[发明专利]一种探地雷达加窗加权后向投影成像方法

摘要

本发明公开了一种探地雷达加窗加权后向投影成像方法，对成像区域中的每个成像单元，根据扫描场景计算该成像单元时延曲线，然后提取原始记录剖面经预处理后的数据剖面在该时延曲线上的散射数据，生成一维散射数据矢量。根据探地雷达天线的波瓣宽度和成像单元的深度，计算截断长度Wa，然后结合成像单元的横向位置截取该一维散射数据矢量中长度为Wa的一段数据。根据所截取的数据，设计加权因子进行成像运算。遍历所有的成像单元，从而完成成像运算。该探地雷达加窗加权后向投影成像方法能提高成像质量。

主权项

1.一种探地雷达加窗加权后向投影成像方法，其特征在于，将整个成像区域划分为L_z×L_x个网格，一维测线沿地表布置，一维测线方向设为x方向，该一维测线上共有L个测点，坐标分别为x_i，i＝1,…,L；通过合成孔径天线对探测区域的扫描；加窗加权后向投影成像的方法包括以下步骤：步骤1：提取各成像单元对应的时延曲线上散射回波数据；对成像区域中的每一网格位置(z_m,x_n)，m=1,…,L_z;n=1,…,L_x，根据探测扫描场景计算第i个孔径测点x_i处对应的电磁波双程传播时延τ_m，n，i，提取该测点x_i处的一维回波信号s_i′(t)在时刻τ_m，n，i，生成一维信号w_m,n=[q_m，n，1,…,q_m,n，L]；步骤2：计算有效扫描宽度W_a并截取数据：W_a的计算公式为其中，z_m为成像单元的深度，θ₁表示探地雷达天线的零功率波瓣宽度；round(·)表示四舍五入取整；截取数据是指截取一维信号w_m,n中长度为W_a的一段数据作为成像单元(z_m,x_n)对应的时延曲线加窗后的散射回波数据；所截取的这一段散射数据为：式中，二者满足W_l+W_r+1=W_a，其中fix(·)表示截尾取整；步骤3：对成像单元(z_m,x_n)对应的时延曲线加窗范围中的散射数据进行加权求和作为该成像单元的散射强度值，即O(zm,xn)=α(zm,xn)Σwm,nc=α(zm,xn)Σl=l1l2qm,n,l;]]>式中l₁和l₂分别表示对一维信号w_m,n=[q_m，n，1,…,q_m，n，L]进行加窗截取时，窗口的左端和右端的序号值；加权因子α(z_m,x_n)的计算方法如下：其中，e_lf、e_mid和e_rg分别表示将加窗后的散射回波矢量平均分为三段后各段散射数据的能量值，计算方法为erg=Σl=b+1Wa[wm,nc(l)]2,]]>其中a=fix(Wa3),]]>b=fix(2Wa3)]]>分别表示将长度为W_a的加窗后散射回波矢量平均分为三段时各段的分界点；α′=1,s=0us,s≠0,]]>其中s和u分别为该成像点对应的时延曲线加窗后的散射回波矢量的标准差和均值；按照前述的步骤1-步骤3遍历成像区域中所有的网格，分别计算各点的散射强度O(z_m,x_n)即可获得整个成像区域的成像结果O(z_m,x_n)m=1,…,L_z;n=1,…,L_x。