一种微弱痕迹处理方法、装置、检测方法及装置

摘要

本发明公开了一种微弱痕迹处理方法、装置、检测方法及装置，所述处理方法包括：对制作的地物背景下的痕迹样本进行测试，获取痕迹样本在不同擦地角下的全方位扫频雷达散射截面RCS测试数据；对所述RCS测试数据进行二维高分辨逆合成孔径雷达ISAR成像，获取不同擦地角下的全方位ISAR图像数据；对所述痕迹样本在预定擦地角下的多个方位角的ISAR图像数据进行融合，得到微弱痕迹的多角度融合增强结果图像；对比不同擦地角下全方位ISAR图像数据的融合结果图像；确定所述地物背景下对微弱痕迹进行目标增强优选的擦地角角度数据。本发明能够实现微弱痕迹目标的发现、探测和识别。

权利要求

1.一种微弱痕迹处理方法，其特征在于，包括：对制作的地物背景下的痕迹样本进行测试，获取痕迹样本在不同擦地角下的全方位扫频雷达散射截面RCS测试数据；

对所述RCS测试数据进行二维高分辨逆合成孔径雷达ISAR成像，获取不同擦地角下的全方位ISAR图像数据；

对所述痕迹样本在预定擦地角下的多个方位角的ISAR图像数据进行融合，得到微弱痕迹的多角度融合增强结果图像；

对比不同擦地角下全方位ISAR图像数据的融合增强结果图像；确定所述地物背景下对微弱痕迹进行目标增强选用的擦地角角度数据。

2.根据权利要求1所述的微弱痕迹处理方法，其特征在于，对所述痕迹样本在预定擦地角下的多个方位角的ISAR图像数据进行融合之前还包括：对预定擦地角下的多个方位角的ISAR图像进行配准和多视平均。

3.根据权利要求1或2所述的微弱痕迹处理方法，其特征在于，获取痕迹样本在不同擦地角下的全方位扫频RCS测试数据包括：在预定的雷达工作参数下，用RCS值已知的定标体对雷达进行标定，实现对雷达的频响误差校准；

利用校准后的雷达对痕迹样本进行不同擦地角下的全方位扫频RCS测量，得到不同擦地角下的全方位扫频RCS测试数据。

4.根据权利要求3所述的微弱痕迹处理方法，其特征在于，对所述RCS测试数据进行二维高分辨ISAR成像包括：

对所述痕迹样本的全方位扫频RCS测试数据采用滤波‑逆投影成像算法进行二维高分辨ISAR成像。

5.根据权利要求4所述的微弱痕迹处理方法，其特征在于，对所述痕迹样本的全方位扫频RCS测试数据采用滤波‑逆投影成像算法进行二维高分辨ISAR成像包括：确定合成孔径角的范围；

在预定擦地角下，将合成孔径教的范围内的每个方位角的RCS测试数据进行相干处理；

检测分辨率是否满足要求，若不满足要求时，采用线性插值方法将距离向和方位向分辨率插值得到理想的分辨率。

6.根据权利要求2所述的微弱痕迹处理方法，其特征在于，对预定擦地角下的多个方位角的ISAR图像进行配准和多视平均包括：将预定擦地角下的不同方位的ISAR像进行斜距图到地距图的转换，再根据方位角信息将其旋转到预设角度；

将配准后的预定擦地角下所有方位角的ISAR图像进行幅度平均处理，得到多方位角度融合增强结果图像。

7.一种微弱痕迹检测方法，其特征在于，包括：获取预设擦地角范围下待识别痕迹的全方位扫频雷达散射截面RCS数据；

对所述RCS数据进行二维高分辨逆合成孔径雷达ISAR成像，获取所述擦地角范围下的全方位ISAR图像数据；

对所述待识别痕迹在所述预定擦地角范围下的多个方位角的ISAR图像数据进行融合，得到微弱痕迹的多角度融合增强结果图像；

利用所述擦地角范围下的全方位ISAR多角度融合增强结果图像进行待识别痕迹的探测识别；

其中，预设擦地角范围通过权利要求1至6任一所述的微弱痕迹处理方法确定。

8.一种微弱痕迹处理装置，其特征在于，包括：测试数据获取模块，设置为对制作的地物背景下的痕迹样本进行测试，获取痕迹样本在不同擦地角下的全方位扫频雷达散射截面RCS测试数据；

