前视探地雷达波速估计及合成孔径成像研究

前视探地雷达的成像处理和地下电磁波的速度估计是前视探地雷达应用中两个重要研究课题。该文利用非平稳滤波矩阵将雷达接收数据经频率域非平稳卷积滤波,实现了目标图像的重建;通过波速扫描和合成孔径成像处理,利用目标图像聚焦的锋利性测度-图像灰度方差估计地下电磁波的速度。对仿真数据和实测数据进行处理,证明了所提方法的有效性。     

机载前视SAR三维成像原理及分辨率分析

提出一种新型的采用天线阵模式的机载前视合成孔径雷达(SAR)系统,分析了其三维成像原理。根据前视SAR的成像几何模型和回波信号特点给出了实现前视SAR三维成像的处理流程,详细推导了前视SAR的三维分辨率。模拟了X波段前视SAR点目标回波并进行了三维成像实验。仿真结果表明前视SAR系统能够实现三维成像,验证了本文算法的有效性。     

前视扫描SAR超分辨成像

提出了一种前视SAR超分辨成像算法.方位维分辨通过安置线性阵列,采用"多发多收"的工作方式,通过波束形成技术得到较窄的发射波束以覆盖有限观测场景,利用目标的稀疏先验信息建立正则化问题,然后通过求解最优化问题实现超分辨成像.该算法在有限阵列长度的条件下可以获得更优的成像结果,有效降低了系统的成本和复杂度.仿真结果验证了该文分析的正确性和算法的有效性。     

浅地层探地雷达回波倒相的自适应处理

针对浅地层探地雷达目标回波相位倒置造成的垂直距离判别不准的问题,提出了一种探地雷达对目标回波相位倒置的自动识别、纠正并统一成像的方法。讨论了均匀平面波对理想导体和理想介质平面垂直入射情况下,反射平面对反射波相位的影响。介绍了探地雷达信号处理的算法,对实测的成像数据进行处理,证明了该算法的有效性,提高了浅地层探地雷达在存在相位倒置情况下的检测能力。     

探地雷达横向等效变波速SAR成像算法研究

探地雷达应用中,由于土壤介质的影响,不同位置目标回波延时常常存在波动,传统的恒定波速成像算法不能修正这种波动,难以使成像性能达到最优。该文提出一种根据目标回波的曲线特征,快速估计横向等效波速,采用变波速F-K偏移进行合成孔径精确成像的新方法。实测数据处理结果显示该方法性能优于恒定波速成像。     

一种适合逆合成孔径激光雷达的成像算法

逆合成孔径激光雷达是主动式有源成像雷达,能够实现高速运动物体的实时高分辨成像。但传统R-D算法很难得到目标的二维高分辨图像。提出一种适合逆合成孔径激光雷达成像的算法,通过时频分析法分析逆合成孔径激光雷达的回波信号特征,对光外差探测后的回波信号进行重排Wigner分布和Radon变换的处理,估计出目标的运动速度,通过构造有效的补偿因子,实现对目标的二维高分辨率成像。通过仿真实验得到了分辨率更高的图像,验证了此方法的有效性。     

基于标志点的多视三维数据自动拼接方法

为了实现多视三维数据的自动拼接,提出了一种数据拼接方法。利用标志点的空间特征不变性,通过引入距离矩阵和匹配信息表,根据匹配标志点之间的约束关系,实现了标志点的匹配,同时利用相邻区域测量数据之间的关系,基本消除了匹配歧义问题。运用奇异值分解法求解旋转矩阵R和平移向量T,实现测量数据拼接。多视拼接实例表明,本算法具有较强的鲁棒性,能够实现对多视数据的快速,自动拼接,具有很好的实用价值。     

