本發(fā)明涉及雷達(dá)信號處理領(lǐng)域，特別涉及一種基于子帶譜低秩恢復(fù)的星間干擾抑制方法。

背景技術(shù)：

1、星間干擾是一種特殊的地型散射干擾，其干擾源來自工作于相同波段的星載平臺；當(dāng)滿足時間、空間和頻率同步時，受擾衛(wèi)星會接收來自干擾衛(wèi)星的地面散射信號。由于同波段其他的星載平臺發(fā)射的信號參數(shù)與受擾衛(wèi)星的回波信號參數(shù)相近，此時，星間干擾會表征為能量較弱的寬帶干擾而難以去除。

2、傳統(tǒng)基于主成分分析或魯棒主成分分析的方法由于星間干擾能量較弱而難以去除。而基于子帶譜對消的方法雖然可以一定程度上可以抑制星間干擾，但其本質(zhì)是利用無分辨率損失的干擾圖像和有分辨率損失的干擾圖像間的對消，高頻細(xì)節(jié)仍然會存在一些損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于子帶譜低秩恢復(fù)的星間干擾抑制方法，利用距離頻譜子帶劃分，并通過低秩表示(low-rank?representation，lrr)代替子帶譜對消法的非相干相減步驟，達(dá)到了抑制星間干擾的同時，也可以保護(hù)圖像高頻細(xì)節(jié)的目的。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種基于子帶譜低秩恢復(fù)的星間干擾抑制方法，包括：

4、對單視復(fù)數(shù)影像沿距離維執(zhí)行傅里葉變換，得到影像在距離頻域-方位時域的表征矩陣；

5、計(jì)算表征矩陣中各距離維采樣點(diǎn)的峭度，根據(jù)峭度與閾值的關(guān)系來判斷所述距離維采樣點(diǎn)是否存在干擾；確定所有無干擾的距離維采樣點(diǎn)對應(yīng)的最大無干擾子帶譜；

6、將最大無干擾子帶譜從中心劃分為兩個無干擾子帶譜，將表征矩陣中除了所述兩個無干擾子帶譜之外的部分劃分為多個子帶譜；

7、對所述多個子帶譜以及兩個無干擾子帶譜沿距離維執(zhí)行逆傅里葉變換，得到對應(yīng)的時域影像；

8、針對所述多個子帶譜的時域影像，判斷每個時域影像頻段內(nèi)的距離采樣點(diǎn)是否存在干擾，如不存在干擾則不進(jìn)行處理，否則認(rèn)為對應(yīng)的子帶譜存在干擾；將存在干擾的子帶譜的時域影像和兩個無干擾子帶譜的時域影像進(jìn)行拉直和拼接操作，構(gòu)建數(shù)據(jù)集矩陣；

9、以數(shù)據(jù)集矩陣自身作為字典進(jìn)行低秩逼近求解，得到拼接后的無干擾數(shù)據(jù)集；

10、對所述無干擾數(shù)據(jù)集進(jìn)行拉直和拼接的逆操作，重構(gòu)為子帶譜時域影像，從而得到所述存在干擾的子帶譜經(jīng)重構(gòu)后得到的無干擾時域影像；

11、對無干擾時域影像沿距離維執(zhí)行傅里葉變換后的子帶譜替換所述表征矩陣中對應(yīng)的有干擾的子帶譜；

12、對替換后的表征矩陣沿距離維執(zhí)行逆傅里葉變換，得到抑制后的單視復(fù)數(shù)影像。

13、進(jìn)一步地，所述對單視復(fù)數(shù)影像沿距離維執(zhí)行傅里葉變換，得到影像在距離頻域-方位時域的表征矩陣，表示為：

14、

15、其中表征矩陣表示單視復(fù)數(shù)影像slc，τ是距離維的快時間，t是方位維的慢時間，e為自然常數(shù)，j為虛數(shù)單位，f是距離頻率，表示矩陣的方位維采樣點(diǎn)數(shù)是na，距離維的采樣點(diǎn)數(shù)是nr，表示復(fù)數(shù)空間。

16、進(jìn)一步地，所述計(jì)算表征矩陣中各距離維采樣點(diǎn)的峭度，根據(jù)峭度與閾值的關(guān)系來判斷所述距離維采樣點(diǎn)是否存在干擾；包括：

17、分別計(jì)算表征矩陣x(f,t)中nr個距離維采樣點(diǎn)fi的峭度ki：

18、

19、其中，re[·]表示取復(fù)數(shù)的實(shí)部，μi表示第i個距離維采樣點(diǎn)fi的均值，σi表示第i個距離頻點(diǎn)fi的標(biāo)準(zhǔn)差；

20、如果ki大于閾值，則該距離維采樣點(diǎn)fi存在干擾；如果小于等于閾值，則該距離維采樣點(diǎn)不存在干擾。

21、進(jìn)一步地，確定所有無干擾的距離維采樣點(diǎn)對應(yīng)的最大無干擾子帶譜，包括：

22、統(tǒng)計(jì)所有無干擾距離維采樣點(diǎn)占據(jù)的最大頻譜寬度，該最大頻譜寬度所在的頻段被認(rèn)為是最大無干擾子帶譜xclear(f,t)，其對應(yīng)的距離維采樣點(diǎn)數(shù)nb。

23、進(jìn)一步地，所述將最大無干擾子帶譜從中心劃分為兩個無干擾子帶譜，將表征矩陣中除了所述兩個無干擾子帶譜之外的部分劃分為多個子帶譜，包括：

24、xclear(f,t)＝[xclear1(f,t),xclear2(f,t)]

