The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회논문지)

The Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Minimum-Entropy-Based Autofocus Method for Real SAR Images

실제 SAR 영상에서의 최소 엔트로피 기반의 자동 초점 기법 연구

  • Hwang, Jeonghun (The 3rd Research and Development Institute, Agency for Defense Development) ;
  • Shin, Hyun-Ik (The 3rd Research and Development Institute, Agency for Defense Development) ;
  • Kim, Whan-Woo (Department of Electronics Engineering, Chungnam National University)
  • 황정훈 (국방과학연구소 제3기술연구본부) ;
  • 신현익 (국방과학연구소 제3기술연구본부) ;
  • 김환우 (충남대학교 전자공학과)
  • Received : 2018.01.25
  • Accepted : 2018.04.10
  • Published : 2018.05.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In cases of airborne equipped with SAR, because the occurrence of motion is inevitable, it is necessary to apply autofocus techniques to SAR images to improve the image performance degradations caused by residual errors. Herein, a robust autofocus algorithm based on the minimum entropy criteria is proposed for the real SAR data in the spotlight mode. The convergence condition of the phase error estimation is checked at every iteration and if it is violated, the size of the phase error estimation is adjusted to the convergence condition. The real SAR raw data is used to demonstrate the excellent performance of the proposed algorithm.

항공기 탑재 SAR(Synthetic Aperture Radar)의 경우 요동의 발생은 필수적이며, 요동 보상 이후 완전히 제거되지 않은 잔여 오차에 의한 품질 저하를 개선하기 위한 자동 초점(Autofocus: AF) 기법은 반드시 필요하다. 본 논문에서는 스포트라이트 모드(spotlight mode)로 획득한 실제 SAR 영상에서 견고한 성능 개선이 가능한 최소 엔트로피(Minimum-Entropy: ME) 기반의 자동초점 기법을 제시한다. AF의 반복 적용 시마다 위상 오차 추정치가 단조 감소 조건을 만족하는지를 확인하고 이를 어긋날 경우, 조건을 만족하도록 위상 오차 추정 크기를 조정하는 기법을 제안한다. 실제 SAR 원시데이터에 제안한 방식을 적용하고 성능 비교를 수행하여 제안한 방식의 우수함을 보이도록 한다.

Keywords

References

  1. W. G. Carrara, R. S. Goodman, and R. M. Majewski, Spotlight Synthetic Aperture Radar, A Signal Processing Algorithms, Artech House, Jul. 1995.
  2. C. V. Jakowatz, D. E. Wahl, P. H. Eichel, D. C. Ghiglia, and P. A. Thompson, Spotlight-Mode Synthetic Aperture Radar: A Signal Processing Approach, Springer Science & Business Media, 1996.
  3. D. E. Wahl, P. H. Eichel, D. C. Ghiglia, and C. V. Jakowatz, "Phase gradient autofocus- A robust tool for high resolution sar phase correction," IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 30, no. 3, pp. 827-835, Jul. 1994. https://doi.org/10.1109/7.303752
  4. H. L. Chan, T. S. Yeo, "Non-iterative quality phasegradient autofocus(QPGA) algorithm for spotlight SAR imagery," IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 36. no. 5, pp. 1531-1539, Sep. 1998. https://doi.org/10.1109/36.718857
  5. A. F. Yegulalp, "Minimum entropy SAR autofocus," in 7th Adaptive Sensor Array Processing Workshop, Lexington, MA, MIT Lincoln Laboratory, Mar. 1999, pp. 25-36.
  6. T. J. Kragh, A. A. Kharbouch, "Monotonic iterative algorithm for minimum-entropy autofocus," in Adaptive Sensor Array Processing(ASAP) Workshop, Lexington, MA, MIT Lincoln Laboratory, Jun. 2006.
  7. T. Zeng, R. Wang, and F. Li, "SAR image autofocus utilizing minimum-entropy criterion," IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, vol. 10. no. 6, pp. 1552-1556, Jul. 2013. https://doi.org/10.1109/LGRS.2013.2261975
  8. J. Wang, X. Liu, "SAR minimum-entropy autofocus using an adaptive-order polynomial model," IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, vol. 3, no. 4, pp. 512-516, Oct. 2006. https://doi.org/10.1109/LGRS.2006.878446
  9. J. Wang, X. Liu, and Z. Zhou, "Minimum-entropy phase adjustment for ISAR," in IEE Proceedings - Radar, Sonar and Navigation, Aug. 2004, vol. 151, no. 4, pp. 203-209. https://doi.org/10.1049/ip-rsn:20040692
  10. R. L. Morrison, D. C. Munson, and M. N. Do, "Avoiding local minima in entropy-based SAR autofocus," IEEE Workshop on Statistical Signal Processing, Sep.-Oct. 2003, pp. 454-457.
  11. 배준우, 김경태, 이진호, 임정흠, "엔트로피 기반의 ISAR 자동 초점 기법에 대한 성능 분석," 한국전자파학회논문지, 17(12), pp. 1249-1258, 2006년 12월.
  12. 신현익, 권경일, 윤상호, 김형석, 황정훈, 고영창 외, "실시간 영상형성 및 원시데이터 획득용 SAR 테스트 베드," 한국군사과학기술학회지, 20(2), pp. 181-186, 2017년 4월. https://doi.org/10.9766/KIMST.2017.20.2.181
  13. 황정훈, 김환우, "스퀸트 모드 SAR 영상 형성을 위한 역투영 알고리즘에서의 자동초점 기법 적용 연구," 전자공학회논문지, 54(7), pp. 81-89, 2017년 7월. https://doi.org/10.5573/ieie.2017.54.7.81