一种改进的合成孔径激光雷达成像算法

合成孔径激光雷达作为新体制激光雷达,可以实现对目标的高分辨率的成像。微波波段的合成孔径成像雷达所采用的回波信号模型已不能用在合成孔径激光雷达系统,传统的距离多普勒算法亦得不到较高的成像分辨率。提出一种改进的合成孔径激光雷达的成像算法,在对合成孔径激光雷达回波信号特征分析的基础上,对经过了光外差探测的回波信号进行脉冲压缩并基于时间作傅里叶变换,构建一个补偿因子,最后通过距离徙动校正实现对被测目标的高分辨率二维成像。采用了仿真实验的方法验证了此方法的可行性。     

基于频率分集探地雷达的介质参数估计方法

针对地下目标体周围介质参数估计问题,提出一种基于图像熵的介质参数估计方法。首先推导了介质条件下频率分集阵列探地雷达的点扩展函数,分析了点扩展函数与后向投影成像算法之间的联系,然后将频率分集探地雷达与超宽带探地雷达成像结果做了对比分析。对于同一块包含目标的待成像区域而言,介质参数对电磁波的传播速度有较大的影响,当采用不同的介质参数分别对该区域进行成像时,得到的成像结果亦不相同。对不同参数下的成像结果进行图像熵的计算,成像结果的图像熵值越小,则在使用该参数时成像的聚焦度越好,所对应的介质参数越接近其真实值。实验结果表明：在介质的电导率不为零时,频率分集探地雷达较超宽带探地雷达在目标定位成像方面具有更好的效果,且当目标为细长目标体时,所提出的参数估计方法能够对目标体周围介质参数进行有效估计。     

基于压缩感知的多目标认知成像方法

为利用有限雷达资源实现对多ISAR目标的实时高分辨成像,提出了一种基于压缩感知的相控阵雷达多目标稀疏孔径认知高分辨成像方法．在对目标稀疏特性认知的基础上,构建了基于目标横向稀疏度和成像积累时间的雷达资源动态分配函数,并给出了成像质量评估标准,最终实现了有限雷达资源条件下不同ISAR目标的高分辨认知成像．仿真结果表明,利用该方法成像不仅可以减少雷达成像发射脉冲数,而且可以有效减少雷达观测时间,同时还能获得高质量的目标ISAR像．     

一种高速自旋目标三维成像新算法

提出了一种基于二维频谱匹配滤波器组的高速旋转目标三维ISAR成像的算法．每个频谱匹配滤波器能输出对应散射点的聚焦切片．从各个滤波器组输出的聚焦切片提取聚焦点的三维空间参数,可以构建目标的三维像．已有的基于广义Radon 变换 (GRT) 和扩展的Hough变换 (EHT) 实现旋转目标三维空间信息提取的算法,由于是对散射点逐点进行投影,因此运算量很大,效率很低．该算法采用的是匹配滤波的处理方法,在处理过程中使用快速傅里叶变换(FFT), 使计算效率显著提高．计算机仿真验证了这种算法的正确性．     

基于3DS MAX信息源的体三维显示技术

为了在真实的体积空间内重建三维图像，利用高速旋转的发光二极管（LED）面阵列作为显示媒介，以PIC单片机为核心组成控制电路建立了体三维显示系统。采用数字图像处理方法从3DS MAX软件的三维模型中获取离散的特征点信息，以光电触发器提供的外部中断信号为同步信号，单片机向数据存储器和LED专用驱动芯片提供控制信号和工作时序，驱动LED发光，逐行显示获得的二维图像序列。由于人眼的视觉暂留特性，快速显示的二维图像序列被感知为一幅连续的三维图像。再现的三维图像无需辅助设备就可在0°～360°内任意观察，并真实地体现了源图像的三维特性。     