25、其中每個無干擾子帶譜xclear1(f,t),xclear2(f,t)是方位維采樣點(diǎn)數(shù)為na、距離維采樣點(diǎn)數(shù)為的矩陣；

26、根據(jù)距離維采樣點(diǎn)數(shù)將表征矩陣x(f,t)劃分為n+2個子帶譜，即2個無干擾子帶譜xclear1(f,t)、xclear2(f,t)和其他n個待處理子帶譜，表示為：

27、x(f,t)＝[x1(f,t),...,xj-1(f,t),xclear1(f,t),xclear2(f,t),xj(f,t),...,xn(f,t)]

28、其中，1＜j≤n且待處理子帶譜x1(f,t)和xn(f,t)的方位維采樣點(diǎn)數(shù)為na，距離維采樣點(diǎn)數(shù)為其他n-2個子帶x2(f,t)，…xn-1(f,t)的方位維采樣點(diǎn)數(shù)為na，距離維采樣點(diǎn)數(shù)為

29、進(jìn)一步地，對所述多個子帶譜以及兩個無干擾子帶譜沿距離維執(zhí)行逆傅里葉變換，得到對應(yīng)的時域影像，包括：

30、分別對距離維采樣點(diǎn)數(shù)為的n個子帶譜x2(f,t),…,xclear1(f,t),xclear2(f,t),...,xn-1(f,t)沿距離維執(zhí)行逆傅里葉變換，得到待處理子帶譜時域影像x2(τ,t),...,xn-1(τ,t)和無干擾子帶譜時域影像xclear1(τ,t),xclear2(τ,t)。

31、進(jìn)一步地，針對所述多個子帶譜的時域影像，判斷每個時域影像頻段內(nèi)的距離采樣點(diǎn)是否存在干擾，如不存在干擾則不進(jìn)行處理，否則認(rèn)為對應(yīng)的子帶譜存在干擾；將存在干擾的子帶譜的時域影像和兩個無干擾子帶譜的時域影像進(jìn)行拉直和拼接操作，構(gòu)建數(shù)據(jù)集矩陣，包括：

32、針對待處理子帶譜時域影像xj(τ,t)，此處j＝2,....,n-1；通過峭度和閾值的關(guān)系判斷其頻段內(nèi)的距離維采樣點(diǎn)是否存在干擾，如果不存在干擾則不進(jìn)行處理，否則認(rèn)為xj(τ,t)對應(yīng)的子帶譜xj(f,t)存在干擾；此時將xj(τ,t)和2個無干擾子帶譜時域影像xclear1(τ,t),xclear2(τ,t)分別拉直為一維后再進(jìn)行拼接，得到數(shù)據(jù)集矩陣x。

33、進(jìn)一步地，所述拉直操作為以影像矩陣中的每一列數(shù)據(jù)為單位，按照列的順序重新將所述單位依次連接，以形成一個新的一維矩陣；所拼接操作為將拉伸后的xj(τ,t)作為第一列，拉伸后的xclear1(τ,t),xclear2(τ,t)作為第二三列，形成數(shù)據(jù)集矩陣x。

34、進(jìn)一步地，所述以數(shù)據(jù)集矩陣自身作為字典進(jìn)行低秩逼近求解，得到拼接后的無干擾數(shù)據(jù)集，包括：

35、利用admm算法求解得到無干擾數(shù)據(jù)集；求解問題表示為：

36、

37、其中，是低秩矩陣，表示噪聲矩陣，λ表示拉格朗日乘子，‖·||*表示核范數(shù)，||·||2，1表示l2，1范數(shù)。

38、進(jìn)一步地，對所述無干擾數(shù)據(jù)集進(jìn)行拉直和拼接的逆操作，重構(gòu)為子帶譜時域影像，從而得到所述存在干擾的子帶譜經(jīng)重構(gòu)后得到的無干擾時域影像，包括：

39、將無干擾數(shù)據(jù)集xz進(jìn)行拉直和拼接的逆操作，重構(gòu)為3個子帶譜時域影像[lj(τ,t),lclear1(τ,t),lclear2(τ,t)]，從而得到存在干擾的子帶譜xj(τ,t)經(jīng)重構(gòu)后得到的無干擾時域影像lj(τ,t)；同時，對lj(τ,t)沿距離維執(zhí)行傅里葉變換，得到子帶譜lj(f,t)，替換對應(yīng)的有干擾的子帶譜xj(f,t)。

40、一種終端設(shè)備，包括處理器、存儲器以及存儲在所述存儲器中的計(jì)算機(jī)程序；處理器被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時，實(shí)現(xiàn)所述基于子帶譜低秩恢復(fù)的星間干擾抑制方法。

41、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述介質(zhì)中存儲有計(jì)算機(jī)程序；計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時，實(shí)現(xiàn)所述基于子帶譜低秩恢復(fù)的星間干擾抑制方法。

42、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

43、本發(fā)明創(chuàng)新地利用星間干擾非全頻帶覆蓋的特點(diǎn)，構(gòu)造滿足低秩恢復(fù)的模型，通過對子帶譜進(jìn)行低秩表示，有效避免了傳統(tǒng)子帶譜對消方法引起的高頻細(xì)節(jié)損失問題。同時，本發(fā)明可以有效的去除單視復(fù)數(shù)影像(single?complex?image，slc)上的寬帶星間干擾，圖像質(zhì)量顯著提高。