蒋李兵,
王壮,
国防科技大学ATR重点实验室 ??长沙 ??410073
基金项目:国家部委基金
详细信息
作者简介:周子铂(1994–)，男，江西九江人。2016年在西安电子科技大学获得学士学位，现在国防科技大学自动目标识别重点实验室攻读硕士研究生，主要研究方向为空间信息获取与处理技术。E-mail: zibo_travel@163.com
蒋李兵(1982–)，男，江苏启东人。2014年在国防科技大学获得博士学位，现任国防科技大学电子科学学院自动目标识别重点实验室讲师，主要研究方向为电磁散射建模、微波成像和雷达图像解译。E-mail: jianglibing@nudt.edu.cn
王壮：王 壮(1973–)，男，陕西西安人。2001年在国防科技大学获得博士学位，现任国防科技大学自动目标识别重点实验室教授，博士生导师，主要研究方向为雷达信息处理、空间目标监视、目标识别。E-mail: wangzhuang@nudt.edu.cn
通讯作者:王壮 ?wangzhuang@nudt.edu.cn
中图分类号:TN95计量
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出版历程
收稿日期:2018-09-03
修回日期:2018-11-06
网络出版日期:2018-11-21
Image Registration Based on Wave Path Difference Compensation for InISAR
Zhou Zibo,Jiang Libing,
Wang Zhuang,
ATR Laboratory, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
Funds:The National Ministries Foundation
摘要
摘要:逆合成孔径雷达(ISAR)图像配准是干涉逆合成孔径雷达(InISAR)成像领域一个关键的课题，可以实现同一散射点在不同ISAR图像中的对齐，以便于后续的ISAR图像干涉处理。该文分析了ISAR图像失配准的原因，即散射点到不同天线之间的波程差，并据此提出一种基于波程差补偿的方法来实现不同天线ISAR图像之间的精确配准。首先通过调频傅里叶变换估计目标相对于雷达的转速；进一步根据波程差与目标转动角速度的关系构建补偿相位消除散射点到不同天线间的波程差，并通过2维傅里叶变换获得配准之后的ISAR图像。最后利用干涉处理获得目标真实的3维结构。该文方法可以在回波域通过波程差补偿实现ISAR图像配准，配准之后的各散射点在图像中的位置相同；而经过相关法配准之后的ISAR图像中的各散射点之间有一个像素单元的错位，即该方法的配准效果更精确。此外，基于相关法的图像配准方法耗时达到万秒级，而基于该方法的ISAR图像配准时间仅为秒级，即该方法计算效率更高。最终的InISAR 3维成像结果中，该方法的散射点坐标重构误差为0.3034，而基于相关法的成像结果的误差(45.8529)远大于此。因此，基于所提出方法的InISAR 3维成像结果精度更高。
关键词:干涉逆合成孔径雷达/
逆合成孔径雷达图像配准/
波程差/
调频傅里叶变换
Abstract:In Interferometric Inverse Synthetic Aperture Radar (InISAR) three-Dimensional (3D) imaging, Inverse Synthetic Aperture Radar (ISAR) image registration is a key process. It arranges similar scatterers in different ISAR images on the same pixel cell, which completes the interferometric processing for similar scatterers to obtain their 3D coordinates. This paper analyses the ISAR image mismatch caused by the difference of the wave path between the scatterer and different radars and then proposes a new ISAR image registration method that consists of three steps, based on wave path difference compensation. First, chirp Fourier transform is used to estimate the rotational angular velocity of the target. Second, the compensation phase is constructed according to the rotational angular velocity to eliminate the wave path difference between scatterer and different radars. Finally, two-Dimensional (2D) Fourier transform can yield ISAR images without mismatch. The proposed method can directly achieve ISAR image registration in an echo field. After image registration based on this method, the scatterers match-up well. But after image registration based on the correlation method, the scatterers have a mismatch of about one pixel cell. Compared to the correlation method, this method can achieve image registration more efficiently. Finally, the 3D imaging error (0.3034) based on this method is smaller than that (45.8529) of the correlation method.
Key words:Interferometric Inverse Synthetic Aperture Radar?(InISAR)/
ISAR image registration/
Wave path difference compensation/
Chirp Fourier transform
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