图像处理模块，设置为对所述RCS测试数据进行二维高分辨逆合成孔径雷达ISAR成像，获取不同擦地角下的全方位ISAR图像数据；

多角度融合模块，设置为对所述痕迹样本在预定擦地角下的多个方位角的ISAR图像数据进行融合，得到微弱痕迹的多角度融合增强结果图像；

融合效果确定模块，设置为对比不同擦地角下全方位ISAR图像数据的融合增强结果图像，确定所述地物背景下对微弱痕迹进行目标增强选用的擦地角角度数据。

9.根据权利要求8所述的微弱痕迹处理装置，其特征在于，还包括校准模块，设置为在预定的雷达工作参数下，用RCS值已知的定标体对雷达进行标定，实现对雷达的频响误差校准。

10.一种微弱痕迹检测装置，其特征在于，包括：检测数据获取模块，设置为获取预设擦地角范围下待识别痕迹的全方位扫频雷达散射截面RCS数据；

成像处理模块，设置为对所述RCS数据进行二维高分辨逆合成孔径雷达ISAR成像，获取所述擦地角范围下的全方位ISAR图像数据；

数据融合模块，设置为对所述待识别痕迹在所述预定擦地角范围下的多个方位角的ISAR图像数据进行融合，得到微弱痕迹的多角度融合增强结果图像；

探测识别模块，设置为利用所述擦地角范围下的全方位ISAR多角度融合增强结果图像，进行所述待识别痕迹的探测识别；

其中，预设擦地角范围通过权利要求1至6任一所述的微弱痕迹处理方法确定。

说明书

一种微弱痕迹处理方法、装置、检测方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及微弱痕迹目标检测技术领域，特别是涉及一种微弱痕迹处理方法、装置、检测方法及装置。

背景技术

[0002] 对敏感目标准确获取识别是实现复杂环境中涉恐人员、车辆、骡马等的及时发现、及时响应的有效途径之一。因此，研究人员、骡马、车辆等敏感目标痕迹的检测与分类技术
具有十分重要的意义。然而，人员、骡马、车辆等痕迹目标由于结构和尺度较小，属于微弱目
标，在低分辨雷达图像甚至单一视角的高分辨雷达图像中很难被发现。

[0003] 因此，亟需一种微弱痕迹的目标增强方法。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种微弱痕迹处理方法、装置、检测方法及装置，实现快速微弱痕迹目标的发现、探测和识别。

