发明创造名称：合成孔径雷达图像运动目标参数提取方法
外观设计名称：
决定号：188448
决定日：2019-08-21
委内编号：1F266929
优先权日：
申请（专利）号：201610060266.4
申请日：2016-01-28
复审请求人：国家海洋局第二海洋研究所
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：段秋萍
合议组组长：张亚玲
参审员：余莹洁
国际分类号：G01S13/90，G01S13/58
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求请求保护的技术方案与作为最接近现有技术的对比文件之间存在区别特征，但该区别特征是本领域技术人员结合本领域常规技术手段易于想到的，且达到的效果也是本领域技术人员可以合理预期的，则该权利要求不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201610060266.4，名称为“合成孔径雷达图像运动目标参数提取方法”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请日为2016年01月28日，公开日为2016年07月13日，申请人为国家海洋局第二海洋研究所。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年09月03日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求第1-2项不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。驳回决定中引用了如下1篇对比文件：
对比文件1：“SAR图像舰船尾迹检测研究”，叶文隽，《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》，2010年第05期，公开日期为2010年05月15日。
驳回决定所依据的文本为：申请人于2018年07月10日提交的权利要求第1-2项，于2016年05月05日提交的说明书第1-67段以及于申请日2016年01月28日提交的说明书附图图1-13、说明书摘要及摘要附图。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 合成孔径雷达图像运动目标参数提取方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：对全极化数据进行数据增强处理；所述数据增强处理为：进行极化熵/阿尔法角/反熵分解增强；
步骤二：测量多普勒尾迹长度，提取目标的航速和航向；通过测量运动目标的绿色拖尾的长度，依据卫星和图像的参数，提取目标的航速和航向；
多普勒尾迹长度为：
步骤2a：考虑卫星上行右视与下行左视情况，设卫星的位置矢量和速度矢量分别为为和船的位置矢量和速度矢量分别为和u为船的速度矢量，φ为船速度矢量与水平X轴的夹角，xsar为卫星平面坐标的横坐标，ysar为卫星平面坐标的纵坐标，H为卫星空间坐标的高度，vsar为卫星对应于位置矢量中纵向的速度，xship为船只平面坐标的横坐标，yship为船只平面坐标的纵坐标，船对卫星的相对速度为，则有下式成立
即
因为并且，式(1)为
；
步骤2b：考虑上行左视和下行右视情况，
因为并且，式(1)为
船只速度为：
，
其中，D为多普勒尾迹长度，u为船的速度矢量，H为卫星空间坐标的高度，θ为卫星相对于船的入射角，φ为船速度矢量与水平X轴的夹角，vsar为卫星对应于位置矢量中纵向的速度。
2. 根据权利要求1所述的合成孔径雷达图像运动目标参数提取方法，其特征在于，全极化数据为Radarsat-2SLC全极化数据。”
驳回决定中认为：权利要求1与对比文件1相比，其区别特征在于：（1）步骤一中数据增强处理是针对全极化数据进行的处理，所述数据增强处理为：进行极化熵/阿尔法角/反熵分解增强；（2）步骤2a：考虑卫星上行右视与下行左视情况，得到多普勒尾迹长度为：；步骤2b：考虑上行左视和下行右视情况，得到多普勒尾迹长度为：（3）尾迹具体为绿色拖尾；通过测量运动目标的绿色拖尾的长度，依据卫星和图像的参数，提取目标的航速和航向。然而区别（1）是本领域惯用技术手段，区别（2）-（3）是在对比文件1基础上结合本领域公知常识易于想到的，因此权利要求1不具备创造性。从属权利要求2的附加特征部分被对比文件1公开，部分属于本领域常规选择，因此在其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求2也不具备创造性。
