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下图给出了一个理想点目标的仿真回波数据实部,可以看出,回波数据在方位向和距离向上都是弥散的。SAR成像处理就是就是将下面的回波数据聚焦成一个点目标。

实际上,聚焦后的点目标是一个二维sinc函数。因此本文结合sinc函数介绍SAR点目标聚焦的指标。sinc函数的表达式如下所示

在区间[-10,10]上的sinc函数如下图所示

在分析SAR成像性能指标时,要取绝对值并转换成分贝,波形如下图所示

衡量图像聚焦质量的关键指标主要包含三个:分辨率、积分旁瓣比和峰值旁瓣比。这三项指标的定义如下:

分辨率

分辨率:冲激响应的3dB宽度。

下图给出了sinc函数的3dB宽度示意图及其局部放大图,可以看出其3dB宽度为0.886 s。

SAR图像的分辨率与光学图像的分辨率不同。在SAR图像中,分辨率指的是能够区分两个目标的最小距离。仍然以上面的sinc函数为例,假设两个函数的时间间隔为δ,那么两条信号叠加后的结果如下图所示,其中蓝线和绿线分别为两个sinc函数,黑线为叠加后的信号。

δ

Sinc信号

0.443

0.6

0.7

0.8

0.886

1

峰值旁瓣比

峰值旁瓣比:第一旁瓣与主瓣的高度比,单位dB。下图给出了sinc函数的第一旁瓣强度约为-13.26dB。SAR图像的峰值旁瓣比越低,弱目标的主瓣越不容易被邻近强目标的旁瓣淹没,通常实际SAR地面处理中,要求PSLR在-20dB以下,这一指标可以通过加窗来达到。

积分旁瓣比

积分旁瓣比(ISLR):冲激相应分辨单元外的能量与分辨单元内的能量的比值,单位dB。对于理想的sinc函数,其ISLR约为-10dB。SAR图像的ISLR越低,图像中暗回波区越不容易被邻近强散射去所影响,通常SAR地面处理系统中,要求ISLR在-17dB一下,这一指标可以通过加窗来达到。

关于ISLR的定义:ISLR的定义是冲激相应分辨单元外的能量与分辨单元内的能量的比值,但是不同文献或者实际SAR定标质评系统对这里的分辨单元的定义可能不同:文献中更多的将整个主瓣定义为分辨单元,因此ISLR就是冲激响应除主瓣外的能量与主瓣内的能量的比值;实际工程中更多的将主瓣的3dB宽度定义为分辨率单元,因此ISLR就是冲激响应3dB外的能量与3dB内的能量比值。显然第二种定义方式更严苛。

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