水下探測(cè)中基于壓縮感知的合成孔徑成像.pdf

1、隨著我國(guó)海洋事業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)水下成像質(zhì)量要求日漸增高，具備高分辨率成像能力的合成孔徑聲納設(shè)備逐漸成為研究熱點(diǎn)。為了獲得高分辨率成像，通常需要采集大量的水下數(shù)據(jù)，會(huì)給相應(yīng)的硬件設(shè)備及發(fā)送測(cè)量數(shù)據(jù)的通信系統(tǒng)帶來極大的挑戰(zhàn)。因此，研究如何在保證成像質(zhì)量的同時(shí)降低所需數(shù)據(jù)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　壓縮感知理論(Compressed Sensing)利用信號(hào)的稀疏特性，可以將無失真重建信號(hào)的最小采樣頻率降低到奈奎斯特頻率以下，可用于解決

2、成像數(shù)據(jù)量大的問題。在本文中，主要探討研究了兩種應(yīng)用壓縮感知的合成孔徑成像算法。由于聲納信號(hào)的稀疏矩陣位于復(fù)數(shù)域，本文給出了重構(gòu)算法復(fù)數(shù)域的實(shí)現(xiàn)形式，最后利用點(diǎn)目標(biāo)的成像仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法性能。
　　本文的主要工作如下:
　　(1)詳細(xì)介紹了壓縮感知基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)，主要包括信號(hào)的稀疏、非線性測(cè)量及原始信號(hào)的重建三個(gè)部分。研究合成孔徑聲納成像原理及經(jīng)典的距離多普勒成像算法，并完成了四點(diǎn)目標(biāo)的成像仿真;
　　(2)為解

3、決距離向較大數(shù)據(jù)量的問題，研究了具有保相性的距離向壓縮感知的成像算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該算法在距離向僅用20％的原始數(shù)據(jù)，即可獲得良好的成像效果;算法本身可以起到抑制旁瓣的作用，且具有良好的抗噪性能。為了在不產(chǎn)生方位模糊的前提下獲得更遠(yuǎn)的觀察距離，研究了二維降采樣壓縮感知成像算法，該算法在保證成像質(zhì)量的同時(shí)，可進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)量;
　　(3)探討兩種壓縮感知成像算法中重建算法的復(fù)數(shù)域?qū)崿F(xiàn)形式，即經(jīng)典算法的分解式復(fù)數(shù)域重構(gòu)形式及可在復(fù)數(shù)