(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111434317.2 (22)申请日 2021.11.29 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 211106 江苏省南京市江宁区将军路 29号 (72)发明人 雷永臻　夏伟杰　李海林　周建江　 汪飞　 (74)专利代理 机构 北京东方盛凡知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11562 代理人 李娜 (51)Int.Cl. G06T 5/00(2006.01) G06N 3/04(2006.01) G06K 9/62(2022.01) G06F 30/27(2020.01) (54)发明名称 一种用于仿真合成孔径雷达图像的数据增 强方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种用于仿真合成孔径雷达 图像的数据增强方法及系统， 本发 明提供的数据 增强方法， 首先根据预设参数以及对合成孔径雷 达图像的分析， 确定相干斑噪声方差、 噪声空间 相关性强度和背景反射相对强度的增强范围， 然 后在该范围内随机选取增强参数， 根据乘性噪声 模型和杂波背景电磁散射模型对输入的仿真合 成孔径雷达图像数据实现在 线增强； 本发明还根 据提出的数据增强方法， 设计了用于实现数据增 强方法的数据增强系统； 本发明可以在线快速生 成多种雷达图像的增强样本， 模拟多种不同的杂 波和背景环 境下的目标图像， 可用于生成特定目 标的样本数据集， 为训练深度学习目标检测模型 提供丰富可用的仿真训练数据。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 114066776 A 2022.02.18 CN 114066776 A 1.一种用于 仿真合成孔径雷达图像的数据增强方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 通过电磁仿真方法， 仿真出合成孔径雷达 图像， 并获取所述合成孔径雷达 图像的特征 参数， 以及所述特征参数的增强范围， 其中， 所述特征参数包括相干斑噪声方差、 噪声空间 相关性强度和背景反射相对强度； 基于所述相干斑噪声方差以及所述相干斑噪声方差的第 一增强范围， 根据乘性噪声模 型， 对所述 孔径雷达图像进行相干斑噪声增强处 理， 获取增强后的第一图像； 基于所述第 一图像的所述噪声空间相关性强度， 根据噪声卷积模型进行 噪声相关性增 强处理， 获取增强后的第二图像， 并对所述第二图像进行归一 化处理， 获取第三图像； 基于所述第 三图像的所述背景反射相对强度， 根据背景反射模型进行背景反射增强处 理， 获取增强后的第四图像， 并对所述第四图像进行拉伸复原至所述第二图像的图像大小 范围， 获取第五图像， 其中， 所述第五图像用于表示所述 孔径雷达图像的数据增强图像。 2.根据权利要求1所述 一种用于 仿真合成孔径雷达图像的数据增强方法， 其特 征在于： 在获取特征参数的过程中， 所述相干斑噪声方差的表达式为： 其中， yloc表示所述合成孔径雷达图像y0中一个滑动窗口的区域， 表示该滑动窗口区 域的像素均值， Nloc表示滑窗中的像素数目， i和j表 示像素的索引， σloc表示单个滑动窗口区 域的相干斑噪声方差， 对单张图像内所有的σloc取平均得到合成孔径雷达图像y0的相干斑 噪声方差σ 。 3.根据权利要求2所述 一种用于 仿真合成孔径雷达图像的数据增强方法， 其特 征在于： 在获取特征参数的过程中， 所述背景反射强度的表达式为: 其中， yt和yc分别表示所述合成孔径雷达图像y0中的目标区域和杂波区域， Nc表示杂波 区域的像素 数目， i、 j、 k和l表示像素的索引。 4.根据权利要求3所述 一种用于 仿真合成孔径雷达图像的数据增强方法， 其特 征在于： 在获取增强后的第一图像的过程中， 所述乘性噪声模型的表达式为： 式中， y1表示所述第一图像， y0为所述合成孔径雷达图像,fray和fgau分别为瑞利分布随 机噪声和高斯分布随机噪声：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114066776 A 2其中， z代 表随机变量， σ 表示所述相干斑噪声增强参数。 5.根据权利要求 4所述一种用于 仿真合成孔径雷达图像的数据增强方法， 其特 征在于： 在获取增强后的第二图像的过程中， 所述噪声卷积模型的模型表达式为： 其中， y2表示所述第二图像， i、 j、 s和t 表示像素的索引,wk为sinc卷积核。 6.根据权利要求5所述 一种用于 仿真合成孔径雷达图像的数据增强方法， 其特 征在于： 通过频域矩形窗乘积的逆傅里叶变换得到的sinc函数， 构 建噪声卷积模型的所述sinc 卷积核， 其中， 所述si nc卷积核的表达式为： wk＝IFFT(rect(M,N) ×rect(M,N)') 其中， IFFT()表示逆傅里叶变换， rect(M,N)表示函数长度为M， 窗大小为N的一维矩形 窗函数。 7.根据权利要求6所述 一种用于 仿真合成孔径雷达图像的数据增强方法， 其特 征在于： 在获取第三图像的过程中， 所述归一 化处理的过程 为： 其中， ymin和ymax分别表示第二图像y2中的最小值和最大值， y3表示第三图像。 8.根据权利要求7 所述一种用于 仿真合成孔径雷达图像的数据增强方法， 其特 征在于： 在获取增强后的第四图像的过程中， 所述背景反射模型的表达式为： 其中， y4表示所述第四图像， γ表示背景反射增强参数， α 和β 表示常参数。 9.一种用于 仿真合成孔径雷达图像的数据增强系统， 其特 征在于， 包括， 数据采集模块， 用于通过电磁仿真方法， 仿真出合成孔径雷达图像， 并获取所述合成孔 径雷达图像的特征参数， 以及所述特征参数的增强范围， 其中， 所述特征参数包括相干斑噪 声方差、 噪声空间相关性强度和背景反射相对强度； 第一图像处理模块， 用于基于所述相干斑噪声方差以及所述相干斑噪声方差的第 一增 强范围， 根据 乘性噪声模型， 对 所述孔径雷达图像进 行相干斑噪声增强处理， 获取增强后的 第一图像； 第二图像处理模块， 基于所述第一图像的所述噪声空间相关性强度， 根据噪声卷积模 型进行噪声相关性增强处理， 获取增强后的第二图像， 并对所述第二图像进行归一化处理， 获取第三图像； 第三图像处理模块， 用于基于所述第三图像的所述背景反射相对强度， 根据背景反射 模型进行背景反射增强处理， 获取增强后的第四图像， 并对所述第四图像进行拉伸复原至 所述第二图像的图像大小 范围， 获取第五图像， 其中， 所述第五图像用于表示所述孔径雷达权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114066776 A 3