ISSN 1000-005 5
CN 11-2223
/
N
清华大学学报
(
自然科学版
)
J Tsin
g
hua Univ
(
Sci & Technol
),
201 5
年 第
55
卷 第
5
期
201 5
,
Vol.55
,
No.5
4
/
18
503-507
基于外推陷波滤波的孤立强散射旁瓣抑制
李增辉
,
常
雯
,
杨
健
(
清华大 学 电子工程系
,
北京
100084
)
收稿日 期
:
201 4-0 6-20
基金项 目
:
国家自 然科 学基 金面 上项 目
(
41 171 3 1 7
);
航空科 学基 金项 目
(
201 3 205 8003
);
清华大 学自 主科 研计 划
(
201 1Z07125
)
作者简 介
:
李增辉
(
1 983
—),
男
(
汉
),
河北
,
博士研 究生
。
通信作 者
:
杨健
,
教授
,
E-mail
:
y
an
gj
ian
_
ee＠tsin
g
hua.edu.cn
摘
要
:
为了 有 效 抑 制 极 化 合 成 孔 径 雷 达
(
SAR
)
图 像 中 的
孤立强散射旁瓣
,
并 同 时 保 持 图 像 统 计 特 性 和 极 化 散 射 特
性
,
提出了一种基 于 二 维 外 推 陷 波 滤 波 的 孤 立 强 散 射 旁 瓣
抑制的方法
。
该方 法 首 先 运 用
Chir
p
-Z
变 换 进 行
AR
(
1
)
模
型参数辨识
,
并在此基础上推导得 到了基于稳态
Kalman
预
测理论的数据外推公 式
;
然后
,
运用线性相位等波纹 陷波滤
波器实现强散射信号 滤除
;
最后
,
在频域还原强散射信 号主
瓣
,
并精确补偿 滤 波 时 引 入 的 图 像 幅 度 误 差
。
不 同 于 空 间
变迹法和自适应旁瓣 抑制方法
,
该方法处理过程简单
,
且有
效保持了图像分辨率
、
图像统计特性和极化 散射特 性
。
仿真
和实测数据处理验证 了该方法的有效性
。
关键 词
:
合成孔径雷达
(
SAR
);
旁瓣 抑 制
;
信号 外 推
;
陷 波
滤波
中图 分类号
:
TN 95 7 .52
文献 标志码
:
A
文章 编号
:
1000-0054
(
201 5
)
05-0503-05
Sidelobe su
pp
ression of isolated stron
g
scatterers based on extra
p
olated notch filterin
g
LI Zen
g
hui
,
CHANG Wen
,
YANG Jian
(
De
p
artment of Electronic En
g
ineerin
g
,
Tsin
g
hua Universit
y
,
Bei
j
in
g
100084
,
China
)
Abstract
:
A two-dimensional extra
p
olated notch filterin
g
method was
develo
p
ed to su
pp
ress sidelobes due to isolated stron
g
scatterers in
p
olarimetric s
y
nthetic a
p
erture radar
(
SAR
)
ima
g
es and to maintain
the statistical and
p
olarization scatterin
g
characteristics.A Chir
p
-Z
transform is used for the AR
(
1
)
p
arameter identification with
two-dimensional si
g
nal extra
p
olation based on stead
y
-state Kalman
p
rediction theor
y
.The stron
g
scatterer si
g
nals are eliminated b
y
filterin
g
the extra
p
olated si
g
nal with a linear-
p
hase e
q
uiri
pp
le notch
filter.The mainlobes of the stron
g
scatterer si
g
nals are recovered in
the fre
q
uenc
y
domain and the ima
g
e am
p
litude error is accuratel
y
com
p
ensated in the filterin
g p
rocess.Unlike both s
p
atiall
y
variant
a
p
odization
(
SVA
)
and ada
p
tive sidelobe su
pp
ression
(
ASS
),
this
method
p
reserves the ima
g
e resolution
,
the statistics and the
p
olarization scatterin
g
characteristics with a sim
p
ler
p
rocedure.The
effectiveness of this method is demonstrated b
y
simulated and
real data.
Ke
y
words
:
s
y
nthetic a
p
erture radar
(
SAR
);
sidelobe su
pp
ression
;
si
g
nal extra
p
olation
;
notch filterin
g
作为一种主动微波遥感探测手段
,
合成孔径雷
达
(
s
y
nthetic a
p
erture radar
,
SAR
)
具有 全 天时
、
全
天候和远距离高分辨成像等光学遥感设备无法替代
的能力
。
极化和干涉
SAR
系统在侦查监视
、
地质测
绘
、
资源勘查和灾害监测评估等领域
[
1
]
获得了广泛
应用
。
SAR
图 像 质 量 直 接 影 响 其 应 用 效 果
。
RD
(
ran
g
e Do
pp
ler
)、
CS
(
chir
p
scalin
g
)
和
ωK
等基于加
窗
Fourier
变 换 的 成 像 算 法
[
2
]
通 常 用 于
SAR
图 像
重建
,
对
SAR
图像 的 应用 往 往 以 此 为 基 础
。
而 在
城市居民区
、
港口 和 海 面 舰 船 等 目 标区 域 内常 常 形
成如二面角和三面 角 等 形 状 构 成 的 孤 立强 散 射点
,
其旁瓣强度远高于 周 围 像 素
(
见图
1
),
降低了 图 像
质 量
,
影 响 了
SAR
图 像 的 应 用 效 果
。
空 间 变 迹
法
[
3 4
]
和自适应旁瓣抑制方法
[
5
]
从窗函数演变而来
,
以牺牲图像分辨率为代价
,
在较大程 度上抑制了图
像旁瓣
,
但这种非线性变换方 法可能对图像统计 模
型和极 化 散 射 特 征 等 构 成 影 响
[
6
]
,
不 利 于 后 续 应
用
。
基于小波理论的波形设计的旁瓣抑制方法
[
7
]
需
要改变发射信号波形
,
不易于实现
。
本文提出了一种基于二维外推陷波滤波器的孤
立强散射抑制方 法
,
利用 等 波 纹 有 限 冲 击 响 应
(
fi-
nite im
p
ulse res
p
onse
,
FIR
)
陷 波 滤 波 器 实 现 强 散
射旁瓣 抑 制
,
同 时 基 于 一 阶 自 回 归
(
auto re
g
res-
sive
,
AR
)
模 型 和 稳 态
Kalman
预 测 理 论 推 导 了 运
算简单的外推算法
,
利用外推序列进行滤波
,
消除
资源评论
