复数兼容全变分SAR目标结构特征增强

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像目标复杂结构特征难以精准提取的问题,设计复数兼容的多通道结构张量全变分(structure tensor total variation, STV)正则先验表征函数,进而提出面向SAR目标结构特征增强的复数兼容-STV(complex value compatible-STV,CV-STV)优化算法。所提算法的结构先验函数设计涵盖实部/虚部两个通道的结构张量,能适应SAR复成像数据特征并解析推导得到其近端算子,进而简化求解问题的模型复杂度。同时,将CV-STV正则优化算法引入稀疏驱动先验,借助交替方向多乘子法(alternating direction method of multipliers, ADMM)多任务优化框架实现目标散射点多特征的联合表征与增强。实验部分分别应用SAR仿真与实测数据对所提CV-STV正则优化算法进行有效性验证;同时利用相变分析实验对比传统特征增强算法,验证了所提算法的优越性。     

一种基于仿真图像模板的SAR目标分类方法

在基于实测图像模板的SAR目标分类方法中,环境因素、成像参数等差异性造成了模板库存储量过大与完备性需求的矛盾.针对此问题提出一种基于仿真图像模板的SAR目标分类方法,通过减少模板库的存储量来降低实测数据的采集成本.该方法首先采用正则化方法对图像进行预处理来减少噪声,在此基础上提取目标峰值特征,然后利用几何哈希匹配算法实现目标的分类.实验中的仿真图像模板库采用RadBase软件生成,结果表明新方法对MSTAR实测数据进行目标分类的精确度较高,适应性较好.     

基于距离像时频非负稀疏编码的SAR目标识别

提出了一种基于目标高分辨距离像时频域非负稀疏编码的合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)目标识别方法。首先,将目标的SAR复图像转换为高分辨距离像。然后,采用自适应高斯基表示方法计算每个距离像的非负时频矩阵。其次,对训练目标所有距离像的时频矩阵采用非负稀疏编码方法学习时频字典。在目标识别中,通过将每个距离像的时频矩阵投影到低维的时频字典上来提取特征矢量。最后,在提取特征矢量的基础上,通过支撑向量机目标识别决策实现目标识别。采用美国“运动和静止目标获取与识别计划”公开发布的SAR图像数据库进行算法验证实验。实验结果说明了提出方法的有效性。     

基于改进ResNet网络的复数SAR图像舰船目标识别方法

合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)采用微波相干成像, 因此SAR图像本质上是复数的。传统基于神经网络的SAR图像目标识别方法, 通常只处理SAR图像的幅度信息, 无法有效利用SAR图像特有的复数信息。本文面向SAR图像中的舰船目标识别应用, 从SAR图像的本质出发, 首先通过组合SAR图像的实部、虚部和幅度三通道信息, 隐式地提供了输入数据的复数信息表示; 然后在ResNet18网络及其结构基础上引入通道注意力机制, 使网络能自适应学习实部、虚部和幅度三通道之间包含的复数信息; 最后引入标签平滑正则化, 解决因复数数据集样本较少出现的过拟合现象。基于OpenSARShip数据集的实验结果表明, 所提方法可以较好利用SAR图像本身的复数信息, 在一定程度上提升了基于深度神经网络的舰船目标识别效果。     

基于目标特性增强的频带缺失雷达信号融合处理

由于战场电磁环境复杂,使得在某些频段上雷达信号受到了干扰而无法用于成像。如果仅利用单部雷达在可用频段上的回波信号进行成像,则图像的分辨率无法满足实际需求。为了综合利用多部频带缺失雷达的信号,将频带缺失的多雷达信号融合问题转化为一个信号表示问题。为了增强目标特性,将合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像增强技术引入到多雷达信号融合处理中,用正则化方法来增强目标的点特性和边缘特性。此融合处理方法不仅适用于多部频带缺失雷达的信号融合,而且无需极坐标插值来完成相位解耦,更能增强目标特性。仿真实验验证了本文方法有效性。     