申请人国家海洋局第二海洋研究所（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年11月23日向国家知识产权局提出了复审请求，在驳回决定所依据的权利要求书的基础上进行了修改：将权利要求1步骤二中的特征“通过测量运动目标的绿色拖尾的长度”修改为“进一步的通过检测运动目标的绿色拖尾”，将步骤2a修改为“考虑上行左视和下行右视情况，得到多普勒尾迹长度为：”，将步骤2b中的特征“考虑上行左视和下行右视情况， 因为并且，式(1)为 ”修改为“考虑上行左视和下行右视情况，得到多普勒尾迹长度为： ”，并提交了权利要求书全文修改替换页。复审请求人认为：（1）本申请对全极化数据进行数据增强处理，处理包括进行极化熵/阿尔法角/反熵分解增强，目的是对雷达图像上的多普勒尾迹进行增强，增强处理后的图片为彩色图片，可以看到绿色拖尾即多普勒拖尾；而对比文件1中是对舰船尾迹图像进行增强，其针对的对象不同，要增强的效果也不同。（2）本申请要解决的技术问题与对比文件1中不同，本申请要解决的是目前舰船运动目标参数提取需要成像的尾迹，采用的方案是在传统海面尾迹在SAR图像上没有成像的时候，利用“多普勒尾迹”来提取运动参数，其中多普勒尾迹是本申请首次提出来的；而对比文件1是基于传统的湍流尾迹，通过测量湍流尾迹直线到船舶的距离即方位偏移量从而计算运动参数，其需要对尾迹图像进行加强处理，得到清晰的尾迹图像。复审请求时新修改的权利要求书如下：
“1. 合成孔径雷达图像运动目标参数提取方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：对全极化数据进行数据增强处理；所述数据增强处理为：进行极化熵/阿尔法角/反熵分解增强；
步骤二：测量多普勒尾迹长度，提取目标的航速和航向；进一步的通过检测运动目标的绿色拖尾，依据卫星和图像的参数，提取目标的航速和航向；
多普勒尾迹长度为：
步骤2a：考虑卫星上行右视与下行左视情况，得到多普勒尾迹长度为：
步骤2b：考虑上行左视和下行右视情况，得到多普勒尾迹长度为：
船只速度为：
其中，D为多普勒尾迹长度，u为船的速度矢量，H为卫星空间坐标的高度，θ为卫星相对于船的入射角，φ为船速度矢量与水平X轴的夹角，vsar为卫星对应于位置矢量中纵向的速度。
2. 根据权利要求1所述的合成孔径雷达图像运动目标参数提取方法，其特征在于，全极化数据为Radarsat-2SLC全极化数据。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年12月10日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年05月31日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1与对比文件1相比，区别特征在于：（1）对全极化数据进行数据增强处理；所述数据增强处理为：进行极化熵/阿尔法角/反熵分解增强；提取目标的航速和航向时是通过检测运动目标的绿色拖尾；（2）考虑卫星上行右视与下行左视情况，得到多普勒尾迹长度为：；考虑上行左视和下行右视情况，得到多普勒尾迹长度为：。基于上述区别特征，权利要求1实际解决的技术问题是如何便于检测目标拖尾以及使得多普勒尾迹长度表达式适于不同卫星观测情况。而区别特征（1）-（2）是在对比文件1基础上结合本领域常规手段易于想到的，因此权利要求1不具备创造性。从属权利要求2的附加技术特征部分被对比文件1公开，其余部分属于本领域常规选择，因此在其引用的权利要求1不具备创造性时，权利要求2也不具备创造性。
复审请求人于2019年07月08日提交了意见陈述书，但未修改申请文件。复审请求人认为：本发明是通过直接测量出图像中绿色拖尾的长度，在已知多普勒尾迹长度和船只航向及相关卫星参数，根据多普勒尾迹公式就能计算出船只速度，本发明方法可以在没有船舰尾迹的条件下，也能获得运动参数，克服了许多运动目标的尾迹在SAR图像上不成像的不足。而对比文件1公开的是根据成像的尾迹与船舰之间的位置关系来计算多普勒偏移量，再根据船舰速度与多普勒偏移之间的关系来计算出船舰速度，该计算就依赖于SAR图像中运动目标尾迹成像，若运动目标尾迹无法成像则无法进行计算。而本领域技术人员根据对比文件1只能得到根据成像目标尾迹来计算多普勒偏移量，进而计算出船舰速度的启示，并不会想到采用本发明的技术方案来解决本发明技术问题。因此权利要求1相比对比文件1是具有创造性的。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以依法作出审查决定。
