SAR饱和原始数据分段线性映射压缩算法

当星载SAR(synthetic aperture radar)原始数据的饱和度较高时,传统BAQ(block adaptive quantization)算法性能明显下降.为了改善其性能,本文研究了原始文献中采样信号幅度均值与输入ADC(analog to digital converter)信号标准差的映射关系,指出了其结果的疏漏并给出推导过程.在引入ADC输出信号标准差概念的基础上,本文完整地推导了采样信号幅度均值与ADC输出信号标准差的映射关系. Monte-Carlo实验表明,在饱和度全集上,以上两种映射均非SNR(signal to noise ratio)意义下的最优映射.因此,本文提出分段线性映射的概念以及饱和度全集最优搜索算法.对于线性映射段,给出了理论证明和k值解析解;对于非线性映射段,给出了分段线性映射的k值搜索算法.仿真数据及实测数据实验结果表明,当SAR原始数据饱和时,本文提出算法的数据域SNR优于传统BAQ算法的数据域SNR.     

基于提升小波和分块自适应量化的SAR原始数据压缩

利用合成孔径雷达(SAR)原始数据满足局部平稳高斯随机过程的特点和小波变换的多分辨分解消除信号相关性的特性,本文研究提升小波变换和分块自适应量化(BAQ)相结合的SAR原始数据压缩算法.通过对真实的SAR原始数据进行压缩实验,取得满意的效果.     

块自适应标量-矢量量化算法压缩SAR原始数据

块自适应量化(BAQ)算法是目前比较成熟的一种合成孔径雷达(SAR)原始数据压缩算法,该算法以SAR原始数据块满足高斯分布为前提。由于SAR成像区域很复杂,有些数据块可能不满足高斯分布,因此提出了一种块自适应标量-矢量量化算法(BASVQ),当数据块满足高斯分布时,采用标量量化;当数据块不满足高斯分布时,采用矢量量化。实验结果表明,块自适应标量-矢量量化算法在性能上优于BAQ算法,具有一定的实用价值。     

BAQ算法在SAR原始数据压缩中的应用研究

研究了用块自适应量化（BAQ）算法压缩合成孔径雷达（SAR）原始数据,考虑了实际SAR数据的非零均值。文中给出了算法在信号域内的信号对量化噪声比（RSQN）和均方根相位误差这两个性能指标的评估结果;并给出了SAR原始数据经BAQ处理后的成像结果;最后提出了一种可与雷达接收机增益控制电路相结合的、压缩比灵活可变的BAQ方案,适合于在压缩比和图像质量之间作折衷选择。     

基于量化区间跃迁模型的星载SAR原始数据压缩误差机理研究

星载合成孔径雷达(SAR)压缩后的原始数据信噪比是SAR系统设计时原始数据压缩比选取以及应用分析的重要理论依据,前人常用的量化信噪比并不能完全表征压缩后信号与噪声的关系.本文提出了量化区间跃迁的统计概率模型,旨在得出考虑系统噪声情况下,饱和度全集上星载SAR原始数据信噪比在ADC前与BAQ后的映射关系:当回波信号功率较小,输入信噪比较低时,4bit,3bit,2bit,1bitBAQ压缩后信噪比区别不大;当回波为中等功率信号且信噪比较高时,压缩比特数每减少1bit,信噪比恶化约5dB;当回波功率较大,ADC饱和时,量化后原始数据信噪比呈阶跃性下降,饱和度越高,信噪比恶化越严重.本文采用模拟高斯数据和实测SAR原始数据验证了理论结果的正确性,为星载SAR系统设计时BAQ压缩比的选取以及后续的应用分析提供了理论依据.     

BAQ算法压缩SAR原始数据及仿真实现

该文介绍了合成孔径雷达原始数据压缩的意义和重要性,接着给出了BAQ算法的实现程序,最后,进行了4bitBAQ的压缩仿真和解码成像,对原始数据、4bitBAQ压缩结果进行了成像比较。     

分块自适应量化算法的FPGA实现

详细介绍了采用FPGA实现分块自适应量化（BAQ）算法的设计方法。该设计选用Xilinx公司100万门FPGA,采用自顶向下的方法,实现了3位长BAQ压缩算法。设计中通过资源共享来降低资源消耗,通过并行和流水来提高处理速度,满足了星载系统小型化、低功耗和高可靠性的要求。与专用DSP方案相比,采用FPGA的实现方案极大地简化了电路设计的复杂性和布线的难度。     