基于正交频谱重构的微波三维成像方法

传统微波三维成像方法的回波数据量非常大, 基于目标场景稀疏的压缩感知成像方法虽然可以降低采样率和数据量, 但字典矩阵内存占用巨大, 且对连续分布目标成像效果不佳。针对上述问题, 本文分析了目标回波在三维频域的数据分布特征, 根据构建的频谱正交投影重构模型实现了目标三维频谱的重构。为了进一步优化重构模型, 以最小图像熵作为判别准则对重构的正则化参数进行了最优估计, 并得到最优的频谱重构结果。本文所提方法具有较好的成像效果, 较高的运算速度和较小的内存占用。计算机仿真实验和微波暗室实验验证了本文所提方法的有效性。     

基于稀疏信号处理的穿透成像增强算法

针对表层穿透雷达应用于无损检测成像时精度与效率难以同时有效满足的问题, 提出一种基于稀疏信号处理的穿透成像增强算法。该方法在基于l₁范数正则化(L1-based regularization, L1R)稀疏成像方法的基础上, 结合交替方向乘子法求解最优化函数, 并根据目标函数通过对偶迭代运算得到稀疏特征增强后的复图像数据。实测结果表明, 所提方法与L1R方法相比, 数据处理速度达8倍, 信杂比改善程度达20.91 dB, 与其他方法的对比实验结果也表明, 该算法能在保持运算速度的条件下实现高质量成像。     

单天线SAR动目标的检测和聚焦

单天线SAR运动目标检测系统具有结构简单、算法容易实现等特点,它的运动目标检测性能的完善很有应用意义.首先建立了运动目标SAR回波模型,结合单天线SAR运动目标检测系统,提出了一种基于频域对称扰动的能够对具有方位向速度的运动目标检测的新方法,在详细分析运动目标散焦程度和方位向速度关系的基础上,给出了检测原理以及实现检测的方法.对检测到运动目标的距离门单元,提出了用基于图像域的偏移自聚焦算法估计动目标的调频率,进而完成运动目标在SAR图像上的聚焦成像.并用计算机仿真结果和实测数据验证了算法的有效性.     

基于树型小波和灰度共生矩阵的SAR图像分类

SAR图像包含有相干斑噪声 ,传统的方法不能很好地对SAR图像进行分类。为了能对SAR进行精确分类 ,将图像的灰度和纹理特征 ,空域和频域特征相结合 ,提出了一种新的SAR图像分类方法。该方法采用由树型小波中频纹理能量特征、灰度共生矩阵特征、树型小波滤波后的灰度组成的特征矢量对SAR图像进行分类。实验结果分析表明 ,该方法是一种有效的SAR图像分类方法。     

一种基于最小熵准则的SAR图像自聚焦算法

研究了一种新颖的SAR图像自聚焦算法。该方法从复图像域出发 ,利用最小熵准则盲解卷积原理 ,通过多维搜索完成相位误差校正。同相位梯度自聚焦算法相比 ,最小熵算法无需在图像域分离出强点目标 ,因而特别适用于无任何明显特征的图像。仿真及实测数据处理结果证明了该方法的有效性     

机载SAR的地面运动目标成像处理

基于先进的高分辨率机载SAR数据,研究了地面单个和多个运动目标的高分辨率成像问题。利用频域滤波法将地面运动目标信号从杂波中分离出来,在距离频率-方位时间域进行距离走动和距离弯曲校正,并在距离-多普勒域完成运动目标成像。PGA方法被用来对单个运动目标作进一步的聚焦处理。在多目标环境下,提出一种改进的距离弯曲校正方法,并利用时频分析方法有效地解决了多个地面运动目标的成像问题。给出了SAR实际数据成像处理结果。     

基于参数估计的SAR定位方法

INS/SAR组合制导是一种新的制导方法,在SAR图像匹配定位结果的基础上,结合SAR成像特点,提出一种基于多项式参数估计的定位方法,由于融合时域、空域的距离信息,因此这种定位方法具有一定的鲁棒性;同时重点分析了这种定位方法的误差传递关系,并进行了仿真验证,结果表明这种方法是一种有效的定位方法,具有一定的应用价值。     

