P波段星载SAR电离层对成像的影响及校正方法

主要分析P波段SAR成像时,由电磁波在电离层中的传播时延引起的图像位置偏移和由电离层的色散效应导致的距离向分辨率下降问题.并在此基础上进行了点目标的成像仿真.结果表明:雷达工作频率、带宽以及路径电子总量(TEC)是影响成像质量的决定因素.TEC越大,雷达工作频率越低,信号带宽越大,图像恶化越严重.P波段的星载SAR图像中,图像偏移和分辨率扩展可达几十米.文中提出利用点目标脉冲压缩前的时域响应宽度变化量信息作为电离层定标参考函数的计算依据,实现对电离层误差的校正.     

一种有效的机载合成孔径雷达动目标成像方法

为实现机载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,简称SAR)实际回波数据中的运动目标聚焦成像,本文在用前置滤波法检测出运动目标的基础上,提出了利用目标子图像匹配方法来估计动目标的方位向速度,得到相应的运动目标聚焦参考函数,然后对运动目标进行聚焦成像,并给出了利用该方法得到的运动目标聚焦图像．成像结果表明,目标子图像匹配方法对动目标成像是有效的,易于工程实现,有实际应用价值．     

相干信号子空间宽带目标方位估计算法的误差分析

1.引言 利用子空间结构进行源方位估计的算法有很多,这些方法均利用了方向矩阵张成的子空间等于信号子空间这一特点,经典的方法有MUSIC[1]和ESPRIT[2]等.然而,对宽带目标而言,方向矩阵是关于频率的函数,因此,不同频率成分的信号子空间是不同的.相干信号子空间(CSM)方法[3]利用聚焦矩阵将不同窄带子空间聚焦到中心频率对应的子空间上,这种方法有效地利用了信号的带宽,大大提高了宽带目标方位估计的分辨率,而且能够处理相干目标的情形.但聚焦矩阵又与目标方位有关,这构成了一对矛盾,通常可以采用常规的方法对目标方位进行预估计,然后根据预估计的结果构造聚焦矩阵.预估计的方位通常会有一定的误差,这将导致CSM方法估计的结果存在一定的误差,本文从理论上分析了由于聚焦矩阵误差导致的CSM方法方位估计的误差.     

一种基于时空瞬时稳定性的方位谱估计方法

针对基于子空间分解的空间方位谱估计方法稳健性问题,提出了一种基于时空瞬时稳定的方位谱估计方法。该方法首先依据空间目标信号时域瞬时稳定性,将协方差矩阵频域求取过程转换为经相参补偿的复域求取,降低空间数据稳定性对协方差矩阵估计的影响;然后依据各子空间输出方位谱峰值索引离散度差异,提取各子空间方位谱加权因子;最后根据加权因子实现对各子空间方位谱加权处理,降低背景噪声对最终合成空间方位谱影响。数值仿真及实测数据处理结果表明,相比子空间分解方法,在不损失空间分辨率情况下,能够有效降低空间数据稳定性对协方差矩阵估计产生的影响,在无目标先验信息情况下,对最低信噪比的需求得到了6 dB以上的降低。     

多光谱BRDF测量系统转角装置研制

文中介绍了国内外双向反射分布函数的四种测量方案。采用固定光源和使样片转动以及探测器移动的方法实现了对双向反射分布函数的测量,进一步提出了利用可调机械臂结构以及三台步进电机的协调驱动实现对目标材料的高精度半球空间反射特性测量的改进方法。研制了多光谱双向反射分布函数测量转角装置,该装置的应用使双向反射分布函数测量系统的布局更合理,测量准确度更高。转角装置的探测臂旋转范围±180°,样片夹持台转动范围360°,角分辨率均为0.036°。经误差分析,所研制装置的转角精度约为0.75﹪。     

平飞斜视模式双站合成孔径雷达数据处理算法

研究了发射和接收分离的双站合成孔径雷达成像算法.主要分析了双站合成孔径雷达在平飞斜视工作模式下的方位分辨率,以及二次距离徙动校正判据,研究了利用非线性Chirp Scaling(NLCS)的方法,来消除同一距离单元上的不同方位调频斜率带来的影响,并且推导出了平飞斜视模式下的方位匹配滤波函数的频域表示,通过点目标成像仿真验证了该方法的正确性.     

基于多分辨率阈值的非均匀光照微视觉图像实时分割技术研究

为了满足微纳和生物医学领域对微视觉图像目标信息高精度实时提取的需求,提出一种基于多分辨率阈值的非均匀光照微视觉图像实时分割技术.针对传统方法所存在的在非均匀光照微视觉图像分割过程中难以精确估计阈值和实时性差等问题,首先根据微视觉图像的梯度概率密度稀疏分布特性,建立灰度强度分布估计目标函数,并利用迭代加权最小二乘法实现灰...     

