輪廓波技術(shù)在逆合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用.pdf

1、輪廓波(Contourlet)技術(shù)是在小波技術(shù)基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的新興的信號(hào)分析方法,它應(yīng)用多尺度多方向的分析方法,有效挖掘信號(hào)內(nèi)在特征屬性,是信號(hào)處理的有用工具。逆合成孔徑雷達(dá)(Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR)成像技術(shù)是信號(hào)處理領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容,在軍事和民用領(lǐng)域都有重要應(yīng)用意義。將輪廓波技術(shù)應(yīng)用到逆合成孔徑雷達(dá)成像技術(shù)領(lǐng)域,利用輪廓波技術(shù)先進(jìn)性能提升ISAR成像質(zhì)量,有利于ISAR圖像分析和

2、目標(biāo)識(shí)別。
　　本文以雷達(dá)成像和雷達(dá)對(duì)抗技術(shù)為應(yīng)用背景,以地基逆合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)處理技術(shù)為研究目標(biāo),將輪廓波變換(Contourlet Transform,CT)引入到地基ISAR成像處理和分析領(lǐng)域,研究了輪廓波技術(shù)在ISAR成像及ISAR圖像處理中的具體應(yīng)用,探討輪廓波技術(shù)對(duì)ISAR數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用價(jià)值與意義。
　　論文闡述了ISAR成像技術(shù)研究的現(xiàn)狀、背景以及論文中相關(guān)基礎(chǔ)理論與方法,分析了當(dāng)前ISAR成像技術(shù)研究中存在的

3、問題,對(duì)輪廓波技術(shù)與ISAR數(shù)據(jù)處理的關(guān)系進(jìn)行了討論,并指出了研究的理論與現(xiàn)實(shí)意義。
　　目前ISAR技術(shù)的研究中,ISAR成像的質(zhì)量分析評(píng)價(jià)以人的主觀分析為主,但隨著ISAR成像效果的改善,急需對(duì)其成像效果的評(píng)價(jià)進(jìn)行研究。論文基于這一問題,借鑒單一散射點(diǎn)目標(biāo)的評(píng)價(jià)指標(biāo),建立理想成像條件下ISAR圖像模型,構(gòu)建了新的ISAR圖像的質(zhì)量評(píng)價(jià)方法,提出最高峰值區(qū)域的峰值旁瓣比均值作為ISAR成像質(zhì)量的考核指標(biāo)。通過仿真和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析

4、,該方法能對(duì)目標(biāo)成像效果進(jìn)行有效評(píng)價(jià)。
　　接著論文針對(duì)輪廓波技術(shù)應(yīng)用于ISAR超分辨成像技術(shù)開展研究。ISAR超分辨成像技術(shù)是利用已經(jīng)獲得的ISAR回波數(shù)據(jù),擬合合成孔徑外的ISAR回波數(shù)據(jù)以增大ISAR合成孔徑,提升ISAR成像質(zhì)量。本文構(gòu)建了基于改進(jìn)輪廓波變換的ISAR信號(hào)超分辨成像方法,該方法采用非下采樣的輪廓波變換(Nunsubsampled Contourlet Transform,NSCT)來實(shí)現(xiàn)信號(hào)不變尺度下不同方

5、向的高頻成分提取,將不同方向的高頻信息與原始回波信息一同構(gòu)建為輪廓波變換的分解層,然后借助輪廓波重構(gòu)變換技術(shù)實(shí)現(xiàn)逆合成孔徑雷達(dá)回波信號(hào)的尺度拓展進(jìn)而實(shí)現(xiàn)超分辨成像。試驗(yàn)表明該方法更能反映空中目標(biāo)細(xì)節(jié)信息,提高了成像質(zhì)量。
　　然后,論文應(yīng)用輪廓波技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)ISAR時(shí)頻(Time-Frequency,TF)成像技術(shù)的改進(jìn)。ISAR成像技術(shù)受到目標(biāo)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)情況的影響,目標(biāo)成像質(zhì)量較差。采用時(shí)頻分析方法能有效分析信號(hào)中多普勒頻移的時(shí)變特

6、性,提升圖像質(zhì)量。選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)頻工具,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的瞬時(shí)成像,通過對(duì)各個(gè)瞬時(shí)圖像的積分,就獲得目標(biāo)的圖像。本文提出基于非下采樣輪廓波融合技術(shù)的ISAR信號(hào)時(shí)頻成像技術(shù),應(yīng)用輪廓波技術(shù)對(duì)時(shí)頻成像技術(shù)進(jìn)行有效改進(jìn),通過對(duì)時(shí)頻分析后產(chǎn)生的瞬時(shí)ISAR圖像采用NSCT技術(shù)變換到NSCT域進(jìn)行處理與融合,最終獲得改善了的ISAR成像。通過試驗(yàn)表明用輪廓波域的融合操作改善時(shí)頻成像,能有效提高時(shí)頻成像的圖像效果。
　　最后,論文研究ISAR圖

7、像處理領(lǐng)域。由于ISAR成像時(shí)目標(biāo)及其運(yùn)動(dòng)情況往往是未知的,不能獲得先驗(yàn)知識(shí),ISAR圖像是由不同的散射點(diǎn)的反饋集合而成,因此對(duì)ISAR圖像中目標(biāo)特征的識(shí)別是非常困難的。論文應(yīng)用輪廓波技術(shù)降噪處理改善圖像質(zhì)量,結(jié)合改進(jìn)的Chan-Vese(CV)模型方法,先對(duì)ISAR圖像進(jìn)行圖形學(xué)處理,以獲得目標(biāo)的初始輪廓,再應(yīng)用CV模型方法進(jìn)行輪廓的迭代操作,最后有效提高了ISAR目標(biāo)的初始輪廓提取的效率和效果,為后續(xù)的圖像處理提供了有利條件。