一種去除isar圖像條紋干擾的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達目標(biāo)成像領(lǐng)域，尤其涉及一種去除ISAR圖像條紋干擾的方法，用 于提尚ISAR圖像質(zhì)量。
【背景技術(shù)】
[0002] 逆合成孔徑雷達（ISAR)是一種高分辨主動式微波遙感設(shè)備，能全天候、全天時工 作，廣泛應(yīng)用于勘探、偵察等民用和軍用領(lǐng)域。條紋干擾是ISAR圖像中存在較普遍的一種現(xiàn) 象，它會顯著降低圖像質(zhì)量，常對后續(xù)應(yīng)用造成嚴重影響。
[0003] 經(jīng)分析，ISAR圖像中的條紋干擾是由于強散射點的旁瓣產(chǎn)生的。在ISAR成像過程 中的脈沖壓縮步驟中，參考信號和回波信號不匹配就會導(dǎo)致脈沖壓縮子波被展寬，從而形 成條紋干擾。在ISAR圖像中的某些條紋干擾的幅度遠大于圖像中一些弱散射點的強度，這 不僅影響了圖像的視覺效果，而且給ISAR圖像處理帶來了很大困難。
[0004] 目前，國內(nèi)外利用圖像處理技術(shù)去除條紋干擾的方法主要分為圖像域方法和頻譜 域方法兩大類。1997年發(fā)表在Procedia Environmental Sciences期刊上的文獻"AMethod of Removing ISAR Image Stripe Noise Based onthe Target Axis and the Energy Band Analysis"提出了一種圖像域的處理方法，基于曲線擬合技術(shù)進行條紋干擾的消除。 該方法雖然能夠較明顯的抑制條紋干擾，但處理過程繁瑣，實現(xiàn)步驟復(fù)雜。
[0005] 1999年發(fā)表在《中國圖象圖形學(xué)報》期刊上的文獻"SAR圖象中條紋干擾的抑制"提 出了一種譜域的處理方法，即"方向濾波器"算法。該算法基于傅里葉變換的方向性，在譜域 對條紋干擾進行處理。該方法處理后的ISAR圖像，仍有部分區(qū)域殘留較為明顯的條紋干擾。
[0006] 雖然國內(nèi)外在ISAR圖像條紋干擾的抑制方面已經(jīng)取得很多成果，但依然存在一些 問題需要繼續(xù)改進和完善。比如，在抑制圖像中條紋干擾的同時，需要保護圖像中的目標(biāo)信 息不受損失。由于條紋干擾的頻譜與目標(biāo)圖像的頻譜共同存在于ISAR圖像頻譜中，增加了 消除條紋干擾的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 技術(shù)問題:為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提出一種去除ISAR圖像條紋 干擾的方法，該算法實現(xiàn)步驟簡單，能有效去除ISAR圖像中的條紋干擾，并保護目標(biāo)圖像細 節(jié)不受損失。
[0008] 技術(shù)方案:為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的去除ISAR圖像條紋干擾的方法，包括如下 步驟：
[0009] 1)對待處理的ISAR圖像作二維傅里葉變換，得到與所述待處理的ISAR圖像的尺寸 相同的初始頻譜Imxn，所述待處理的ISAR圖像的尺寸為Μ X N;
[0010] 2)根據(jù)所述初始頻譜在零頻處的幅度分布特征，設(shè)計相應(yīng)的零頻陷波器ΗΜΧΝ，所述 零頻陷波器Η ΜΧΝ是一個二維譜域加權(quán)系數(shù)矩陣，其尺寸與所述初始頻譜相同；
[0011] 3)將所述初始頻譜經(jīng)過零頻陷波器ΗΜΧΝ的處理，消除所述初始頻譜ΙΜΧΝ中的條紋 干擾成分，得到去條紋干擾后的ISAR圖像頻譜；
[0012] 4)對去條紋干擾后的ISAR圖像頻譜進行二維傅里葉逆變換，得到去條紋干擾后的 ISAR圖像。
[0013] 本發(fā)明方法的步驟2)中，根據(jù)初始頻譜在零頻處的幅度分布特征，設(shè)計相應(yīng)的零 頻陷波器Hmxn，其具體設(shè)計方法如下：