[0005] 本发明公开了一种微弱痕迹处理方法，包括：对制作的地物背景下的痕迹样本进行测试，获取痕迹样本在不同擦地角下的全方位扫频雷达散射截面RCS测试数据；

[0006] 对所述RCS测试数据进行二维高分辨逆合成孔径雷达ISAR成像，获取不同擦地角下的全方位ISAR图像数据；

[0007] 对所述痕迹样本在预定擦地角下的多个方位角的ISAR图像数据进行融合，得到微弱痕迹的多角度融合增强结果图像；

[0008] 对比不同擦地角下全方位ISAR图像数据的融合增强结果图像；确定所述地物背景下对微弱痕迹进行目标增强选用的擦地角角度数据。

[0009] 优选地，对所述痕迹样本在预定擦地角下的多个方位角的ISAR图像数据进行融合之前还包括：

[0010] 对预定擦地角下的多个方位角的ISAR图像进行配准和多视平均。

[0011] 优选地，获取痕迹样本在不同擦地角下的全方位扫频RCS测试数据包括：

[0012] 在预定的雷达工作参数下，用RCS值已知的定标体对雷达进行标定，实现对雷达的频响误差校准；

[0013] 利用校准后的雷达对痕迹样本进行不同擦地角下的全方位扫频RCS测量，得到不同擦地角下的全方位扫频RCS测试数据。

[0014] 优选地，对所述RCS测试数据进行二维高分辨ISAR成像包括：

[0015] 对所述痕迹样本的全方位扫频RCS测试数据采用滤波‑逆投影成像算法进行二维高分辨ISAR成像。

[0016] 优选地，对所述痕迹样本的全方位扫频RCS测试数据采用滤波‑逆投影成像算法进行二维高分辨ISAR成像包括：

[0017] 确定合成孔径角的范围；

[0018] 在预定擦地角下，将合成孔径教的范围内的每个方位角的RCS测试数据进行相干处理；

[0019] 检测分辨率是否满足要求，若不满足要求时，采用线性插值方法将距离向和方位向分辨率插值得到理想的分辨率。

[0020] 优选地，对预定擦地角下的多个方位角的ISAR图像进行配准和多视平均包括：

[0021] 将预定擦地角下的不同方位的ISAR像进行斜距图到地距图的转换，再根据方位角信息将其旋转到预设角度；

[0022] 将配准后的预定擦地角下所有方位角的ISAR图像进行幅度平均处理，得到多方位角度融合增强结果图像。

[0023] 第二方面，本发明提供一种微弱痕迹检测方法，包括：

[0024] 获取预设擦地角范围下待识别痕迹的全方位扫频雷达散射截面RCS数据；

[0025] 对所述RCS数据进行二维高分辨逆合成孔径雷达ISAR成像，获取所述擦地角范围下的全方位ISAR图像数据；

[0026] 对所述待识别痕迹在所述预定擦地角范围下的多个方位角的ISAR图像数据进行融合，得到微弱痕迹的多角度融合增强结果图像；

[0027] 利用所述擦地角范围下的全方位ISAR多角度融合增强结果图像进行待识别痕迹的探测识别；

[0028] 其中，预设擦地角范围通过上述的微弱痕迹处理方法确定。

[0029] 第三方面，本发明提供一种微弱痕迹处理装置，包括：

[0030] 测试数据获取模块，设置为对制作的地物背景下的痕迹样本进行测试，获取痕迹样本在不同擦地角下的全方位扫频雷达散射截面RCS测试数据；

[0031] 图像处理模块，设置为对所述RCS测试数据进行二维高分辨逆合成孔径雷达ISAR成像，获取不同擦地角下的全方位ISAR图像数据；

[0032] 多角度融合模块，设置为对所述痕迹样本在预定擦地角下的多个方位角的ISAR图像数据进行融合，得到微弱痕迹的多角度融合增强结果图像；

[0033] 融合效果确定模块，设置为对比不同擦地角下全方位ISAR图像数据的融合增强结果图像，确定所述地物背景下对微弱痕迹进行目标增强选用的擦地角角度数据。

[0034] 优选地，所述的微弱痕迹处理装置，还包括校准模块，设置为在预定的雷达工作参数下，用RCS值已知的定标体对雷达进行标定，实现对雷达的频响误差校准。

[0035] 第四方面，本发明提供一种微弱痕迹检测装置，包括：

[0036] 检测数据获取模块，设置为获取预设擦地角范围下待识别痕迹的全方位扫频雷达散射截面RCS数据；

[0037] 成像处理模块，设置为对所述RCS数据进行二维高分辨逆合成孔径雷达ISAR成像，获取所述擦地角范围下的全方位ISAR图像数据；

[0038] 数据融合模块，设置为对所述待识别痕迹在所述预定擦地角范围下的多个方位角的ISAR图像数据进行融合，得到微弱痕迹的多角度融合增强结果图像；

[0039] 探测识别模块，设置为利用所述擦地角范围下的全方位ISAR多角度融合增强结果图像，进行所述待识别痕迹的探测识别；

