基于自聚焦BP的圆周SAR运动补偿方法

圆周SAR由于平台运动轨迹的复杂性,导致沿航迹向和切航迹向回波信号存在严重耦合,因此成像处理运动补偿问题尤为复杂。本文针对圆周SAR成像运动补偿问题,首先分析运动误差对成像质量的影响;然后利用自聚焦BP算法对运动误差进行补偿,并与传统BP算法性能进行对比,验证了自聚焦BP算法对圆周SAR运动补偿的有效性;最后利用自回归思想将自聚焦BP算法进行改进并扩展到圆周SAR三维成像中,通过仿真实验,对比传统BP算法结果,验证了该算法在三维成像中的优势。     

机载合成孔径雷达运动补偿分析及实现

根据机载合成孔径雷达(SAR)运动补偿的特点，分析影响基于惯性导航系统运动补偿效果的主要因素，论述并实现相位梯度自聚焦算法(PGA)．采用惯导补偿和自聚焦算法相结合的补偿手段，先利用惯导数据做粗补偿，补偿高频运动误差；再利用自聚焦算法进行精补偿，补偿剩余的低频运动误差．自聚焦算法采用可补偿任意阶相位误差的PGA算法．对SAR图像用PGA算法进行了自聚焦处理，试验结果验证了算法的有效性．     

一种自聚焦的弹载SAR成像方法

针对传统聚束式合成孔径雷达(SAR)成像算法对弹载SAR运动误差补偿困难的问题,该文提出采用相位梯度自聚焦算法(PGA)实现导弹成像过程中的相位误差校正。该方法利用方位滑窗对各像素点进行质量评估,从而挑选出质量最好的孤立特显点用于相位误差估计,并通过对相位误差的迭代修正获得其估计值。该文研究的PGA算法是非模型的相位误差估计方法,因此对任意阶相位误差都有非常好的自聚焦性能。理论和成像仿真结果表明,该方法具有运算量小、收敛速度快和估计精度高的特点。     

GPS辅助的FMCW SAR成像运动补偿

针对小型无人机装载FMCW SAR脉内运动误差较大的情况,提出GPS数据辅助的SAR成像运动补偿方法。运用新的补偿函数对全成像场景分步骤补偿航迹法平面运动误差,采用非均匀的离散傅里叶变换校正航迹前向速度误差,从而正确补偿三维方向的运动误差,实现一定分辨力要求下的成像。仿真证明了方法有效性。     

采用斜距波数子带划分的SAR 图像自聚焦方法

小型旋翼无人机载合成孔径雷达在运动中易受大气湍流等因素影响,产生二维空变的运动误差,影响SAR成像质量。本文提出一种基于拟极坐标系的快速因子分解反向投影（QPG-FFBP）成像自聚焦方法。该方法基于斜距波数子带划分,采用基于加权的相位梯度自聚焦模型估计每个子带的方位相位误差,并融合非系统距离单元徙动的相干性估计,完成全图像的运动补偿,解决二维空变误差补偿问题,提升图像的聚焦效果。通过仿真实验以及小型旋翼无人机载实测SAR数据验证了该方法的有效性。     

一种分块相位梯度自聚焦算法的并行实现

为有效实现合成孔径雷达(SAR)平台运动误差的补偿,提出了一套适合实际应用的分块相位梯度自聚焦(PGA)并行实现算法。首先,针对大场景观测中运动误差的空变性,提出了分块的PGA方法;然后,针对PGA补偿中所涉及较大运算量,采用通用图形计算显卡(GPGPU)进行了算法的并行化实现。采用NVIDIA公司的Tesla C2050对所述方法进行了实现,取得了良好的运动补偿效果以及优异的处理速度提升。该研究结果为SAR成像处理器的设计提供了一种有效途径。     