二、决定的理由
（一）关于审查文本
在复审阶段，复审请求人于2018年11月23日提交了权利要求书全文修改替换页，其中所作修改符合专利法第33条以及专利法实施细则第61条第1款的规定。因此，本决定以复审请求人于2018年11月23日提交的权利要求第1-2项，于2016年05月05日提交的说明书第1-67段，于申请日2016年01月28日提交的说明书附图图1-13、说明书摘要及摘要附图为基础作出。
（二）关于本申请是否符合专利法第22条第3款的规定
根据专利法第22条第3款的规定，发明是否具有创造性是指与现有技术相比，该发明是否具有突出的实质性特点和显著的进步。
如果一项权利要求请求保护的技术方案与作为最接近现有技术的对比文件之间存在区别特征，但该区别特征是本领域技术人员结合本领域常规技术手段易于想到的，且达到的效果也是本领域技术人员可以合理预期的，则该权利要求不具备创造性。
1、权利要求1请求保护一种合成孔径雷达图像运动目标参数提取方法。对比文件1公开了一种基于尾迹的SAR舰船参数，并具体公开了以下技术特征（参见正文第41、48-51页）：随着对SAR图像各种研究的深入，对于舰船尾迹的检测研究也更加细致，舰船尾迹特征与运动舰船特征紧密相关，通过对舰船尾迹特征的检测估算，可以间接估测出舰船的特征参数，如航向和航速（参见正文第41页）。在运动目标的雷达成像中通常存在多普勒偏移，由此，运动的舰船目标在卫星SAR图像中呈现出的灰度像素点会偏离真实的位置，即舰船目标会偏离它的尾迹，在检测到舰船目标及其对应的尾迹以后，可以根据这一偏移量来估算航行速度。对一个速度为的运动舰船，为舰船与距离向的夹角，如图4.6所示，公式如下(4.24)。SAR的坐标为，SAR的速度为，SAR平台的位置矢量为，速度为，目标相对于SAR的速度为： (4.25)。当与垂直时，多普勒偏移为零，即： (4.26) (4.27) (4.28)。y为SAR的方向位置，同时处理器把它指定为舰船的位置。由于，则： (4.29) (4.30)。其中，H 为 SAR 的高度，为入射角，R 为目标与 SAR 的距离，为 SAR 平台的飞行速度，SAR 与舰船目标之间关系如图 4.7。从上述公式可以看出，方位偏移量取决于，也就是距离向速度分量。如果能够测量到，就可以估算出舰船目标的速度（参见正文第48-49页，图4.6、4.7和4.8）。
由对比文件1公开的以上内容可见，对比文件1中基于SAR图像中的舰船尾迹特征来估测舰船的航向和航速等特征参数，其中舰船即为运动目标，因此公开了合成孔径雷达运动目标参数提取方法；对比文件1中利用舰船尾迹的多普勒偏移/方位偏移量来估算航行速度，推导了多普勒偏移/方位偏移量=，其中舰船速度矢量，u为船的速度与权利要求1中的u相同，为舰船与距离向的夹角，由对比文件1图4.6可见距离向即为水平X轴，因而为舰船速度矢量与水平X轴的夹角，与权利要求1中的含义相同，H为SAR的高度，与权利要求1中的H含义相同，为入射角，即卫星相对于船的入射角，与权利要求1中的含义相同，SAR的速度为，即为卫星对应于位置矢量中纵向的速度，与权利要求1中的含义相同；对比文件1中的多普勒偏移/方位偏移量=与权利要求1中的多普勒尾迹长度的表达式相同，即对比文件1中的多普勒偏移/方位偏移量相当于权利要求1中的多普勒尾迹长度，对比文件1中利用测量的多普勒偏移/方位偏移量，估算舰船目标速度，与权利要求1中从多普勒尾迹长度D得出的船只速度u表达式相同；因此对比文件1公开了权利要求1中的测量多普勒尾迹长度，提取目标的航速和航向以及依据卫星和图像的参数，提取目标的航速和航向。
权利要求1与对比文件1相比，区别特征在于：（1）对全极化数据进行数据增强处理；所述数据增强处理为：进行极化熵/阿尔法角/反熵分解增强；提取目标的航速和航向时是通过检测运动目标的绿色拖尾；（2）在得到多普勒尾迹长度时，考虑卫星观测方式，即考虑卫星上行右视与下行左视情况以及上行左视和下行右视情况，分别得到多普勒尾迹长度表达式。基于上述区别特征，权利要求1实际解决的技术问题是如何便于检测目标拖尾以及使得多普勒尾迹长度表达式适于不同卫星观测情况。
