基于NUFFT的机载探地雷达后向投影成像算法

由于后向投影算法可以精确补偿电磁波在介质表面发生的折射效应,因此它在机载探地雷达成像技术领域具有较强的工程实用价值。但传统后向投影成像算法存在计算量大难以实时实现的问题,针对上述问题,文中提出一种基于非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)技术的机载探地雷达快速后向投影成像算法。通过对基于时域有限差分法产生的仿真数据进行处理,验证了所提成像算法的有效性和快速运算能力。     

超宽带线性调频信号快速BP成像

首先对超宽带线性调频信号进行脉冲压缩处理得到短脉冲信号，在详细阐述BP算法原理的基础上，利用此短脉冲信号推导其BP算法成像公式；然后将子孔径思想应用于BP算法，得到一种快速BP(FBP)算法；最后对BP算法和FBP算法的计算量进行理论分析，同时结合点目标和多点目标应用BP算法和FBP算法分别成像，给出两种算法成像所花费的时间，其结果证明了FBP算法的快速性和有效性。     

基于加权相关的探地雷达后向投影成像算法

本文提出一种基于加权相关的后向投影成像算法以抑制经典后向投影算法中因“延时-求和”所带来的图像中的伪影。该算法通过加权和相关处理重构对成像区域中各点的反向散射响应。利用各回波通道之间的关联性,通过计算成像点所对应各回波通道之间的皮尔逊加权系数,为各通道回波幅值进行加权,其可增强目标区域的反射能量;进一步,对加权后的幅值响应数据进行互相关,削弱了非目标区域反射能量。采用该算法对频率步进探地雷达探测得到的管线数据进行成像处理,实验结果表明：基于加权相关的后向投影算法能显著抑制图像中的伪影,有利于目标的识别。此外,对于多目标探测,该算法还能消除多目标叠影带来的虚假目标。     

雷达目标三维成像算法研究

逆合成孔径雷达三维成像技术可有效揭示雷达目标散射源的空间分布;相比于传统的距离向和方位向二维成像,三维成像又增加了俯仰向的分辨能力,可以识别雷达目标高度方向的散射源分布情况。从雷达目标回波信号分析出发,探讨了三维成像的基本公式及算法。距离向分辨采用传统的FFT(快速傅里叶变换)实现,方位向和俯仰向分辨运用卷积反投影算法实现。讨论了两种实现方位向和俯仰向成像的投影插值算法,即二维投影插值法和直接投影法,与传统的二维投影插值算法比较,直接投影法具有计算速度快和计算精度高的优点。     

压缩感知理论在探地雷达三维成像中的应用

该文基于探地雷达成像目标空间的稀疏特性,提出了探地雷达中的随机孔径压缩感知3维成像方法,该方法在单道数据获取中应用压缩感知减少采集数据量的同时,在x-y测量平面上随机抽取部分孔径位置进行测量,以少量的测量孔径和测量数据获得重建目标空间的足够信息,同时该文研究了噪声以及测量矩阵对算法性能的影响。结果表明,随机孔径压缩感知成像算法比传统后向投影算法所需数据量少,成像效果好,目标旁瓣小,对噪声的鲁棒性更好。     

探地雷达对两层介质中目标的快速后向投影成像方法

运用探地雷达对分层介质中的目标进行探测时,时域后向投影算法是一种常用的成像方法。但大运算量和低成像分辨力一直是该算法难以实用化的瓶颈问题。该文提出一种实用的高分辨快速后向投影成像方法。首先提出了基于1维搜索或求解一元四次方程的传播时延快速计算方法。其次,设计了一种对时延曲线上散射回波进行处理的加权因子以提高成像质量。运用所提的成像算法对仿真数据进行了处理,获得了高分辨的成像结果,验证了该算法的有效性和快速运算能力。     

基于互相关的探地雷达反向投影成像算法

该文基于探地雷达(Ground Penetrating Radar, GPR)回波数据之间的互相关性,提出了一种用于抑制GPR成像中杂波干扰的反向投影(Back Projection, BP)成像算法。与标准BP算法相比,该文的互相关反向投影(Cross-correlated Back Projection, CBP)算法增加了数据间互相关运算的步骤,而且无需引入额外的参考信号通道。理论分析和实验结果均表明,CBP算法不仅抑制了标准BP算法成像结果中的杂波干扰,而且在一定程度上提高了成像分辨率。     

基于FDTD方法的雷达近场成像模拟

运用二维时域有限差分法(2D-FDTD)建立点目标雷达近场成像的全电磁场模拟模型.可以任意设定收发天线(阵)以及目标的位置,对2D点目标双/多站雷达成像进行了模拟.将在合成孔径雷达(SAR)成像算法中得到广泛应用的时域相干法(TDC)、后向投影法(BP)以及地震信号处理中的相移偏移法(PSM)应用于近场成像.对这几种成像算法进行了近场成像,对成像质量及计算量进行了比较和分析.成像结果表明,BP算法和PSM算法用于近场成像时效果是不同的,文中对效果不同的原因进行了分析.     

