本文關(guān)鍵詞：基于壓縮感知理論的雷達(dá)圖像壓縮處理

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【摘要】：壓縮感知是近年來國內(nèi)外都十分熱門的一個研究課題,在通信學(xué)科的很多方面引起的廣泛的關(guān)注。對于雷達(dá)來說,要想有較強的距離分辨率則其信號帶寬往往是較大的,而大的信號帶寬勢必會導(dǎo)致雷達(dá)系統(tǒng)面臨超大數(shù)據(jù)量的存儲和處理等問題。而壓縮感知理論的提出恰好迎合了雷達(dá)在數(shù)據(jù)壓縮方面的需求。本文就壓縮感知理論在雷達(dá)圖像的壓縮和重構(gòu)領(lǐng)域的應(yīng)用展開了研究。具體的工作有如下幾點。1)首先詳細(xì)討論了壓縮感知的基本理論和其中涉及到的一些數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；其中重點分析了壓縮感知理論三要素：稀疏基、觀測矩陣和信號重構(gòu)算法。2)就壓縮感知理論在壓縮和重構(gòu)真實雷達(dá)圖像時的性能進(jìn)行了較詳細(xì)地仿真實驗分析,在壓縮感知理論三要素的選擇上分別通過仿真實驗比較確定了綜合性能優(yōu)異且最適合運用于雷達(dá)圖像壓縮重構(gòu)處理的稀疏基(離散小波基)、觀測矩陣(高斯隨機矩陣)和信號重構(gòu)算法(正交匹配追蹤算法)。離散小波基、高斯隨機矩陣和正交匹配追蹤算法的組合使用較其他選擇,無論在重構(gòu)精度還是重構(gòu)計算效率上都具有明顯的優(yōu)勢。3)將壓縮感知處理方法用C語言進(jìn)行了軟件編程實現(xiàn),程序涵蓋了完整的雷達(dá)圖像的稀疏、壓縮和重構(gòu)過程,所采用的稀疏基、觀測矩陣和重構(gòu)算法均是由論文仿真實驗篩選得出；此外,為了實現(xiàn)工程應(yīng)用,設(shè)計出了一個基于DSP的雷達(dá)圖像壓縮重構(gòu)顯示系統(tǒng),并用F2812開發(fā)板進(jìn)行了部分關(guān)鍵性的技術(shù)驗證；該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)傳輸模塊、圖像壓縮重構(gòu)模塊和圖像顯示模塊等。并且,在數(shù)據(jù)傳輸模塊,根據(jù)雷達(dá)圖像數(shù)據(jù)和串口傳輸?shù)奶匦栽O(shè)計了一套數(shù)據(jù)“編碼”、“解碼”規(guī)則。文章實驗結(jié)果表明,利用壓縮感知理論壓縮重構(gòu)雷達(dá)圖像,當(dāng)所選稀疏基、觀測矩陣和重構(gòu)算法適當(dāng)時具有精度高且重構(gòu)速度快的優(yōu)點；因此,壓縮感知理論在雷達(dá)圖像的壓縮重構(gòu)方面的應(yīng)用是可行并具有很大潛力的。
【關(guān)鍵詞】：壓縮感知 雷達(dá)圖像 正交匹配追蹤 DSP
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN957.52
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 課題研究背景和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容12-13
• 1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)13-14
• 第2章 稀疏基和觀測矩陣14-28
• 2.1 問題描述14
• 2.2 壓縮感知基礎(chǔ)理論及其數(shù)學(xué)模型14-16
• 2.3 信號的稀疏表示16-22
• 2.3.1 快速傅立葉變換(Fast Fourier Transform,FFT)18-19
• 2.3.2 離散余弦變換(Discrete Cosine Transform,DCT)19-20
• 2.3.3 離散小波變換(Discrete Wavelet Transform,DWT)20-22
• 2.4 觀測矩陣的設(shè)計22-25
• 2.4.1 隨機觀測23
• 2.4.2 確定性觀測23-24
• 2.4.3 觀測矩陣的選擇24-25
• 2.5 章節(jié)小結(jié)25-28
• 第3章 信號重構(gòu)算法28-50
• 3.1 凸松弛算法30-32
• 3.2 貪婪追蹤算法32-41
• 3.2.1 匹配追蹤算法32-34
• 3.2.2 正交匹配追蹤算法34-36
• 3.2.3 在OMP基礎(chǔ)上衍變的算法36-41
• 3.3 組合算法41-42
• 3.4 算法性能的比較42-47
• 3.4.1 均方誤差42-43
• 3.4.2 峰值信噪比43-45
• 3.4.3 重構(gòu)計算時間45-47
• 3.5 關(guān)于圖像中噪聲的討論47-49
• 3.6 章節(jié)小結(jié)49-50
• 第4章 軟件實現(xiàn)和系統(tǒng)設(shè)計50-64
• 4.1 壓縮重構(gòu)過程的軟件實現(xiàn)50-54
• 4.1.1 壓縮重構(gòu)過程演示50-53
• 4.1.2 雷達(dá)圖像壓縮重構(gòu)的軟件實現(xiàn)53-54
• 4.2 系統(tǒng)設(shè)計54-64
• 4.2.1 數(shù)據(jù)傳輸模塊55-60
• 4.2.2 壓縮重構(gòu)模塊60
• 4.2.3 圖像顯示模塊60-62
• 4.2.4 其他擴展62-64
• 第5章 結(jié)論64-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表論文70-71
• 致謝71-72
• 作者簡介72

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本文編號：1132338