一种基于频谱的斜视sar点目标插值与剖面截取方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于频谱的斜视SAR点目标插值与剖面截取方法，首先将所截取的含有SAR点目标的图像变换至频域，进行频域图像的循环扩展；然后通过图像分割技术得到完整点目标频谱，并对所截取的频谱进行角点检测，计算得到旁瓣方向；再将频谱进行频域补零，通过傅里叶逆变换得到点目标插值图像；最后根据计算所得旁瓣方向截取点目标两方向剖面图用于进行点目标性能指标计算。本发明属于合成孔径雷达领域。
【专利说明】-种基于频谱的斜视SAR点目标插值与剖面截取方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于合成孔径雷达领域，涉及一种基于频谱的斜视SAR点目标插值与剖面 截取方法，适用于多种SAR系统的工作模式。
【背景技术】
[0002] 在对SAR系统的性能进行评估时，通常需要基于点目标进行图像的分辨率、峰值 旁瓣比与积分旁瓣比的评估。在进行SAR点目标图像质量评估时，主要包括三个步骤：
[0003] (1)、点目标插值；
[0004] (2)、两方向剖面图的截取；
[0005] (3)、根据截取的剖面图进行分辨率、峰值旁瓣比、积分旁瓣比等性能指标的计算。
[0006] 在上述三个步骤中，第三个步骤简单且易于实现，而在进行斜视角较大的SAR点 目标评估时，现有方法存在点目标插值不准确与二维剖面截取操作复杂的问题。首先介绍 点目标插值的问题。
[0007] 常用SAR点目标的插值方法是通过频域补零实现的，具体实现步骤为：
[0008] (1)、对点目标进行二维傅里叶变换得到点目标频域图；
[0009] (2)、进行fftshift操作将频谱移至图像中心位置；
[0010] (3)、根据插值倍数对频谱进行末尾补零；
[0011] (4)、对补零后频谱进行逆变换得到点目标插值结果。
[0012] 早期研制的SAR系统多工作在正侧视或者小斜视模式下，成像点目标采用上述方 法即可得到正确的插值结果。随着对SAR需求的增加，后续提出了多种SAR工作模式，斜视 甚至大斜视SAR也成为SAR系统常用工作模式。而在进行在大斜视SAR点目标插值时，由 于频谱旋转使得通过上述方法难以得到完整频谱，从而无法得到正确的插值结果。
[0013] 为解决上述问题，人们提出了一些解决方案，目前最常见的一种解决方法是首先 进行频谱有效区的检测，然后对频谱无效区补零。但该种方法适用的前提是：频谱有效区位 于频谱的四角。而在实际中，当斜视角导致的旁瓣倾斜角较大时（大于45度），由于斜视引 起的频谱卷绕使得频谱有效区位于频谱四角的前提不再成立，此时用上述方法同样无法得 到正确的插值结果。
[0014] 分析发现，现有SAR点目标插值方法在大斜视情况下不能得到正确插值结果的原 因在于：由于斜视引起的频谱旋转与频谱卷绕使得频谱有效区在点目标频谱中的位置分布 不规则，从而导致现有方法不能得到正确完整的点目标频谱。
[0015] 在根据点目标进行SAR图像质量评估时，需要进行两方向剖面图的截取，而要进 行剖面图截取，首先要计算旁瓣方向。现有旁瓣方向的确定方法主要包括基于局部峰值功 率点检测的直线拟合法与人机交互截取法。直线拟合法依赖于局部峰值功率点的检测，针 对小斜视角下仿真生成的点目标，该方法是适用的，但在大斜视或实测SAR图像中，由于两 维旁瓣耦合与背景能量的影响，存在旁瓣峰值检测不准确的问题。
【发明内容】
[0016] 本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于频谱图像处理的 斜视SAR点目标插值与剖面截取方法，解决了现有SAR点目标评估过程中存在的插值结果 不准确与两方向剖面图截取操作复杂、适用性差的问题。
[0017] 本发明的技术方案是：一种基于频谱的斜视SAR点目标插值与剖面截取方法，步 骤如下：
[0018] 1)获取尺寸大小为MXN的点目标C0,并对其进行二维傅里叶变换后得到尺寸大 小为MXN的点目标二维频谱图为J0 ;
[0019] 2)对点目标频谱图J0的上、下各进行2M点的循环扩展，左、右各进行2N点的循环 扩展，得到扩展后的尺寸大小为5MX5N的点目标频谱图J1，则J0在J1中的位置可表示为 JO = J1 (2M+1: 3M，2N+1: 3N)，对J1取模后得到扩展后的频谱幅度图Ja ;
[0020] 3)将Ja进行3 X 3的均值滑窗滤波，得到滤波后的扩展频谱幅度图Jb，并求Jb的 最大值Tmax ;
[0021] 4)对扩展频谱幅度图Jb进行阈值分割，得到分割后的二值图像B，其分割阈值取 为Tmax/25,具体阈值分割过程如下
[0022]
【权利要求】
1. 一种基于频谱的斜视SAR点目标插值与剖面截取方法，其特征在于步骤如下： 1) 获取尺寸大小为MXN的点目标C0,并对其进行二维傅里叶变换后得到尺寸大小为 MXN的点目标二维频谱图为J0 ; 2) 对点目标频谱图J0的上、下各进行2M点的循环扩展，左、右各进行2N点的循环扩 展，得到扩展后的尺寸大小为5MX5N的点目标频谱图J1，则J0在J1中的位置可表示为J0 =J1 (2M+1: 3M，2N+1: 3N)，对J1取模后得到扩展后的频谱幅度图Ja ; 3) 将Ja进行3 X 3的均值滑窗滤波，得到滤波后的扩展频谱幅度图Jb，并求Jb的最大 值 Tmax ; 4) 对扩展频谱幅度图Jb进行阈值分割，得到分割后的二值图像B，其分割阈值取为 Tmax/25,具体阈值分割过程如下
5) 对二值图像B中值为1的各连通区域进行编号，得到编号结果C;找出 Ja(2M+l:3M，2N+1:3N)图像块中最大值位置处的编号k ; 6) 设插值倍数为8,构造尺寸大小为8MX8N的全零矩阵J2' ； 7) 根据连通区域编号结果C和扩展频谱图J1，对J2'重新赋值后得到包含唯一完整频 谱的频谱图J2,具体操作如下：
8) 对点目标频谱图J2进行四个角的角点检测，设4个角点按顺时针排列依次为D1， 〇2,〇3,〇4;分别计算两两角点连线的倾斜角0 12，034，014，023; 9) 根据点目标频谱中两两角点连线的倾斜角计算获得点目标图像中两旁瓣方向的倾 斜角Θρ θ2:
10) 对点目标频谱图J2进行逆傅里叶变换，得到点目标插值结果Cl ; 11) 获取点目标插值结果Cl中的幅度最大值并记录其位置，根据计算所得两旁瓣方向 倾斜角θρ θ2，构造过最大值位置的两直线1^、1^2，然后提取两直线在插值结果C1中所经 过的像素，即获得两方向剖面图。
【文档编号】G01S13/90GK104142495SQ201410353805
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】李光廷, 李财品, 朱雅琳, 王旭艳, 赵泓懿, 王伟伟, 黎薇萍, 杨晓超, 刘波 申请人:西安空间无线电技术研究所