[发明专利]一种SAR图像点目标评估方法

摘要

本发明公开了一种SAR图像点目标评估方法，包括以下几个步骤，步骤一、设定二维插值倍数和一维插值倍数两个插值参数，对二维矩阵和一维矩阵进行初始化；步骤二、通过二维傅里叶变换在等效高频区域补零的方法进行二维插值；步骤三、提取距离向和方位向剖面结果，并分别进行一维频域插值，得到距离向和方位向一维插值结果；步骤四、根据距离向和方位向一维插值结果获取距离向和方位向的分辨率指标；本发明在成像结果存在残留线性相位时，自动根据频域能量分布确定等效高频点位置，并在等效高频区域补零，从而获得正确的插值结果和准确的指标结果，提高了测量精度，能够提供准确的点目标评估指标，增大了评估对象的适用范围。

主权项

1.一种SAR图像点目标评估方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤一：设定二维插值倍数和一维插值倍数两个插值参数，对二维矩阵和一维矩阵进行初始化；具体为：i：待评估SAR图像数据为含有待评估点目标的二维局部区域复数数据矩阵D₁，维数为N×N，设定插值倍数包括二维插值倍数N₂、一维插值倍数N₁；ii：根据待评估SAR图像数据维数和插值倍数进行二维插值结果矩阵、距离向一维插值前数据矩阵、方位向一维插值前数据矩阵、距离向一维插值结果矩阵和方位向一维插值结果矩阵初始化；所述的二维插值结果矩阵为D_Interp2，矩阵维数为N·N₂×N·N₂；距离向一维插值前数据矩阵为D_R，矩阵维数为N·N₂×1；方位向一维插值前数据矩阵为D_A，矩阵维数为N·N₂×1；距离向一维插值结果矩阵为D_Interp1_R，矩阵维数为N·N₂·N₁×1；方位向一维插值结果矩阵为D_Interp1_A，矩阵维数为N·N₂·N₁×1；上述矩阵的矩阵元素初值均为0；步骤二：通过二维傅里叶变换在等效高频区域补零的方法进行二维插值；具体为：(a)对数据矩阵D₁进行原位二维傅里叶变换，得到二维频域结果，将结果复制到矩阵D₁，实现对数据矩阵D₁的更新；(b)获取更新后的数据矩阵D₁的能量和S：S=Σi=1NΣj=1N|D1(i,j)|2---(1)]]>其中D₁(i，j)表示数据矩阵D₁的第i行，第j列的元素值；(c)对数据矩阵D₁的等效高频点p₁进行二维搜索，设等效高频点p₁的空间坐标为(i₀，j₀)，则：当时，设i₀初值为N，i₀依次减1，最后得到满足式(2)的i₀；Σi=i0-N/2i0-1Σj=1N|D1(i,j)|2≤0.5·SΣi=i0-N/2-1i0-2Σj=1N|D1(i,j)|2>0.5·S---(2)]]>当时，设i₀初值为2，i₀依次加1，最后得到满足式(3)的i₀；Σi=i0i0+N/2-1Σj=1N|D1(i,j)|2>0.5·SΣi=i0-1i0+N/2-2Σj=1N|D1(i,j)|2≤0.5·S---(3)]]>当时，设j₀初值为N，j₀依次减1，最后得到满足式(4)的j₀；Σi=1NΣj=j0-N/2j0-1|D1(i,j)|2≤0.5·SΣi=1NΣj=j0-N/2-1j0-2|D1(i,j)|2>0.5·S---(4)]]>当时，设j₀初值为2，j₀依次加1，最后得到满足式(5)的j₀；Σi=1NΣj=j0j0+N/2-1|D1(i,j)|2>0.5·SΣi=1NΣj=j0-1j0+N/2-2|D1(i,j)|2≤0.5·S---(5)]]>(d)根据(i₀，j₀)将数据矩阵D₁分成四个子块矩阵并分别定义为S₁，S₂，S₃，S₄，其中四个子块矩阵交界区域为等效高频区，四个子块矩阵满足式(6)：S1=D1[1:(