基于壓縮傳感的脈沖GPR成像技術(shù)的研究.pdf

1、壓縮傳感(CS)理論是在已知信號(hào)具有稀疏性或可壓縮性的條件下對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、編解碼的新理論。CS采用非自適應(yīng)線性投影來(lái)保持原始信號(hào)的結(jié)構(gòu)信息，通過(guò)數(shù)值優(yōu)化問(wèn)題準(zhǔn)確重構(gòu)原始信號(hào)。這使得此壓縮采樣的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)Shannon-Nyquist采樣理論所需的數(shù)據(jù)量，在壓縮成像系統(tǒng)、視頻圖像采集系統(tǒng)、雷達(dá)成像以及MRI醫(yī)療成像等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
　　 論文主要研究了CS理論在脈沖GPR成像中的應(yīng)用。首先從CS理論的測(cè)量矩陣開(kāi)

2、始研究，在多項(xiàng)式測(cè)量矩陣構(gòu)造原理的基礎(chǔ)上提出了基于孫子定理的測(cè)量矩陣的構(gòu)造過(guò)程，從而構(gòu)造出了一種滿足CS理論RIP條件的確定性測(cè)量矩陣—孫子(Sun)測(cè)量矩陣，并對(duì)常用的隨機(jī)性測(cè)量矩陣和確定性測(cè)量矩陣的性能進(jìn)行了比較，得出在相同測(cè)量數(shù)量下，Sun矩陣比隨機(jī)性測(cè)量矩陣的測(cè)量誤差要小，硬件實(shí)現(xiàn)要簡(jiǎn)單;其次對(duì)脈沖GPR信號(hào)重構(gòu)算法進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)經(jīng)典CS重構(gòu)算法的研究比較，提出了一種針對(duì)脈沖GPR回波信號(hào)成像的隨機(jī)孔徑-最小(l)1范數(shù)成像

3、算法，并與常用的信號(hào)重構(gòu)算法進(jìn)行了比較，得出本文提出的成像算法測(cè)量數(shù)據(jù)少，地下目標(biāo)圖像重構(gòu)所需數(shù)據(jù)可以比Shannon-Nyquist采樣時(shí)少一個(gè)數(shù)量級(jí)，計(jì)算量少并且地下目標(biāo)重構(gòu)圖像更加精確。
　　 論文最后根據(jù)構(gòu)造的Sun測(cè)量矩陣和提出的隨機(jī)孔徑-最小(l)1范數(shù)算法進(jìn)行了地下目標(biāo)的MATLAB成像仿真和csuGPR數(shù)據(jù)處理軟件實(shí)測(cè)雷達(dá)數(shù)據(jù)。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)成像表明，與經(jīng)典的成像算法最小二乘法、遞歸反向投影成像算法的效果相比，通過(guò)CS