CN110297239A - 全局最优多项式拟合距离对准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了全局最优多项式拟合距离对准方法，传统的最大相关距离对准方法由于其精度只能达到距离单元级，因此其找到的最大值点就是中间虚线位置，从而可以看出存在明显的偏差，实际最大值点在实线位置。亚距离单元搜索则利用FFT变换的频移特性，在距离单元极对准的基础上，通过逐次移动0.1或更小的单元，再根据最大相关准则来判断精确的偏移量。然而，观察上图可以给我们一个启示，即可以通过三点的相关函数值拟合出相关函数曲线，然后利用相关函数的单极值特性，通过求导就可以得出精确偏移值。
Description
技术领域
本发明涉及雷达图像处理领域，特别涉及全局最优多项式拟合距离对准方法。
背景技术
目标ISAR成像中运动补偿通常分两部分：距离对准和相位补偿。距离对准虽被称为粗 补偿，然而大量的实验结果证实距离对准精度对图像质量影响较大。基于最大包络相关准 则利用FFT的频移特性实现了对距离像的高精度对齐，最小熵准则的稳健性较最大相关准 则好，因此，如果将最小熵准则和亚像素精度的思想相结合，将会进一步提高算法的稳健 性。同时，距离漂移和突跳误差会对距离对准和成像结果产生严重影响，因此，要得到好 的成像质量，就必须解决好这两个问题。
通过对相关函数进行观察容易发现，相关函数是一个类似于二次曲线的单极值函数。 根据最大相关距离对准思路，距离对准的任务就是要找到上图中的最大值点。传统的最大 相关距离对准方法由于其精度只能达到距离单元级，因此其找到的最大值点就是中间虚线 位置，从而可以看出存在明显的偏差(实际最大值点在实线位置)。亚距离单元搜索则利用 FFT变换的频移特性，在距离单元极对准的基础上，通过逐次移动0.1(或0.01，0.001等) 单元，再根据最大相关准则来判断精确的偏移量。采用上述方法进行对准，步骤较多，计 算量较大，需要进行较高精度的最准时，对准时消耗的时间较多。
发明内容
本发明的目的在于：提供了全局最优多项式拟合距离对准方法，解决了现有的对准方 法进行对准时，步骤较多，计算量较大，需要进行较高精度的最准时，对准时消耗的时间 较多的问题。
本发明采用的技术方案如下：
全局最优多项式拟合距离对准方法，包括以下步骤：
S1、基于最大滑动相关实现预对准；
S2、基于最小熵准则，采用半边加窗的方法，在一定范围内进行距离单元级的最小熵 搜索；
S3、在每一幅距离像和上一幅距离像的相关函数之间求取基于二次多项式拟合的精确 偏移量；
S4、判断S3中求得的精确偏移量的精度，当精度不够时，基于最小熵准则，进行高精 度的搜索；当精度足够时，以步骤S3中的精确偏移量作为最终的精确偏移量；
进一步的，所述步骤S1中实现预对准的相关函数采用FFT方法进行计算。
进一步的，所述步骤S2中半边加窗的方法
进一步的，所述步骤S3中的相关函数为f(x)＝ax2+bx+c，其中：
进一步的，所述精确偏移量的计算方法为对f(x)求导得f'(x)＝2ax+b，令f'(x0)＝0， 则得到那么x0就是距离对准所要求的精确偏移量。
进一步的，还包括在求解精确偏移量之前，对相关函数进行N倍的插值。
根据最大相关距离对准思路，距离对准的任务就是要找到上图中的最大值点。传统的 最大相关距离对准方法由于其精度只能达到距离单元级，因此其找到的最大值点就是中间 虚线位置，从而可以看出存在明显的偏差，实际最大值点在实线位置。亚距离单元搜索则 利用FFT变换的频移特性，在距离单元极对准的基础上，通过逐次移动0.1，或0.01，0.001 等单元，再根据最大相关准则来判断精确的偏移量。然而，观察上图可以给我们一个启示， 即可以通过三点的相关函数值拟合出相关函数曲线，然后利用相关函数的单极值特性，通 过求导就可以得出精确偏移值。将坐标原点移到中间虚线位置，令相关函数为： f(x)＝ax2+bx+c，则我们就可以得到下式：
通过上式就可以容易求得三个参数a,b,c。对f(x)求导得f'(x)＝2ax+b，令f'(x0)＝0， 则得到那么x0就是距离对准所要求的精确偏移量。
当然，这样求得的精确偏移量与实际值会存在一定的偏差。然而，通过对大量的数据 进行处理后发现，该方法在大多数情况下都能实现比较精确的对准。我们还可以对该方法 进行进一步的改进，即在求解精确偏移量之前，对相关函数进行N倍的插值，这样可以更进一步提高距离对准精度。
为了解决距离漂移和突跳误差，我们提出全局最优的多项式拟合距离对准方法，很好 地解决了对准精度问题，并最大限度地抑制了距离漂移和突跳误差的影响，且该方法计算 量小，可应用于高分辨雷达的实时信号处理。我们将整个距离对准过程分为独立的四步：
S1：基于最大滑动相关实现预对准；
S2：基于最小熵准则，采用半边加窗的办法，在一定范围内进行距离单元级的最小熵 搜索，通过这一步的处理可以有效地解决距离漂移和突跳误差误差的影响；
S3：基于多项式拟合思想，在每一幅距离像和上一幅距离像的相关函数之间求取基于 二次多项式拟合的精确偏移量；