基于稀疏信号功率迭代补偿的矢量传感器阵列DOA估计

针对现有稀疏信号功率迭代算法对方位相近目标分辨概率与估计精度较低问题,提出了一种稀疏信号功率迭代补偿的矢量传感器阵列波达方向(Direction of Arrival, DOA)估计方法。基于稀疏信号补偿原理和加权协方差矩阵拟合准则,构建了关于稀疏信号功率与补偿权重的目标函数。推导了稀疏信号功率迭代更新表达式的闭式解。通过对稀疏信号功率进行谱峰搜索获得DOA估计值。理论分析表明,所提算法通过对离散网格点上的信号功率进行补偿提高了方位相近目标的分辨率概率与估计精度。仿真结果表明,相较于经典子空间算法与现有稀疏功率迭代算法,所提算法对方位相近目标具有较高的分辨概率与估计精度。     

一种新的超分辨率图像重建算法

超分辨率重建是提高图像分辨率的一种方法.根据图像分层变换和插值处理的特点,提出了一种将分层子带变换S+P变换(序列变换加预测运算)和插值算法相结合的超分辨率重建算法.该方法首先对图像序列进行运动估计和运动补偿,然后再对配准后的图像序列进行S+P变换,并对分解得到的高频子带进行插值,最后通过S+P逆变换得到超分辨率图像....     

合成孔径声纳原理样机的湖上试验

在合成孔径声纳理想模型的基础上，讨论了该声纳的系统结构，并介绍了其原理样机的湖上试验情况。实验结果表明，在用成像算法对原始数据进行处理后，很好地得到了目标的图像。该合成孔径声纳系统的方位向与距离向成像分辨率均小于0.5m，完全达到了设计要求，从而表明该系统的设计是成功的。     

星载ScanSAR模式ECS成像算法研究

针对ScanSAR的扩展CS(ECS)成像算法兼有CS算法的精确处理和SPECAN算法的高效性.从ScanSAR回波的一般表达式出发,推导了扩展CS算法的信号流程.根据推导结果,利用另一种距离向处理参考函数和方位变标函数完成了变标处理.利用点目标仿真回波成像试验,分析了本文的算法与原始扩展CS算法的区别,验证了本算法的相位保持特性.利用ASAR Wide Swath原始数据,结合ScanSAR数据的多普勒中心频率估计,验证了算法适合于实际数据成像.     

被动声纳方位估计的宽带盲源分离算法

针对实际被动声纳信号宽带非平稳且统计特性无法预知的特点,由宽带卷积混合模型,建立了融合时间延迟结构与非参数化特性的代价函数,通过核密度技术同时估计目标源的概率密度函数和解混矩阵,并对估计的最优解混矩阵与目标源信号求取每个频点内方位能量谱,最后累加所有子带构成宽带方位能量谱。宽带仿真结果与实际海试表明本文方法在方位分辨率和估计精度方面接近最小方差无失真响应（Minimum variance distortionless response, MVDR）和多重信号分类（Multiple signal classification, MUSIC）算法,在弱目标检测方面具有一定优势。     

基于支持向量机的红外成像跟踪算法

为提高传统红外成像跟踪算法的性能,克服相关跟踪对"图像灰度一致性"的要求,在分析光流方程和支持向量机基本理论的基础上,提出一种由光流方程引出的基于支持向量机的成像跟踪算法.以机动车的红外图像序列为研究对象,该算法利用支持向量机的分类值替代方差和误差函数,将每帧中分类值最大的位置看作当前帧中目标的位置,从而实现了对目标的跟踪.该算法不仅不要求满足"图像灰度一致性",而且有效地减少了跟踪的累积误差.研究结果表明,与传统相关跟踪算法相比,本文提出的跟踪算法的精度、稳定度和鲁棒性都有所提高.     

基于加权Lucas-Kanade算法的目标跟踪

针对传统的序列图像目标跟踪方法难以适应复杂背景干扰、目标形状变化以及目标位置非规则抖动的问题,提出了一种基于加权Lucas-Kanade算法的目标跟踪新方法.首先引入搜索模板,估计出目标在实时图像中的位置并将其作为加权Lucas-Kanade算法的迭代初始值,然后计算权值函数,利用当前模板和初始模板进行两次跟踪,得到目...     

