SAR成像中的BP算法 |
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写在前面一、BP算法概述二、具体实现步骤1. 距离向压缩2. 距离向插值3. 划分网格4. 后向投影5. 相干叠加
思考:为什么该算法有效呢?三、代码四、参考文献
写在前面
这篇文章主要记录了本人对合成孔径雷达中的BP算法的一些理解。本人也是初学者,要是有理解不到位的地方欢迎大家留言讨论。 最近也在网上看了一些有关BP算法的讲解,但是看了之后还是无法理解该算法为什么有效。个人感觉网上有关SAR的讲解比较少,要想深入理解还是要看论文。 本人写这篇博客的主要目的是加深自己的理解,也方便日后查找和回忆,顺便锻炼一下表达能力。要是侥幸对其他读者有些帮助当然再好不过。 一、BP算法概述BP的全称是BackProjection,即后向投影。它是受CAT(computer aided tomography)的启发而诞生的,是一种经典的时域成像算法。参考文献5最早提出了该算法。其显著特征是精确度高,计算量大。另外对雷达航迹没有特殊要求(直线轨迹、圆轨迹均可),条带模式、聚束模式都适用。 BP算法的基本思想:将雷达回波数据反向投影到成像区域的每个像素,再将每个像素处的回波进行相干叠加。 二、具体实现步骤 1. 距离向压缩一般采用匹配滤波的方式来进行压缩。 2. 距离向插值其中的一种方法是在频域补零后再进行ifft。 将成像区域划分成网格,最终形成的SAR图像中每个像素代表一个网格。 4. 后向投影计算雷达在每个方位时刻(发射脉冲的时刻)与每个网格点的距离Rij,并计算出双程时延tij(=2*Rij/c)。然后在当前方位时刻下采集到的数据中,根据tij找到距离也是Rij的数据,我们认为这个网格点在这一方位时刻收到的就是这个数据。 因为距离向采样率有限,所以并不是每个tij都能找到对应的数据,找不到就只能近似到临近的值,这就是前面要进行插值的原因。插值的目的是提高精度,使得每个tij都能找到与其时刻更接近的数据。 5. 相干叠加将每个方位向时刻的数据进行相位补偿后再叠加 补偿量e^(4j
π
\pi
πRij/
λ
\lambda
λ) 以下两张图是在其他文章中看到的,放在这里以供参考。 个人的直观理解是:距离经过向压缩后是sinc函数的形式,峰值处对应的是目标位置。由于距离徙动的存在,同一个点目标在不同方位时刻对应的峰值位置不同。若某点处有目标,则在BP算法中该点处叠加的每个值都应是峰值,最后形成的图像该点处的值就会很大。而对于没有目标的点来说,由于每次叠加的都是一个随机的值,最后该点处的值就会趋近零。 三、代码部分代码如下(仅供参考): %根据时延在回波域寻找相应位置并进行成像 f_back=zeros(Na,Nr); for ii=1:Na R_ij=sqrt(R.^2+(Y-Va*ta(ii)).^2); t_ij=2*R_ij/c; t_ij=round((t_ij-(2*Rmin/c-Tr/2))/dtr); it_ij=(t_ij>0&t_ij |
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