基于滑动窗能量检测的改进后向投影算法

本文提出一种基于滑动窗能量检测的改进后向投影算法以抑制经典后向投影算法所产生的伪影。该算法首先对B-scan数据进行滑动窗能量检测,以获知探测场景中目标水平方向位置、个数以及相对能量强弱。然后在根据所获目标个数划分的不同区域中,选择目标位置所对应的A-scan数据作为参考数据来计算皮尔逊加权系数。此外,根据目标的相对能量强弱,对弱目标加权因子进行补偿。最终,通过加权互相关处理来对成像区域中各点的散射响应进行重构。将该算法应用于格雷互补码探地雷达中,实验结果证明：所提算法能在不削弱目标能量的同时,显著抑制成像结果中的伪影。     

探地雷达近场三维距离偏移成像算法

在距离偏移算法基础上提出了近场条件下的探地雷达三维成像方法,同时对后向投影钟法进行了讨论。理论分析表明:近场三维距离偏移算法与后向投影算法相比,能在较大程度上减少运算量。利用试验数据对两种算法分别做了成像研究,验证了近场三维距离偏移箅法的正确性及其实时处理能力。     

一种基于时域差分的穿墙雷达BP成像算法

利用步进频连续波雷达对墙后运动的人体目标进行探测,对墙体杂波抑制和人体目标成像展开了研究.首先,利用人体目标慢速运动的特征,采用时域差分的方法抑制墙体杂波,使人体目标回波得以凸显;然后,分析了墙体折射对目标回波时延的影响,在此基础上对传统的后向投影成像算法进行了改进,使其适用于墙后区域的目标成像;最后,对该算法进行了推广,在一定程度上实现了对人体目标的跟踪.实测数据的处理结果表明,该算法能够在系统离墙12.6 m的情况下有效地消除墙体回波的影响,清晰地显现出在墙后运动的人体目标..     

探地雷达交叉测线目标搜索和成象方法的研究

为了提高三维成象中探地雷达的探测效率，提出了一种利用交叉测线数据对地下目标进行位置搜索和成象的方法，并通过对实测数据的处理，验证了方法的有效性和可行性。     

一种基于中心矩特征的SAR图像目标识别方法

合成孔径雷达自动目标识别是目前国内外模式识别领域的重点研究课题之一.本文给出了一种内存需求小,低计算复杂度且具有较好识别性能的SAR图像目标识别方法,先通过自适应阈值分割来获得目标图像,然后提取其中心矩特征,采用SVM来进行识别.基于美国MSTAR实测数据的识别试验验证了该方法的有效性.     

Clutter Suppression Method in GPR Using the Convergence of Matrix Entropy

A novel clutter suppression method in ground penetrating radar(GPR) is proposed.The preliminary result is obtained by using target resolution improved processing(TRIP).The preliminary result will be used as an initial input for TRIP iteration.All TRIP iteration steps are the adaptive linear combination of the previous TRIP result and the preliminary result.This adaptive combination strategy can balance clutter suppression and target information protection,which is considered as a troublesome contradiction and a chronic problem in clutter suppression research.When the matrix entropy of iteration result converges,the algorithm can achieve a good result both in clutter suppression and target protection.Experimental results demonstrate that the new algorithm outperforms the existing approaches.     

模糊连通度分割算法在探地雷达图像分析中的应用

对基于相对模糊连通度的交互式图像分割方法进行简化,并将改进后的算法应用到探地雷达图像的分割中,提高了地下目标物体的提取速度.此外,还提出一种探地雷达图像的预处理方案,通过小波局部软阈值去噪算法来抑制探地雷达回波中的干扰信号,再利用窗宽/窗位调整算法突出图像中目标的灰度信息,使图像中的目标得以增强.从而得到一种快速有效的地下目标物体提取方法.用实测探地雷达图像所做的测试实验取得了令人满意的结果.     

基于自动反相校正和峰度值比较的探地雷达回波信号去噪方法

运用探地雷达对复杂地下介质层进行探测时,雷达回波信号易受噪声影响。为了提高探地雷达的探测分辨率和数据解译效果,该文提出基于自动反相校正和峰度值比较的探地雷达回波信号去噪算法。首先,含噪的回波信号与随机噪声拟合得到两路信号,经过独立分量分析算法后得到高峰度值信号和低峰度值噪声,对高峰度值信号进行相位判断并进行自动反相校正,再进行完全总体经验模态算法分解得到多个分解分量。将独立分量分析得出的噪声的峰度值作为阈值,峰度值高于该阈值的分解分量视为信号分量,累加得到重构后的信号,完成去噪处理。所提的去噪算法解决了独立成分分析算法中的信号相位不定性问题,且在进行完全总体经验模态分解算法后无需依靠传统的人工方式进行噪声剔除的步骤。仿真和实测数据的处理结果验证了所提算法的有效性。      

浅地层探地雷达合成孔径算法的研究

本文重点总结了目前常用的各种探地雷达合成孔径算法,针对这些算法应用到浅地层的情况进行了研究, 同时提出了一种修改的基于基尔霍夫偏移的合成孔径算法;通过对实测数据的处理,得出结论:基于微波全息成像的SAR 算法和基于Stolt偏移的SAR算法更适合应用到浅地层探地雷达;对于浅地层探地雷达合成孔径算法的研究有重要的指导 意义。     

浅层探地雷达的快速异常检测

提出了一种浅层探地雷达快速异常区域检测方法.通过数字图像处理技术对探地雷达探测数据进行分析处理,根据地表回波梯度幅度大的图像特性将其从雷达数据中去除以克服其对地下异常目标检测的影响,然后利用基于梯度的自适应阈值方法在抑制杂波干扰的同时,对地下层中的异常区域进行快速定位.通过实测数据的实验验证,证实了所提的方法在处理异常目标检测与定位时的高效与快速.