基于時(shí)間反演技術(shù)的超分辨率電磁成像算法研究.pdf

1、本文研究了基于時(shí)間反演(Time Reversal,TR)技術(shù)的時(shí)間反演算子類(lèi)超分辨率電磁成像算法。一方面,針對(duì)利用信號(hào)子空間的時(shí)間反演算子分解法(DORT)成像分辨率低的缺點(diǎn),本文提出一種基于時(shí)間反演與參數(shù)估計(jì)旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)(ESPRIT)相結(jié)合的新型TR-ESPRIT算法用于單個(gè)目標(biāo)快速成像。另一方面,針對(duì)現(xiàn)有的電磁時(shí)間反演算子分解法成像分辨率低而時(shí)間反演多信號(hào)分類(lèi)法(TR-MUSIC)計(jì)算速度慢且需要大量?jī)?nèi)存的缺點(diǎn),提出了一種利用信

2、號(hào)子空間DORT方法進(jìn)行低分辨率目標(biāo)成像區(qū)域快速掃描,然后利用噪聲子空間TR-MUSIC方法進(jìn)行超分辨率目標(biāo)成像的快速子空間算法。最后,針對(duì)子空間正交特性,本文還提出基于最小范數(shù)思想的時(shí)間反演最小范數(shù)(TR-Minimum Norm)及其迭代成像方法。
　　首先,一種基于時(shí)間反演技術(shù)的ESPRIT成像算法在本文提出并用于單目標(biāo)快速高精度成像。由于TR-ESPRIT算法采用了信號(hào)子空間,因此具有計(jì)算速度快的優(yōu)點(diǎn),其次利用了ESPRI

3、T的旋轉(zhuǎn)不變性,所以又保持了ESPRIT算法的高分辨率特性,與同樣利用信號(hào)子空間的DORT算法相比,TR-ESPRIT在分辨率上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于DORT方法,但由于旋轉(zhuǎn)不變性與噪聲強(qiáng)度相關(guān)聯(lián),因此抗噪性能有一定程度的減弱。
　　其次,本文針對(duì)超分辨率成像模型DORT算法與TR-MUSIC算法進(jìn)行了深入研究,在兼顧信號(hào)子空間的穩(wěn)定性、抗噪聲強(qiáng)及噪聲子空間分辨率高的優(yōu)勢(shì)下,提出了一種快速子空間成像方法。方法分兩步:一、采用小于半波長(zhǎng)的低分辨率

4、信號(hào)子空間DORT方法判斷出預(yù)估區(qū)域;二、采用二十分之一波長(zhǎng)量級(jí)的超分辨率噪聲子空間TR-MUSIC方法進(jìn)行目標(biāo)區(qū)域成像。與傳統(tǒng)DORT和TR-MUSIC方法相比,快速子空間法在計(jì)算速度與內(nèi)存消耗上都有巨大優(yōu)勢(shì)。同時(shí),快速子空間方法既可以用在單陣列的回波模式下,又可以用在收發(fā)分置的傳輸模式下。
　　最后,基于子空間正交技術(shù),提出了一種時(shí)間反演最小范數(shù)及其迭代成像算法。相比于TR-MUSIC方法,TR-Minimum Norm方法使