本文關鍵詞：滑動聚束模式下的SAR三維成像算法研究

  更多相關文章： 滑動聚束SAR 層析 圖像配準 基線稀疏 基線非均勻 壓縮感知

【摘要】：利用高精度SAR圖像對地物目標進行三維成像是近年來的研究熱點,本文利用滑動聚束成像模式來提高方位向成像精度,利用壓縮感知算法應對空間基線稀疏且不均勻的問題,解決傳統(tǒng)方法對基線排布要求苛刻的不足,提高層析成像的實用性,具有重要的實踐意義。本文圍繞題目滑動聚束模式下的SAR三維成像,研究了方位向高精度成像的滑動聚束成像模式、圖像配準、傳統(tǒng)高度向?qū)游龀上褚约霸诨�稀疏且不均勻的條件下的基于壓縮感知的層析SAR三維成像。文中分章對這些問題進行了深入的研究,分析了各個部分算法的原理,給出了解決方案,并對方案進行了仿真分析以及有效性驗證。本文在對上述問題的研究中,分析了現(xiàn)有處理方法的劣勢,提出了一些創(chuàng)新性的算法,總結(jié)來講,本文的工作包括以下內(nèi)容:1滑動聚束SAR成像問題:根據(jù)滑動聚束SAR成像模型,分析滑動聚束SAR的回波信號、成像精度、多普勒歷程,再根據(jù)這些知識,參考條帶式、聚束式SAR成像算法,推導滑動聚束SAR二次距離壓縮算法以及Chirp Scaling成像算法。仿真驗證了算法的方位向高精度成像能力。2圖像配準問題:在層析成像中,多航過從不同角度對同一地物場景進行觀測,因為基線的存在,使得多航過獲得的圖像不僅會出現(xiàn)距離和方位向的偏移,還會因為地物的起伏產(chǎn)生一定的壓縮和扭曲;當基線較長,并且地物場景起伏較大時,偏移量將失去規(guī)律性,像素偏移量不再是一個固定的常數(shù),需要對于不同距離、不同方位的像素要采用不同的偏移量。這里我們提出了基于圖像分割的方法解決此類問題。3高度維聚焦問題:高度維聚焦問題是SAR層析成像中的核心問題,本文對該方面進行重點研究,研究傳統(tǒng)層析成像原理,掌握其分辨精度,成像的約束條件,以及不同因素對成像結(jié)果的影響。并利用仿真實驗對理論進行了較為詳實的驗證。4基線稀疏、不均勻問題:傳統(tǒng)層析算法,包括FFT算法、APES譜估計算法,對多行過基線都有苛刻的要求,航過分布必須均勻,航過間隔必須小于奎奈斯特采樣定理的要求,而這些要求在實際生活中往往實現(xiàn)成本相對高昂,甚至難以實現(xiàn)。針對FFT、APES算法在基線非均勻情況無法有效成像的情況,我們找到了一種可以解決此問題的方法——壓縮感知算法,壓縮感知的核心思想是對稀疏信號隨機、欠采樣,能都的到較為理想的重建信號,非常適合非均勻基線情況。本文應用了兩種壓縮感知算法,OMP算法以及COSAMP算法,驗證了算法針對稀疏非均勻基線環(huán)境的有效性。之后通過仿真實驗進一步研究了壓縮感知算法的精度,證明了COSAMP算法相對OMP算法成像精度更高,此外還分析了影響成像效果的因素,以及滑動聚束SAR模式下的三維成像的優(yōu)勢。
【關鍵詞】：滑動聚束SAR 層析 圖像配準 基線稀疏 基線非均勻 壓縮感知
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN957.52
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題背景及研究意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 論文結(jié)構(gòu)安排13-15
• 第2章 滑動聚束SAR三維成像算法原理15-26
• 2.1 引言15
• 2.2 滑動聚束SAR成像原理15-20
• 2.2.1 滑動聚束SAR空間幾何模型15-17
• 2.2.2 滑動聚束SAR回波信號模型17
• 2.2.3 滑動聚束SAR成像精度17-18
• 2.2.4 滑動聚束SAR多普勒歷程18-20
• 2.3 三維層析SAR原理20-25
• 2.3.1 經(jīng)典CT層析原理20-22
• 2.3.2 SAR層析成像原理22-24
• 2.3.3 SAR層析成像流程24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 滑動聚束SAR成像算法26-34
• 3.1 引言26
• 3.2 二次距離壓縮算法26-29
• 3.3 CHIRP SCALING （CS）算法29-31
• 3.4 仿真實驗及結(jié)果31-33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 第4章SAR圖像配準算法34-41
• 4.0 引言34
• 4.1 圖像配準的幾何基礎34-36
• 4.2 傳統(tǒng)算法介紹36-37
• 4.2.1 相關系數(shù)法36
• 4.2.2 最大頻譜法36-37
• 4.3 基于圖像分割的配準方法37-38
• 4.4 仿真實驗及結(jié)果分析38-39
• 4.5 本章小結(jié)39-41
• 第5章SAR三維成像算法41-61
• 5.1 引言41
• 5.2 基于FFT的層析SAR三維成像41-47
• 5.2.1 基于FFT的層析SAR三維成像算法原理41-43
• 5.2.2 層析SAR成像精度分析43
• 5.2.3 基線空間排布對成像結(jié)果的影響43-46
• 5.2.4 FFT成像算法有效性分析46-47
• 5.3 基于譜估計APES算法的SAR三維成像47-49
• 5.3.1 APES算法描述47-48
• 5.3.2 APES算法仿真48-49
• 5.4 基于壓縮感知的SAR三維成像49-55
• 5.4.1 壓縮感知概論50
• 5.4.2 壓縮感知問題公式化50-51
• 5.4.3 壓縮感知框架下的SAR三維成像51-55
• 5.5 算法對比仿真及結(jié)果分析55-60
• 5.5.1 配準精度對成像結(jié)果的影響55-56
• 5.5.2 壓縮感知算法的分辨能力56-58
• 5.5.3 滑動聚束在層析SAR上的優(yōu)勢58-60
• 5.6 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-63
• 參考文獻63-67
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果67-69
• 致謝69

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 唐禹;王巖飛;張冰塵;;滑動聚束SAR成像模式研究[J];電子與信息學報;2007年01期

2 徐浩;尹治平;劉暢暢;王東進;陳衛(wèi)東;;基于壓縮感知的稀疏無源雷達成像[J];系統(tǒng)工程與電子技術;2011年12期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 謝曉春;壓縮感知理論在雷達成像中的應用研究[D];中國科學院研究生院（空間科學與應用研究中心）;2010年

2 韋順軍;線陣三維合成孔徑雷達稀疏成像技術研究[D];電子科技大學;2013年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 陳欽;多基線層析SAR成像方法研究[D];電子科技大學;2011年

2 王萍;干涉SAR數(shù)據(jù)處理技術[D];西安電子科技大學;2010年

3 龍泓琳;層析SAR三維成像算法研究[D];電子科技大學;2010年

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本文編號：742846