S4：如果第三步的处理精度还不够高，则再基于最小熵准则，进行高精度的搜索。
通过以上处理，就可以实现高质量的距离对准。需要说明的是在大部分情况下，经过 前三步的处理，距离对准结果就已经满足实用要求，不需要再进行第四步处理。对本方法 进行分析可以发现，由于不需要进行大量的高精度搜索，从而大大提高了运算速度，且对 准精度高。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明全局最优多项式拟合距离对准方法，解决了现有的对准方法进行对准时，步骤 较多，计算量较大，需要进行较高精度的最准时，对准时消耗的时间较多的问题；
2.本发明全局最优多项式拟合距离对准方法，在大部分情况下，经过前三步的处理，距 离对准结果就已经满足实用要求，不需要再进行第四步处理，由于不需要进行大量的高精 度搜索，从而大大提高了运算速度，且对准精度高。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的相关函数示意图；
图2是最小熵方法的距离对准结果；
图3是本发明的方法的距离对准结果；
图4是最小熵方法的成像结果；
图5是本发明方法的成像结果；
图6为采用亚距离单元对准方法得到的成像结果；
图7为采用本专利所述方法得到的成像结果。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特 征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1至图5对本发明作详细说明。
实施例1
全局最优多项式拟合距离对准方法，包括以下步骤：
S1、基于最大滑动相关实现预对准；
S2、基于最小熵准则，采用半边加窗的方法，在一定范围内进行距离单元级的最小熵 搜索；
S3、在每一幅距离像和上一幅距离像的相关函数之间求取基于二次多项式拟合的精确 偏移量；
S4、判断S3中求得的精确偏移量的精度，当精度不够时，基于最小熵准则，进行高精 度的搜索；当精度足够时，以步骤S3中的精确偏移量作为最终的精确偏移量；
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，所述步骤S1中实现预对准的相关函数采用FFT方法 进行计算。
进一步的，所述步骤S2中半边加窗的方法
进一步的，所述步骤S3中的相关函数为f(x)＝ax2+bx+c，其中：
进一步的，所述精确偏移量的计算方法为对f(x)求导得f'(x)＝2ax+b，令f'(x0)＝0， 则得到那么x0就是距离对准所要求的精确偏移量。
进一步的，还包括在求解精确偏移量之前，对相关函数进行N倍的插值。
根据最大相关距离对准思路，距离对准的任务就是要找到上图中的最大值点。传统的 最大相关距离对准方法由于其精度只能达到距离单元级，因此其找到的最大值点就是中间 虚线位置，从而可以看出存在明显的偏差，实际最大值点在实线位置。亚距离单元搜索则 利用FFT变换的频移特性，在距离单元极对准的基础上，通过逐次移动0.1或0.01，0.001 等单元，再根据最大相关准则来判断精确的偏移量。然而，观察上图可以给我们一个启示， 即可以通过三点的相关函数值拟合出相关函数曲线，然后利用相关函数的单极值特性，通 过求导就可以得出精确偏移值。对照图1，将坐标原点移到中间虚线位置，令相关函数为： f(x)＝ax2+bx+c，则我们就可以得到下式：
通过上式就可以容易求得三个参数a,b,c。对f(x)求导得f'(x)＝2ax+b，令f'(x0)＝0， 则得到那么x0就是距离对准所要求的精确偏移量。
实施例3
如图2-5所示，通过对实测高分辨雷达数据进行处理来说明本节方法的有效性。每次成 像都读取512个回波，读取的过程进行了2倍抽取。我们可以看出，本节方法比上一节方 法对准精度更高，成像的聚焦质量也更好一些。且两种方法在同一电脑上运行，机器配置 为：i3四代，内存4G，本方法所需的运算时间为1.2秒，最小熵方法所需运算时间为19.8秒。
当然，这样求得的精确偏移量与实际值会存在一定的偏差。然而，通过对大量的数据 进行处理后发现，该方法在大多数情况下都能实现比较精确的对准。我们还可以对该方法 进行进一步的改进，即在求解精确偏移量之前，对相关函数进行N倍的插值，这样可以更进一步提高距离对准精度。
实施例4
我们选取另外一组数据说明处理效果。数据属性如下：本雷达为全极化雷达，工作中 心频率10GHz，信号带宽1GHz，脉冲重频600Hz；跟踪目标为印度的IRS-P3卫星，我们 读取512组数据进行处理，读取的通道为HH：即水平发射和水平接收。图6为采用亚距离 单元对准方法得到的成像结果，计算得到的图像熵为1.9563；图7为采用本专利所述方法 得到的成像结果，计算得到的图像熵为1.2567。无论从视觉的直接感官还是从输出的图像 熵来看，本专利方法都较大程度提高了成像质量。
