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Supervised by Ministry of Industry and Information Technology of The People's Republic of China Sponsored by Harbin Institute of Technology Editor-in-chief Yu Zhou ISSNISSN 1005-9113 CNCN 23-1378/T

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Related citation:Yong Wang,Shuai Feng,Qingxiang Zhang.Inverse Synthetic Aperture Radar Imaging of Multi-Targets Based on Image Processing Technique[J].Journal of Harbin Institute Of Technology(New Series),2018,25(6):46-58.DOI:10.11916/j.issn.1005-9113.18024.
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Inverse Synthetic Aperture Radar Imaging of Multi-Targets Based on Image Processing Technique
Yong Wang, Shuai Feng,Qingxiang Zhang
(Research Institute of Electronic Engineering Technology, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)
Abstract:
This paper presents a new multi-targets inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging approach via the image segmentation processing. This method can separate multi-targets with similar velocities, and there is no strict limit on the rotational state of the targets. Firstly, the motion compensation for the completely multi-targets echo is carried out and the coarse image can be achieved with the Range-Doppler (RD) technique. Then a series of image processing methods and image segmentation processing are used to separate the echo data of each mono-target. At last, the image with high quality of each target can be achieved with the RD technique and the Range-Instantaneous-Doppler (RID) technique. ISAR imaging results of simulated and measured data validate the validity of the proposed approach.
关键词:  ISAR  multi-targets  image segmentation
DOI:10.11916/j.issn.1005-9113.18024
分类号:TN957.51
Fund:
Descriptions in Chinese:
  

基于图像处理技术的ISAR多目标成像

王勇,冯帅,张庆祥

(哈尔滨工业大学 电子与信息工程学院,哈尔滨 150001)

创新点说明:

提出一种基于图像域分割处理的多舰船目标ISAR成像算法,创新点如下:

1. 首先应用图像域的一系列处理将稀疏的多目标ISAR图像变为边缘清晰、相互无交叠的多目标轮廓像,进而应用图像域的滤波器实现目标的分离提取,针对分离出的单目标进行精确的聚焦成像。

2. 所用方法解决了速度相近的多目标ISAR成像问题,可有效解决方位向或距离像不可分割目标的分离问题。并在实测数据验证中表现出良好性能。

研究目的:

为解决速度相近的多目标在ISAR成像中难以精确聚焦与有效分割,提出一种基于图像域分割处理的多舰船目标ISAR成像算法。该算法具有一定鲁棒性与自适应性,可对距离相距较近、平动速度相似、三维摆动不同的多目标进行有效分割与再聚焦成像。

研究方法:

1. 对多目标回波数据进行距离压缩,应用积累互相关法及恒定相位差消除法进行整体的初步运动补偿,之后应用RD算法得到多目标的粗成像结果。

2. 对粗成像结果依次进行全局噪声抑制、自适应图像截取、条纹干扰及斑痕噪声抑制、图像空洞填充、几何聚类分割,得到目标各自的轮廓。之后应用该轮廓在复图像域实现目标的分割与提取。

3. 将提取到的目标数据反变换至数据域,重新进行单目标的运动补偿,之后应用RD算法及RID算法(PGCPF)得到不同目标各自的清晰成像结果。

结果:

1. 针对多个相似速度目标(四个舰船目标具有相似的平移运动和不同的三维摆动)进行仿真实验,目标完整分离且成像清晰,说明本文所提出算法的有效性。

2. 应用一段实测双船数据对算法性能做出验证,结果显示分离效果较好,成像较为清晰,说明本文所提出算法具备处理实际场景数据的能力。

结论:

当雷达回波内出现多个目标回波时,由于目标的运动状态差异,导致传统的运动补偿方法无法同时将目标的运动精确补偿,造成成像质量偏低。本文提出一种基于图像域分割处理的多舰船目标ISAR成像算法。该算法经过仿真及实测数据的验证,具备一定的鲁棒性及自适应性。

关键词:图像分割,多目标,ISAR

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