[0040] 其中，预设擦地角范围通过上述的微弱痕迹处理方法确定。与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0041] 本发明通过制作痕迹样本、高分辨成像测试和多角度融合等处理，验证了高分辨成像测量系统在特定擦地角的多角度融合处理实现微弱痕迹增强和探测识别是可行的，给
出基于多角度融合的微弱痕迹目标增强方法，总结出微弱痕迹目标在小擦地角下经过多角
度融合处理可以实现痕迹增强，并且给出了微弱痕迹多角度融合效果较好的适合擦地角范
围，进而更有利于微弱痕迹的探测识别，对实际高分辨成像雷达系统在进行微弱痕迹目标
的探测识别具有重要的指导意义。

[0042] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利
要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

[0043] 附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

[0044] 图1是根据本申请一个实施例的微弱痕迹处理方法的流程图；

[0045] 图2是根据本申请另一个实施例的微弱痕迹检测方法的流程图；

[0046] 图3是根据本申请另一个实施例的微弱痕迹处理装置的结构示意图；

[0047] 图4是根据本申请另一个实施例的微弱痕迹检测装置的结构示意图；

[0048] 图5是根据本申请另一个实施例的计算设备结构图；

[0049] 图6是根据本申请另一个实施例的计算机可读存储介质结构图；

[0050] 图7是根据本申请另一个实施例的地物背景盛放装置模型示意图；

[0051] 图8是根据本申请另一个实施例的地物背景盛放装置示意图；

[0052] 图9是根据本申请另一个实施例的沙地背景下脚印的痕迹样本图；

[0053] 图10是根据本申请另一个实施例的卫星遥感地物波谱外部结构示意图；

[0054] 图11是根据本申请另一个实施例的脚印痕迹样本在擦地角20°时全方位ISAR图像；其中，图11(a)是‑180°的ISAR图像；图11(b)是‑90°的ISAR图像；图11(c)是0°的ISAR图
像；图11(d)是90°的ISAR图像；

[0055] 图12是根据本申请另一个实施例的脚印痕迹样本在擦地角20°时全方位ISAR像融合结果图；

[0056] 图13是根据本申请另一个实施例的脚印痕迹样本在不同擦地角下的全方位ISAR像融合结果图；其中，图13(a)是20°的ISAR融合结果图像；图13(b)是30°的ISAR融合结果图
像；图13(c)是40°的ISAR融合结果图像；图13(d)是50°的ISAR融合结果图像；

[0057] 图14是根据本申请另一个实施例的沟痕迹样本在不同擦地角下的全方位ISAR像融合结果图；其中，图14(a)是30°的ISAR融合结果图像；图14(b)是40°的ISAR融合结果图
像；图14(c)是50°的ISAR融合结果图像；

[0058] 图15是根据本申请另一个实施例的坑痕迹样本在不同擦地角下的全方位ISAR像融合结果图；其中，图15(a)是30°的ISAR融合结果图像；图15(b)是40°的ISAR融合结果图
像；图15(c)是50°的ISAR融合结果图像。

具体实施方式

[0059] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人
员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0060] 在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺
序执行所示出或描述的步骤。

[0061] 实施例一

[0062] 如图1所示，本发明实施例提供一种微弱痕迹处理方法，可以包括步骤S101至步骤S104：

[0063] S101、对制作的地物背景下的痕迹样本进行测试，获取痕迹样本在不同擦地角下的全方位扫频雷达散射截面RCS测试数据；

[0064] S102、对所述RCS测试数据进行二维高分辨逆合成孔径雷达ISAR成像，获取不同擦地角下的全方位ISAR图像数据；

[0065] S103、对所述痕迹样本在预定擦地角下的多个方位角的ISAR图像数据进行融合，得到微弱痕迹的多角度融合增强结果图像；

[0066] S104、对比不同擦地角下全方位ISAR图像数据的融合增强结果图像；确定所述地物背景下对微弱痕迹进行目标增强选用的擦地角角度数据。

[0067] 本发明实施例中，对痕迹样本进行典型入射角度下的全方位RCS测试，其中，RCS测试可以利用毫米波进行，获取痕迹样本在不同擦地角下的全方位扫频RCS测试数据。

