一种干涉成像雷达高度计多分量海浪图像重聚焦方法、设备、存储介质及产品

本发明涉及干涉成像雷达高度计图像信息处理领域，特别涉及一种干涉成像雷达高度计多分量海浪图像重聚焦方法、设备、存储介质及产品。

背景技术：

1、作为一种微波成像雷达，干涉成像雷达高度计利用较长的相干积分时间实现高分辨率图像获取。当机载干涉成像雷达高度计对海面进行观测时，由于海面始终处于动态变化状态，机载干涉成像雷达高度计较长的合成孔径时间会导致图像中的海浪特征出现模糊的问题。为了更好地实现机载干涉成像雷达高度计对海浪的观测，需要对干涉成像雷达高度计图像进行重聚焦操作，还原图像中的海浪特征。常见的海浪图像重聚焦方法是确定聚焦速度的搜索范围，利用一组聚焦速度对成像过程中方位向匹配滤波器进行补偿，补偿后的图像转换到波数域求取功率谱，选取功率谱能量最高对应的聚焦速度作为最佳聚焦速度，其补偿后的图像即为聚焦好的图像。但是海面由多种海浪分量共同叠加组成，上述方法仅考虑了能量较强的海浪特征，其他海浪特征会在进行功率谱能量评估时被掩盖导致信息丢失。因此针对海浪之间信息相互干扰的问题，提出一种多分量海浪图像重聚焦方法，实现多种海浪信息重聚焦，对于反演海浪谱、获取准确的海浪信息具有重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术缺陷，实现干涉成像雷达高度计图像中多种海浪分量的重聚焦，实现多分量海浪特征增强，恢复合成孔径雷达图像中的海浪信息，提出了一种干涉成像雷达高度计多分量海浪图像重聚焦方法、设备、存储介质及产品。

2、有鉴于此，本发明提出了一种干涉成像雷达高度计多分量海浪图像重聚焦方法，所述方法包括：

3、步骤1)读取干涉成像雷达高度计获取的海浪图像；

4、步骤2)设定聚焦速度搜索范围，对海浪图像进行处理获取以聚焦速度为第三维度的海浪图像三维交叉谱；

5、步骤3)对海浪图像三维交叉谱取对数，去除强度低于设定阈值的点；

6、步骤4)进行聚类处理，得到不同类别的海浪分量谱数据；

7、步骤5)提取聚类后的海浪分量谱数据的相位特征，得到不同海浪分量的最佳聚焦速度；

8、步骤6)利用不同海浪分量的最佳聚焦速度对干涉成像雷达高度计方法的压缩过程进行修正，利用修正后方位向匹配滤波器对未进行方位压缩数据重新进行方位压缩，得到多种海浪分量的重聚焦图像；

9、步骤7)利用重聚焦图像进行干涉处理，获取重聚焦后的海浪高度图像。

10、优选的，所述步骤2)包括：

11、步骤2-1)设定聚焦速度搜索范围，得到一组聚焦速度；

12、步骤2-2)将干涉成像雷达高度计获取的海浪图像与方位向匹配滤波器复共轭进行相乘，还原为未经过方位压缩的数据；

13、步骤2-3)利用步骤2-1)中获取的不同聚焦速度对方位向匹配滤波器进行修正，再使用修正后的方位向匹配滤波器对步骤2-2)得到的数据进行方位压缩，得到一组修正后的海浪图像；

14、步骤2-4)对不同聚焦速度所得的修正后的海浪图像分别计算交叉谱，再对交叉谱按照聚焦速度进行排列，得到三维海浪图像交叉谱数据。

15、优选的，所述步骤2-3)修正后的方位向匹配滤波器h(η)为：

16、

17、其中，η为慢时间，r0为雷达平台到目标点最短距离，vs为雷达平台的运动速度，δv为聚焦速度。

18、优选的，所述步骤4)聚类处理采用dbscan算法进行聚类处理，将获取的中心对称的类别合并为一类。

19、优选的，所述步骤5包括：

20、步骤5-1)选取一组海浪分量谱数据，基于海浪图像交叉谱信息中心共轭对称的特点，从该组海浪分量谱数据呈共轭对称的两部分数据中选择其中一部分，进行后续操作；

21、步骤5-2)将步骤5-1)所选取的三维海浪图像交叉谱数据沿聚焦速度进行切片，将每个切片中波数域的数据点虚部符号信息进行加和，得到该聚焦速度对应的交叉谱虚部符号信息；

22、步骤5-3)将交叉谱虚部符号信息与聚焦速度一一对应，获得一条以聚焦速度为变量的交叉谱虚部符号变化曲线，该曲线与y＝0的交点即为该海浪分量的最佳聚焦速度；

23、步骤5-4)选取另一组海浪分量谱数据，重复步骤5-1)～步骤5-3)，直至获取所有海浪分量的最佳聚焦速度。

24、优选的，步骤6)包括：

25、将不同的最佳聚焦速度代入步骤2-3)修正后的方位向匹配滤波器得到进一步修正后的方位向匹配滤波器h′(η)：

26、

27、其中，η为慢时间，r0为雷达平台到目标点最短距离，vs为雷达平台的运动速度，为第i个海浪分量对应的最佳聚焦速度，l为海浪分量总数；

28、利用进一步修正后的方位向匹配滤波器h′(η)对步骤2-2)得到的未经过方位压缩的数据进行方位压缩，得到对应海浪分量重聚焦后的海浪图像。

29、优选的，所述步骤7)中干涉处理，包括：配准、获取干涉相位、空间滤波和高度重建操作。

30、第二方面，本发明提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述方法的步骤。

31、第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。

32、第四方面，本发明还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

33、与现有技术相比，本发明的优势在于：

34、本发明的方法通过在波数域中将海浪信息分离开，并引入交叉谱相位信息进行最佳聚焦速度搜索，有效地解决了图像中能量较强的海浪分量干扰其他海浪分量最佳聚焦速度搜索的问题。通过获取多种海浪分量的最佳聚焦速度，恢复不同海浪的信息，实现干涉成像雷达高度计幅度图像中海浪条纹特征的增强，利于干涉成像雷达高度计高度图像中海浪信息的获取，便于海浪信息提取以进行后续海浪谱反演等操作，满足后续对海浪信息的需求。

1.一种干涉成像雷达高度计多分量海浪图像重聚焦方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的干涉成像雷达高度计多分量海浪图像重聚焦方法，其特征在于，所述步骤2)包括：

3.根据权利要求2所述的干涉成像雷达高度计多分量海浪图像重聚焦方法，其特征在于，所述步骤2-3)修正后的方位向匹配滤波器h(η)为：

4.根据权利要求1所述的干涉成像雷达高度计多分量海浪图像重聚焦方法，其特征在于，所述步骤4)聚类处理采用dbscan算法进行聚类处理，将获取的中心对称的类别合并为一类。

5.根据权利要求1所述的干涉成像雷达高度计多分量海浪图像重聚焦方法，其特征在于，所述步骤5包括：

6.根据权利要求3所述的干涉成像雷达高度计多分量海浪图像重聚焦方法，其特征在于，步骤6)包括：

7.根据权利要求1所述的干涉成像雷达高度计多分量海浪图像重聚焦方法，其特征在于，所述步骤7)中干涉处理，包括：配准、获取干涉相位、空间滤波和高度重建操作。

8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1所述方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1所述方法的步骤。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1所述方法的步骤。