一种基于DCFT的三维ISAR成像方法

利用天线阵进行三维逆合成孔径雷达(ISAR)成像时,估计目标的横向运动参数是三维成像的关键.本文提出了一种基于离散调频傅里叶变换(DCFT)的横向运动参数估计方法用于天线阵的三维ISAR成像,可以在保证三维成像精度的同时有效减少算法的运算量.最后,利用本文中给出的成像算法对空间目标进行三维ISAR成像仿真验证,通过成像...     

基于压缩感知的稀疏采样数据大转角ISAR 成像研究

针对方位向稀疏采样条件下,大带宽大转角逆合成孔径雷达(ISAR)高分辨成像时,一维距离像中目标散射点的距离徙动问题,提出了基于贝叶斯压缩感知的稀疏ISAR 成像方法。对于方位向稀疏采样数据,该方法在包络对齐和相位补偿后,通过傅里叶变换将数据变换到距离频率域,对每一距离单元数据,根据方位向稀疏采样的位置构造相应的Keystone基矩阵,利用贝叶斯压缩感知算法重建目标在各距离频域单元的多普勒域系数,最后,通过距离向逆傅里叶变换和方位向自聚焦完成ISAR 成像。计算机仿真验证了该方法的有效性。     

反射层析激光雷达实现小远目标超分辨成像

<正>反射层析激光雷达是一种新型成像探测技术手段,探测系统发射脉冲激光束对目标进行全覆盖,通过其与目标之间的相对运动,多角度准确获取包含目标表面反射分布信息的回波数据,并解算得到反射系数投影分布。根据傅里叶切片定理,投影数据的一维傅里叶变换和目标投影图像的二维傅里叶变换相等,利用专用算法进行重构处理,从而实现激光垂轴方向的目标投影成像。该成像方式在激光回波信噪比足够大的情况下,成像分辨率与探测距离、系统孔径无关,而主要与激光脉冲宽度、探测电路带宽和采集系统采样率有关。     

基于MPEG-2的图像数字化方法的研究

提出了以点阵及点阵平移所形成的沃罗纳晶格作为工具，从数学模型上对连续信号的采样信号进行定义，进一步通过傅里叶公式确定被采样信号的空间傅里叶变换。然后，运用空间逆采样傅里叶变换对被采样信号进行恢复的连续图像数字化处理方法。同时针对BT、601标准所指定的数字视频格式从图像信号的采样、量化和编码(MPEG-2)对连续图像信号数字化过程进行了详细解析。结果表明，该方法能够满足数字电视及多媒体等领域日益增长的多媒体编码方法、分辨率和传输率等方面的技术要求。     

干涉光谱重建中的相位误差检测方法对比研究

干涉条纹相位误差检测与校正是傅里叶变换光谱重建中的关键技术之一。本文对同步 法、傅里叶变换法和局部傅里叶变换法三种典型干涉条纹相位误差检测方法的效果进行了对 比研究。仿真及实际数据实验发现上述方法在处理缓变与快变的干涉条纹相位误差及干涉条 纹有噪声时存在很大差异:同步法适宜于处理相位误差缓变的干涉条纹,而傅里叶变换法和 加窗傅里叶变换法适用于处理相位误差快变的情况;傅里叶变换法在高信噪比情况下具有较 好的性能,加窗傅里叶变换法在低信噪比下具有较强的鲁棒性。     

二维匹配滤波实现多角度SAR成像

 多角度SAR图像能够更全面描述目标不同角度下的特征信息,对目标识别具有重要意义.实现多角度SAR成像需要解决两个问题,一是在多角度测量模式下,传统成像算法的远场条件不能满足,成像散焦严重;二是空间采样不连续使得基于傅里叶变换的成像算法产生很高的旁瓣.本文利用二维匹配滤波函数的聚焦功能实现多角度SAR成像.通过调整成像参考点位置构造二维匹配函数,然后将测量数据用匹配函数进行滤波.与传统SAR成像算法相比,本文提出的多角度SAR成像算法突破了空间采样必须均匀和连续的束缚,更具有普适性.实验结果表明本文算法不仅能够实现多角度SAR成像,提高成像分辨率,而且多角度SAR图像能够描述目标散射特征的空间变化.     

