基于逆合成孔徑雷達(dá)的空中目標(biāo)的三維重構(gòu)算法研究.pdf

1、逆合成孔徑雷達(dá)（Inverse Synthetic Aperture Radar，ISAR）實(shí)現(xiàn)了對一些觀測目標(biāo)如飛機(jī)、艦船、導(dǎo)彈等進(jìn)行成像和識(shí)別的功能，近年來在各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。早期的雷達(dá)成像是將物體以“點(diǎn)”的形式來進(jìn)行檢測的，二維成像使人們突破了早期雷達(dá)以“點(diǎn)”目標(biāo)形式觀測遠(yuǎn)處物體的限制，但是這種成像實(shí)質(zhì)是目標(biāo)的三維結(jié)構(gòu)在二維平面上的投影，存在收集信息不全面的弊端。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和科研工作的不斷深入，人們對雷達(dá)成像的精

2、度要求也越來越高，為了能夠從雷達(dá)回波中提取更全面的目標(biāo)信息，三維成像已成為當(dāng)前熱門的研究趨勢，三維重構(gòu)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)三維 ISAR成像的主要途徑之一，本課題對于基于ISAR的三維重構(gòu)技術(shù)的三維成像研究具有重要的理論和應(yīng)用意義。
　　論文主要是在單天線的雷達(dá)系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行研究的，利用獲得的不同姿態(tài)下的目標(biāo)的二維 ISAR圖來進(jìn)行三維重構(gòu)研究，采用因子分解法來進(jìn)行重構(gòu)。論文完成的工作主要包括，對觀測目標(biāo)實(shí)現(xiàn) ISAR二維成像，特征點(diǎn)的提取

3、和匹配，近地軌道模型的橫向定標(biāo)，目標(biāo)的三維重構(gòu)等。論文對于ISAR轉(zhuǎn)臺(tái)模型設(shè)計(jì)了系列基本模型，比如規(guī)則的圖形和飛機(jī)模型，針對這些模型利用成像技術(shù)得到二維圖。為了得到重構(gòu)需要的二維坐標(biāo)信息，需要對不同時(shí)刻的二維圖進(jìn)行特征點(diǎn)的提取?？紤]到目標(biāo)的不斷變化，為了保證對不同時(shí)刻的ISAR二維圖提取出來的特征點(diǎn)能夠匹配上，需要對特征點(diǎn)的匹配算法進(jìn)行深入的研究。論文主要介紹了空間極值和Harris角點(diǎn)檢測兩種特征點(diǎn)提取的算法。得到特征點(diǎn)后采用尺度不變

4、轉(zhuǎn)換方法（SIFT）算法進(jìn)行匹配，該方法是基于多尺度空間計(jì)算提取出的特征點(diǎn)的特征向量，將不同幀的關(guān)鍵點(diǎn)的特征向量都計(jì)算出來，根據(jù)特征向量進(jìn)行特征點(diǎn)的匹配。上述工作完成后，得到了不同時(shí)刻的目標(biāo)的二維圖坐標(biāo)信息，再利用因子分解方法得到三維重構(gòu)圖。
　　已有的研究針對 ISAR二維圖的特征點(diǎn)的匹配主要是利用網(wǎng)格法和光流場匹配追蹤法等技術(shù)來完成，論文主要利用上面提到的角點(diǎn)提取和匹配的方法進(jìn)行匹配追蹤，然后利用因子分解方法進(jìn)行三維重構(gòu)。最后