毫米波无源探测成像超分辨算法研究及dsp实现（可复制）.pdf

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法在大尺寸禄岵飨缘谋呓缋獗哒诘踩毕荩捎醚繁呓缂际酰慕系统信号处理机。该信号处理机采用咎峁┑腡关键词: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。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:治隽嘶谕臣朴呕耐枷癯直嫠惴ǎ杓屏嘶谕臣朴呕直嫠惴ǖ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加权空间超分辨算法。瓿闪嘶谕臣朴呕耐枷癯直嫠惴ê突诩尤ǹ占渫枷癯直嫠惴ǖ仿真,研究了算法的运算量和存储量需求。A耸迪滞枷癯直嫠惴ǖ氖凳毙藕糯恚疚目7⒘撕撩撞ㄎ拊刺讲獬上—拦腊澹迪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砥鹘胁⑿性怂悖晒κ迪至嘶谕臣朴呕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。瓿闪诵藕糯砘牡ピS布馐院拖低沉:系魇浴
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第一章绪论研究背景和研究意义昂一早瑁下匕根据黑体辐射原理,任何物体只要温度高于绝对零度,都会主动向周围辐射在电磁频谱上,毫米波波长短于微波,在相同的天线尺寸下可得到较窄的波束,提供较高的角分辨率;其波长又比红外线长,在几个大气窗口处,怼⒃啤⒀坛镜榷院撩撞ǖ乃ゼ踉缎∮诙院焱獾乃ゼ酰蚨撩撞ㄌ讲器在恶劣天气或战场烟尘条件下比光电探测器更为有效,它具有近全天候工作能力。除此之外,毫米波无源成像具有的独特的技术优势包括:它能够轻易穿越非金属材料,因此其反伪装能力大大增强;由于被动接收信号,成像系统不易被发相对于传统的红外成像等体制,成像图像对比度高,有助于目标的探测与识别这些优势使得毫米波成像在机场监控、反恐斗争、军事侦察,导弹制导等应用中具有不可替代的技术优势。无源毫米波探测成像虽然具有以上优势,但也有自己的缺点,最重要的一个缺点是因为有限的天线孔径尺寸,所获得的无源毫米波图像只有很低的分辨率。与传统的可见光或者红外成像系统比较,毫米波波长比光学和红外波长大一千倍。对于一个直径为奶煜呖拙叮庋Ш秃焱獬上竦姆直媛室1群撩撞ǔ上窀咭磺倍。对于一个工作频率为本段的无源毫米波探测系统,角度分辨率接近粱。勘昃嗬氪锏揭磺资毕低撤直媛式鑫米,如此低的分辨率无法在实际需求中发挥很好的作用。但是通过改善硬件设备来获取高分辨无源毫难题。因此需要我们在实际应用中使用超分辨技术枷窀丛来提高所获取毫有限的天线孔径效应反应到图像处理角度就是获取图像为原始场景经过低通滤波加噪声的结果。天线的有限孔径产生低通滤波的结果,同时目标物体的运动,电磁波能量。无源毫米波成像类似于光学或者红外成像【浚饕@媚勘晗蛑芪Х射的毫米波能量进行成像。现,其生存能力得到了极大提高;人与物体的辐射和背景辐射相比区别更明显,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米波图像的分辨率。第一章绪论
其中,删代表原始图像,勾砦颐羌觳獾降耐枷瘢琱淼憷┱购能通过一类更复杂的算法——超分辨算法来实现【縖。图像超分辨处理是一个图像荩篽,厂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大气的扰动,离焦的透镜设备以及系统噪声等均会导致所获得目标图像产生模糊和变形。天线的低通滤波即存在一个截止频率,获取场景图像在成像系统的截止频率之外不存在有关目标场景的有用数据,损失的部分是图像的高频细节信息。而这些高频细节能使场景中的物体被观察的更加清晰。当对目标场景中感兴趣的物体进行检测和分类时,这些高频细节是相当重要的。因此我们需要使用一种图像处理方法恢复图像的高频细节和改善图像的分辨率。基于反卷积的传统图像恢复方法主要试图恢复通带内的频谱和消除加性噪声的影响R虼耍庑┗指捶椒ń瞿茉銮坑邢薜姆直媛省7直媛