[发明专利]全极化差分SAR层析的目标重构方法

权利要求书

1.一种全极化差分SAR层析的目标重构方法，包括如下步骤：

S1、在不同位置和不同时间获取同一观测目标的N帧航过SAR单视复图像，建立单信号观测目标的全极化差分SAR层析成像模型，

所述单信号观测目标的全极化差分SAR层析模型在线性形变下的表达式为：

其中g_hh，g_hv，g_vh，g_vh∈C^N×1分别表示在HH、HV、VH、VV极化模式下的单目标信号观测向量，γ_hh，γ_hv，γ_vh，γ_vv分别表示在HH、HV、VH、VV极化模式下观测目标的散射函数，n_hv，n_hv，n_vh，n_vv分别表示在HH、HV、VH、VV极化模式下的噪声信号，Φ表示观测矩阵；

所述观测向量g_i∈C^N×1，i∈{hh，hv，vh，vv}，其中极化模式i∈{hh，hv，vh，vv}下的第n次航过的回波信号离散形式的表达式为：

其中，n＝1，2，...，N，M为高程向采样点数，s_m表示高程向范围内采样点中第m个点的高程值，P为形变速率向采样点数，v_p表示形变速率范围内采样点中第p个点的速率值，6(v_p-v(s_m))为冲激响应函数；γ_i(s_m)表示极化模式i下高程向s_m处的后向散射系数，v(s_m)为视线方向s_m处的形变速率；ξ_n＝-2b_n/λr表示高程向频率，η_n＝(2t_n/λ)表示时间频率，其中b_n为第n条基线与参考基线的垂直距离，λ为波长，r为雷达与观测目标的斜距，t_n为相对参考基线的相对时间；

S2、利用所述单信号观测目标的全极化差分SAR层析成像模型，在预定观测区域内建立多信号观测目标的全极化差分SAR层析成像模型，

得到的多信号观测目标下的全极化差分SAR层析成像模型的表达式为：

其中G_i＝[g_i，1，..，g_i,q,...，g_i,Q]^T，i∈{hh，hv，vh，vv}表示极化模式下的Q个信号的观测向量，{g_hh，q，g_hv，q，g_vh，q，g_vv，q}表示第q个像素点的观测向量；观测矩阵为块对角线矩阵，为观测目标的后向散射系数，N_hh,N_hv，N_vh，N_vv为噪声扰动项；

S3、利用所述多信号观测目标的全极化差分SAR层析成像模型的稀疏特性，得到稀疏重构模型，

得到的稀疏重构模型为：

其中，G＝[G_hh G_hv G_vh G_vv]^T，λ为正则化参数，α表示两个正则化惩罚项的凸组合；

S4、利用广义块梯度下降算法求解所述稀疏重构模型，

步骤S4包括：

S4A、外循环步骤，在每一个稀疏组内执行，对于每一个极化模式i组内，通过以下式检查该组的散射系数是否为0，

其中，表示残余项，(S(z，αλ))_j＝sign(z_j)(|z_j|-αλ)₊为坐标态软阈值操作符；若不满足，则执行步骤S4B，

S4B、内循环步骤，先进行初始化：步长大小为t＝1，计数器为l＝1；再循环执行以下步骤直至收敛，

内循环步骤具体包括：

S4B1、更新梯度

其中，表示无惩罚项的误差函数；

S4B2、通过执行t＝0.8*t更新步长，直到满足

其中，

S4B3、更新

S4B4、设置l＝l+1；以及

S5、对步骤S4中求解得到的结果做进一步的分离，分别得到观测区域的各个信号的高程向信息和形变速率信息，

利用步骤S4中求得的得到四个极化模式下的散射函数再将分离成对应Q个信号的散射函数其中分离成M×P的矩阵，即对应第q个像素点的高程向-形变速率向平面信息。