毫米波輻射成像及圖像處理技術(shù)研究.pdf

1、毫米波具有很強(qiáng)的穿透力，不會(huì)受到煙霧等惡劣天氣環(huán)境的影響，可以進(jìn)行全天時(shí)全天候的工作，并且能夠提供更多目標(biāo)物體的特殊信息，因此毫米波輻射成像技術(shù)近年來被廣泛地應(yīng)用于遙感監(jiān)測、國防軍事、公共安全和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。毫米波輻射成像技術(shù)是通過毫米波輻射計(jì)探測和接收目標(biāo)場景的毫米波輻射能量，然后轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)進(jìn)行硬件和軟件等處理，最后將目標(biāo)的亮溫值以偽彩色圖像進(jìn)行顯示。由于在實(shí)際的成像過程中，受到接收機(jī)部件、數(shù)據(jù)采樣、周圍環(huán)境溫度和天氣狀況等因素

2、的影響，獲得的圖像一般都具有較差分辨率。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中對提高毫米波輻射圖像分辨率的迫切需求，立足于毫米波綜合孔徑輻射成像技術(shù)、圖像處理技術(shù)，開展了對目標(biāo)物體進(jìn)行高分辨率成像關(guān)鍵技術(shù)的研究，工作內(nèi)容主要包括如下三個(gè)部分:
　　(1)介紹毫米波輻射成像技術(shù)的特性以及綜合孔徑輻射計(jì)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。簡述了毫米波輻射成像技術(shù)的基礎(chǔ)概念，其中包括毫米波的輻射測量原理、天線接收功率和溫度的關(guān)系、全功率輻射計(jì)和迪克式比較輻射計(jì)的特點(diǎn)。本文根據(jù)毫

3、米波的輻射成像原理分析目標(biāo)物體的毫米波輻射特性，對存在不同介質(zhì)的目標(biāo)物體，其表面亮溫與介質(zhì)相對復(fù)介電常數(shù)及厚度之間的關(guān)系我們采用多層地物建模的相干法進(jìn)行了建模分析。
　　(2)毫米波綜合孔徑輻射成像的基本原理源于光學(xué)理論中的VanCittert-Zernike定理，該技術(shù)從硬件角度提高了毫米波輻射圖像的分辨率。文中分析了其關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn):天線稀疏陣列、圖像反演、系統(tǒng)空間分辨率和圖像靈敏度等。設(shè)計(jì)了“L”型陣列的8mm輻射計(jì)系統(tǒng)，對多

4、個(gè)點(diǎn)源目標(biāo)和字母源目標(biāo)進(jìn)行了干涉成像仿真。
　　(3)毫米波輻射圖像處理技術(shù)從軟件角度提高了毫米波輻射圖像的分辨率。本文對毫米波輻射圖像的濾波降噪、圖像復(fù)原、圖像重建和圖像分割進(jìn)行了嘗試。使用了一種自適應(yīng)的形態(tài)學(xué)復(fù)合濾波算法對圖像進(jìn)行濾波平滑;使用逆濾波、維納濾波和盲反卷積進(jìn)行了圖像復(fù)原;采用最鄰近差值、雙線性插值和雙三次插值進(jìn)行了圖像重建;利用分水嶺算法對圖像進(jìn)行分割，提取了圖像特征，與常見的微分算子進(jìn)行了對比。
　　本文