基于圖像域?yàn)V波的稀疏陣列建筑布局成像方法
【專利摘要】本發(fā)明提供基于圖像域?yàn)V波的稀疏陣列建筑布局成像方法，包括步驟：使用合成孔徑方式和后向投影BP算法得到垂直、水平兩個(gè)視角分別對(duì)應(yīng)的建筑布局成像的原始圖像平面；對(duì)原始圖像平面分別沿其方位向進(jìn)行傅里葉變換，得到頻域平面；使用低通空域?yàn)V波器對(duì)頻域平面進(jìn)行濾波處理再沿方位向進(jìn)行逆傅里葉變換得到濾波后的圖像；把兩個(gè)視角濾波后的圖像進(jìn)行相加融合處理得到整體建筑布局圖像。本發(fā)明根據(jù)墻體圖像區(qū)域和柵瓣造成干擾的圖像區(qū)域相位變化的差異通過(guò)頻域空間上的一維低通濾波處理，實(shí)現(xiàn)了柵瓣的有效抑制，提高了圖像質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】基于圖像域?yàn)V波的稀疏陣列建筑布局成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于穿墻雷達(dá)成像【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及穿墻雷達(dá)系統(tǒng)的建筑布局成像技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]穿墻雷達(dá)是在反恐、偵查、救援和巷戰(zhàn)等應(yīng)用領(lǐng)域通過(guò)發(fā)射電磁波，接收墻體回波信號(hào)和建筑物內(nèi)目標(biāo)的散射回波信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑布局成像和建筑物內(nèi)隱蔽目標(biāo)探測(cè)的特種裝備。建筑布局成像對(duì)掌握建筑物內(nèi)部態(tài)勢(shì)、精確打擊恐怖犯罪分子、保障人質(zhì)等生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義，它是穿墻探測(cè)的主要研究領(lǐng)域之一。
[0003]建筑布局成像技術(shù)主要采用合成孔徑方式和后向投影BP算法。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)建筑布局進(jìn)行成像時(shí)，根據(jù)BP算法理論，為避免等效陣列天線柵瓣影響，采用等效線性接收天線陣列中陣元間距小于載波的半波長(zhǎng)的合成孔徑陣列。如:美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室C.Le等人對(duì)兩層建筑物成像時(shí)，寬波束的線性陣列雷達(dá)的陣元間距僅為5cm。然而，在穿墻探測(cè)領(lǐng)域，上述條件會(huì)帶來(lái)兩個(gè)主要問(wèn)題。第一，合成大孔徑陣列時(shí)陣元過(guò)于密集。這是由于穿墻雷達(dá)工作頻段一般為0.5GHz-3GHz，載波波長(zhǎng)為厘米量級(jí)，密集的合成孔徑陣元導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)困難，合成孔徑時(shí)間長(zhǎng)，不利用于實(shí)時(shí)成像；第二，數(shù)據(jù)量大，不利于后續(xù)算法處理，成像速度慢。 [0004]為了降低上述密集陣元問(wèn)題，一般采用稀疏布陣的方式。稀疏布陣方式在MMO雷達(dá)成像領(lǐng)域里面得到了廣泛的應(yīng)用，如:顧福飛等人提出了一種壓縮感知的稀疏陣列MMO雷達(dá)成像方法；在穿墻領(lǐng)域，稀疏布陣也被用于動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)，如:電子科技大學(xué)袁翔等人提出了一種基于稀疏布陣的動(dòng)目標(biāo)定位的方法，利用稀疏陣列從建筑物的多個(gè)視角接收回波，通過(guò)對(duì)多通道回波數(shù)據(jù)進(jìn)行互相關(guān)處理提高信噪比，利用雙曲交叉定位方法實(shí)現(xiàn)了動(dòng)目標(biāo)定位。
[0005]實(shí)際運(yùn)用中，稀疏布陣雖然在保證圖像分辨率的前提下大大降低了空間采樣率與后向投影成像算法的運(yùn)算量，但同時(shí)也引入了柵瓣，抬高了成像后圖像的雜波和噪聲水平，降低了圖像質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供能夠抑制柵瓣的基于圖像域?yàn)V波的稀疏陣列建筑布局成像方法。