[0068] RCS测试是采用自由空间反射的相对标定法进行测量。为了保持测试的重复性和稳定性、将测试过程中人为操作影响最小化，将测量雷达保持处于连续测量且不断电状态、
测试过程中目标在转台上除了控制方位的转动外不做其它操作。

[0069] 本发明实施例中，步骤S103对所述痕迹样本在预定擦地角下的多个方位角的ISAR图像数据进行融合之前还包括：

[0070] 对预定擦地角下的多个方位角的ISAR图像进行配准和多视平均。

[0071] 本发明实施例中获取不同擦地角下的全方位ISAR像，对同一擦地角下的多个方位角的ISAR像进行配准和多视平均，得到痕迹样本在某一擦地角下的多角度融合结果图像。

[0072] 本发明实施例中，步骤S101中获取痕迹样本在不同擦地角下的全方位扫频RCS测试数据包括：

[0073] 在预定的雷达工作参数下，用RCS值已知的定标体对雷达进行标定，实现对雷达的频响误差校准；

[0074] 利用校准后的雷达对痕迹样本进行不同擦地角下的全方位扫频RCS测量，得到不同擦地角下的全方位扫频RCS测试数据。

[0075] 本发明实施例RCS测试采用自由空间反射的相对标定法进行测量。在确定的雷达工作频率、极化方式等条件下，用RCS值精确已知的定标体对雷达进行标定，完成对测量系
统的频响误差校准。经校准后的雷达即可进行RCS精密测量。

[0076] 本发明实施例中，步骤S102中对所述RCS测试数据进行二维高分辨ISAR成像包括：

[0077] 对所述痕迹样本的全方位扫频RCS测试数据采用滤波‑逆投影成像算法进行二维高分辨ISAR成像。

[0078] 本发明实施例中，对所述痕迹样本的全方位扫频RCS测试数据采用滤波‑逆投影成像算法进行二维高分辨ISAR成像包括：

[0079] 确定合成孔径角的范围；

[0080] 在预定擦地角下，将合成孔径教的范围内的每个方位角的RCS测试数据进行相干处理；

[0081] 检测分辨率是否满足要求，若不满足要求时，采用线性插值方法将距离向和方位向分辨率插值得到理想的分辨率。

[0082] 本发明实施例中确定的合成孔径角的范围一般为10°～20°之间的角度。

[0083] 本发明实施例中滤波‑逆投影成像算法是在方位向上直接进行相干处理，为了保证成像过程中相干处理效果，同时兼顾成像分辨率较高以利于后续多角度融合处理，在对
全方位的扫频RCS测试数据进行高分辨成像时，将合成孔径角选为某个角度范围。若需要进
一步提高分辨率，再采用线性插值方法将距离向和方位向分辨率插到理想的分辨率。

[0084] 本发明实施例中，对预定擦地角下的多个方位角的ISAR图像进行配准和多视平均包括：

[0085] 将预定擦地角下的不同方位的ISAR像进行斜距图到地距图的转换，再根据方位角信息将其旋转到预设角度；

[0086] 将配准后的预定擦地角下所有方位角的ISAR图像进行幅度平均处理，得到多方位角度融合增强结果图像。

[0087] 配准处理是将某一擦地角下的不同方位的ISAR图像首先进行斜距图到地距图的转换，再根据方位角信息将其旋转到某一固定角度，本发明实施例中可以是将所有方位下
的ISAR图像都旋转到0°。

