大场景 SAR图像舰船目标快速检测

基于SAR图像的舰船目标检测是海洋监视应用的重要方面,随着SAR图像资源的不断丰富,计算速度成为衡量舰船目标检测算法的重要指标。针对大场景SAR图像,提出一种基于分块CFAR的舰船目标快速检测算法。首先通过图像增强提高舰船目标与海洋杂波之间的对比度,然后利用差异性参数进行分块筛选,剔除不包含目标的区域,最后对待检测区域实现基于积分图的快速CFAR检测。TerraSAR_X实测数据的实验结果验证了该方法的有效性。     

一种高效的非均匀转动目标成像方法

在逆合成孔径雷达(ISAR)成像中,目标的非均匀转动会造成图像的严重散焦．针对这一问题,提出一种高效的成像方法．该方法首先对同一距离单元的方位向回波数据进行时频分析,接着根据目标转速与尺度变换因子的对应关系,用不同尺度因子对中心时刻的频率分布进行尺度变换构造出参考信号,通过求解各个时刻的频率分布与参考信号的相关系数,估计出目标的旋转速度变化情况,然后沿方位向进行重采样以补偿目标旋转速度变化的影响,最后进行成像处理得到聚焦良好的目标图像．该算法对每个时刻目标转动速度的变化都进行了精确的估计和补偿,因此它适用于转动速度任意变化的情况．另外,该算法需要的计算量较少,适用于实时处理．仿真和实测数据的处理结果验证了该方法的有效性．     

一种基于时频分析的自适应积累成像算法

为改善基于时频分析的逆合成孔径雷达（ISAR）瞬时成像算法的性能，提出了一种基于时频分析的ISAR积累成像算法．该算法利用回波相关系数门限自适应调整积累范围，并结合图像熵法对积累范围内由时频分析得到的距离-瞬时多普勒像进行叠加成像．该算法可适用于机动目标和平稳目标的ISAR成像，其成像清晰度优于传统距离-多普勒算法．     

利用压缩感知的逆合成孔径激光雷达成像新方法

受限于激光调制技术,在较长的积累时间内,逆合成孔径成像激光雷达发射脉冲之间的相干性难以保持,导致方位向散焦,影响成像效果．为此提出了一种在较短相干积累时间内,利用较少回波数据实现同等分辨率的瞬时成像算法．此算法利用压缩感知理论,将逆合成孔径成像激光雷达成像问题转换为利用正交基压缩感知重构稀疏信号的问题,通过优化求解的方式对目标像优化重建,且在低信噪比时通过构造权矩阵,提高算法对目标像的恢复性能．室内逆合成孔径成像激光雷达验证系统实测数据验证了算法的可行性和有效性．     

基于对比度最优化的SAR图像相位调整算法

文中提出了一种基于对比度准则的非参数化合成孔径雷达(SAR)图像相位补偿方法——对比度最优相位调整算法.该算法收敛速度快,运算量小,相位误差估计精度高.和相位梯度自聚焦算法相比,它能够更稳定的估计高频和随机相位误差;和快速最小熵相位补偿算法相比,它的计算量大大减少.实测数据的处理表明了该算法的有效性.     

相干系数与幅度相位估计融合的医学超声成像算法

在医学超声成像中,最小方差(MV)自适应波束形成算法能有效的提高成像分辨率,但是却牺牲了成像对比度和算法稳健性。针对这个问题,提出了一种相干系数(CF)和幅度相位估计(APES)融合的自适应波束形成算法。该算法利用APES幅度估计准确,成像对比度和算法稳健性高的优点,同时结合相干系数加权抑制噪声和干扰,改善了成像分辨率。仿真实验结果表明：该算法在成像分辨率和对比度方面都要优于传统的延时叠加(DAS)法,最小方差法和原始的幅度相位估计法。     

基于自适应阈值的Canny算法在MRI边缘检测中的应用

Canny算法作为一种经典的多级优化算法广泛应用于核磁共振成像(MRI)边缘检测中,MRI具有灰度密度不均一且对比度低的局限性,本文以腰椎间盘MRI为例提出一种改进的Canny算法在边缘检测中进行优化.首先增强图像对比度,在此基础上引入中值滤波有效处理脉冲噪声进行预处理;针对边缘提取精度不足的问题,增加梯度方向模板求取...     

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S曲线多尺度Retinex红外图像增强算法

针对受环境影响造成红外图像热成像对比度不足的问题,应用多尺度Retinex增强算法,对低能见度的红外图像进行图像增强,并在此基础上提出了一种改进的基于S曲线多尺度Retinex红外图像增强算法,该S曲线函数具有定义域与值域区间一致、拐点非对称的特点.实验结果表明:利用改进后的算法,对红外图像进行图像增强,在目标图像增强...     

