[发明专利]基于多重分形谱的SAR图像二次成像方法

说明书

基于多重分形谱的SAR图像二次成像方法，包括步骤：对SAR图像像元进行二维局部延迟自相关分析或伪魏格纳时频展开，获得四维数组，四维数组包括原始自变量和二维延迟分量(或二维频率分量)；保留原始自变量，对二维延迟分量(或二维频率分量)进行二维多重分形谱分析，获得SAR图像局部点的多重分形谱；遍历原始SAR图像各空间点，对多重分形谱进行处理，得到SAR图像的多重分形谱SAR二次成像结果。该方法可利用多重分形理论对自然场景描述的优势，通过二次成像得到的多重分形谱SAR图像，该图像同时包含空间图像信息和多重分形谱信息，可以为SAR图像特征提取提供更丰富的细节，为SAR图像解译提供一种新思路。

技术领域

本发明涉及SAR图像处理技术领域，具体涉及一种基于多重分形谱的SAR图像二次成像方法。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)具有全天候、全天时的成像特点、潜在的高分辨率和巨大的应用前景。从理论上来讲，SAR成像可以理解为：载有天线的系统平台在空间中沿着某个运动轨迹运动，在运动过程中，发射某个载频的微波信号，然后地面反射回来的回波由系统平台的接收机接收，当平台走过一个合成孔径的距离后，将积累的回波信号在处理器中进行成像处理形成雷达图像。总体来说SAR成像就是天线和观测区域之间的相对运动，利用在运动方向上合成的虚拟孔径产生合成孔径图像，从而获得雷达观察区域的图像。SAR成像基本原理一定程度限制了对雷达电磁回波所蕴含信息的提取能力。SAR图像中待检测目标的种类繁多，且目标所处的环境较为复杂，噪声干扰强。复杂场景、极低信噪比条件下SAR图像解译是雷达领域面临的世界性难题，受到学术界的广泛关注。

在过去的几十年里，复杂的自然系统中出现的尺度不变性和分形行为已经被实验所证实。分形维数(Fractal Dimension，FD)和多重分形谱(Multifractal Spectrum，MFS)是分形几何分支中的基础性概念，也是随机分形信号分析和处理的核心问题和概念之一。多重分形是定义在分形结构上的有多个标度指数所组成的集合，对信号进行多重分形特性分析是为了从系统的局部出发来研究其整体的特征，并借助统计物理学的方法来讨论特征参量的概率测度的分布规律。本申请提出基于多重分形谱的SAR图像二次成像方法，有望为复杂场景、极低信噪比条件下SAR图像解译提供新的途径和方法。

发明内容

针对复杂场景、极低信噪比条件下，SAR图像解译存在的问题，本申请提供一种基于多重分形谱的SAR图像二次成像方法，包括步骤：

对SAR图像像元进行二维局部延迟自相关分析，获得四维数组，所述四维数组包括原始自变量和二维延迟分量或伪魏格纳时频展开；

保留所述原始自变量，对所述二维延迟分量或二维频率分量进行二维多重分形谱分析，获得多重分形谱；

遍历原始SAR图像各空间点，对所述多重分形谱进行处理，得到所述SAR图像的多重分形谱SAR二次成像结果。

进一步优选的，所述对SAR图像像元进行二维局部延迟自相关分析之前包括：建立一个M×N×N_1×N_2的四维数组，其中，M×N为SAR图像的大小，N_1、N_2分别为方位向和距离向的延迟尺度，每一个像元一一对应一幅N_1×N_2大小的子图像。

进一步优选的，采用瞬时自相关算法对所述SAR图像像元进行二维局部延迟自相关分析，具体包括：

R(x，r，x′，r′)＝I(x+x′，r+r′)×I^*(x-x′，r-r′)