[0088] 多视平均处理是将配准后的某一擦地角下所有方位角的ISAR图像进行幅度平均处理，得到多方位角度融合结果图像。为了达到较好的融合效果，本发明实施例中选取多幅
高分辨ISAR图像进行多视平均。

[0089] 本发明实施例一方面验证了利用多个方位角度下的数据进行融合可以增强微弱痕迹，另一方面也可以确定出利于检测识别的擦地角度范围。

[0090] 实施例二

[0091] 如图2所示，本发明实施例还提供一种微弱痕迹检测方法，可以包括步骤S201至步骤S204：

[0092] S201、获取预设擦地角范围下待识别痕迹的全方位扫频雷达散射截面RCS数据；

[0093] S202、对所述RCS数据进行二维高分辨逆合成孔径雷达ISAR成像，获取所述擦地角范围下的全方位ISAR图像数据；

[0094] S203、对所述待识别痕迹在所述预定擦地角范围下的多个方位角的ISAR图像数据进行融合，得到微弱痕迹的多角度融合增强结果图像；

[0095] S204、利用所述擦地角范围下的全方位ISAR多角度融合增强结果图像，进行待识别痕迹的探测识别；

[0096] 其中，预设擦地角范围通过上述的微弱痕迹处理方法确定。

[0097] 本发明实施例利用上述的微弱痕迹处理方法确定的擦地角角度数据进行微弱痕迹目标的发现、探测和识别。

[0098] 实施例三

[0099] 如图3所示，本发明实施例还提供一种微弱痕迹处理装置，包括：

[0100] 测试数据获取模块，设置为对制作的地物背景下的痕迹样本进行测试，获取痕迹样本在不同擦地角下的全方位扫频雷达散射截面RCS测试数据；

[0101] 图像处理模块，设置为对所述RCS测试数据进行二维高分辨逆合成孔径雷达ISAR成像，获取不同擦地角下的全方位ISAR图像数据；

[0102] 多角度融合模块，设置为对所述痕迹样本在预定擦地角下的多个方位角的ISAR图像数据进行融合，得到微弱痕迹的多角度融合增强结果图像；

[0103] 融合效果确定模块，设置为对比不同擦地角下全方位ISAR图像数据的融合增强结果图像，确定所述地物背景下对微弱痕迹进行目标增强选用的擦地角角度数据。

[0104] 本发明实施例中所述的微弱痕迹处理装置，还包括校准模块，设置为在预定的雷达工作参数下，用RCS值已知的定标体对雷达进行标定，实现对雷达的频响误差校准。

[0105] 实施例四

[0106] 如图4所示，本发明实施例还提供一种微弱痕迹检测装置，包括：

[0107] 检测数据获取模块，设置为获取预设擦地角范围下待识别痕迹的全方位扫频雷达散射截面RCS数据；

[0108] 成像处理模块，设置为对所述RCS数据进行二维高分辨逆合成孔径雷达ISAR成像，获取所述擦地角范围下的全方位ISAR图像数据；

[0109] 数据融合模块，设置为对所述待识别痕迹在所述预定擦地角范围下的多个方位角的ISAR图像数据进行融合，得到微弱痕迹的多角度融合增强结果图像；

[0110] 探测识别模块，设置为利用所述擦地角范围下的全方位ISAR多角度融合增强结果图像，进行所述待识别痕迹的探测识别；

[0111] 其中，预设擦地角角度数据通过上述的微弱痕迹处理方法确定。

[0112] 实施例五

[0113] 本申请实施例还提供了一种计算设备，参照图5，该计算设备包括存储器1120、处理器1110和存储在所述存储器1120内并能由所述处理器1110运行的计算机程序，该计算机
程序存储于存储器1120中的用于程序代码的空间1130，该计算机程序在由处理器1110执行
时实现用于执行任一项根据本发明的方法步骤1131。