基于SPGA算法的低频超宽带 SAR运动补偿方法

对已经初步聚焦的低频超宽带(ultra wideband, UWB)合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像进行基于图像域的相位误差补偿,可进一步提高图像聚焦质量。依据UWB SAR运动误差模型,提出了基于条带式相位梯度自聚焦（strip phase gradient autofocus, SPGA）算法的相位误差补偿方法。该方法有效地补偿大合成孔径、宽测绘带低频UWB SAR图像中的二维空变相位误差。仿真和实测数据处理结果验证了所提方法的有效性。     

基于l1正则化的多通道滑动聚束SAR成像

提出了基于l1正则化的多通道滑动聚束合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)稀疏成像算法。该方法将偏置相位中心天线(displaced phase center antenna,DPCA)技术和l1正则化策略结合来解决非均匀采样带来的方位模糊问题,并利用方位距离解耦算法降低计算复杂度。当非均匀度较大时,所提方法相比于基于多普勒频谱重建的匹〖JP3〗配滤波器组方法能更有效抑制方位模糊,具有更大的距离向测绘带宽潜力。该方法能有效抑制噪声和旁瓣,提高目标背景比,从而提高成像性能。通过仿真和实际数据实验,验证了所提算法的有效性。     

基于改进的CNN和数据增强的SAR目标识别

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像目标识别问题, 提出了基于改进的卷积神经网络和数据增强的SAR目标识别方法。首先在训练阶段引入Dropout, 随机删除部分神经元, 增强网络的泛化能力。其次, 在网络中引入L2正则化, 简化模型的同时降低结构风险, 并且能有效地抑制过拟合。然后, 采用Adam优化网络, 提高模型的收敛效率。最后, 采用优选的数据增强方法, 扩充SAR目标数据集, 为网络训练提供更为充足的样本, 进一步提高识别的准确率和模型的泛化性。在运动和静止目标获取与识别(moving and stationary target acquisition and recognition, MSTAR)数据集上进行了实验, 结果表明设计的卷积神经网络识别准确率高, 且具有更好的泛化性。     

基于属性散射中心的SAR成像方法

传统合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像技术假设目标回波是由各向同性的点散射模型的相干叠加形成, 在大转角成像时不再适用。且各向同性的散射模型忽略了目标同一结构像素间的相关性, 容易导致结构不连续, 给后续目标识别带来困难。为此, 本文提出了一种基于属性散射中心模型的SAR成像算法, 利用不同散射中心表现出的不同特性对其分别进行成像, 增强属于同一结构的像素间的相关性, 提高SAR图像的可视性。最后, 基于仿真和实测数据实验结果, 验证了方法的有效性, 与现有算法对比, 所提算法的图像质量在定性和定量评价指标上都有所提升。     

UWB-SAR图像中二面角目标的检测

目标的散射特性常依赖于雷达和目标间的姿态角,该依赖性在大积累角的UWB-SAR(UltraWide-BandSAR)中尤为明显,但是经过成像处理,这种关系在图像中被掩盖了。通过分析SAR图像的频谱特点,提出一种方向滤波与双参数恒虚警检测相结合的方法,利用目标响应的方向性检测大处理角UWB-SAR图像中的目标点。对仿真数据处理的结果表明,该方法具有结构简单、性能优良稳定等优点。     

海上舰船目标HRRP特性仿真

系统地介绍了海上舰船目标高频仿真及雷达成像的完整解决方案。对海上舰船进行高精度三维几何建模,采用步进频率信号雷达波照射,基于物理光学(physical optics, PO)双次反弹的高频方法结合增量长度绕射系数(incremental length diffraction coefficients, ILDC)理论计算了复合目标的宽带后向散射场。在频域对回波数据作离散傅里叶逆变换,得到宽带信号的时域响应,从而得到高分辨率距离像(high resolution range profiles, HRRP)和二维聚束合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像。在给出的算例中,借助射线理论分析了海上舰船目标的距离像特性及其成像机理,验证了仿真结果的准确性和有效性。