一种基于勒让德拟合的SAR 后向投影自聚焦算法

高阳; 禹卫东; 冯锦; 郑世超; 杨亮

doi:10.3724/SP.J.1300.2014.14011

一种基于勒让德拟合的SAR 后向投影自聚焦算法

doi: 10.3724/SP.J.1300.2014.14011

1.
(中国科学院电子学研究所北京 100190)
2.
(中国科学院大学北京 100049)

基金项目:

国家国防科技工业局重点专业技术创新课题(D040103)资助课题

详细信息

作者简介:
高阳，男，籍贯河北，中科院电子所博士研究生，主要研究方向为机载高分辨率SAR成像处理和运动补偿技术。E-mail:gaoyang0209@mails.ucas.ac.cn 禹卫东(1969-)，男，研究员，博士生导师，研究方向为SAR系统及其理论、SAR信号处理、电路设计等。冯锦(1970-)，男，副研究员，长期从事合成孔径雷达成像处理技术的研究。郑世超，男，山东日照人，中科院电子所博士研究生，主要研究方向为广域监视信号处理。E-mail:jerryiszsc@163.com 杨亮，男，山东烟台人，中科院电子所博士研究生，主要研究方向为合成孔径雷达原始信号模拟。E-mail:yangliang_mail@163.com

A SAR Back Projection Autofocusing Algorithm Based on Legendre Approximation

1.
(Institute of Electronic, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)
2.
(University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

摘要: 对于合成孔径雷达(SAR)成像来说，后向投影(Back Projection, BP)算法是一种十分重要的时域成像方法。然而现有的自聚焦算法都是基于频域成像算法开发的，无法直接用于BP 聚焦图像的误差相位估计。针对这一问题，该文提出一种适用于BP 图像的自聚焦算法。该算法以图像锐度函数为目标函数，以待估计的相位校正值为自变量，通过坐标下降最优化算法循环迭代获得它们的最优估计。在问题求解中，该算法利用勒让德多项式来拟合目标函数，使得每次迭代的最优解可以解析地获得，避免了低效的线搜索过程。基于仿真数据和实测数据的实验验证了该算法的精确性和有效性。
- 后向投影算法 /
- 勒让德拟合 /
- 图像锐度 /
- 自聚焦 /
- 坐标下降法
Abstract: The Back Projection (BP) algorithm is a very important time-domain methodology for Synthetic Aperture Radar (SAR) imaging. However, conventional autofocus techniques are based on frequency-domain imaging algorithms, and can not be directly applied to BP imagery for error phase estimation. In this paper, an autofocus algorithm for BP imagery is proposed. The algorithm takes image sharpness as an objective function, and employs the coordinate descent optimization scheme to obtain the optimum phase-corrected variables by iterations. In the implementation, with a Legendre approximation of the objective function, the optimal phase estimation can be found analytically for each parameter within an iteration, avoiding computationally expensive line-search procedures. The experimental results with both simulated and measured data confirm the accuracy and effectiveness of the proposed algorithm.
- Back Projection (BP) algorithm /
- Legendre approximation /
- Image sharpness /
- Autofocus /
- Coordinate decent