一种机载重轨InSAR频域动态子孔径运动补偿方法

对于机载重轨干涉SAR系统,由于2次飞行的运动轨迹误差不一致,导致2天线间的残余误差无法相互抵消,必须通过高精度的运动补偿才能提高DEM(Digital Elevation Model)反演的高程精度。针对现有方法中仅以图像质量来衡量,不能反映干涉SAR运动补偿性能的问题,文中首先对参考轨迹拟合及方位向重采样进行了论述,然后针对常规二级运动补偿中的波束中心近似和地物定位中的平地假设两个问题,提出了一种频域动态子孔径运动补偿方法,最后在考虑残余运动误差补偿、射频干扰抑制及成像算法选取后,详细给出了机载重轨In SAR的数据处理流程,以获得精确的机载重轨In SAR图像和干涉相位。仿真统计分析和实际In SAR数据的处理及DEM反演的结果,进一步验证了文中方法和数据处理流程的有效性。     

基于运动补偿的机载MIMO-SAR高分辨成像算法

机载多发多收合成孔径雷达(MIMO-SAR)可以实现高分辨成像,但不可避免的存在运动误差补偿的问题。对多子带并发的机载MIMO-SAR系统进行研究,首先建立并分析了MIMO-SAR运动误差模型;然后提出了一种扩展的MIMO-SAR运动补偿距离徙动算法(RMA),通过改进的Stolt映射将距离徙动校正与方位向聚焦分开,并结合两步运动补偿技术对MIMO-SAR回波数据的运动误差进行校正,消除了运动误差带来的影响;最后在空频域对各子带信号进行带宽合成实现了距离向高分辨。用该算法对散射点目标和面目标进行了成像仿真,验证了其在处理带有运动误差的MIMO-SAR回波数据中的有效性。     

一种完全数据驱动的高精度机载L-SAR成像处理方法

雷达机载平台运动误差严重影响成像质量．为了在缺乏高精度运动补偿系统下,实现完全数据驱动的L波段合成孔径雷达（L—SAR）高精度数字重聚焦成像,进行了基于相位梯度自动聚焦的高分辨率机载L-SAR成像处理方法试验．整个方法可分为以下步骤：SAR复图像生成;最强点目标的中心循环移位;加窗;方位向的快速傅里叶变换;相位误差估计;相位矫正;傅里叶逆变换返回复图像域．机载L-SAR信号数据成像处理试验表明：该重聚焦成像方法无须机载平台运动补偿系统提供飞机的运动信息,能够有效地估计和补偿相位误差．相位误差补偿后,信噪比显著改善,可获得方位向分辨率明显提高的机载L—SAR图像,是一种可以满足仅靠数据驱动实现高精度机载L—SAR成像处理的有效方法．     

基于数据统计特性的合成孔径雷达盲成像算法

为了解决合成孔径雷达(SAR)运动测量单元精度不高对成像的影响,提出了一种SAR盲成像算法。该算法利用SAR接收数据在距离Doppler域的统计特性,通过对比度最大化方法搜索正确的距离徙动轨迹,实现了在Doppler参数未知情况下的数据校直;还利用了不依赖速度初值的自聚焦方法。给出了实现步骤。星载SAR实测数据实验结果表明,该算法可以在无任何关于SAR平台运动的先验信息的情况下,实现高质量成像。     

改善机载雷达方位聚焦的成像处理试验研究

雷达（SAR）信号相位的稳定性对于成像处理后图像的方位向分辨率的高低有至关重要的影响．由于飞行平台运动误差或湍流大气中微波传播的影响会直接导致信号相位的波动,机载SAR的方位聚焦一直是SAR成像研究中的重要内容．这里介绍一种基于相位梯度自动聚焦矫正信号相位的高分辨率机载SAR成像处理方法,利用这种方法,对真实的机载SAR信号实验数据进行成像处理．试验表明：在缺乏机载平台运动补偿系统提供飞机运动状况信息的情况下,该成像方法能够有效地估计和补偿相位误差,从而可获得方位向分辨率明显提高的机载SAR图像．     

改进的机载SAR相位梯度自聚焦算法

相位梯度自聚焦算法的关键步骤是加窗处理,窗宽度的确定决定了成像效果,宽度过大将会引入大量的噪声,反之将无法包含足够成像用的散焦信息.文中针对复杂场景中强散射点的划分不同,提出了一种改进的相位梯度自聚焦方法,该方法通过对强散射点的划分设定阈值,采用门限式加窗方法.与原有相位梯度自聚焦方法成像的比较中,在分辨率和清晰度上优越于原有方法,最后使用机载雷达真实数据对该方法的有效性进行检验.     