[0016] 所述零頻陷波器Hmxn是一個二維加權(quán)系數(shù)矩陣，尺寸與初始頻譜相同，矩陣中每個元素與所述初始頻譜Imxn中相同位置的元素--對應(yīng)，其表達式如下：
[0014] 設(shè)ISAR圖像的初始頻譜IMXN是一個二維矩陣，其行數(shù)Μ和列數(shù)N均為偶數(shù)，表達式如 下：
[0015]
[0017: _ …' 2'
^ ' 2 _
[0018] 此處將矩陣Hmxn的最中間兩行定義為橫軸，將最中間兩列定義為縱軸。在橫軸和縱 軸以外的區(qū)域，零頻陷波器Hmxn的值都設(shè)置為1;在橫軸和縱軸上，Hmxn中兀素 Hm,n = am,n/ Im,n，而參數(shù)am,n的表達式如下：
[0019] 如男
1,即坐標(biāo)(m，n)位于譜域橫軸上：
[0020]
[0021] 如果
：1，即坐標(biāo)(m，n)位于譜域縱軸上：
[0022]
[0023] 如果，
，即坐標(biāo)(m，n)位于譜域中心：
[0024]
[0025] 本發(fā)明方法的步驟3)中，將初始頻譜IMXN經(jīng)過零頻陷波器Hmxn的處理，消除頻譜中 的條紋干擾成分，其具體實現(xiàn)方法如下：
[0026]將初始頻譜Imxn與零頻陷波器Hmxn進行點乘，得到陷波后的二維頻譜Rmxn為：
[0027] Rmxn=Imxn · Hmxn
[0028] 將上式展開，為：
[0029]
[0030]矩陣Rmxn即為去條紋干擾的二維頻譜，將該頻譜進行傅立葉逆變換，即可得到去條 紋干擾后的ISAR圖像。
[0031] 有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有ISAR圖像去條紋干擾算法相比，存在如下優(yōu)點：
[0032] (1)本發(fā)明實施步驟相對簡單，不涉及到復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法，計算量也很小，適合于 對ISAR圖片的實時批量處理；
[0033] (2)本發(fā)明提出的去條紋干擾算法能有效去除ISAR圖像中的條紋干擾，并使圖像 中的目標(biāo)細節(jié)信息不受損失。
【附圖說明】
[0034] 圖1是本發(fā)明的去除ISAR圖像條紋干擾方法的流程圖；
[0035] 圖2為某預(yù)警機的ISAR圖像及其傅里葉變換幅度譜；圖2(a)是帶有條紋干擾的某 預(yù)警機的ISAR圖像;圖2(b)是圖2(a)中ISAR圖像的傅里葉變換幅度譜；
[0036] 圖3是金屬球的ISAR圖像去干擾前后的對比圖；圖3(a)是一個金屬球的ISAR圖像； 圖3(b)是圖3(a)中金屬球的去條紋干擾后的ISAR圖像；
[0037] 圖4是某預(yù)警機的ISAR圖像去干擾前后的對比圖；圖4(a)是某預(yù)警機的ISAR圖像； 圖4(b)是圖4(a)中某預(yù)警機的去條紋干擾后的ISAR圖像。
【具體實施方式】
[0038] 下面將參照附圖對本發(fā)明進行說明。本發(fā)明的流程圖如圖1所示，本發(fā)明的去除 ISAR圖像條紋干擾方法首先對ISAR圖像做二維傅里葉變換，獲得圖像的二維初始頻譜;然 后根據(jù)二維初始頻譜中零頻處的幅度分布，設(shè)計對應(yīng)的零頻陷波器;之后通過零頻陷波器 濾除二維初始頻譜中條紋干擾所對應(yīng)的頻譜成分;最后將去除條紋干擾后的頻譜進行傅里 葉逆變換，得到去除條紋干擾后的ISAR圖像。
[0039] 本發(fā)明中去除ISAR圖像條紋干擾的方法實現(xiàn)步驟簡單，但能有效濾除ISAR圖像中 的條紋干擾，并保護雷達目標(biāo)的弱散射點等圖像細節(jié)不受損失。其實施步驟如下：
[0040] 步驟1):取一幅帶有條紋干擾的ISAR圖像，如圖2(a)所示，尺寸為MXN，此處記為 iMXN，其矩陣表達式如下：
[0041]
(1)
[0042] 上式中，矩陣元素 im,n表示位于坐標(biāo)(m，n)處的圖像像素。
[0043]由圖2(