机载对海多目标ISAR成像系统设计

机载对海逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)能够对海面大中型舰船进行二维成像,图像信息为识别提供了更有利的依据.根据ISAR系统的工作原理,首先分析了对海多目标ISAR面临的关键问题;然后提出了空间、时间两维分割的处理方案,以解决不同海况下海面多目标成像分辨率的问...     

一种适用于低信噪比短CPI的ISAR横向定标算法

针对低信噪比短相干处理时间(CPI)的逆合成孔径雷达(ISAR)成像及应用,提出一种有效的ISAR横向定标算法．基于ISAR图像的稀疏特征,该方法首先利用加权压缩感知实现超分辨成像,有效地抑制噪声并保证强散射点的恢复精度．然后,根据二维傅里叶变换及极坐标变换的特性,利用极坐标图像间的相关性对转动角速度进行初估计．最后,利用加权压缩感知对相关函数峰值位置进行精确估计,提高了估计精度和效率,从而实现ISAR图像的横向定标．通过仿真和实测数据处理验证了该方法的可行性和有效性．     

解线频调步进频率ISAR成像研究

提出一种采用两次相干化处理实现对解线频调步进频率的逆合成孔径雷达(ISAR)成像算法．首先对回波进行相干化预处理,以估计运动目标的参数,并对相干化后的回波进行补偿;之后,采用相位相干化技术对残留相位误差进行校正,并利用时域带宽拼接技术获得目标的高分辨一维距离像．最后利用传统方位成像算法获得目标的高分辨ISAR图像．仿真数据验证了该方法的有效性．     

基于目标图像的提取与测量

通过对图像进行灰度处理和二值化处理,提取目标图像及其边界,并测量所提取目标图像的总面积及目标图像各斑块的面积和周长,由此研究其分布规律与分布密度,并在测量的基础上对目标图像斑块进行统计,得到一定面积或周长范围内目标图像斑块的个数,为相应的研究提供定量分析.     

基于用户交互的光栅图像局部矢量化方法

该文提出一种基于用户交互的光栅图像局部矢量化的方法.该方法首先将彩色图像处理得到无噪声的二值图像;其次通过用户交互,用边界跟踪方法得到封闭的有序的局部图像轮廓;然后通过基于阈值迭代增加的多边形拟合轮廓方法进行多边形拟合轮廓.通过对新疆维吾尔族服饰花纹的实验,结果表明该方法能有效的减少了轮廓结点个数.最后,将其应用在印花...     

CAPON方法在ISAR成像中的应用

采用CAPON法代替傅里叶变换估计正弦信号的幅度和频率时,旁瓣比较低,对频率的估计精度比较高,对平稳飞行目标进行逆合成孔径雷达(ISAR)成像,可以得到高分辨率的ISAR像;同时,把CAPON法推广到估计线性调频信号的参数,可用于对机动飞行目标进行成像.仿真数据和实测数据验证了CAPON法的优越性.     

Inverse Synthetic Aperture Radar Imaging of Multi-Targets Based on Image Processing Technique

基于图像处理技术的ISAR多目标成像

王勇，冯帅，张庆祥

(哈尔滨工业大学 电子与信息工程学院，哈尔滨 150001)

创新点说明：

提出一种基于图像域分割处理的多舰船目标ISAR成像算法，创新点如下：

1. 首先应用图像域的一系列处理将稀疏的多目标ISAR图像变为边缘清晰、相互无交叠的多目标轮廓像，进而应用图像域的滤波器实现目标的分离提取，针对分离出的单目标进行精确的聚焦成像。

2. 所用方法解决了速度相近的多目标ISAR成像问题，可有效解决方位向或距离像不可分割目标的分离问题。并在实测数据验证中表现出良好性能。

研究目的：

为解决速度相近的多目标在ISAR成像中难以精确聚焦与有效分割，提出一种基于图像域分割处理的多舰船目标ISAR成像算法。该算法具有一定鲁棒性与自适应性，可对距离相距较近、平动速度相似、三维摆动不同的多目标进行有效分割与再聚焦成像。