变孔径环形超声换能器的聚焦性能仿真研究

在河工模型地形测量应用中,为适应提高方位向分辨率和减小盲区的要求,提出一种变孔径环形超声换能器的设计,并分析了该换能器的聚焦性能及其随目标点距离变化的情况。该换能器使用环形结构,能得到方位向的高分辨率,提高地形成像的质量;利用变孔径技术,又保证在对较大起伏地形进行成像时,保持了最佳的显示效果。分析结果表明,设计的超声换能器在提供较高方位向分辨率的同时,有效地减小了近场盲区,满足河工模型地形测量的要求,并为其它成像系统和医学应用提供参考。     

近程毫米波合成孔径辐射计被动测距原理

毫米波合成孔径技术利用了物体自身辐射电磁波的相位信息,采用很少阵元就能实现实时成像,但目前合成孔径技术只是限于亮温成像,缺少了目标的距离信息,这对于目标探测与识别很不利。提出在近程条件下合成孔径被动测距原理和相应的双正交傅立叶变换算法,并给出了近程距离分辨率公式,近程成像的特点是成像公式中存在二次相位因子,而且距离分辨率和距离的平方成反比。毫米波合成孔径被动成像可以同时得到物体辐射的亮温分布和距离分布,能够有效克服离焦引起的图像模糊,对图像的反降晰和目标识别具有重要意义。     

一种星载合成孔径雷达数字成像算法

提出了一种星载合成孔径雷达数字成像抑制相干斑的算法--OMRD(Overlapped Multilook Range-Doppler)算法,该算法基于星载合成孔径雷达成像基本原理和传统的RD算法,通过距离向脉冲压缩,距离徙动校正,方位向合成孔径处理,去除相干斑噪声处理,实现了星载合成孔径雷达的数字成像,降低了相干斑噪声的影响,提高了图像信噪比.对ERS-1星载原始数据进行实验成像,得到了清晰的意大利罗马地区图像.实验结果表明,OMRD算法是一种有效的星载合成孔径雷达成像抑制相干斑的算法.     

基于图像数据重排的产品表面缺陷检测算法研究

产品检测时许多无关图像信息增加了参与计算的图像数据量,为解决该问题,提出了一种基于图像数据重排产品表面缺陷检测算法.根据先验知识将产品表面结构明显且不会出错的特征作为产品成像后的周向位置特征,建立起样本周向位置特征库图像序列;同时提取每个周向方位下样本表面各个待识别子目标区域图像数据或变换特征进行有效数据重排作为产品的检测识别特征,建立起产品的检测识别特征库图像序列.检测识别过程中,提取产品位置特征寻找其在标准样本库中最优解确定产品的周向方位,然后提取产品不同方位下的多个待检测区域并进行相同的数据重排,最终完成快速检测识别.经过仿真验证,本文的算法可以大大节省缺陷检测所用时间.     

基于变分贝叶斯多图像超分辨的平面复眼空间分辨率增强

平面复眼成像系统利用多个子孔径对场景进行成像,由于子孔径大小和图像传感器空间采样率的限制,各子孔径图像质量较差。如何融合多个子孔径图像来获得高分辨率图像是亟需解决的问题。多图像超分辨理论利用多幅具有互补信息的图像来重构高空间分辨率图像,然而现有理论通常采用过于简化的运动模型,这种简化的运动模型对平面复眼成像并不完全适用。若直接把现有多图像超分辨理论用于平面复眼分辨率增强,不准确的相对运动估计将降低图像分辨率增强性能。针对这些问题,本文在变分贝叶斯框架下改进了现有多图像超分辨理论中的运动模型,并把导出的联合估计算法用于平面复眼分辨率增强。仿真数据实验和真实复眼数据实验验证了推荐方法的正确性和有效性。     

一种基于PFA的多子阵聚束合成孔径声呐成像方法

文章提出了一种基于极坐标格式算法（Polar Format Algorithm,PFA）进行聚束多子阵合成孔径声呐成像的改进方法,建立了非“停-走-停”条件下的斜视成像模型,推导了信号由时域到波数域的解析表达式,给出了信号处理流程。该方法首先使用场景中心点的精确距离史对平台运动误差进行补偿,并通过极坐标算法处理得到粗聚焦的图像。其次,为了解决非场景中心点的残余空变相位误差的补偿问题,对粗聚焦图像进行分块自聚焦处理,使场景边缘点的聚焦效果得到改善。最后,经过子图拼接及几何校正后得到完整的精聚焦图像。仿真及分析结果表明,该方法提高了方位向性能指标,同时也能准确补偿平台运动误差,可以很好地应用于多子阵声呐成像。该方法在大运动误差、大斜视情况下仍具有较好的鲁棒性。