1.一種無源毫米波雷達(dá)圖像的迭代重加權(quán)盲反卷積方法,其特征在于,所述方法包括如下步驟:
步驟1,獲取無源毫米波雷達(dá)的觀測(cè)圖像,所述觀測(cè)圖像包含高斯噪聲、椒鹽噪聲、泊松噪聲中的至少一種;
步驟2,對(duì)所述觀測(cè)圖像進(jìn)行建模,得到觀測(cè)圖像y=Hx+n=Xh+n;
其中,y表示觀測(cè)圖像,h表示點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù),h∈RN×1,H表示點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的塊循環(huán)矩陣,H∈RN×N,x表示待恢復(fù)的高分辨率圖像,X表示待恢復(fù)的高分辨率圖像的塊循環(huán)矩陣,X∈RN×N,Hx表示H和x相乘,n表示噪聲;∈表示屬于,RN×1表示N×1維的實(shí)數(shù)集合,RN×N表示N×N維的實(shí)數(shù)集合,N表示無源毫米波雷達(dá)圖像的采樣點(diǎn)數(shù);
步驟3,構(gòu)造加權(quán)數(shù)據(jù)忠誠(chéng)項(xiàng)為:
其中,WF∈RN×N表示數(shù)據(jù)項(xiàng)權(quán),||·||2表示2范數(shù),表示數(shù)據(jù)項(xiàng)權(quán)WF的算術(shù)平方根;
步驟4,構(gòu)造圖像正則化項(xiàng)為:R(x)=||WRTx||1;以及構(gòu)造點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的正則化項(xiàng)為:
其中,WR表示圖像正則化項(xiàng)權(quán),T表示線性變換,||·||1表示1范數(shù)操作,Γ表示拉普拉斯核對(duì)應(yīng)的離散矩陣,且Γ=[0-10;-14-1;0-10];
步驟5,初始化第0次迭代中的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)h(0)為高斯函數(shù),初始化第0次迭代中的待恢復(fù)的高分辨率圖像x(0)=y(tǒng),設(shè)置迭代次數(shù)k的最大值maxIter,k的初值為1;并對(duì)所述觀測(cè)圖像y以采樣頻率fs進(jìn)行采樣,得到初始采樣圖像ys;設(shè)置第0次迭代中的數(shù)據(jù)項(xiàng)權(quán)WF(0)為單位矩陣,第0次迭代中的圖像正則化項(xiàng)權(quán)WR(0)為單位矩陣;
步驟6,估計(jì)在第k次迭代過程中的數(shù)據(jù)項(xiàng)權(quán)WF(k)和圖像正則化項(xiàng)權(quán)WR(k);
步驟7,根據(jù)所述加權(quán)數(shù)據(jù)忠誠(chéng)項(xiàng)、所述圖像正則化項(xiàng)、所述點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)正則化項(xiàng),構(gòu)造第k次迭代過程中的迭代重加權(quán)盲反卷積優(yōu)化模型為:
其中,λ(k)表示第k次迭代過程中的圖像正則化參數(shù),γ(k)表示第k次迭代過程中的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)正則化參數(shù),表示迭代重加權(quán)盲反卷積優(yōu)化模型取得最小值時(shí)待恢復(fù)的高分辨率圖像的值和點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的值;
步驟8,求解所述迭代重加權(quán)盲反卷積優(yōu)化模型,得到第k次迭代后的待恢復(fù)的高分辨率圖像x(k)和第k次迭代之后的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)h(k);
步驟9,判斷第k次迭代后的待恢復(fù)的高分辨率圖像x(k)是否滿足||x(k)-x(k-1)||2/||x(k)||2<tol,或者k≥maxIter;
若滿足,則將第k次迭代后的待恢復(fù)的高分辨率圖像x(k)作為所述初始采樣圖像ys最終的待恢復(fù)的高分辨率圖像;其中,tol為預(yù)先設(shè)置的誤差常系數(shù);
否則,令迭代次數(shù)k加1,并依次重復(fù)執(zhí)行步驟(6)至步驟(8);步驟10,將所述初始采樣圖像ys最終的待恢復(fù)的高分辨率圖像作為新的觀測(cè)圖像,并對(duì)所述新的觀測(cè)圖像以采樣頻率2b×fs進(jìn)行采樣,得到新的采樣圖像,并將所述新的采樣圖像作為初始采樣圖像ys;其中b為采樣尺度,且b的初值為1,b的最大值為預(yù)先設(shè)置的數(shù)值B;