无人水面艇目标图像自适应分割算法

针对水面目标与海天背景对比度变化大、景深差异明显的特点,提出一种改进的自适应Mean-Shift图像分割算法．首先通过估计参考点领域灰度值分布,自适应地得到空间域带宽,然后结合叶斯准则,自适应计算空间窗内灰度域带宽,实现目标与背景的自适应分割．分别抽取水面艇视频图像中,目标远、近距离以及清晰对比度不同的视频帧进行仿真测试,与传统分割算法对比研究,结果表明该算法可以有效实现水面目标图像分割．     

ISAR目标象的特征提取和特征选择

描述了一个ＩＳＡＲ目标识别系统，它以二维ＦＦＴ处理实现对ＩＳＡＲ目标象的特征提取，以位于频谱中心的一个正方形窗口实现特征选择，系统的分类器是最近邻分类器。通过ＩＳＡＲ目标识别的仿真，实验研究了特征选择窗口的长度对系统识别率的影响。实验结果表明：低通形式的特征选择窗口是特征选择的最佳方案，而且存在一个最佳的特征窗口长度，这个最佳值可以由训练样本集自身确定出来。     

New ISAR imaging interval selection method for ship targets on the sea

Ship targets on the sea swing because of the sea wave, which leads to instability of the rotation speed and variation of the image project plane. As a result, imaging interval selection should be taken into consideration in order to obtain a high quality ISAR image. In this paper, firstly, the relationship between effective rotating speed and image project plane is analyzed in detail, by which the conclusion that the image project plane is stable and the resolution of the ISAR image is best when the valid speed of rotation of a ship target is highest is drawn. Then a new method to select favorable imaging interval based on the rotation speed of ship targets is proposed. In comparison with existing methods, the proposed one can select a better period for ISAR imaging, which leads to an imaging result with higher quality. The effectiveness of the proposed method is verified by simulation and real data processing result.     

3D打印AlSi10Mg合金组织性能研究

二维稀疏舰船目标的三维干涉ISAR成像

王勇^1,2,陈雪飞^1,2

(1.哈尔滨工业大学 电子工程技术研究所,哈尔滨 150001;

2. 对海监测与信息处理工业和信息化部重点实验室 哈尔滨 150001)

创新点说明：

提出一种当舰船目标回波处于两维稀疏情况时的三维InISAR成像算法,具体创新性可说明如下：

1） 首先将距离维稀疏回波进行稀疏重构;然后利用全局类补偿方法对重构后的信号进行包络对齐、相位校正和图像配准;接着考虑舰船目标在成像时间内近似为平稳运动,对接收的稀疏回波提取出有效数据,进行方位压缩得到目标的高分辨ISAR图像;最后通过干涉处理得到目标的三维几何重构图。

2） 本文所提方法解决了回波两维稀疏情况下舰船目标的三维InISAR成像问题,可有效适用于回波距离维随机缺失、方位维随机缺失和块缺失的情况;相对于传统的三维成像算法,本文算法可得到更好的成像结果。

研究目的：

为解决回波处于两维缺失时舰船目标的三维InISAR成像问题,提出一种针对回波距离维随机缺失、方位维随机缺失和块缺失时的舰船目标三维InISAR成像算法。该算法具有一定的有效性和实用性,可实现在方位维回波随机缺失75%时的成像,块缺失中有效回波仅占接收回波1/8时的舰船目标三维InISAR成像。

研究方法：

1）对回波距离维随机缺失数据采用梯度自适应算法进行稀疏重构,得到重构的回波;

2） 利用全局平均一维距离像熵最小算法估计出中心雷达回波中目标的运动参数,利用该参数对各雷达回波进行距离对准;

3） 利用联合相位校正算法对包络对齐后的三雷达回波进行处理,在实现回波相位校正的同时消除回波间的波程差,实现各图像间的配准;

4） 将成像时间内舰船目标的运动近似为平稳运动,提取出接收回波中的有用数据进行方位向压缩后得到三幅ISAR图像;

5） 分别沿两基线进行干涉处理,并结合测距信息即可得到目标的三维几何重构,从而实现回波两维缺失时舰船目标的三维InISAR成像。

研究结果：

1） 由不同稀疏重构算法对距离维信号的重构误差对比图可看出,本文中的梯度自适应算法能获得更好的结果;