利用稀疏傅里叶变换的哈希映射法的宽带频谱感知算法

宽带频谱感知一般要求对高达数 GHz带宽信号进行频谱分析,信号的采样点数大,计算量大。稀疏傅里叶变换算法利用信号频谱稀疏性,高效计算宽带信号频谱,其计算复杂度低于快速傅里叶变换算法。本文详细研究了稀疏傅里叶变换的哈希映射法,证明了频谱重排性质。为了降低频谱漏采的概率,需先对信号进行频谱重排和时域加窗处理;然后进行时域混叠以实现频谱降采样;最后利用哈希反映射和循环投票方法尽可能准确地从降采样的频谱中恢复宽带信号原频谱,从而实现频谱感知。仿真结果表明当采样长度由1024点增加到2048点时,本文方法的运算时间分别比OMP算法减少约19倍和47倍。      

基于NUFFT 算法的综合孔径辐射计图像反演方法

圆形阵列和旋转阵列排布方式的提出是为进一步降低综合孔径辐射计成像系统的复杂度和成本,然 而其缺陷在于过于复杂的亮温图像反演过程,因为该阵列排布方式下的采样样本不是均匀分布于整个采样平面,常 规的标准傅里叶变换不能直接运用于此反演过程。提出了一种非标准快速傅里叶变换(NUFFT)算法,用于非均匀 采样样本的综合孔径辐射计图像反演计算,该算法结合了高斯栅格算法和对过采样样本的快速傅里叶变换算法,仿 真结果表明该算法能够准确地得到反演图像。     

一维小波变换在时域光学相干层析成像中的应用

时域光学相干层析(OCT)系统通常采用短时傅里叶变换(STFT)完成干涉信号的解调和图像重构。短时傅里叶变换算法简单,但是在干涉信号解调时难以获得好的去噪效果,通常还需在二维(2D)图像域对重构图像进行去噪。该方法数据运算量大,集成度不高。将一维(1D)小波变换(WT)应用于时域光学相干层析成像技术,同时实现干涉信号解调、去噪和图像重构。算法将时域光学相干层析的干涉信号分解到各个不同的频率空间,保留包含调制频率的频率空间的小波系数,对保留的小波系数进行滤波去噪后进行逆变换即可实现对干涉信号的解调和去噪,对解调信号等间距采样实现图像重构。该方法数据运算量小,集成度高,结合先进的小波去噪技术可以大大提高重构图像的分辨率,具有良好的应用前景。     

一种适用于星载大斜视聚束SAR的改进距离徙动算法

星载大斜视聚束合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）探测范围大、目标驻留时间长,有广泛的应用前景,但会带来较大的距离徙动,使得回波信号耦合严重。传统算法使用固定窗接收数据,为了采集完整,则需要较大的采样窗,但采得数据中存在大量的无效数据,采样效率很低。为解决时域采样效率低等问题,可使用滑窗接收模式,但该模式一般结合时域算法或极坐标格式算法使用,而在星载SAR大场景成像的情况下,时域算法计算效率低下,极坐标格式算法的聚焦半径较小,因此本文提出了一种改进的距离徙动算法来解决大斜视滑窗接收模式下的高效精确成像问题。本文建立了滑窗接收模式下的时域回波模型,利用傅里叶变换的性质推导出精确两维解析频谱,并基于上述两维解析频谱,提出雷达视线坐标系下的两维空间域解耦方法并给出对应的完整成像处理流程,最后通过仿真实验验证算法的有效性。本文提出的新方法既能解决大斜视两维频谱扭曲带来的频域采样效率低下问题,又可避免传统方法在大斜视模式下的残留距离徙动放大问题,为后续的自聚焦处理提供便利。     