针对区别特征（1），合议组认为，为了便于目标检测，对SAR全极化数据进行数据增强处理为本领域常规技术手段。本领域技术人员熟知，在极化SAR数据处理中，Cloude分解为普遍采用的数据增强方法之一，而极化熵/阿尔法角/反熵分解是Cloude分解常用的方式之一。参考文献1（合成孔径雷达图像海洋目标检测，种劲松等，北京：海洋出版社，2006年9月）第6.4节即公开了极化图像舰船目标检测算法（参见正文第123-124页）：1996年，S.R.Cloud等总结了极化SAR的目标分解（TD理论）（Cloude and Pottier 1996），将目标分解方法分为3个基本类型：从平均Mueller矩阵中提取单散射矩阵的Huynen类型法、相干散射矩阵的分解法、基于相关矩阵和协方差矩阵的特征值分解方法；极化熵属于基本相干散射矩阵的分解法，已被广泛引用在第五分类（Cloude and Pottier 1997）。1999年和2000年，加拿大学者Touzi等利用极化熵方法对Convair-580的极化数据进行了不同入射角下舰船检测的研究，说明极化熵可以大大增强目标和背景的对比度。从参考文献1公开的上述内容可见，在极化图像舰船目标检测中，对极化SAR数据进行Cloude分解以实现数据增强处理为本领域常规技术手段。由此，本领域技术人员易于想到，在利用舰船尾迹提取目标运动参数时，先对全极化数据进行数据增强处理，如采用Cloude分解中常用的极化熵/阿尔法角/反熵分解实现数据增强处理以增强目标拖尾效应，从而便于检测目标拖尾。此外，为了更清楚地呈现，将图片数据作为彩色图片展示本领域常规技术手段，其中不同目标及背景采用不同的呈现颜色也是本领域常规选择，本领域技术人员易于想到将数据增强处理后的图片作为彩色图片呈现，将待检测的拖尾选用常见的绿色表示，通过检测其中运动目标的绿色拖尾来提取目标的航速和航向。虽然对比文件1未公开对全极化数据进行极化熵/阿尔法角/反熵分解，但是由于其为本领域常用的数据增强操作，在SAR图像运动目标参数提取中先进行这种常规的数据增强操作，从而便于目标检测及后续参数提取处理，并不需要付出创造性劳动，因此，复审请求人的上述意见不能成立。
针对区别特征（2），对比文件1根据图4.6、4.7、4.8中给出的卫星SAR与舰船目标之间的几何关系推导出多普勒偏移/方位偏移量（即多普勒尾迹）的表达式，而卫星上行右视、下行左视以及上行左视、下行右视均为常见的卫星观测方式，本领域技术人员易于想到根据不同观测方式下的几何关系，按照对比文件1给出的推导方式，推导出相应的多普勒偏移/方位偏移量（即多普勒尾迹）的表达式。
复审请求人认为：本发明是通过直接测量出图像中绿色拖尾的长度，在已知多普勒尾迹长度和船只航向及相关卫星参数，根据多普勒尾迹公式就能计算出船只速度，本发明方法可以在没有船舰尾迹的条件下，也能获得运动参数，克服了许多运动目标的尾迹在SAR图像上不成像的不足。而在对比文件1中公开的是根据成像的尾迹与船舰之间的位置关系来计算多普勒偏移量，再根据船舰速度与多普勒偏移之间的关系来计算出船舰速度，该计算就依赖于SAR图像中运动目标尾迹成像，若运动目标尾迹无法成像则无法进行计算。而本领域技术人员根据对比文件1只能得到根据成像目标尾迹来计算多普勒偏移量，进而计算出船舰速度的启示，并不会想到采用本发明的技术方案来解决本发明技术问题。因此权利要求1相比对比文件1是具有创造性的。
对于上述意见，合议组认为：本申请说明书第[0038]-[0054]段记载了通过测量多普勒信号长度（也称为多普勒尾迹长度），提取航速航向原理， SAR对运动目标成像时目标与实际位置在方位向会产生偏移，这是由SAR的成像机理所决定的；推导出式(5.6)为多普勒位移（即多普勒尾迹长度）的表达式。从本申请的上述描述可见，由于SAR成像机理，SAR运动目标成像时目标与实际位置在方位向会偏移，多普勒尾迹长度即多普勒信号长度、多普勒位移即是表示上述方位向的偏移。对比文件1中公开了（参见正文第48-49页）在运动目标的雷达成像中通常存在多普勒偏移，由此，运动的舰船目标会偏离它的尾迹，在检测到舰船目标及其对应的尾迹以后，可以根据这一偏移量来估算航行速度，并且推导出方位偏移量的表达式(4.29)。从对比文件1的上述内容可见，用于估算航行速度的多普勒偏移/方位偏移量也是SAR运动目标成像中存在的方位向的偏移，因而与权利要求1中的多普勒尾迹长度表示相同的含义。虽然对比文件1中没有提及多普勒尾迹的表述，但是无论是从本申请对于多普勒尾迹的描述以及对比文件1对于方位向位移的描述来看，还是从它们的推导过程来看，本领域技术人员均可以确定，本申请的多普勒尾迹长度与对比文件1的多普勒偏移/方位向位移量表示相同的物理量。
