高分辨率sar图像目标的属性散射中心特征提取方法
【专利摘要】本发明公开一种高分辨率SAR图像目标属性散射中心特征提取方法，主要解决现属性散射中心提取方法的模型失配、计算复杂度高、参数估计不准确和无法满足目标识别自动化要求的问题。其实现过程是：1.提取雷达图像中目标的支撑连通区域，并自动初始化参数；2.根据属性散射中心模型，利用字典拆分实现字典降维，构建位置参数字典和属性参数字典；3.通过求解0范数优化问题得到目标属性散射中心参数集合。本发明能有效提取目标属性散射中心，可用于精确估计目标及其重要部件几何尺寸，满足目标识别自动化要求。
【专利说明】高分辨率SAR图像目标的属性散射中心特征提取方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于雷达【技术领域】，涉及一种雷达目标属性散射中心特征提取方法，可用 于估计目标及其重要部件的几何尺寸，为目标分类识别提供重要的特征信息。
【背景技术】
[0002] 合成孔径雷达SAR技术是从20世纪50年代发展起来的，在近七十年里蓬勃发展。 提高SAR的空间分辨率并从中提取有效的目标信息一直是SAR领域的研究热点。高分辨率 SAR图像是目标的二维散射图像，可近似看成由少量强散射中心的后向散射回波之和产生 的。目前用于提取目标散射中心的模型主要分为三种：理想点散射中心模型，衰减指数模 型，以及属性散射中心模型。其中属性散射中心模型最符合SAR目标的散射特性，它描述的 属性散射中心具有丰富的几何意义和物理意义。
[0003] 属性散射中心模型是1999年Michael J. Gerry和Lee C. Potter基于几何 绕射理论和物理光学理论提出的一个适用于高分辨SAR图像数据的参数化模型。见 [M. J. Gerry, L. C. Potter, I. J. Gupta, and A. van der Merwe, A parametric model for synthetic aperture radar measurements[J]. IEEE Transactions on Antennas and Pro pagation，1999, Vol. 47, NO. 7, pp. 1179-1188]。该模型不仅描述了散射中心的位置信息和强 度信息，还描述了散射中心的几何尺寸，以及散射中心对频率和方位的依赖性，并可以由此 反演出目标的几何结构。属性散射中心模型相比于点散射模型和衰减指数模型，包含更丰 富的可用于目标分类识别的特征。
[0004] 属性散射中心特征提取实质上是一个从目标回波数据中估计各个散射中心参数 的过程。由于属性散射中心模型包含的散射中心信息较多，导致模型结构复杂以及参数维 数较高，增加了模型参数估计的复杂性。现有方法主要分为两种，分别是基于图像域的散射 中心提取和基于频域数据的散射中心提取。基于图像域数据的散射中心提取通过对SAR图 像进行图像分割，得到阶数较低的目标散射区或者是孤立的散射中心，利用近似最大似然 方法估计目标的属性散射中心参数。这种方法对图像质量要求较高，对于某些散射中心由 于倾斜而导致的局部强度较弱的情况难以估计准确。此外由于该类方法需要求解非凸优化 问题，并且存在很多局部最小解，所以存在参数初始化、模型阶数选择和散射中心结构类别 判别的问题，使得最终参数估计精度较低。基于频域数据的散射中心提取避免了模型失配 和散射中心类别判别的问题，但是由于属性散射中心的参数维度较大，计算复杂度高，现有 的基于频域数据的散射中心提取方法在估计参数时都采取分步估计的方法以降低计算复 杂度，这样难免会降低参数的估计精度，此外这些方法在初始化参数时不能自动选取参数 支撑区，无法满足目标识别的自动化要求。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提出一种高分辨率SAR图像目标的属性散射中心特征提取方 法，以解决现有方法中复杂度高，参数估计不准确以及无法自动化处理的问题。
[0006] 本发明是这样实现的：
[0007] 一.技术思路
[0008] 在高频区的雷达回波中，目标散射回波可近似看成由少量强散射中心的后向散射 回波叠加产生，说明雷达回波在属性散射中心的参数空间具有很强的稀疏性。考虑雷达接 收回波中掺杂一些噪声信号，利用图像处理的技术降低噪声的影响；通过在图像域提取目 标支撑区实现参数的自动初始化；考虑到属性散射中心参数空间维数较高，导致构造的冗 余字典维数远远大于实际可处理的维数，基于属性散射中心模型，通过拆分冗余字典降低 字典维度，并通过结合属性散射中心模型特点实现对字典的再次降维，再通过求解〇范数 优化问题提取属性散射中心特征。
[0009] 二.技术方案
[0010] 根据上述思路本发明的实现步骤包括如下：
[0011] (1)提取原始图像1〇中的局部极大值区域，得到目标图像;对目标图像进行 分割，得到目标的轮廓区域R，用轮廓区域R对原始图像1〇进行掩膜处理，得到目标连通支 撑域图像12 ;
【权利要求】
【文档编号】G01S7/41GK104122554SQ201410372863
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】刘宏伟, 王鹏辉, 刘俊, 杜兰, 王英华, 纠博 申请人:西安电子科技大学