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基于压缩感知的合成孔径雷达超分辨成像复数据处理方法研究

作　者: 曹轩
导　师: 韦志辉
学　校: 南京理工大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 压缩感知合成孔径雷达超分辨正则化模型复数据交替迭代
分类号: TN958
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

合成孔径雷达是一种全天时、全天候、大面积的高分辨率成像雷达。伴随着它在军事、国民经济方面的广泛应用,提高其成像分辨率的研究受到越来越大的重视,不同领域的学者分别从软件和硬件两个方向进行了卓有成效的尝试。正则化方法是通过数据处理提高合成孔径雷达分辨率技术的一种,但是正则化模型的最优化求解算法通常要求解在实数据范围内,而对于SAR的复数回波数据无能为力,本文结合课题组在信号稀疏分解与重建领域的研究成果,给出了一种解决这个问题的方法,是在课题组原有研究基础上的进一步延伸。本文的主要工作包括：首先,依托课题组在信号的稀疏表示领域的深入研究成果,将压缩感知的思想应用于正则化模型,提出了成像算子的概念,分别就一维距离向、方位向和二维系统精确建模,将SAR成像问题转化为稀疏信号重构问题。其次,依据土耳其学者Cetin在09年提出的交替迭代的思想,将回波重建过程分为相位和幅值两部分交替处理,实现了合成孔径雷达正则化成像模型中的复数据最优化求解算法。本文立足于实验,所有结论均通过大量的实验得以证明,为了方便实现数据仿真,专门在matlab环境下实现了可视化的、可即时调整场景参数的应用软件。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
1 绪论  7-11
  1.1 引言  7-8
  1.2 研究历史与现状综述  8-10
  1.3 本文工作与结构安排  10-11
2 压缩感知理论概述及其在图像处理中的应用  11-22
  2.1 压缩感知理论框架  12-16
    2.1.1 信号的稀疏表示  13-14
    2.1.2 测量编码模型  14-15
    2.1.3 信号重构算法  15-16
  2.2 压缩感知理论实际应用  16-21
    2.2.1 一维信号低频采样与重建仿真  16-17
    2.2.2 二维图像低频采样与恢复仿真  17-21
  2.3 本章小结  21-22
3 合成孔径雷达原理与成像算法概述  22-25
  3.1 合成孔径雷达概述  22
  3.2 合成孔径雷达成像算法  22-24
    3.2.1 距离多普勒成像算法  23-24
  3.3 本章小结  24-25
4 基于正则化模型的合成孔径雷达超分辨方法  25-47
  4.1 合成孔径雷达超分辨方法概述  25-26
  4.2 合成孔径雷达回波建模  26-33
    4.2.1 一维距离向回波模型  26-28
    4.2.2 一维方位向回波模型  28-30
    4.2.3 二维回波模型  30-33
  4.3 基于正则化方法的SAR超分辨成像模型  33-35
  4.4 模型求解算法  35-37
    4.4.1 交替最小化算法  37
    4.4.2 增广拉格朗日子-交替方向迭代算法  37
  4.5 简单点目标仿真与分析  37-42
    4.5.1 距离向点目标仿真分析  37-39
    4.5.2 方位向点目标仿真分析  39-40
    4.5.3 二维简单点目标仿真分析  40-42
  4.6 复杂目标仿真与分析  42-46
    4.6.1 距离向复杂目标仿真分析  42-43
    4.6.2 方位向复杂目标仿真分析  43-45
    4.6.3 复杂目标二维仿真  45-46
  4.7 本章小结  46-47
5 基于交替迭代的合成孔径雷达成像算法  47-60
  5.1 传统合成孔径雷达超分辨存在的问题  47-50
  5.2 交替迭代方案  50-53
    5.2.1 正则化超分辨方法框架  50
    5.2.2 交替迭代方法框架  50-51
    5.2.3 最优化问题求解方法  51-53
  5.3 交替迭代方案对比实验  53-57
    5.3.1 场景仿真实验一  53-55
    5.3.2 场景仿真实验二  55-57
  5.4 系统噪声影响  57-58
  5.5 本章小结  58-60
6 结论  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-65

基于压缩感知的合成孔径雷达超分辨成像复数据处理方法研究

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