i0-1),1:(j0-1)]S2=D1[1:(i0-1),j0:N]S3=D1[i0:N,1:(j0-1)]S4=D1[i0:N,j0:N]---(6)]]>(e)将数据矩阵D₁的四个子块矩阵S₁，S₂，S₃，S₄依次赋给二维插值结果矩阵D_Interp2的四个顶点矩阵，并在幅度上乘以二维插值倍数的平方，即满足式(7)：D_Interp2[1:(i0-1),1:(j0-1)]=N2·N2·S1D_Interp2[1:(i0-1),(N·N2-N+j0):(N·N2)]=N2·N2·S2D_Interp2[(N·N2-N+i0):(N·N2),1:(j0-1)]=N2·N2·S3D_Interp2[(N·N2-N+i0):(N·N2),(N·N2-N+j0):(N·N2)]=N2·N2·S4---(7)]]>(f)将二维插值结果矩阵D_Interp2进行原位二维逆傅里叶变换，得到二维插值结果，将结果再复制到二维插值结果矩阵D_Interp2中，实现对二维插值结果矩阵D_Interp2的更新；步骤三：提取距离向一维插值前数据矩阵和方位向一维插值前数据矩阵，并分别进行一维频域插值，得到距离向一维插值结果矩阵和方位向一维插值结果矩阵；具体为：①搜索二维插值结果矩阵D_Interp2的功率峰值位置对应的坐标(i_p，j_p)，设定(i_p，j_p)初值为(1，1)，i_p、j_p依次加1，最后得到满足式(8)的坐标(j_p，j_p)，此时的(j_p，j_p)即为功率最大值坐标；|D_Interp2(ip,jp)|2=maxi∈[1,N·N2],j∈[1,N·N2]|D_Interp2(i,j)|2---(8)]]>②在二维插值结果矩阵D_Interp2中选择第i_p行数据作为距离向一维插值前数据矩阵D_R，即：        D_R[j]＝D_Interp2[i_p，j]，j∈[1，N·N₂]                (9)③对距离向一维插值前数据矩阵D_R进行一维傅里叶插值处理，得到维数为N·N₂·N₁的距离向一维插值结果矩阵D_Interp1_R；④在二维插值结果矩阵D_Interp2中选择第j_p列作为方位向一维插值前数据矩阵D_A，即        D_A[i]＝D_Interp2[i，j_p]，i∈[1，N·N₂]               (10)⑤对方位向一维插值前数据矩阵D_A进行一维傅里叶插值处理，得到维数为N·N₂·N₁的方位向一维插值结果矩阵D_Interp1_A；步骤四、根据距离向一维插值结果矩阵和方位向一维插值结果矩阵获取距离向和方位向的分辨率指标；具体为：(1)对距离向一维插值结果矩阵D_Interp1_R进行归一化对数变换，逐点搜索功率最大值对应的点，下标为Rp；从Rp向左搜索，记录第一次功率值小于-3.0dB的点，下标为Rl；再从Rp向右搜索，记录第一次功率值小于-3.0dB的点下标为Rr；(2)根据步骤(1)中得到的下标Rr和Rl，通过式(11)得到距离向分辨率δ_r，单位为距离分辨单元：δr=Rr-Rl+1N2N1---(11)]]>(3)对方位向一维插值结果矩阵D_Interp1_A进行归一化对数变换，逐点搜索功率最大值对应的点，下标为Ap；从Ap向左搜索，记录第一次功率值小于-3.0dB的点，下标为Al；再从Ap向右搜索，记录第一次功率值小于-3.0dB的点，下标为Ar；(4)根据步骤(3)得到的下标Ar和Al，通过式(12)得到方位向分辨率δ_a，单位为方位分辨单元：δa=Ar-Al+1N2N1---(12)]]>获得的距离向分辨率和方位向分辨率为点目标评估的定量结果。