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[2]	艾加秋, 曹振翔, 毛宇翔, 汪章怀, 王非凡, 金兢. 一种复杂环境下改进的SAR图像双边CFAR舰船检测算法 . 雷达学报, 2020, 9(): 1-17. doi: 10.12000/JR20127
[3]	施天玥, 刘惠欣, 刘衍琦, 毛新华. 基于先验相位结构信息的双基SAR两维自聚焦算法 . 雷达学报, 2020, 9(6): 1045-1055. doi: 10.12000/JR20048
[4]	张金松, 邢孟道, 孙光才. 一种基于密集深度分离卷积的SAR图像水域分割算法 . 雷达学报, 2019, 8(3): 400-412. doi: 10.12000/JR19008
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[8]	唐江文, 邓云凯, 王宇, 赵硕, 李宁. 高分辨率滑动聚束SAR BP成像及其异构并行实现 . 雷达学报, 2017, 6(4): 368-375. doi: 10.12000/JR16053
[9]	肖鹏, 吴有明, 于泽, 李春升. 一种基于压缩感知恢复算法的SAR图像方位模糊抑制方法 . 雷达学报, 2016, 5(1): 35-41. doi: 10.12000/JR16004
[10]	洪永彬, 张勇, 鲁振兴, 黄巍. 一种高效的基于对比度的步进频雷达运动补偿算法 . 雷达学报, 2016, 5(4): 378-388. doi: 10.12000/JR16068
[11]	郭江哲, 朱岱寅, 毛新华. 一种SAR两维自聚焦算法的FPGA实现 . 雷达学报, 2016, 5(4): 444-452. doi: 10.12000/JR15092
[12]	张柘, 张冰尘, 洪文, 吴一戎. 结合MD自聚焦算法与回波模拟算子的快速稀疏微波成像误差补偿算法 . 雷达学报, 2016, 5(1): 25-34. doi: 10.12000/JR15055
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[14]	陆萍萍, 杜康宁, 禹卫东, 王宇, 邓云凯. 基于特征融合的HJ-1-C SAR 图像道路特征提取算法 . 雷达学报, 2014, 3(3): 352-360. doi: DOI: 10.3724/SP.J.1300.2013.13059
[15]	师君, 马龙, 韦顺军, 时代奇, 张晓玲, 陈刚. 基于导航数据的Ka 波段InSAR 成像处理与分析 . 雷达学报, 2014, 3(1): 19-27. doi: 10.3724/SP.J.1300.2014.13142
[16]	田静, 廖桂生, 杨志伟. 极化敏感阵列斜投影滤波性能分析 . 雷达学报, 2013, 2(3): 284-291. doi: 10.3724/SP.J.1300.2013.13043
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[18]	郑瑾, 尤红建. 基于Radon 变换和Jeffrey 散度的SAR 图像变化检测方法 . 雷达学报, 2012, 1(2): 182-189. doi: 10.3724/SP.J.1300.2012.10068
[19]	龚斌, 王壮, 程翥. 基于功率聚焦的宽带阵列信号检测算法 . 雷达学报, 2012, 1(3): 253-261. doi: 10.3724/SP.J.1300.2012.20049
[20]	林世斌, 李悦丽, 严少石, 周智敏. 平地假设对合成孔径雷达时域算法成像质量的影响研究 . 雷达学报, 2012, 1(3): 309-313. doi: 10.3724/SP.J.1300.2012.20035

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一种基于勒让德拟合的SAR 后向投影自聚焦算法

doi: 10.3724/SP.J.1300.2014.14011

A SAR Back Projection Autofocusing Algorithm Based on Legendre Approximation

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一种基于勒让德拟合的SAR 后向投影自聚焦算法

doi: 10.3724/SP.J.1300.2014.14011

1. (中国科学院电子学研究所北京 100190)

2. (中国科学院大学北京 100049)

English Abstract

A SAR Back Projection Autofocusing Algorithm Based on Legendre Approximation

1. (Institute of Electronic, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)

2. (University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

一种基于勒让德拟合的SAR 后向投影自聚焦算法

doi: 10.3724/SP.J.1300.2014.14011

A SAR Back Projection Autofocusing Algorithm Based on Legendre Approximation

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出版历程

一种基于勒让德拟合的SAR 后向投影自聚焦算法

doi: 10.3724/SP.J.1300.2014.14011

1. (中国科学院电子学研究所 北京 100190) 2. (中国科学院大学 北京 100049)

English Abstract

A SAR Back Projection Autofocusing Algorithm Based on Legendre Approximation

1. (Institute of Electronic, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China) 2. (University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

1. (中国科学院电子学研究所北京 100190)

2. (中国科学院大学北京 100049)

1. (Institute of Electronic, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)

2. (University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)