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被动毫米波成像探测技术研究

作　者: 袁龙
导　师: 尹忠科
学　校: 西南交通大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 被动探测毫米波辐射计毫米波辐射图像图像增强超分辨率
分类号: TN953
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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引　用: 7次
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内容摘要

毫米波是一种波长介于微波波长与红外波长之间的电磁波，除具有微波和红外的共同特征外，还具有其特有的性能。与微波相比，毫米波的指向性好、抗干扰能力强、能够很好地穿透等离子体等；与红外相比，毫米波受气象条件的影响较小，能够很好地区别金属目标和周围的环境。因此，被动毫米波探测设备在恶劣天气或战场烟尘条件下比光电探测器更为有效，它具有全天候工作能力。近年来，随着毫米波固态器件和高速信号处理技术的快速发展，高成像精度、高实时性的焦平面多波束阵列成像技术已逐渐应用到军事和民用领域，并成为了目前研究的热点之一。本文首先介绍了国内外被动毫米波探测系统以及有关的辐射测量理论和技术的研究概况，阐述了近年来被动毫米波探测技术的研究进展及其发展趋势，并分析了毫米波焦平面成像系统的原理、组成及关键技术。其次，根据被动毫米波探测理论搭建了以毫米波焦平面成像为应用背景的8mm波段32通道直接检波式探测系统，并进行了原理性实验，验证了被动毫米波探测的基本理论。然后，重点讨论了被动毫米波探测系统的成像结果处理方法，将小波非线性外推算法应用于毫米波辐射图像的增强，并提出了一种将插值与改进非线性外推算法相结合的超分辨率方法，在提高毫米波辐射图像空间分辨率的同时，也改善了图像的视觉效果。最后，依据金属目标的毫米波辐射特性，结合被动毫米波探测系统的指标以及图像处理算法，有效地去除了探测视场中虚假目标的干扰，成功实现了金属目标的检测与定位。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-13
  1.1 研究背景及意义  8-9
  1.2 被动毫米波探测技术的发展及应用  9-11
  1.3 本文的主要工作及内容安排  11-13
第2章被动毫米波探测技术基础  13-26
  2.1 辐射测量理论  13-21
    2.1.1 电磁辐射的数学描述  13-14
    2.1.2 物体的热辐射特性  14-18
    2.1.3 毫米波辐射测量特性  18-21
  2.2 焦平面阵列成像原理  21-22
  2.3 系统关键技术  22-26
    2.3.1 空间分辨率  22-23
    2.3.2 温度灵敏度  23-24
    2.3.3 辐射计定标  24-26
第3章被动毫米波探测系统的硬件结构  26-32
  3.1 系统总体结构  26
  3.2 天线  26-28
  3.3 辐射计接收机  28-30
  3.4 扫描机构  30
  3.5 数据采集卡  30-32
第4章毫米波辐射图像处理  32-54
  4.1 图像数据采集  32-38
    4.1.1 扫描分析  32-35
    4.1.2 数据率  35-37
    4.1.3 数据校准  37-38
  4.2 系统成像与显示  38-40
  4.3 毫米波辐射图像增强  40-47
    4.3.1 图像质量评价准则  41
    4.3.2 毫米波辐射图像初步增强  41-43
    4.3.3 小波变换基本原理  43-45
    4.3.4 基于小波非线性外推的毫米波辐射图像增强  45-47
  4.4 毫米波辐射图像超分辨率处理  47-54
    4.4.1 图像插值原理  49-50
    4.4.2 频域非线性外推算法原理  50
    4.4.3 非线性外推算法的改进  50-52
    4.4.4 毫米波辐射图像超分辨率实验  52-54
第5章毫米波辐射图像金属目标探测  54-60
  5.1 金属的毫米波辐射特性  54-55
  5.2 毫米波辐射图像分割  55-56
  5.3 图像区域标记  56-57
  5.4 金属目标检测  57-58
  5.5 金属目标定位  58-60
结论与展望  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-67
攻读硕士学位期间发表的论文  67

被动毫米波成像探测技术研究

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