基于Ramp响应技术的雷达目标3D图像重构

在雷达目标识别的应用中,目标形状的3D图像可提供识别目标的最直接和最有用的信息。Ramp响应技术是一种应用最为广泛的低频雷达目标成像技术,而最终的目标图像质量主要取决于图像重构算法的性能。因此,在详细介绍了两种典型的基于Ramp响应技术的3D图像重构算法的基础上,对两种算法在不同条件下进行了仿真比较,提出了一种计算重构图像轮廓函数的算法,并利用该算法计算图像与目标之间的误差,分析比较了两种算法的性能,得出了有益的结论。     

舰船目标三维散射中心建模及SAR快速仿真方法

直接合成孔径雷达成像仿真方法在实现大型舰船目标回波仿真和合成孔径雷达成像时时效偏低,难以满足对海探测制导闭环验证过程中对合成孔径雷达快速生成的需求.因此,提出了基于三维散射中心的舰船目标合成孔径雷达回波和成像仿真方法.首先通过射线管积分三维快速成像和CLEAN三维散射中心提取得到不同视角下目标三维散射中心;然后通过对应...     

基于单目RGB摄像机的三维人脸表情跟踪算法

利用单目摄像机对人脸表情进行三维跟踪有两个关键问题,一是从单幅图像中重建人脸的三维模型,二是建立不同三维模型之间稠密的对应关系。针对上述问题,提出一种有效的三维人脸表情跟踪算法。对输入的各帧人脸图像进行自动特征点检测,并根据2D特征点,利用Multilinear Model重建不同表情的三维模型。通过将三维模型重投影至图像空间,计算各帧图像间的Optic Flow与Sift Flow对应。根据图像间的对应关系,利用Laplacian网格变形对三维模型进行修正,建立不同表情之间三维的稠密对应。试验表明,该方法可以重建出较为真实的三维人脸表情模型,同时可以精确跟踪连续变化的三维表情序列。     

基于二维、三维信息融合的人脸识别

为解决光照、姿态等因素发生变化时二维人脸识别算法识别率骤然下降的问题,提出了基于二维、三维信息融合的人脸识别方法.与其他算法不同,该算法输入为一幅二维灰度图像,通过重建相应的三维模型提供三维信息.对于二维图像,选择局部二值模式(LBP)特征进行人脸表示.对于三维模型,定义了54个特征点,将鼻尖点与特征点之间的测地线距离作为三维特征.对2种特征识别结果采用加权融合的方式,权值的确定依据Fisher判别准则.通过CAS-PEAL-R1人脸库对提出的算法进行了测试,并与其他方法进行了比较.     

Inshore ambiguity clutter suppression method aided by clutter classification

To address the problem that the clutter suppression performance is reduced for the multichannel synthetic aperture radar(SAR) because of the ambiguous component of the land clutter in the inshore area,we propose an inshore ambiguity clutter suppression method aided by on clutter classification.First,a multi-look interference feature covariance matrix(MIFCM) for each range-Doppler unit is constructed,which includes multi-look interference magnitude/phase and multi-look interference magnitude gradient information.Next,with the affine invariant riemannian(AIR) distance measure of MIFCMs,the clutter classification result can be acquired.Finally,with the clutter classification result,we select independent and identically distributed(IID) training samples to estimate the clutter covariance matrix in the ambiguous clutter region,with clutter suppression performed in the multichannel SAR image domain.Simulation result shows that the proposed method can accurately classify and suppress the azimuth ambiguous clutter in the inshore area.     

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.     

断层数据的三维重构技术研究

研究了基于断层数据的三维重构技术.首先对切片图像进行二值化和轮廓提取,继而进行B样条曲线拟合和NURBS曲面蒙皮构建.以某风扇叶片为例,由采集的ICT切片数据重建出了实体.文中论及的方法和算法对于解决基本截面形状的断层数据重构问题是可行的.     

图象的全息存儲

本文提出用于全息存储的“散斑随机相移法”将其与“随机相位抽样法”做了比较,所得实验结果与理论一致。当用新型卤化银全息干版和稀释显影处理,可得再现童象的衍射效率为2％,可分辨的线宽为20μm以及可分辨的灰度级为16。