基于滤波反投影算法的自旋式综合孔径辐射计分辨率与灵敏度分析

针对自旋式稀疏阵列综合孔径微波辐射计近似于极坐标的采样方式下成像算法复杂、系统参数估计困难等问题,该文提出一种基于滤波反投影算法的系统参数估计方法。该方法通过对极坐标下狄拉克采样梳子函数进行1维傅里叶-汉克尔变换得到系统的点扩散函数,并根据点扩散函数主副瓣分解,重点分析了径向与角度方向采样间隔对无混叠视场范围的影响以及主瓣宽度对应的分辨率。该文同时利用滤波反投影算法推导了自旋式稀疏阵列辐射灵敏度的估计方法。数值仿真与实测点源响应函数的一致性表明了该模型的精确性。     

基于椭圆极坐标的一站固定式双基地低频UWB SAR FFBP成像处理

一站固定式双基地低频UWB SAR具有方位移变的距离徙动和较长的合成孔径,这导致其距离方位耦合变得非常复杂,从而限制了频域算法的应用.为此,本文提出一种基于椭圆极坐标的一站固定式双基地低频UWB SAR FFBP算法.基于一站固定式双基地SAR的成像几何,分别推导了直角坐标与椭圆极坐标下后向投影算法的解析表达式,并讨论了双基地FFBP算法中采用椭圆极坐标的优势.然后分别从频带和斜距误差角度推导了子图像的采样间隔.最后讨论了该算法的实现过程和计算量.仿真结果证明了所提方法的有效性.     

OFDM系统中多导频的FFT信道估计算法

论文提出了OFDM系统中基于FFT的信道估计方法,包括基于时域插值及变换域插值方法。时域插值算法的理论基础是利用FFT频域采样定理,可由频域有限频点的采样值经过IFFT／FFT得到整个频域传输函数的估计值,而不发生混叠。变换域插值算法的理论基础是利用FFT时域抽样定理,利用OFDM信号特点和信道特性,经过FFT／IFFT将信号和噪声分离,并在此基础上进行加窗改进算法,以减小插值中的频谱泄漏,提高估计效果。仿真结果说明,加窗的基于FFT变换域的方法性能有了很大改善。     

An efficient Fourier method for 3-D radon inversion in exactcone-beam CT reconstruction

The radial derivative of the three-dimensional (3-D) radon transform of an object is an important intermediate result in many analytically exact cone-beam reconstruction algorithms. The authors briefly review Grangeat's (1991) approach for calculating radon derivative data from cone-beam projections and then present a new, efficient method for 3-D radon inversion, i.e., reconstruction of the image from the radial derivative of the 3-D radon transform, called direct Fourier inversion (DFI). The method is based directly on the 3-D Fourier slice theorem. From the 3-D radon derivative data, which is assumed to be sampled on a spherical grid, the 3-D Fourier transform of the object is calculated by performing fast Fourier transforms (FFTs) along radial lines in the radon space. Then, an interpolation is performed from the spherical to a Cartesian grid using a 3-D gridding step in the frequency domain. Finally, this 3-D Fourier transform is transformed back to the spatial domain via 3-D inverse FFT. The algorithm is computationally efficient with complexity in the order of N ³ log N. The authors have done reconstructions of simulated 3-D radon derivative data assuming sampling conditions and image quality requirements similar to those in medical computed tomography (CT)     

Real-time image reconstruction for spiral MRI using fixed-point calculation

Because spiral magnetic resonance imaging (MRI) is more robust to motion artifacts than echo planar imaging (EPI), spiral imaging method is more suitable in real-time imaging applications where dynamic processes are to be observed. The major hurdle to use spiral imaging method in real-time applications is its slow reconstruction speed. Since spiral trajectories do not sample data on rectilinear grids, raw data must be regridded before inverse fast Fourier transform (FFT). At present, the computational cost for the spiral reconstruction algorithm is still too high and it is not fast enough to achieve the minimum speed requirement of 20 frames/s for real-time imaging applications. In this paper, we propose to replace floating-point calculations with fixed-point calculations in the reconstruction algorithm to remove the computational bottlenecks. To overcome the quantization and round-off errors introduced by fixed-point calculations, we devise a method to find the optimal precision for the fixed-point representation. Adding with a highly efficient vector-radix two-dimensional (2-D) FFT algorithm and modifications to speed up the gridding convolution, we have cut the reconstruction time by 42% and achieved real-time reconstruction at 30 frames/s for 128 x 128 matrices on low-cost PC's.     

