[发明专利]基于参数化的匀加速运动刚体群目标成像方法

摘要

本发明公开了一种基于参数化的匀加速运动刚体群目标成像方法，其步骤包括：(1)雷达录取回波；(2)模糊数估计与补偿；(3)二次相位项粗补偿；(4)子目标中心判定；(5)图像分割；(6)相位项联合估计；(7)群目标图像合成。本发明通过采用参数化方法进行平动补偿，结合K均值图像分割算法估计子目标区域，进而对群目标进行精细成像，克服了基于包络轨迹拟合的群目标成像方法具有运动补偿误差大、运动轨迹估计精度不够、运算复杂度高的不足，具有运动补偿精确、图像聚焦良好、运算量较少、效率较高的优点。

主权项

基于参数化的匀加速运动刚体群目标成像方法，包括如下步骤：(1)雷达录取回波；(2)模糊数估计与补偿2a)将雷达录取的ISAR回波沿距离频率维进行逆傅里叶变换得到距离‑慢时间域回波，将距离‑慢时间域回波中的距离走动单元数与距离分辨率相乘得到距离位移量；2b)用距离位移量除以方位慢时间得到目标实际速度的估计值，用目标实际速度的估计值除以盲速得到多普勒中心模糊数的阈值，将多普勒中心模糊数的阈值与阈值左右相邻的5个值共11个值组成多普勒中心模糊数搜索集合；2c)将雷达录取的ISAR回波的相位项与由多普勒中心模糊数搜索值构造的相位补偿项相乘得到相位补偿后回波，将相位补偿后回波沿频率维进行逆傅里叶变换得到距离‑慢时间域回波；2d)将距离‑慢时间域回波取模值后进行Radon变换，得到回波归一化幅度与角度的对应关系，记录其中归一化幅度最大值对应的角度；2e)返回步骤2c)，遍历多普勒中心模糊数搜索集合，直至对所有的多普勒中心模糊数搜索值记录归一化幅度最大值对应的角度；2f)将步骤2e)所记录的角度中最靠近0°的角度对应的多普勒中心模糊数搜索值，作为多普勒中心模糊数的估计值，将雷达录取的ISAR回波的相位项与由多普勒中心模糊数的估计值构成的相位补偿项相乘，得到补偿后距离频域‑慢时间域回波；(3)二次相位项粗补偿3a)将补偿后距离频域‑慢时间域回波的包络进行曲线拟合，将曲线的二次项系数作为阈值，搜索间隔取为1，将阈值与阈值左右相邻的5个值共11个值组成二次相位项系数搜索集合；3b)将步骤2f)得到的补偿后距离频域‑慢时间域回波沿方位维进行傅里叶变换，得到距离频域‑方位多普勒域回波；3c)将距离频域‑方位多普勒域回波的相位项与由二次相位项系数搜索值构成的相位补偿项相乘得到补偿后的回波，将补偿后的回波进行二维逆傅里叶变换得到群目标二维整体图像，计算群目标二维整体图像的图像熵并记录；3d)返回步骤3c)，遍历二次相位项系数搜索集合，直至对所有的二次相位项系数搜索值记录图像熵，将使图像熵最小的二次相位项系数搜索值作为二次相位项系数的粗略估计值；3e)对步骤3b)得到的距离频域‑方位多普勒域回波的相位项与由二次相位项系数的粗略估计值构成的相位补偿项相乘，进行二维逆傅里叶变换得到群目标的整体图像；(4)子目标中心判定4a)将群目标的整体图像分别沿距离向和方位向绘制统计直方图；4b)对距离向和方位向的统计直方图分别进行低通滤波得到平滑后的包络，将包络的局部极值点作为待确定的子目标图像中心；4c)计算待确定的子目标图像中心附近像素点的平均值，并对其进行归一化处理，判断归一化像素值是否高于门限，若高于门限，则为真实的子目标图像中心，否则为虚假中心；(5)图像分割5a)选取真实的子目标图像中心作为聚类代表点，分别计算其余像素点与聚类代表点的欧氏距离；5b)将所有其余像素点归入与其欧式距离最小的聚类代表点所属的聚类中，得到初始化分割的图像；5c)采用误差平方和聚类准则函数对初始化分割的图像进行划分，得到各子目标区域的边界范围；(6)相位项联合估计6a)将步骤3d)中得到的二次相位项系数的粗略估计值作为阈值，搜索间隔取为0.5，将阈值左右相邻的5个值与阈值共11个值组成二次相位项系数搜索集合，以0.1为间隔，取区间[0，1]中的共11个值组成三次项系数搜索集合；6b)对步骤2f)得到的补偿后距离频域‑慢时间域回波的相位项乘以三次相位补偿项，然后沿多普勒维进行傅立叶变换得到距离频域‑多普勒域回波，对距离频域‑多普勒域回波的相位项乘以二次相位补偿项，最后进行二维傅里叶变换得到整体图像；6c)沿着步骤5c)得到的各子目标区域边界对整体图像进行划分得到子图像，计算各子图像的图像熵；6d)返回步骤6b)，遍历二次项系数搜索值和三次项系数的搜索值，直至获取各 子图像的所有图像熵，将各子图像的所有图像熵中最小的图像熵对应的二次项系数和三次项系数的搜索值，作为子图像二次和三次项系数的估计值；6e)将步骤2f)得到的补偿后距离频域‑慢时间域回波的相位项与由子图像三次项系数的估计值构成的三次相位补偿项相乘，并沿方位维进行傅立叶变换得到距离频域‑方位多普勒域回波；6f)将距离频域‑方位多普勒域回波的相位项与由子图像二次项系数的估计值构成的二次相位补偿项相乘，得到补偿后的回波，对补偿后的回波进行二维逆傅立叶变换，得到整体图像，沿着步骤5c)得到的子目标区域的边界范围从整体图像中提取子图像；6g)返回步骤6e)，遍历子图像二次项和三次项系数的估计值，直至提取出所有子图像；(7)群目标图像合成，将子图像拼接到整体图像中，形成群目标图像。