一种高精度的DBS图像拼接算法.pdf

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1、2014年4月西安电子科技大学学报(自然科学版)Apr．2014第41卷第2期J0URNAL0FXIDIANUNIVERSITYVo1．41No．2doi：10．3969／j．issn．1001—2400．2014．02．007一种高精度的DBS图像拼接一～吐算一m法～二堇一～一_6～吖一陈洪猛，李明，贾璐，吴艳(西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室，陕西西安710071)一一摘要：由于载机平台的非理想运动(载机姿态与载机位置的变化)，多普勒波束锐化(DopplerBeamSharpening，DBS)图像

2、的拼接质量受到较大影响．笔者建立了一种针对运动误差的仿射校正模型，并在此基础上提出一种基于仿射变换的DBS图像校正拼接算法．该算法首先对载机姿态与载机位置引起的误差同时进行校正以消除子图之间的错位与间断，然后对子图像进行拼接．仿真结果与实测数据表明，该算法在不增加计算复杂度的前提下，可有效校正载机的运动误差，实现DBS子图的高精度拼接．关键词：多普勒波束锐化；仿射变换；运动补偿；图像拼接中图分类号：TN957文献标识码：A文章编号：1001—2400(2014)02—0～一一．～量037～～—0一7一一一一一一一

3、～=一兰～～一一一一一～一船HighprecisionstitchingalgorithmfortheDBSimageCHENHongmeng，LIMing，J，AL“，W【，Yan(NationalKeyLab．ofRadarSignalProcessing，XidianUniv．，Xi’an710071，China)mk舭．㈣～一～谯～一甜一一?～～扑m一一嘲～～l呈一．一一高分辨成像是目前机载火控雷达的重要模式之一．合成孔径雷达成像(SyntheticApertureRadar，SAR)是一种高分辨率的微波

4、成像系统，不受气候、昼夜等因素的影响，可以全天候工作，在军事上和民用上有广阔的应用前景．要获得高分辨的二维图像，必须提高雷达的横向分辨能力．当前聚焦的合成孔径雷达(SAR)可以获得小于lm的横向分辨力，但其对运算器的运算能力及存储空间有极高的要求，同时还需要精确的平台运动参数估计．多普勒波束锐化技术(DopplerBeamSharpening，DBS)[1-Z]作为非聚焦SAR的一种简单形式，可以在较短时间内提供大场景的地面图像，在侧视、大范围扫描条件下的计算负荷低，易于实时实现，因此，在战场监视领域有着广泛的应

5、用．DBS主要应用在SAR／GMTI(SyntheticApertureRadar／GroundMovingTargetIndication)模式下l_3]，通过对目标定位从而为对目标的精确打击提供参考．通常情况下，DBS与SAR配合使用，先用DBS对较大的场景范围粗略成像，然后对感兴趣的区域采用SAR实现高分辨成像．机载雷达在飞行过程中，对每一个波位(通常将每个扫描角波束的驻留位置称为一个波位)发射一系列连续的相干脉冲串，对于每一个波位，雷达可以获得一幅扇形子图．将每个波位的图像拼接起来，就可以获得收稿日期：2

6、012-I1一I2网络出版时间：2013-10-09基金项目：国家自然科学基金资助项目(61271297，61272281)；国家部委预研基金资助项目(914OA07O2O913Dzo10o1)；博士学科点科研专项基金资助项目(20110203110001)作者简介：陈洪猛(1986一)，男，西安电子科技大学博士研究生，E—mail：chenhongmeng123@163．corn．网络出版地址：http：／／www．cnki．net／kcms／detail／61．1076．TN．20131009．2201．20

7、1402．46—007．html38西安电子科技大学学报(自然科学gt)第41卷广域图像．文献[6—7]从回波数据域出发，分别采用联合多脉冲处理和参数搜索法提高多普勒中心估计的精度．为了在高对比度的场景下获得高精度的多普勒中心，文献[8]提出了一种基于图像的熵最小化的多普勒中t2,估计算法；针对成像中的图像拼接问题，文献[9]采用重频不变快速傅里叶变换(FastFourierTransform，FFT)方法实现恒定锐化比下的DBS图像的距离多普勒平面的拼接；文献[1O]对匀加速运动平台下的DBS成像方法进行了仿真

8、分析；文献[11]将SAR的方位聚焦处理方法推广到DBS成像中，提出了一种基于最小二乘拟合的DBS成像算法；文献[i23初步考虑了载机平台的非理想运动，提出一种基于惯导信息的多普勒波束锐化图像拼接算法．传统方法很少考虑到载机非理想运动对DBS图像拼接的影响．笔者建立了一种仿射校正模型，对影响DBS图像拼接的两个因素(载机姿态与载机位置)进行了系统分析，提出了一种对DBS子