一種高精度的DBS圖像拼接算法.pdf

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1、2014年4月西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Apr．2014第41卷第2期J0URNAL0FXIDIANUNIVERSITYVo1．41No．2doi：10．3969／j．issn．1001—2400．2014．02．007一種高精度的DBS圖像拼接一～吐算一m法～二堇一～一_6～吖一陳洪猛，李明，賈璐，吳艷(西安電子科技大學(xué)雷達(dá)信號(hào)處理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710071)一一摘要：由于載機(jī)平臺(tái)的非理想運(yùn)動(dòng)(載機(jī)姿態(tài)與載機(jī)位置的變化)，多普勒波束銳化(DopplerBeamSharpening，DBS)圖像

2、的拼接質(zhì)量受到較大影響．筆者建立了一種針對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差的仿射校正模型，并在此基礎(chǔ)上提出一種基于仿射變換的DBS圖像校正拼接算法．該算法首先對(duì)載機(jī)姿態(tài)與載機(jī)位置引起的誤差同時(shí)進(jìn)行校正以消除子圖之間的錯(cuò)位與間斷，然后對(duì)子圖像進(jìn)行拼接．仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，該算法在不增加計(jì)算復(fù)雜度的前提下，可有效校正載機(jī)的運(yùn)動(dòng)誤差，實(shí)現(xiàn)DBS子圖的高精度拼接．關(guān)鍵詞：多普勒波束銳化；仿射變換；運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償；圖像拼接中圖分類(lèi)號(hào)：TN957文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001—2400(2014)02—0～一一．～量037～～—0一7一一一一一一一

3、～=一蘭～～一一一一一～一船HighprecisionstitchingalgorithmfortheDBSimageCHENHongmeng，LIMing，J，AL“，W【，Yan(NationalKeyLab．ofRadarSignalProcessing，XidianUniv．，Xi’an710071，China)mk舭．㈣～一～譙～一甜一一?～～撲m一一嘲～～l呈一．一一高分辨成像是目前機(jī)載火控雷達(dá)的重要模式之一．合成孔徑雷達(dá)成像(SyntheticApertureRadar，SAR)是一種高分辨率的微波

4、成像系統(tǒng)，不受氣候、晝夜等因素的影響，可以全天候工作，在軍事上和民用上有廣闊的應(yīng)用前景．要獲得高分辨的二維圖像，必須提高雷達(dá)的橫向分辨能力．當(dāng)前聚焦的合成孔徑雷達(dá)(SAR)可以獲得小于lm的橫向分辨力，但其對(duì)運(yùn)算器的運(yùn)算能力及存儲(chǔ)空間有極高的要求，同時(shí)還需要精確的平臺(tái)運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)．多普勒波束銳化技術(shù)(DopplerBeamSharpening，DBS)[1-Z]作為非聚焦SAR的一種簡(jiǎn)單形式，可以在較短時(shí)間內(nèi)提供大場(chǎng)景的地面圖像，在側(cè)視、大范圍掃描條件下的計(jì)算負(fù)荷低，易于實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)，因此，在戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)

5、用．DBS主要應(yīng)用在SAR／GMTI(SyntheticApertureRadar／GroundMovingTargetIndication)模式下l_3]，通過(guò)對(duì)目標(biāo)定位從而為對(duì)目標(biāo)的精確打擊提供參考．通常情況下，DBS與SAR配合使用，先用DBS對(duì)較大的場(chǎng)景范圍粗略成像，然后對(duì)感興趣的區(qū)域采用SAR實(shí)現(xiàn)高分辨成像．機(jī)載雷達(dá)在飛行過(guò)程中，對(duì)每一個(gè)波位(通常將每個(gè)掃描角波束的駐留位置稱(chēng)為一個(gè)波位)發(fā)射一系列連續(xù)的相干脈沖串，對(duì)于每一個(gè)波位，雷達(dá)可以獲得一幅扇形子圖．將每個(gè)波位的圖像拼接起來(lái)，就可以獲得收稿日期：2

6、012-I1一I2網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2013-10-09基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61271297，61272281)；國(guó)家部委預(yù)研基金資助項(xiàng)目(914OA07O2O913Dzo10o1)；博士學(xué)科點(diǎn)科研專(zhuān)項(xiàng)基金資助項(xiàng)目(20110203110001)作者簡(jiǎn)介：陳洪猛(1986一)，男，西安電子科技大學(xué)博士研究生，E—mail：chenhongmeng123@163．corn．網(wǎng)絡(luò)出版地址：http：／／www．cnki．net／kcms／detail／61．1076．TN．20131009．2201．20

7、1402．46—007．html38西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)gt)第41卷廣域圖像．文獻(xiàn)[6—7]從回波數(shù)據(jù)域出發(fā)，分別采用聯(lián)合多脈沖處理和參數(shù)搜索法提高多普勒中心估計(jì)的精度．為了在高對(duì)比度的場(chǎng)景下獲得高精度的多普勒中心，文獻(xiàn)[8]提出了一種基于圖像的熵最小化的多普勒中t2,估計(jì)算法；針對(duì)成像中的圖像拼接問(wèn)題，文獻(xiàn)[9]采用重頻不變快速傅里葉變換(FastFourierTransform，F(xiàn)FT)方法實(shí)現(xiàn)恒定銳化比下的DBS圖像的距離多普勒平面的拼接；文獻(xiàn)[1O]對(duì)勻加速運(yùn)動(dòng)平臺(tái)下的DBS成像方法進(jìn)行了仿真

8、分析；文獻(xiàn)[11]將SAR的方位聚焦處理方法推廣到DBS成像中，提出了一種基于最小二乘擬合的DBS成像算法；文獻(xiàn)[i23初步考慮了載機(jī)平臺(tái)的非理想運(yùn)動(dòng)，提出一種基于慣導(dǎo)信息的多普勒波束銳化圖像拼接算法．傳統(tǒng)方法很少考慮到載機(jī)非理想運(yùn)動(dòng)對(duì)DBS圖像拼接的影響．筆者建立了一種仿射校正模型，對(duì)影響DBS圖像拼接的兩個(gè)因素(載機(jī)姿態(tài)與載機(jī)位置)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，提出了一種對(duì)DBS子