一种应用于地下腔体成像的新超宽带成像算法

为能有效地对地下空穴进行探测和识别,提出了一种基于基本振子线电流辐射模型的改进后向投影算法。分析了地下介质的物理模型,构建了地下腔体的成像模型及基于 FDTD 的全波电磁仿真模型,推导了半空间电磁波传播时延补偿的计算公式,验证了改进成像算法对地下腔体成像的有效性;分析了目标照射面结构对成像的影响,分别对照射面为凸面、平面、凹面三类目标进行了成像分析,得到能对凸面、平面照射面进行有效成像但不能对凹面照射面进行有效成像的结论,在岩、土体中孔穴的成像中得到了验证,并给出了多个孔穴存在时的三维像。     

Generation and visualization of four-dimensional MR angiography data using an undersampled 3-D projection trajectory

Time-resolved contrast-enhanced magnetic resonance (MR) angiography (CE-MRA) has gained in popularity relative to X-ray Digital Subtraction Angiography because it provides three-dimensional (3-D) spatial resolution and it is less invasive. We have previously presented methods that improve temporal resolution in CE-MRA while providing high spatial resolution by employing an undersampled 3-D projection (3D PR) trajectory. The increased coverage and isotropic resolution of the 3D PR acquisition simplify visualization of the vasculature from any perspective. We present a new algorithm to develop a set of time-resolved 3-D image volumes by preferentially weighting the 3D PR data according to its acquisition time. An iterative algorithm computes a series of density compensation functions for a regridding reconstruction, one for each time frame, that exploit the variable sampling density in 3D PR. The iterative weighting procedure simplifies the calculation of appropriate density compensation for arbitrary sampling patterns, which improve sampling efficiency and, thus, signal-to-noise ratio and contrast-to-noise ratio, since it is does not require a closed-form calculation based on geometry. Current medical workstations can display these large four-dimensional studies, however, interactive cine animation of the data is only possible at significantly degraded resolution. Therefore, we also present a method for interactive visualization using powerful graphics cards and distributed processing. Results from volunteer and patient studies demonstrate the advantages of dynamic imaging with high spatial resolution.     

基于改进三维后向投影的多圈圆迹SAR相干三维成像方法

圆迹SAR(CSAR)因其特殊曲线运动轨迹而具备3维成像能力。单圈CSAR理论上可以获得距离方位平面亚波长级的分辨率,但是高程向分辨率却很低。同时,利用后向投影(BP)算法进行CSAR 3维成像的算法复杂度高,成像效率低。该文提出一种基于改进3维后向投影的多圈CSAR相干3维成像方法,针对现有成像算法时间复杂度高的问题,提出一种构造几何插值核的CSAR改进3维后向投影算法,可将3维插值操作转化为1维插值操作和距离向量搜索操作,通过多圈CSAR改进3维后向投影成像结果相干积累的方式得到最终3维图像。该文所提方法可有效解决单圈CSAR 3维成像高程向分辨率低的问题,改善3维成像细节,同时能够大幅降低CSAR 3维成像时间。仿真圆锥目标和美国空军实验室GOTCHA数据3维成像结果验证了该文所提方法的有效性。     

ISAR快速CBP成像算法研究*

对应用于逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar, ISAR)成像中的卷积反投影(Convolution Back Projection, CBP)算法进行了研究。提出了一种改进的CBP 算法,通过一次一维平移插值即可完成CBP 算法中 所有的插值工作。在此基础上,对大场景采用分块并行处理。通过FEKO 中目标仿真数据的成像表明,改进算法的 成像效率远高于常规CBP 算法。     

High-resolution radar imaging using 2-D linear prediction

An algorithm for radar imaging is described. The algorithm is based on two-dimensional (2-D) linear prediction of 2-D Cartesian frequency spectra. It is shown that the algorithm provides much better resolution than the ISAR image obtained using a 2-D inverse Fourier transform. The algorithm is especially useful for imaging targets using small-bandwidth RCS data over limited aspect angle regions