基于壓縮感知的毫米波成像超分辨重建算法研究.pdf

1、毫米波成像系統(tǒng)進(jìn)行成像的原理是通過探測不同場景以及不同目標(biāo)自身所輻射的毫米波能量分布的差異來實(shí)現(xiàn)成像。這種成像模式有著其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢:相對于紅外成像,它不受天氣環(huán)境等因素的制約,有著更為廣泛的應(yīng)用場景;相對于微波,它有更高的成像分辨率。該技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于場景監(jiān)控、機(jī)場安檢、超低空反隱身及反恐等軍事領(lǐng)域。但由于毫米波成像系統(tǒng)的低通效應(yīng),導(dǎo)致所獲取的圖像的分辨率比較低,傳統(tǒng)的毫米波成像技術(shù)主要通過增大系統(tǒng)硬件的復(fù)雜度以及成本來提高圖像質(zhì)

2、量。
　　新興的壓縮感知理論提出了一種新的解決方法,它根據(jù)部分測量信息來對原始稀疏信號(hào)進(jìn)行精確地重建,其能夠在盡可能減少信號(hào)的采集量的條件下以較高的分辨率對圖像進(jìn)行重建。本論文將壓縮感知領(lǐng)域中所取得的一些豐富的理論成果應(yīng)用于毫米波成像處理當(dāng)中,通過超分辨處理技術(shù)以期提高系統(tǒng)的成像性能和圖像的分辨率。論文的主要研究內(nèi)容以及研究結(jié)果如下:
　　1.首先對毫米波成像技術(shù)以及壓縮感知基本理論進(jìn)行了闡述,包括信號(hào)的稀疏性,測量矩陣以及

3、重建算法的基本概念,歸納了毫米波成像超分辨重建的條件以及思路,這些對后續(xù)的超分辨算法的設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)性的意義。
　　2.分析了基于分塊壓縮感知理論的毫米波成像系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。分析了該模型的特點(diǎn)以及性能,在此基礎(chǔ)上引入了帶系數(shù)的循環(huán)測量矩陣并通過具體的仿真驗(yàn)證了其有效性。
　　3.針對毫米波成像系統(tǒng)的等效低通效應(yīng),研究了以凸集投影POCS超分辨算法為基礎(chǔ)的非凸集投影NCSHI超分辨算法,并在算法的迭代過程中引入了兩步迭代過程,得

4、到了一種改進(jìn)的超分辨算法INCSHI。最后對它們的超分辨性能分別進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn)并且驗(yàn)證了改進(jìn)的算法具有更好的圖像重建性能以及更快的收斂速度。
　　4.針對投影l(fā)andweber(PL)超分辨算法的非線性運(yùn)算會(huì)破壞通頻帶內(nèi)的低頻分量,在算法中引入了Winner濾波器復(fù)原算法原理,對通帶之內(nèi)的頻譜進(jìn)行了有效地恢復(fù),同時(shí)還引入了松弛參數(shù)的自適應(yīng)更新過程,使得算法的收斂速度得到了提高,算法的重建性能也得到了改善,通過具體