[0114] 本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质。参照图6，该计算机可读存储介质包括用于程序代码的存储单元，该存储单元设置有用于执行根据本发明的方法步骤的程
序1131′，该程序被处理器执行。

[0115] 实施例六

[0116] 本发明实施例说明基于多角度融合的微弱痕迹目标增强方法的过程：

[0117] 一、构建基于多角度融合的微弱痕迹目标增强系统

[0118] 基于多角度融合的微弱痕迹目标增强系统，包括：设计并制作沙地背景下的痕迹样本模块、痕迹样本RCS测试数据获取模块、二维高分辨ISAR成像及多角度融合处理模块；
所述：

[0119] 设计并制作沙地背景下的痕迹样本模块的功能为：设计并制作实验室可操作可测的痕迹样本；

[0120] 痕迹样本测试数据获取模块的功能为：在“卫星遥感地物波谱特征实验室”内开展痕迹样本测试，获取痕迹样本在不同擦地角下的全方位扫频RCS测试数据；

[0121] 二维高分辨ISAR成像及多角度融合处理模块的功能为：对测试数据进行二维高分辨ISAR成像，获取多个擦地角下的全方位ISAR像，对特定擦地角下的全方位ISAR像进行配
准和多视平均，得到痕迹样本在特定擦地角下的多角度融合结果图像。

[0122] 二、设计并制作沙地背景下的痕迹样本

[0123] 由于地面环境种类繁多复杂，且大多难以实验室模拟，因此，本着地物环境相对易操作可控、痕迹较易实现且较为明显稳定的原则，在设计地物场景和痕迹样本时，选取沙地
作为地物场景类型，沙地上踩踏脚印或者用铁锹挖坑或沟作为痕迹样本类型。

[0124] 由于沙地具有松散特性，需要设计特殊盛放装置。另外，为了尽量减小盛放装置对实验室测量结果的影响，将采用透波性较好且刚性强的玻璃钢材料制作盛放装置。根据实
验室最大可测目标尺寸要求，将托盘尺寸设计为直径2000mm、厚50mm。由于沙地具有较大的
重量，测试过程中需要进行吊装，在玻璃钢托盘的底部设计了8个吊装扣，保证了测试过程
中吊装的可靠性。玻璃钢托盘示意图及尺寸和结构如图7和图8所示。

[0125] 将沙子平铺在玻璃钢托盘中，在平整的沙地上踩踏上不同大小和深度的脚印或者用铁锹挖坑或沟，至此，完成了痕迹样本的设计与制作。沙地背景下脚印的痕迹样本照片如
图9所示。

[0126] 三、痕迹样本测试数据获取

[0127] 对痕迹样本在“卫星遥感地物波谱特征实验室”内进行典型入射角度下的全方位毫米波RCS测试，获取痕迹样本在不同擦地角下的全方位扫频RCS测试数据。

[0128] “卫星遥感地物波谱特征实验室”采用“球形—柱形”相结合的结构形式，主体由球体部分、圆柱体部分组成，在球体和圆柱体的结合部位安装有圆弧形轨道，轨道上配置有可
以沿弧形轨道滑动的设备车。实验室结构如图10所示。两套雷达发射和接收设备分别置于
两台设备车上。在垂直于弧形轨道平面的地面上，布设有一条15米长的直线轨道，轨道上有
一个可以整体平动的转台，转台上用泡沫支架支撑被测试目标。实验室内部所有壁面均敷
有吸波材料，以降低多径效应和背景散射对试验的影响。

[0129] RCS是依据GJB 5022‑2001《室内场缩比目标雷达散射截面测试方法》，采用自由空间反射的相对标定法进行测量。在确定的雷达工作频率、极化方式等条件下，用RCS值精确
已知的定标体标定，完成对测量系统的频响误差校准。经校准后的系统即可进行RCS精密测
量。