[0007]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是，基于圖像域?yàn)V波的稀疏陣列建筑布局成像方法，包括以下步驟:
[0008]步驟I)使用合成孔徑方式和后向投影BP算法得到垂直、水平兩個(gè)視角分別對(duì)應(yīng)的建筑布局成像的原始圖像平面I1 (X，Y)、I2 (X，Y)；
[0009]步驟2)對(duì)原始圖像平面I1(XJ)U1(IY)分別沿其方位向進(jìn)行傅里葉變換，得到頻域平面 I^X, F),I2(F, Y)；
[0010]步驟3)使用低通空域?yàn)V波器對(duì)頻域平面I1 (X，F(xiàn))、I2 (F，Y)進(jìn)行濾波處理得到I1 (X1Fi )>I2(F/，Y);
[0011]步驟4)對(duì)經(jīng)濾波處理后的頻域平面I1 (X，F(xiàn)' )、I2(F'，Y)沿方位向進(jìn)行逆傅里葉變換得到濾波后的圖像I/ (X，Y)>12/ (X，Y)；
[0012] 步驟5)把兩個(gè)視角濾波后的圖像I/ (X，Y)和I2' (X，Y)進(jìn)行相加融合處理得到整體建筑布局圖像I, (X，Y)。
[0013]本發(fā)明提出了基于圖像域?yàn)V波的柵瓣抑制方法，該方法根據(jù)墻體圖像區(qū)域和柵瓣造成干擾的圖像區(qū)域相位變化的差異，即墻體圖像區(qū)域的頻譜低頻特性和柵瓣干擾區(qū)域的頻譜高頻特性，通過(guò)頻域空間上的一維低通濾波處理。
[0014]本發(fā)明的有益效果是，實(shí)現(xiàn)了柵瓣的有效抑制，提高了圖像質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明穿墻雷達(dá)建筑布局圖像優(yōu)化流程圖。
[0016]圖2為實(shí)施例步進(jìn)頻芽墻雷達(dá)探測(cè)場(chǎng)景不意圖。
[0017]圖3為BP成像后視角I和視角2原始圖像。
[0018]圖4為視角I和視角2的頻域圖像。
[0019]圖5為視角I和視角2濾波后的圖像。
[0020]圖6從左到右分別為濾波后兩視角融合后的建筑物布局圖像和未濾波兩視角融合后的建筑物布局圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1所示，本發(fā)明包括以下步驟:
[0022]步驟1:把需要探測(cè)的圖像空間，一般是由合成孔徑雷達(dá)波束視線方向和合成孔徑雷達(dá)運(yùn)動(dòng)方向確定的平面，劃分為NxXNy個(gè)像素點(diǎn)，計(jì)算從視角I (雷達(dá)沿y軸移動(dòng))探測(cè)的圖像空間中位于(Xpyj)Ui e {1，2，…，Nx}，Xj e {I, 2, - ,NyD到每個(gè)陣元的聚焦延時(shí)
[0023]
【權(quán)利要求】
1.基于圖像域?yàn)V波的稀疏陣列建筑布局成像方法，包括以下步驟: 步驟I)使用合成孔徑方式和后向投影BP算法得到垂直、水平兩個(gè)視角分別對(duì)應(yīng)的建筑布局成像的原始圖像平面I1 (X，Y)、I2 (X，Y)； 步驟2)對(duì)原始圖像平面I1(XJ)、I2(X，Y)分別沿其方位向進(jìn)行傅里葉變換，得到頻域平面 I^X, F),I2(F, Y)； 步驟3)使用低通空域?yàn)V波器對(duì)頻域平面Ii(X，F(xiàn))、I2(F，Y)進(jìn)行濾波處理得到I1(X1Fi )>I2(F/ ,Y)； 步驟4)對(duì)經(jīng)濾波處理后的頻域平面I1 (X，F(xiàn)' )、I2 (F'，Y)沿方位向進(jìn)行逆傅里葉變換得到濾波后的圖像I1, (X，Y)、V (X，Y)； 步驟5)把兩個(gè)視角濾波后的圖像I/ (X，Y)和I2' (X，Y)進(jìn)行相加融合處理得到整體建筑布局圖像I' (X，Y)。
【文檔編號(hào)】G01S13/90GK103969647SQ201410231806
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】崔國(guó)龍, 姚雪, 易川, 劉劍剛, 孔令講, 賈勇, 楊曉波, 殷光強(qiáng), 張征宇 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)