以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟 悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替 换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限 定的保护范围为准。
Claims (6)
1.全局最优多项式拟合距离对准方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、基于最大滑动相关实现预对准；
S2、基于最小熵准则，采用半边加窗的方法，在一定范围内进行距离单元级的最小熵搜索；
S3、在每一幅距离像和上一幅距离像的相关函数之间求取基于二次多项式拟合的精确偏移量；
S4、判断S3中求得的精确偏移量的精度，当精度不够时，基于最小熵准则，进行高精度的搜索；当精度足够时，以步骤S3中的精确偏移量作为最终的精确偏移量。
2.根据权利要求1所述的全局最优多项式拟合距离对准方法，其特征在于：所述步骤S1中实现预对准的相关函数采用FFT方法进行计算。
3.根据权利要求1所述的全局最优多项式拟合距离对准方法，其特征在于：所述步骤S2中半边加窗的方法。
4.根据权利要求1所述的全局最优多项式拟合距离对准方法，其特征在于：所述步骤S3中的相关函数为f(x)＝ax2+bx+c，其中：
5.根据权利要求4所述的全局最优多项式拟合距离对准方法，其特征在于：所述精确偏移量的计算方法为对f(x)求导得f'(x)＝2ax+b，令f'(x0)＝0，则得到那么x0就是距离对准所要求的精确偏移量。
6.根据权利要求5所述的全局最优多项式拟合距离对准方法，其特征在于：还包括在求解精确偏移量之前，对相关函数进行N倍的插值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN201910423057.5A Pending CN110297239A (zh) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | 全局最优多项式拟合距离对准方法 |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000266845A (ja) * | 1999-03-16 | 2000-09-29 | Mitsubishi Electric Corp | 合成開口レーダ装置及び合成開口レーダの像再生方法 |
| JP2011064624A (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Mitsubishi Electric Corp | 車載用レーダ装置 |
| CN102262222A (zh) * | 2011-06-10 | 2011-11-30 | 西安电子科技大学 | 基于自适应误差剔除的逆合成孔径雷达包络对齐方法 |
| CN106291552A (zh) * | 2016-07-28 | 2017-01-04 | 南京航空航天大学 | 一种能够去除突跳和漂移误差的改进isar距离对准方法 |
| CN107967675A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-04-27 | 浙江大学 | 一种基于自适应投影移动最小二乘的结构化点云去噪方法 |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000266845A (ja) * | 1999-03-16 | 2000-09-29 | Mitsubishi Electric Corp | 合成開口レーダ装置及び合成開口レーダの像再生方法 |
| JP2011064624A (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Mitsubishi Electric Corp | 車載用レーダ装置 |
| CN102262222A (zh) * | 2011-06-10 | 2011-11-30 | 西安电子科技大学 | 基于自适应误差剔除的逆合成孔径雷达包络对齐方法 |
| CN106291552A (zh) * | 2016-07-28 | 2017-01-04 | 南京航空航天大学 | 一种能够去除突跳和漂移误差的改进isar距离对准方法 |
| CN107967675A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-04-27 | 浙江大学 | 一种基于自适应投影移动最小二乘的结构化点云去噪方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李卫星: "宽带雷达数据采集与实时成像处理技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）》 * |
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