2） 由回波两维随机缺失时舰船目标的三维InISAR成像结果可看出,回波在不同的缺失情况时均能得到目标很好的三维图像,即使回波中有效数据仅占25%时。

3）由距离维随机缺失、方位维块缺失时舰船目标的成像结果可发现,本文算法对处于不同缺失情况下的回波均能实现目标的三维几何重构,表明了该算法的有效性。

4） 通过对采用不同图像配准算法的舰船目标三维几何重构图分析可以发现,本文算法更适用于稀疏孔径下目标的三维InISAR成像。

结论：

当雷达接收回波处于两维稀疏时,传统的运动补偿和图像配准算法将无法获得目标运动的精确补偿和图像间的精确配准,使得稀疏孔径下舰船目标的二维成像质量下降,三维几何重构精度偏低。本文提出一种针对回波处于两维稀疏时舰船目标的三维InISAR成像算法,仿真实验结果可看出,该算法适用于回波处于距离维随机缺失、方位维随机缺失或块缺失的舰船目标三维成像,验证了所提算法的有效性。

关键词：3-D InISAR, 两维稀疏,梯度自适应算法,平均一维距离像,联合相位校正

     

宽频信号能量检测最优判决门限

针对宽频带信号能量检测的性能主要受到虚警概率和漏检概率的影响,提出从其判决门限的选取入手,对一定频谱环境下的检测算法性能是否可以达到指标要求做出分析,研究了门限设置对虚警概率和漏检概率的影响. 通过数学推导得到了宽频带信号能量检测最小代价门限的闭式解,并给出了其最优判决门限的选取准则,即根据不同的时域观测时长选取不同的判决门限. 仿真结果验证了所提出结论的正确性.     

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．     

无线传感器网络多跳时间同步算法

针对多跳网络中同步误差累积和同步开销大的问题,提出了一种最优拓扑结构的时间同步算法.通过构造最优拓扑结构和在网络节点之间传递时间同步报文来减小累积误差和时间同步开销.借鉴无线传感器网络时间同步延迟测量算法的打时间戳技术进行时间偏差估计来提高时间同步的精度.应用结果表明:在具有33个节点的传感器网络中,相比无线传感器网络时间同步协议算法,该算法的时间同步开销减小了2/3,引起累积误差的关键路径长度减小了1/2.     

自适应Chirplet分解的ISAR成像方法

为了提高机动目标的逆合或孔径雷达(ISAR)成像质量,提出了一种新的ISAR成像算法,通过将每一距离单元的回波数据进行自适应Chirplet分解,并采用松弛(RELAX)技术来提高参数估计精度,得到了高质量的瞬态ISAR像.外场实测数据成像结果验证了本文方法的有效性.     

自适应变长滑窗曲线拟合时间配准算法

针对曲线拟合的时间配准算法存在窗口长度选择的问题,提出了一种基于运动模式转变的自适应窗口长度选择算法．将目标运动模式分为类直线运动和曲线运动两种模式,通过对每个数据点目标运动轨迹斜率的近似运算,确定运动模式突变点以及目标在时间配准点的运动模式,从而自适应地确定配准点窗口长度．仿真结果验证了文中算法在大时延、目标大机动条件下仍然具有较强的可靠性．     

基于AOK时频分析的窄带雷达目标架次分辨方法

针对非平稳运动编队目标的分辨问题,基于ISAR技术和非平稳分析时频分析理论,研究了一种基于自适应最优核（AOK）的窄带雷达目标架次分辨方法,给出了窄带雷达目标架次分辨处理过程和算法步骤.不同于传统方法,该方法主要利用目标相对于雷达的转动引起的多普勒差异来分辨目标,并考虑了交叉干扰的抑制性、信号能量的聚集性,可获得更优的分辨效果.基于实测数据的对比实验结果证明了该方法的有效性.     

随机时间依赖路网中危险品运输路径多准则优化

为实现动态路网中的危险品运输路径优化,以期为运输商的路径选择提供决策支持,分析了运输网络的随机时间依赖(STD)特征,对分段连续时间区间内各路段的行程时间和受影响人数进行曲线拟合.考虑到达时间窗的约束,以行程时间和运输风险的随机属性值为优化准则,建立0-1整数规划模型.结合STD网络的FIFO性质设计了两阶段多维标号修正算法,得到不同出发时刻以给定置信水平满足时间窗约束的非支配路径集合,并提出准则权重和阈值支配方法,实现计算效率和求解质量的均衡.研究结果表明:危险品在STD路网中的行程时间和运输风险与到达时间窗的设置和出发时刻的选取有关;生成的非支配路径取决于出发时刻和运输商的选择偏好,非支配路径的数量取决于支配阈值的大小;不同类型运输商可根据准时到达置信水平来选择出发时刻与运输路径的最优组合.