理技术领域，具体的说是一种机载圆迹SAR对不同高度目标分离的方法。

背景技术

合成孔径雷达（SAR）实质上是一种微波传感器，SAR系统通常安装在机载或星载平台上，通过雷达发送电磁脉冲到地面上的特定感兴趣区域，并收集返回信号，通过成像算法生成地球表面的高分辨率图像，在军事探测，灾害调查，地形测绘等方面有重大应用价值。SAR的分辨能力的提高使得观测目标中更多的有用信息被发掘，尤其是人造物体（如房屋、街道、桥梁、车辆等）的细节特征更容易被提取，这使得SAR对城市地形的测绘成为可能。但传统的SAR是将三维场景映射到距离向和方位向上进行回波采集，然后在二维平面上成像，只能获得目标投影平面上的二维图像，丢失了高度向上的信息，不能反映观测物体的真实结构，而且SAR又通常在侧视模式下工作，受地形起伏影响大，使图像产生畸变，使图像存在层叠效应以及阴影效应。因此，如何获得高分辨率的三维成像成为当前SAR研究的重点。

如今SAR三维成像技术经过不断地发展，从20世纪60年代起，开发了干涉合成孔径雷达（InSAR）来获得目标场景三维信息。然而，该方法利用不同角度观测对配准后的像素进行三维位置的解算，对同一像素位置叠掩多个散射点的情况，只能求解合成散射中心的位置，只能获得表面三维信息，而不具有三维分辨能力。经过多国的大量研究，目前主要有两种SAR三维成像技术。分别是SAR层析成像技术和阵列干涉SAR三维成像技术。这两种技术通过多航迹或多天线进行多角度观测，从而形成高度向的合成孔径，以此获得对场景的三维分辨能力。然而这两种方法需要多次的观测结果，导致成像周期长，成像系统高度复杂，实际应用中难度大。1995年，美国学者 Knael. K提出了圆迹SAR（CSAR）成像探测理念，并进行了初步探索。CSAR是一种新兴的SAR成像模式，其具有很多特殊的优势。首先，CSAR成像中，雷达围绕观测场景作360°圆周运动，且天线波束中心始终指向观测场景，这使得CSAR能够实现亚波长量级的二维分辨率，其次，CSAR能够获得目标的全方位散射特性，可避免常规SAR中存在的目标遮挡、阴影等现象。因此CSAR在三维成像方面有研究的潜力。众所周知，CSAR具有单航迹，单通道的特点，并且CSAR具有获取目标三维图像的能力。与传统的三维成像方法相比，其具有数据量小，易于实现，效率高，成本低等优点。

因此有必要设计一种应用更为广泛的圆迹SAR三维成像方法，并能降低计算复杂度和存储内存。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种运算量较小、比较简单的圆迹SAR对不同高度目标分离的方法。

为了实现上述目的，本发明是采用以下技术方案来实现的：

本发明是一种机载圆迹SAR对不同高度目标分离的方法，包括以下步骤：

步骤一、构建圆迹SAR数据采集几何模型，以分析得到回波信号，回波信号为不同高度回波信号的混合信号；

步骤二、通过灰度相关性算法对不同子孔径目标进行配准估算出其高度；

步骤三、定义SAR投影矩阵，构建基于完备小波字典的稀疏成像方法 ,以得到不同高度目标的联合稀疏图像；

步骤四、截取回波信号中不同高度的回波子块进行处理，得到不同高度的平面的目标图像；