滑動(dòng)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(duì)地物目標(biāo)進(jìn)行三維成像是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，本文利用滑動(dòng)聚束成像模式來(lái)提高方位向成像精度，利用壓縮感知算法應(yīng)對(duì)空間基線稀疏且不均勻的問(wèn)題，解決傳統(tǒng)方法對(duì)基線排布要求苛刻的不足，提高層析成像的實(shí)用性，具有重要的實(shí)踐意義。
　　本文圍繞題目滑動(dòng)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(dòng)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(duì)這

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

3、caling成像算法。仿真驗(yàn)證了算法的方位向高精度成像能力。
　　2圖像配準(zhǔn)問(wèn)題：在層析成像中，多航過(guò)從不同角度對(duì)同一地物場(chǎng)景進(jìn)行觀測(cè)，因?yàn)榛€的存在，使得多航過(guò)獲得的圖像不僅會(huì)出現(xiàn)距離和方位向的偏移，還會(huì)因?yàn)榈匚锏钠鸱a(chǎn)生一定的壓縮和扭曲；當(dāng)基線較長(zhǎng)，并且地物場(chǎng)景起伏較大時(shí)，偏移量將失去規(guī)律性，像素偏移量不再是一個(gè)固定的常數(shù)，需要對(duì)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(wèn)題。

4、>　　3高度維聚焦問(wèn)題：高度維聚焦問(wèn)題是SAR層析成像中的核心問(wèn)題，本文對(duì)該方面進(jìn)行重點(diǎn)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(duì)成像結(jié)果的影響。并利用仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)理論進(jìn)行了較為詳實(shí)的驗(yàn)證。
　　4基線稀疏、不均勻問(wèn)題：傳統(tǒng)層析算法，包括FFT算法、APES譜估計(jì)算法，對(duì)多行過(guò)基線都有苛刻的要求，航過(guò)分布必須均勻，航過(guò)間隔必須小于奎奈斯特采樣定理的要求，而這些要求在實(shí)際生活中往往實(shí)現(xiàn)成本相對(duì)高昂，甚至

5、難以實(shí)現(xiàn)。針對(duì)FFT、APES算法在基線非均勻情況無(wú)法有效成像的情況，我們找到了一種可以解決此問(wèn)題的方法——壓縮感知算法，壓縮感知的核心思想是對(duì)稀疏信號(hào)隨機(jī)、欠采樣，能都的到較為理想的重建信號(hào)，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(yàn)證了算法針對(duì)稀疏非均勻基線環(huán)境的有效性。之后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究了壓縮感知算法的精度，證明了COSAMP算法相對(duì)OMP算法成像精度更高，此外還分析了影響成像效