步驟11,令迭代次數(shù)k=1,并依次重復(fù)執(zhí)行步驟(6)至步驟(10),直到b>B,并將此時(shí)得到的待恢復(fù)的高分辨率圖像作為觀測(cè)圖像y待恢復(fù)的高分辨率圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無源毫米波雷達(dá)圖像的迭代重加權(quán)盲反卷積方法,其特征在于,步驟4中,所述構(gòu)造圖像正則化項(xiàng)具體包括如下子步驟:
(4a)設(shè)定聯(lián)合總變分和雙邊濾波構(gòu)造的雙邊總變分RBTV(x)為:
其中,l+m≥0,P≥1,且P為預(yù)先設(shè)定的值,表示在水平方向上平移l個(gè)像素的平移操作矩陣,表示在垂直方向上平移m個(gè)像素的平移操作矩陣,c0(0<c0<1)是加權(quán)常數(shù),||·||1表示1范數(shù)操作;
(4b)將所述雙邊總變分RBTV(x)由線性變換T=[S-P,-P S-P+1,-P … SP,P]T表示為:RBTV(x)=||Tx||1;其中,[·]T表示矩陣的轉(zhuǎn)置操作;
(4c)從而構(gòu)造圖像正則化項(xiàng)R(x)=||WRTx||1;其中WR表示圖像正則化項(xiàng)權(quán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無源毫米波雷達(dá)圖像的迭代重加權(quán)盲反卷積方法,其特征在于,步驟6具體包括如下子步驟:
(6a)數(shù)據(jù)項(xiàng)權(quán)WF(k)對(duì)角線上的元素記為中間量w(k)=[w1(k),...,wi(k),...,wN(k)]T,wi是數(shù)據(jù)項(xiàng)權(quán)WF(k)對(duì)角線上的元素,i=1,2,...,N,其中,
其中,殘差r(k)=H(k-1)x(k-1)-ys=[r1(k),...,ri(k),...,rN(k)],c表示預(yù)設(shè)的常數(shù),σ1表示噪聲標(biāo)準(zhǔn)差,且噪聲標(biāo)準(zhǔn)差median(r(k)|w(k-1))表示殘差r(k)在中間量w(k-1)下的加權(quán)平均,exp(·)表示指數(shù)函數(shù);
(6b)圖像正則化項(xiàng)權(quán)WR(k)對(duì)角線上的元素記為權(quán)向量u(k)=[u1(k),...ui(k),...,uN'(k)]T,N'=(2P+1)2N,ui(k)是圖像正則化項(xiàng)權(quán)WR(k)對(duì)角線上的元素,i=1,2,...,N',其中,
其中,σ2表示自適應(yīng)參數(shù),且自適應(yīng)參數(shù)median(Tx(k-1)|u(k-1))表示在權(quán)向量u(k-1)下Tx(k-1)的元素的加權(quán)平均。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種無源毫米波雷達(dá)圖像的迭代重加權(quán)盲反卷積方法,其特征在于,步驟8具體包括如下子步驟:
(8a)估計(jì)圖像正則化參數(shù)λ(k)和點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)正則化參數(shù)γ(k):
其中,c1表示預(yù)設(shè)的常數(shù)值,c1∈[3,5],M表示點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)中的有效值個(gè)數(shù);
(8b)圖像正則化項(xiàng)R(x)(k):采用1范數(shù)進(jìn)行逼近,得到:
則關(guān)于待恢復(fù)的高分辨率圖像的最小化問題寫為:
關(guān)于點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的最小化問題寫為:
(8c)采用縮放共軛梯度算法求解關(guān)于待恢復(fù)的高分辨率圖像的最小化問題,得到采用縮放共軛梯度算法得到的待恢復(fù)的高分辨率圖像;
(8d)采用邊緣增強(qiáng)預(yù)平滑算法對(duì)采用縮放共軛梯度算法得到的待恢復(fù)的高分辨率圖像進(jìn)行處理,得到第k次迭代之后的待恢復(fù)的高分辨率圖像x(k);
(8e)將第k次迭代之后的待恢復(fù)的高分辨率圖像x(k)作為關(guān)于點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的最小化問題:的輸入,采用縮放共軛梯度算法得到點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù);
(8f)對(duì)所述采用縮放共軛梯度算法得到的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)進(jìn)行歸一化、正性和中心化約束,得到第k次迭代之后的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)h(k)。