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毫米波无源探测成像超分辨算法研究及DSP实现

作　者: 蒋理
导　师: 熊金涛
学　校: 电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 毫米波无源成像 超分辨算法 图像复原 实时信号处理
分类号: TN015
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 166次
引　用: 1次
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内容摘要


毫米波无源成像相对于光学、红外和微波成像,具有其独特的技术优势。它能够穿透云、雾、战场硝烟等,具备全天候的工作能力,成像对比度更高,更利于目标识别与探测;它对非金属材料有一定穿透特性,因此具有一定反伪装能力。与有源成像相比,无源成像是探测物体自身辐射,其隐蔽性好,其战场生存能力大大增强。因而毫米波无源探测成像技术已成为继光学成像、红外和微波成像外的一种新兴的重要探测成像技术,也是当前无源探测成像技术发展的主流方向。因为有限尺寸的天线孔径,无源毫米波成像获取的图像是目标场景低通滤波后叠加噪声的结果,分辨率非常低。通过增加天线孔径尺寸来获取高分辨的无源毫米波图像的方法会极大的增加系统成本,而且增加天线孔径大小也面临许多技术难题。所以为了提高图像分辨率,必须对获得的无源毫米波图像进行有效的图像复原处理,即超分辨处理。但是因为超分辨算法计算的复杂性,普通DSP处理器无法实现大存储量、高速度的实时信号处理。本论文依托毫米波无源探测成像领域具体科研项目,针对毫米波无源探测成像超分辨理论和成像系统的信号处理机模块开展了如下的研究工作:1.分析了基于统计优化的图像超分辨算法,设计了基于统计优化超分辨算法的软件仿真工具箱;分析了加权空间图像超分辨算法,针对加权空间图像超分辨算法在大尺寸PSF下会产生明显的边界棱边遮挡缺陷,采用循环边界技术,改进了加权空间超分辨算法。2.完成了基于统计优化的图像超分辨算法和基于加权空间图像超分辨算法的仿真,研究了算法的运算量和存储量需求。3.为了实现图像超分辨算法的实时信号处理,本文开发了毫米波无源探测成像系统信号处理机。该信号处理机采用ADI公司提供的TS201 EZ-KIT评估板,实现了基于统计优化的的图像超分辨算法和加权空间图像复原超分辨算法函数库,通过信号处理机上的的两片TS201处理器进行并行运算,成功实现了基于统计优化的图像超分辨算法和加权空间超分辨算法的实时信号处理。4.完成了信号处理机的单元硬件测试和系统联合调试。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 研究背景和研究意义  9-10
  1.2 毫米波无源探测成像图像超分辨处理算法的研究现状与发展趋势  10-12
  1.3 毫米波无源探测成像系统的研究现状  12-13
  1.4 本文的主要工作  13-14
第二章 毫米波无源探测成像图像超分辨处理理论基础  14-23
  2.1 毫米波无源探测成像的基本原理  14-16
  2.2 毫米波无源探测成像的数学模型  16-19
    2.2.1 毫米波无源探测成像图像恢复的数学实质  16-18
    2.2.2 点扩展函数数学模型  18-19
  2.3 毫米波无源探测成像图像恢复方法概述  19-22
    2.3.1 信号处理图像恢复的基本方法  19-21
    2.3.2 图像恢复质量的测度标准  21-22
  2.4 本章小结  22-23
第三章 基于统计优化和基于正则化的图像超分辨算法研究  23-39
  3.1 基于统计优化的超分辨复原算法分析  23-31
    3.1.1 贝叶斯准则  23-24
    3.1.2 基于最大似然的LR 超分辨算法分析  24-25
    3.1.3 基于盲最大似然的Lucy-Richardson 超分辨算法分析  25-26
    3.1.4 投影Landweber 超分辨算法分析  26-27
    3.1.5 图像空间重构超分辨算法分析  27-28
    3.1.6 泊松最大后验超分辨算法分析  28-29
    3.1.7 基于统计优化的超分辨复原算法总结  29-30
    3.1.8 基于统计优化的超分辨算法仿真工具箱的研究  30-31
  3.2 基于正则化的超分辨复原算法研究  31-38
    3.2.1 正则化图像复原的基本模型  32
    3.2.2 加权空间复原图像超分辨算法  32-36
    3.2.3 改进的加权空间复原图像超分辨算法实现  36-38
  3.3 本章小结  38-39
第四章 毫米波无源探测成像系统信号处理机方案设计  39-63
  4.1 整体系统功能要求  39-40
  4.2 信号处理机功能需求及硬件平台选型  40-41
  4.3 ADSP TS201 处理器介绍  41-44
  4.4 评估板和仿真器  44-45
  4.5 超分辨成像信号处理软件设计  45-62
    4.5.1 内存管理子系统模块设计  47-50
    4.5.2 DMA 子系统模块设计  50-51
    4.5.3 接口管理子系统模块设计  51-55
    4.5.4 图像超分辨处理的程序库设计  55-62
  4.6 本章小结  62-63
第五章 信号处理单元硬件系统联调  63-70
  5.1 单元硬件系统联调结果  64-68
  5.2 单元硬件联调中遇到的问题以及结论分析  68-70
第六章 结论  70-72
  6.1 工作总结  70
  6.2 工作展望  70-72
致谢  72-73
参考文献  73-76
攻读硕士期间取得的研究成果  76-77

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 一般性问题 > 基础理论 > 微波与超高频技术
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