[发明专利]一种基于距离空变频谱矫正的快速后向投影成像方法

说明书

本发明公开了一种基于距离空变频谱矫正的快速后向投影成像方法，包括：对原始回波采样数据进行距离维脉冲压缩得到距离压缩信号；对距离压缩信号进行距离向傅里叶变换和插值处理得到回波信号；对回波信号进行BP积分处理得到多幅子孔径图像；对子孔径图像进行矫正、移位和方位傅里叶逆变换得到子孔径图像波数谱，将子孔径图像波数谱合并为长矢量得到全孔径波数谱图像，对全孔径波数谱图像进行傅里叶变换得到全孔径聚焦SAR图像；对全孔径聚焦SAR图像进行几何校正得到全孔径高分辨SAR图像。本发明的投影成像算法，能够矫正子孔径BP成像后频谱的倾斜，用于解决现有时域成像算法中频谱倾斜所导致频带宽度较大易发生频谱折叠的问题。

技术领域

本发明属于数字信号处理技术领域，具体涉及一种基于距离空变频谱矫正的快速后向投影成像方法。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是雷达成像的主体，其应用范围最广。合成孔径雷达成像技术通过对雷达回波信号矩阵进行距离和方位两维处理，获得距离和方位两维高分辨率的SAR图像，将目标的形状和精细结构特征清晰地呈现出来，大大提高了对目标的检测和鉴别能力。

随着SAR成像技术的发展，正侧视和小斜视SAR技术已不断成熟和完善，获得了越来越广泛的应用。与此同时，SAR正朝着多模式、多通道、多功能方向发展，现代SAR系统已不仅仅局限于高分辨对地观测，基于SAR图像的目标检测、识别、跟踪等功能正在不断发展中。前侧视SAR因其在机载火控雷达及弹载精确制导雷达中的应用需求，近年来受到了关注，装备有前侧视SAR系统的飞行器与武器系统被认为是将来战场上的制胜法宝。总体来讲，现有成像算法可以分为两类：频域成像算法和时域成像算法。然而，大多数频域成像算法对目标传输函数进行了近似，这些成像算法中的近似条件对SAR参数较为敏感，在大场景成像中带来较为严重的空变误差，导致SAR图像质量变差。时域成像算法的基础为BP算法即后向投影算法，BP算法通过逐像素点的计算构建SAR图像，因此SAR图像质量较高，但计算量巨大。为降低BP成像算法的运算量，FBP算法，FFBP算法被相继提出，在此基础之上，有国内学者相继提出基于频谱融合的AFBP算法，该算法通过子孔径图像的频谱拼接完成子图像融合，算法复杂度与运算量又均有大幅降低，算法的运算效率进一步提高。

但是，由于其子孔径图像频谱存在一定倾斜现象，频带宽度较大，在大范围大斜视角场景高分辨成像情况下或是方位采样率较低情况下，可能出现子孔径频谱混叠的现象，导致成像效果变差。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于距离空变频谱矫正的快速后向投影成像方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种基于距离空变频谱矫正的快速后向投影成像方法，所述快速后向投影成像方法包括：

步骤1、对弹载SAR图像的原始回波采样数据s进行距离维脉冲压缩，得到距离脉压后的距离压缩信号s_M；

步骤2、对所述距离压缩信号s_M进行距离向傅里叶变换和插值处理，得到距离维插值处理后的回波信号

步骤3、对所述回波信号进行BP积分处理，得到多幅子孔径图像I_u(r,α)；

步骤4、依次对所述子孔径图像I_u(r,α)进行矫正、移位和方位傅里叶逆变换，得到子孔径图像波数谱，将所述子孔径图像波数谱合并为长矢量，得到全孔径波数谱图像，以通过对所述全孔径波数谱图像进行傅里叶变换得到斜平面的全孔径聚焦SAR图像；

步骤5、对所述全孔径聚焦SAR图像进行几何校正，得到全孔径高分辨SAR图像。

在本发明的一个实施例中，所述回波信号矩阵s_M的模型表示为：