合成孔径雷达原始数据AP-TCQ压缩算法

研究了合成孔径雷达原始数据幅相压缩算法(Amplitude and Phase,AP)和网格编码量化(Trellis codedquantization,TCQ),提出了合成孔径雷达原始数据AP-TCQ压缩算法.将I,Q两路原始数据转化为极坐标下相同大小的幅度一相位数据,根据率失真不等式由拉格朗日乘子法推导了基于幅度微分熵和相位微分熵的最优比特分配公式,然后用对应的比特数分别进行幅度和相位的网格编码量化.文中还探讨了TCQ码书的构成对AP-TCQ压缩算法性能的影响,通过理论分析和实验结果比较指出;幅度数据采用瑞利分布Lloyd-Max码书进行TCQ量化(Rayleigh trellis coded quantization,RTCQ),相位数据采用均匀分布Lloyd-Max码书进行TCQ量化(Uniform trellis coded quantization,UTCQ).具有最佳的量化性能.与I,Q两路原始数据采用TCQ算法和已有的AP算法相比,该方法能够很好地保留原始数据的相位信息,且能够实现幅度相位压缩量化比特自动分配,具有更好的压缩性能.     

SAR扩展场景原始数据时域频域模拟方法

该文以机载SAR系统回波信号模型为基础,详细阐述分布目标原始数据模拟的两种最基本的方法,给出模拟的步骤和场景目标的仿真结果,通过实验结果的比较得出两种方法的优劣性。     

图象的自适应遗传算法矢量量化方法

本文描述了一种基于自适应遗传算法的图象矢量量化方法，它不同于一般遗传算法之处是其交叉概率与变异概率这两个参数随个体的适应度值而变化，从而增强了算法的性能。实验结果表明，将自适应遗传算法用于码本设计，具有运算简单、聚类能力强等优点，有着广泛的应用前景。     

A universal adaptive vector quantization algorithm for space-borne SAR raw data

Codebook of conventional VQ cannot be generally used and needs real time onboard updating,which is hard to implement in spaceborne SAR system.In order to solve this problem,this paper analyses the characteristic of space-borne SAR raw data firstly,and then utilizes the distortion function of multidimensional space as criterion,and finally the adaptive code book design algorithm is proposed according to the joint probability density function of the input data.Besides,the feasibility of the new algorithm in cascade with entropy coding and the robustness of the algorithm when error occurs during transmission are analysed based on the encoding and decoding scheme.Experimental results of real data show that codebook deriving from the new algorithm can be generally used and designed off-line,which makes VQ a practical algorithm for space-borne SAR raw data compression.     

Piecewise linear mapping algorithm for SAR raw data compression

When the saturation degree （SD） of space-borne SAR raw data is high, the performance of conventional block adaptive quantization （BAQ） deteriorates obviously. In order to overcome the drawback, this paper studies the mapping between the average signal magnitude （ASM） and the standard deviation of the input signal （SDIS） to the A/D from the original reference. Then, it points out the mistake of the mapping and introduces the concept of the standard deviation of the output signal （SDOS） from the A/D. After that, this paper educes the mapping between the ASM and SDOS from the A/D. Monte-Carlo experiment shows that none of the above two mappings is the optimal in the whole set of SD. Thus, this paper proposes the concept of piecewise linear mapping and the searching algorithm in the whole set of SD. According to the linear part, this paper gives the certification and analytical value of k and for nonlinear part, and utilizes the searching algorithm mentioned above to search the corresponding value of k. Experimental results based on simulated data and real data show that the performance of new algorithm is better than conventional BAQ when raw data is in heavy SD.     

基于块自适应量化的SAR复数图像实时压缩算法

随着合成孔径雷达（SAR）分辨率的提高，实时成像处理器单位时间内产生的图像数据越来越多，需要有效的复数图像压缩算法来降低数据存储、传输的负担。复数图像压缩算法可以在保证数据有效性的前提下减少数据量，复数图像的压缩有相位保持的特殊问题。普通光学图像的压缩方法不适用于复数图像的压缩，同时SAR图像的斑点噪声和相位的随机性也增加了压缩难度。通过考察复数图像数据的特性提出了在消除频率域冗余的基础上使用块自适应量化的SAR复数图像压缩算法。块自适应量化方法很好地适合复数图像数据动态范围大的特性，减小了量化误差。压缩前后SAR图像参数指标，如分辨率、积分旁瓣比、相位干涉效果图等表明，本文的方法可以有效地保留复数图像相位和模值信息，在一些情况下压缩比能够达到16：1。而且该算法复杂度不高，易于实时实现。     

基于SAR回波仿真的BAQ压缩性能研究

分析了合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）回波的统计特性,引入了基于SAR分布目标回波仿真的方法,研究了分块自适应量化（Block Adoptive Quantization,BAQ）压缩对SAR回波信号特性的影响。然后介绍了BAQ算法原理,以SAR回波的量化噪声因子、相关系数和SAR图像的辐射分辨率为评估指标。利用郊区和城市两幅机载SAR图像进行试验,分析了不同压缩比对两块地形目标的影响效果,试验表明,在保证成像质量的前提下,郊区地形可以采用比城市地区更高的压缩比。