滑動聚束模式下SAR三維成像算法研究.pdf

1、利用高精度SAR圖像對地物目標(biāo)進行三維成像是近年來的研究熱點，本文利用滑動聚束成像模式來提高方位向成像精度，利用壓縮感知算法應(yīng)對空間基線稀疏且不均勻的問題，解決傳統(tǒng)方法對基線排布要求苛刻的不足，提高層析成像的實用性，具有重要的實踐意義。
　　本文圍繞題目滑動聚束模式下的SAR三維成像，研究了方位向高精度成像的滑動聚束成像模式、圖像配準(zhǔn)、傳統(tǒng)高度向?qū)游龀上褚约霸诨€稀疏且不均勻的條件下的基于壓縮感知的層析SAR三維成像。文中分章對這

2、些問題進行了深入的研究，分析了各個部分算法的原理，給出了解決方案，并對方案進行了仿真分析以及有效性驗證。本文在對上述問題的研究中，分析了現(xiàn)有處理方法的劣勢，提出了一些創(chuàng)新性的算法，總結(jié)來講，本文的工作包括以下內(nèi)容：
　　1滑動聚束 SAR成像問題：根據(jù)滑動聚束 SAR成像模型，分析滑動聚束SAR的回波信號、成像精度、多普勒歷程，再根據(jù)這些知識，參考條帶式、聚束式 SAR成像算法，推導(dǎo)滑動聚束 SAR二次距離壓縮算法以及ChirpS

3、caling成像算法。仿真驗證了算法的方位向高精度成像能力。
　　2圖像配準(zhǔn)問題：在層析成像中，多航過從不同角度對同一地物場景進行觀測，因為基線的存在，使得多航過獲得的圖像不僅會出現(xiàn)距離和方位向的偏移，還會因為地物的起伏產(chǎn)生一定的壓縮和扭曲；當(dāng)基線較長，并且地物場景起伏較大時，偏移量將失去規(guī)律性，像素偏移量不再是一個固定的常數(shù)，需要對于不同距離、不同方位的像素要采用不同的偏移量。這里我們提出了基于圖像分割的方法解決此類問題。

4、>　　3高度維聚焦問題：高度維聚焦問題是SAR層析成像中的核心問題，本文對該方面進行重點研究，研究傳統(tǒng)層析成像原理，掌握其分辨精度，成像的約束條件，以及不同因素對成像結(jié)果的影響。并利用仿真實驗對理論進行了較為詳實的驗證。
　　4基線稀疏、不均勻問題：傳統(tǒng)層析算法，包括FFT算法、APES譜估計算法，對多行過基線都有苛刻的要求，航過分布必須均勻，航過間隔必須小于奎奈斯特采樣定理的要求，而這些要求在實際生活中往往實現(xiàn)成本相對高昂，甚至

5、難以實現(xiàn)。針對FFT、APES算法在基線非均勻情況無法有效成像的情況，我們找到了一種可以解決此問題的方法——壓縮感知算法，壓縮感知的核心思想是對稀疏信號隨機、欠采樣，能都的到較為理想的重建信號，非常適合非均勻基線情況。本文應(yīng)用了兩種壓縮感知算法，OMP算法以及COSAMP算法，驗證了算法針對稀疏非均勻基線環(huán)境的有效性。之后通過仿真實驗進一步研究了壓縮感知算法的精度，證明了COSAMP算法相對OMP算法成像精度更高，此外還分析了影響成像效