[发明专利]基于log度量的稀疏正则化SAR图像旁瓣抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达图像处理技术领域，更确切地说，涉及一种针对感兴趣域的SAR(synthetic aperture radar,合成孔径雷达)图像保分辨率旁瓣抑制方法。

背景技术

SAR图像的旁瓣高低直接影响了对SAR图像的后续可判读能力，SAR图像的旁瓣值越高，造成目标丢失和虚警的概率越高，对目标判读和特征提取非常不利。

PSLR(peak side-lobe ratio，峰值旁瓣比)和ISLR(integrated side-lobe ratio，积分旁瓣比)是两个用来衡量旁瓣高低的重要参数。PSLR大小反映了SAR图像中强目标点对临近若目标点的掩盖能力，表征系统对弱目标的检测能力；ISLR大小反映了SAR图像中局部暗区被周围亮区能量泄露淹没的程度。

一般而言，未经处理的SAR图像旁瓣值很高，PSLR值约为-13dB左右，ISLR值约为-10dB左右。

为了降低SAR图像的旁瓣值，目前大致有两类旁瓣抑制方法，参见Stankwitz于1995年在IEEE Transactions on AES第31期上发表的Non-linear apodization for sidelobe control in SAR imagery。第一类方法的思路是通过线性加权来降低SAR图像的旁瓣水平，但是这往往会造成主瓣展宽，分辨率降低。第二类方法的思路是通过非线性加权方法，以保证不降低SAR图像的分辨率，。与线性加权方法相比，目前的非线性加权方法的处理过程比较复杂，算法运算量很大，因此到目前为止，还没有一种行之有效的SAR图像旁瓣抑制方法。因而，在保证不降低SAR图像分辨率的前提下，研究一种简单有效的SAR图像旁瓣抑制方法有非常重要的意义。

发明内容

本发明为了解决SAR图像旁瓣值较高的问题，提供了一种基于log稀疏度量的稀疏约束正则化SAR图像旁瓣抑制方法。该方法计算过程简单，能在保持SAR图像分辨率不降低的基础上显著抑制SAR图像旁瓣，该方法可直接用于对SAR图像域数据进行旁瓣抑制处理。

本发明的基本思路是：基于SAR图像的稀疏表示模型，利用稀疏约束正则化方法重构SAR图像，得到旁瓣值很低的重构SAR图像。

本发明的技术方案是：一种SAR图像保分辨率旁瓣抑制方法，已知一幅SAR图像数据，对SAR图像进行下述处理：

利用牛顿迭代法对SAR图像进行最优化处理得到重构SAR图像其中最优化目标函数为：

上式中：y表示SAR图像数据，f表示待重构SAR图像；λ表示正则化参数，通常根据经验值或实际情况确定；k为一个很小的正常数，a＞1，根据经验值或实际情况确定；上式中用于衡量待重构向量f的稀疏性。

本发明的有益效果是：

本发明的整个实施过程不同于一般的稀疏重构算法，本发明只是涉及一些简单的算术运算和求逆运算，并不需要进行稀疏字典的构造及繁琐的字典求逆，因此本发明的算法复杂度较低。并且相较于传统的旁瓣抑制方法，本发明在保分辨率条件下的旁瓣抑制效果非常显著，步骤非常简单，可直接用于对SAR图像域数据进行保分辨率旁瓣抑制处理。保分辨率的原因为通过本发明所采用的稀疏表示模型，重构前后图像的尺寸大小保持不变，信息量保持不变。

附图说明

图1为本发明所提供的SAR图像旁瓣抑制方法的原理示意图；

图2为仿真实验中SAR图像的二维空间分布示意图；

图3为仿真实验中SAR图像的三维空间分布示意图；

图4为仿真实验中旁瓣抑制后SAR图像的二维空间分布示意图；

图5为仿真实验中旁瓣抑制后SAR图像的三维空间分布示意图；

图6是仿真实验中旁瓣抑制前后SAR图像的距离向剖面图；

图7是仿真实验中旁瓣抑制前后SAR图像的方位向剖面图；

图8是SAR图像利用本发明方法的PSLR抑制效果表格；

图9是SAR图像利用本发明方法的ISLR抑制效果表格。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的雷达图像旁瓣抑制方法进行详细说明。

图1是本发明所提供的雷达图像旁瓣抑制方法的原理示意图。该图的第一步是在SAR图像域数据建立稀疏表示模型。第二步是根据稀疏重构理论和正则化理论，利用log函数对SAR图像域数据进行稀疏性度量，建立对应的最优化目标函数；第三步是基于log稀疏度量的稀疏正则化重构。第四步是利用牛顿迭代法，设定迭代初值，得到旁瓣抑制后的保分辨SAR图像。