[0130] 为了保持测试系统的重复性和稳定性、将测试过程中人为操作影响最小化，将测量系统保持处于连续测量且不断电状态、测试过程中目标在转台上除了控制方位的转动外
不做其它操作。

[0131] 测量时为了选取一个基准点，放置一个金属小球于沙盘边缘的某一位置。

[0132] 四、二维高分辨ISAR成像及多角度融合处理

[0133] 对痕迹样本的全方位扫频RCS测试数据采用滤波‑逆投影成像算法(back‑projection，BP)进行二维高分辨ISAR成像，获取不同擦地角下的全方位ISAR像，再对同一
擦地角下的多个方位角的ISAR像进行配准和多视平均，得到痕迹样本在某一擦地角下的多
角度融合结果图像。

[0134] 滤波‑逆投影成像算法是在方位向上直接进行相干处理，为了保证成像过程中相干处理效果，同时兼顾成像分辨率较高以利于后续多角度融合处理，在对全方位的扫频RCS
测试数据(频率：32～36GHz，间隔10MHz，方位角度‑180°～+180°，间隔0.1°)进行高分辨成
像时，将合成孔径角选为10°～20°之间的某个角度即可。若需要进一步提高分辨率，再采用
线性插值方法将距离向和方位向分辨率插到理想的分辨率即可。

[0135] 配准是将某一擦地角下的不同方位的ISAR像首先进行斜距图到地距图的转换，再根据方位角信息将其旋转到某一固定角度，本发明实施例中是将所有方位下的ISAR图像都
旋转到0°。

[0136] 多视平均处理是将配准后的某一擦地角下所有方位角的ISAR图像进行幅度平均处理，得到多方位角度融合结果图像。为了达到较好的融合效果，本发明实施例中选取37幅
高分辨ISAR像进行多视平均，方位角从‑180°～+180°，间隔10°。

[0137] 图11给出了脚印痕迹样本在擦地角20°时全方位ISAR像。可以看出，单个方位角度的ISAR像很难发现脚印痕迹。图12给出了脚印痕迹样本在擦地角20°时全方位ISAR像融合
结果。可以看出，经过多个方位角度下的ISAR像融合后，脚印痕迹明显被凸显出来。

[0138] 为了对比不同擦地角下多方位融合效果，本发明实施例中选取擦地角从20°～50°或30°～50°，间隔10°，如图13所示，给出了脚印痕迹样本在不同擦地角下的全方位ISAR像
融合结果，可以看出，擦地角较小时，如20°、30°，微弱痕迹融合效果较为明显，擦地角增加，
融合结果图像中痕迹越来越不明显，当擦地角50°时，即使经过多角度融合处理，痕迹也不
会被凸显出来。这是因为，当擦地角较小时，痕迹结构中水平和垂直方向形成的二面角效应
较为明显，当擦地角较大时，二面角效应减弱。对比不同类型的痕迹也可以看出，由于脚印
的痕迹结构中边缘垂直结构比较规整，二面角效应较为明显，因此融合结果中脚印痕迹更
为明显规整，边缘较为清晰；如图14和15所示，给出了沟痕迹样本、坑痕迹样本在不同擦地
角下的全方位ISAR像融合结果，由于沟和坑是用铁锹侧向挖成的，边缘垂直结构不是很规
整，且深度有浅有深，因此，与脚印相比，沟和坑的融合结果图像中沟和坑的边缘不是特别
清晰；综合以上结果，可以得出这一结论，当采用多角度融合方式对微弱痕迹进行增强时，
尽量选用小擦地角的多角度数据才可以获得较好的融合结果。

[0139] 至此，确定了基于多角度融合的微弱痕迹目标增强过程。

[0140] 本领域普通技术人员可以理解，上本发明实施例中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件
实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划
分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作
执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的
软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布
在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信
介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存
储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施
的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、
EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD‑ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、
磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何
其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数
据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且
可包括任何信息递送介质。