[发明专利]一种稳健高效的快速分解投影自动聚焦方法及系统

说明书

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种稳健高效的快速分解投影自动聚焦方法及系统，获取原始数据；根据原始数据得到若干子孔径数据；根据若干子孔径数据和PGA算法得到子图像集，并将子图像集重采样至笛卡尔坐标系得到重采样子图像集；对重采样子图像集进行配准操作得到配准后子图像集；对配准后子图像集进行校正融合操作得到聚焦图像。本发明通过将PGA算法应用到地面虚拟极坐标系下，克服了传统频域方法与时域方法不兼容的问题，实现了FFBP算法中的自动聚焦，有效提高了子孔径图像聚焦精度，降低了计算复杂度；还将图像配准用于校正系统校准和角度旋转误差，提高了最终成像结果的精度。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种稳健高效的快速分解投影自动聚焦方法及系统。

背景技术

星载合成孔径雷达(SAR)是微波遥感设备中发展最迅速和最有效的传感器之一，并且作为主动式传感器能不受光照和气候条件的限制，可实现全天时、全天候对地观测。

目前为止，主要有两种用于获得聚焦SAR图像的SAR成像算法。一种是基于特定信号模型，称为频域成像算法，如传统的距离多普勒算法(Rang-Doppler，RDA)，线性调频变标算法(Chirp Scaling，CSA)，极坐标格式算法算法(Polar Format，PFA)等。该类算法的主要特点是：如果雷达运动轨迹(实际上是天线相位中心，APC)符合算法自身假设，例如雷达平台以恒定速度运动，则上述频域方法具有良好的计算性能。另一种是反向投影算法(BP)，这是一种时域算法。该类算法的主要特点是：它依靠得到的高精度天线相位中心位置路径，可以适用于各种具有不同波长，带宽和工作模式的SAR系统。然而，它的缺点是计算复杂度高，聚焦成像速度慢。

近年来，中外学者提出了许多改进的BP算法来降低计算复杂度。其中具有代表性的有快速反向投影算法(FBP)，该算法通过在具有较少网格数的极坐标中对子图像进行成像来降低计算复杂度。基于FBP算法，有进一步有人提出了快速分解反投影算法(FFBP)以降低计算复杂度。FFBP算法的有效性已经被许多实际数据聚焦成像结果证实。

电子科技大学在其所申请的专利文献“一种快速因式分解后向投影SAR自聚焦方法”(专利申请号：2017100935722，申请公布号：CN106802416A)中提出了一种快速因式分解后向投影SAR自聚焦方法，该方法结合快速分解反投影算法(Fast Factorized BackProjection，FFBP)建立相位误差优化模型，并利用坐标下降方法和割线方法来求解该优化模型，解决相位误差补偿问题。该方法的不足之处是，在对图像进行聚焦成像处理时，采用传统的基于时域图像方法的自动聚焦方法，计算复杂度大。

中国电子科技集团公司第三十八研究所在其所申请的专利文献“一种基于FFBPSAR成像的自聚焦方法”(专利申请号：201610177551.4，申请公布号：105842694B)中提出了一种基于FFBP SAR成像的自聚焦方法。该方法基于FFBP框架，利用点目标相邻子孔径的相位差信息提取运动误差的相位梯度信息，再通过积分的方法估计该运动误差并补偿，实现高精度SAR图像的自聚焦处理。该方法的不足之处是，仅仅估计每个相邻孔径的相位差信息，相位误差估计精度差。

J.N.Ash等人在文章An autofocus method for back projection imagery insynthetic aperture radar,(IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters，2012,9(1)：104-108)中提出的一种自动聚焦方法(ASH)。该方法的不足之处在于，计算复杂度较高，存储空间占用大。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种稳健高效的快速分解投影自动聚焦方法及系统。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种稳健高效的快速分解投影自动聚焦方法，包括：

获取原始数据；