对比文件1中采用了与本申请相同的利用多普勒偏移/方位偏移量（多普勒尾迹长度）估算航行速度的手段，复审请求人所声称的对比文件1中根据成像的尾迹与船舰之间的位置关系来计算多普勒偏移量的表达式（即对比文件1公式(4.29)），与本申请中多普勒尾迹长度的表达式（即本申请式(5.6)）相同，其实质上并不是用该公式来计算多普勒偏移量，只是为了后续推导出船只速度的表达式（即对比文件1式(4.30)和本申请式(5.7)），在实际应用过程中本申请与对比文件1中的多普勒偏移量（多普勒尾迹长度）均是通过SAR图像测量得出的量，通过测量出的多普勒偏移量计算船只速度（利用对比文件1式(4.30)和本申请式(5.7)）。本申请与对比文件1在先对合成孔径雷达数据作何种处理以便于检测目标拖尾上有所区别，本申请先对全极化数据进行了极化熵/阿尔法角/反熵分解增强；然而如上文所述，在极化图像舰船目标检测中，对于极化数据进行Cloude分解以实现数据增强处理为本领域常规技术手段，本领域技术人员易于想到在利用舰船尾迹提取目标运动参数时，为便于目标拖尾检测，对全极化数据进行数据增强处理，如采用Cloude分解中常用的极化熵/阿尔法角/反熵分解实现数据增强处理；本领域技术人员也容易理解，若对SAR极化数据执行上述常规Cloude分解增强处理方式之后已经使得SAR舰船图像达到了测量多普勒偏移所需的效果，那自然可以不用进行其他成像处理就进行运动参数提取，也就是说采用上述数据增强处理方式所达到的无需成像便可以进行运动参数提取等效果也是本领域技术人员可合理预期的。此外，为了更清楚地呈现，本领域技术人员易于想到将数据增强处理后的图片作为彩色图片呈现，将待检测的拖尾选用比较醒目的颜色（比如绿色）表示，也是本领域常规设置，这样就可以通过检测其中运动目标的绿色拖尾来提取目标的航速和航向。
实际上，通过舰船在方位向位移（多普勒偏移）计算舰船航速为本领域在利用SAR图像舰船尾迹估计舰船航速中普遍采用的方法之一。参考文献1（合成孔径雷达图像海洋目标检测，种劲松等，北京：海洋出版社，2006年9月）就公开了利用SAR图像舰船尾迹估计舰船航速的方法之一为根据舰船方位向位移计算航速（参见正文第100-102页），其中公开的方位向位移d的表达式(5.21)以及舰船速度表达式(5.22)也与本申请相同。本申请所采用的通过舰船多普勒尾迹长度（方位向位移）提取目标航速的手段已经在本领域中普遍采用，对比文件1所未公开的本申请权利要求1中的关于数据增强以及卫星不同观测方式下多普勒尾迹长度表达式的特征为本领域常规技术手段，权利要求1的方案是本领域技术人员在对比文件1基础上无需付出创造性劳动即可获得的。因此，复审请求人陈述的本申请权利要求具备创造性的理由不能成立。
综上，在对比文件1的基础上结合本领域公知常识得到权利要求1请求保护的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的，权利要求1请求保护的技术方案不具备突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2、权利要求2对权利要求1进行了进一步限定，对比文件1还公开了以下技术特征（参见正文第20页）：不同的SAR系统，由于波段、极化方式、观测模式的各不相同，对于海面背景的观测能力不同，对尾迹的观测能力也不同。表3.1中简单地列出几个常用SAR卫星的工作参数。对比文件1表3.1中列出了RADARSAR的C工作波段及HH极化方式。在运动目标参数提取时，选取Radarsat-2SLC全极化数据，是本领域技术人员根据实际需要的常规选择。因此，在其引用的权利要求1不具备创造性时，该从属权利要求2也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
综上，本申请权利要求第1-2项均不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年09月03日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,请求人自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如作者信息标记有误，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。