研究方法：

1. 对多目标回波数据进行距离压缩，应用积累互相关法及恒定相位差消除法进行整体的初步运动补偿，之后应用RD算法得到多目标的粗成像结果。

2. 对粗成像结果依次进行全局噪声抑制、自适应图像截取、条纹干扰及斑痕噪声抑制、图像空洞填充、几何聚类分割，得到目标各自的轮廓。之后应用该轮廓在复图像域实现目标的分割与提取。

3. 将提取到的目标数据反变换至数据域，重新进行单目标的运动补偿，之后应用RD算法及RID算法（PGCPF）得到不同目标各自的清晰成像结果。

结果：

1. 针对多个相似速度目标（四个舰船目标具有相似的平移运动和不同的三维摆动）进行仿真实验，目标完整分离且成像清晰，说明本文所提出算法的有效性。

2. 应用一段实测双船数据对算法性能做出验证，结果显示分离效果较好，成像较为清晰，说明本文所提出算法具备处理实际场景数据的能力。

结论：

当雷达回波内出现多个目标回波时，由于目标的运动状态差异，导致传统的运动补偿方法无法同时将目标的运动精确补偿，造成成像质量偏低。本文提出一种基于图像域分割处理的多舰船目标ISAR成像算法。该算法经过仿真及实测数据的验证，具备一定的鲁棒性及自适应性。

关键词：图像分割，多目标，ISAR

     

基于统计模型和活动轮廓的运动目标检测与跟踪

提出了一种静止背景视频序列中运动目标的检测与跟踪方法.对连续两帧图像序列作差分计算,对差分图像的灰度分布建立混和高斯模型(GMM),采用期望最大化(EM)算法估计模型参数,并引入基于GMM模型的边界检测算子,进而构造运动边界图像.改进静态图像轮廓提取算法GVF-Snake,利用运动边界图像修改GVF-Snake的能量项,使其能够提取视频序列中运动目标的轮廓.采用一种根据目标区域自动初始化轮廓的方法解决Snake初始轮廓需要手工设定的问题,采用一阶差分预测算法加快轮廓收敛速度.利用改进的GVF-Snake算法对运动目标进行检测与跟踪,结果表明,该算法对刚性和非刚性两类目标都具有较好的检测与跟踪效果.     

基于双Snake模型的颅骨CT图像分割方法及应用

利用活体人颅骨CT图像,通过双snake模型边界分割算法确定CT图像中颅骨的内外边界,并利用多边形近似其边界,随后通过计算内外多边形中相对应的线段间的距离,实现前额骨、顶骨和枕骨在图像中的厚度信息的获取,从而为基于CT图像获取颅骨的厚度信息的应用提供了一种有效手段.在对前额骨、顶骨和枕骨的不同位置的厚度计算结果进行分析后,得出顶骨厚度的标准偏差和厚度变化率较大这一特征规律.本算法对颅骨边界的描述准确,该方法将为建立人体头颅数据库、头部的生物力学造型等领域的研究提供参考依据.     

相控阵雷达的线性调频步进ISAR成像分析

宽带相控阵雷达是一种新型的成像雷达,在目标识别方面呈现着重要的作用,但相控阵雷达天线对雷达信号瞬时宽带存在约束,为了得到高分辨的ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar)图像,选取线性调频步进信号作为发射信号,等效合成大带宽雷达回波信号.文章分析了相控阵雷达不能发射或接收宽带信号的原因,计算了瞬时带宽的取值范围,对线性调频步进ISAR信号特性及合成距离包络法的工作原理进行了分析,探讨了线性调频步进信号ISAR处理方法.最后展示了目前的研究成果,基于实测数据的理论距离分辨力为0.25 m的相控阵雷达的线性调频步进ISAR舰船目标图像.