子孔径相关算法研究

目的为了选用快速高效的自聚焦算法对机载SAR数据进行聚焦处理。方法针对子孔径相关算法（Map-Drift，简称：MD），利用中国科学院电子研究所机载L波段合成孔径雷达（SAR）的实际数据，进行了算法的可行性分析和试验研究。结果给出了精确度和地形适应性较好的点目标仿真和实际SAR图像。结论这种算法能有效地消除相位误差对成像的影响，精确度高，适于SAR图像处理。     

融合边缘信息的合成孔径雷达图像超像素分割算法

针对简单线性迭代聚类(simple linear iterative cluste, SLIC)对含有乘性相干斑噪声的合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像边缘分割不理想的问题,本文在SLIC基础上提出了一种融合边缘信息的SAR图像超像素分割算法。首先,利用高斯方向平滑对SAR图像进行预处理,从而在抑制乘性相干斑噪声的同时有效保护边缘细节;其次,提出了一种基于指数加权平均比率(ratio of exponential weighted average, ROEWA)算子的改进相似度测量参量,以提高SAR图像的分割精度;最后,采用六边形初始化聚类中心与圆形区域的搜索方式进行局部区域聚类,从而保证了算法复杂度增加的同时,算法的运行时间不会明显变化。实验结果表明,与四种经典超像素算法相比,本文算法生成的超像素边缘更加贴合SAR图像的真实边缘且得到的超像素大小较为均匀。     

数字PCR仪成像系统的自动对焦算法研究

数字PCR仪是一种用于放大扩增特定的DNA片段的数字化仪器,针对电子摄像器件的自动对焦问题,研究分析了已有的SOM神经网络自动对焦方案,提出改进方案-BP神经网络自动对焦。它直接将SOM的输入和实际的焦点位置作为BP神经网络的输入和输出,省去原SOM方案中,先分类再与焦点矩阵对应的过程,节省了时间。实验结果表明BP神经网络自动对焦,具有较好的精度,且对焦速度较快。相较于传统对焦方案,设计的自动对焦方案成功实现了对于生物芯片的更快速的对焦。     

改进后向投影算法应用于地下目标探测

为了解决地下目标的探测问题,提出了一种基于电四极子辐射模型的地下目标成像算法探测思路。对后向投影算法对地下目标成像的不足进行了定性分析,在综合考虑地下目标成像的有效性及地下目标电磁波传播的时延特性的基础上,通过改进电四极子辐射模型,构建了地下目标成像的数学模型,推导了地下目标电磁波传播的时延补偿计算公式,给出了算法的实现流程。最后,利用MATLAB对所建立的地下目标成像的数学模型进行了计算仿真。仿真结果验证了改进后向投影算法用于地下目标成像的有效性及时延补偿的正确性。将成像算法应用于岩、土体中埋藏的空洞、地雷和城市地下管道的成像,并分析了地面起伏和噪声干扰对成像效果的影响。     

改进的电阻抗反投影成像算法

在等位线反投影算法基础上,结合计算机断层成像中均值反投影理论,形成应用于电阻抗成像的改进反投影算法.改进算法以注入电极对中点到测量电极对中点的长度作为投影路径的近似长度,在反投影的过程中考虑投影长度的影响;计算反投影后相对电导率的正负均值;最终的相对电导率值是在反投影结果基础上根据符号减去相应的均值,如果改变符号就令相对值为0.仿真和水槽实验验证均改进电阻抗反投影算法相比于等位线反投影算法可以减小重构图像的星状伪迹.改进电阻抗反投影算法是实用有效的.     

最速下降法在图像重建中的应用

图像重建常常被转化为解非线性无约束极值问题。通过范数极小化推导出了最速下降法的一般算法,通过对模拟数据的重建估计了算法的有效性,并对重建图像与滤波反投影(FilterBack-projection,FBP)重建图像进行了比较。