基于ISAR图像序列的目标三维重构
本文选题:逆合成孔径雷达 切入点:高斯-伽马整形双窗 出处:《哈尔滨工业大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:逆合成孔径雷达(Inverse synthetic aperture radar,ISAR)是一种针对移动目标在横向-多普勒域成像的信号处理技术。ISAR在结构特点上,主要体现为目标处于持续运动时,雷达位置却是不变的,这样的目标有船舶、卫星、空间站、飞机以及坦克等。由于ISAR成像不受气候、时间以及距离的限制,因此其应用前景备受研究者们青睐。作为ISAR的一个重要研究领域,基于ISAR图像序列的三维重构将极大的丰富目标物体的分类及识别手段。本文完成了对实测数据的三维重构。充分考虑了实际的ISAR成像过程中图像具备的特点,有针对性的提出了解决方法。针对单基地ISAR的成像机制,阐述了ISAR二维图像序列产生的过程,并建立了目标上稳定、可跟踪的散射点构成的观测矩阵模型,随后讨论了二维图像序列完成三维重构所需的条件。在ISAR成像的过程中,由于受到斑点噪声的污染,使得较为常用的Canny边缘检测器失效。本文采用了基于高斯-伽马整形双窗的边缘检测器,提高了ISAR图像的去噪性能,然后利用基于梯度的角点提取算法,获取帧图像上的角点信息(即目标特征点在像平面的投影点)。跟踪目标散射点点在像平面的投影点,采用基于金字塔的Lucas-Kanade光流算法,在图像序列上对它们进行跟踪,图像金字塔解决了像平面内散射点投影的大运动所造成的局部定位不精确问题,放宽了对相邻图像帧运动间隙过小的要求,Lucas-Kanade光流法用来跟踪图像序列间的特征点,跟踪完成后得到特征点投影坐标便构成了观测矩阵。最终重构结果是目标的散射点结构。本文采用的因子分解法,从观测矩阵中分解出运动矩阵和三维结构矩阵,解决了分解不唯一和非正定的问题,最后得到合乎要求的三维结构矩阵,恢复出目标的立体散射结构。该方法最后应用到了模拟的Hotel转台模型和实测的空间站数据上,对两个目标分别进行了散射重构。
[Abstract]:Inverse synthetic aperture radar (ISAR) is a signal processing technique for imaging moving targets in transverse-Doppler domain. Such targets include ships, satellites, space stations, aircraft and tanks. Because ISAR imaging is not limited by climate, time and distance, its application prospects are favored by researchers. As an important research area of ISAR, 3D reconstruction based on ISAR image sequence will greatly enrich the classification and recognition methods of target objects. In this paper, the 3D reconstruction of measured data is completed, and the characteristics of the images in the actual ISAR imaging process are fully considered. Aiming at the imaging mechanism of monostatic ISAR, the process of ISAR two-dimensional image sequence generation is expounded, and the observation matrix model of stable and traceable scattering points on target is established. After that, the conditions for 3D reconstruction of 2D image sequences are discussed. In the process of ISAR imaging, the images are contaminated by speckle noise. In this paper, the edge detector based on Gauss Gamma shaping window is used to improve the denoising performance of ISAR image, and then the corner extraction algorithm based on gradient is used. The corner information on the frame image is obtained (that is, the projection point of the target feature point in the image plane.) tracking the projection point of the scattering point of the target in the image plane, using the Lucas-Kanade optical flow algorithm based on the pyramid, tracking them on the image sequence. The image pyramid solves the problem of local imprecision caused by the large motion of scattering point projection in the image plane, and relaxes the requirement that the motion gap of adjacent image frame is too small. Lucas-Kanade optical flow method is used to track the feature points between image sequences. After tracking, the projective coordinates of feature points are obtained to form the observation matrix, and the final reconstruction result is the scattering point structure of the target. In this paper, the motion matrix and the three-dimensional structure matrix are decomposed from the observation matrix by the factor decomposition method. The problem of non-unique and non-positive definite decomposition is solved, and the three-dimensional structure matrix is obtained, and the three-dimensional scattering structure of the target is restored. Finally, the method is applied to the simulated Hotel turntable model and the measured space station data. The scattering reconstruction of the two targets is carried out respectively.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN957.52
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 朱岱寅,朱兆达;IDENTIFYING THE NUMBER OF AIRCRAFT IN FORMATION FLIGHT USING ISAR TECHNIQUE[J];Chinese Journal of Aeronautics;1999年03期
2 王洋,陈建文,刘中;导弹目标ISAR成像仿真分析[J];现代雷达;2003年10期
3 范春彦,李晓曼,付红卫,张善文;ISAR成像的处理与分类方法[J];电光与控制;2003年02期
4 何媛,高梅国,付佗;Modified Approach to PGA Phase Averaging for ISAR Autofocus[J];Journal of Beijing Institute of Technology(English Edition);2003年S1期
5 王勇,成萍,姜义成;等变加速旋转目标ISAR成像距离-瞬时多普勒法[J];现代雷达;2005年05期
6 王洋,陈建文,刘中,刘爱芳;多运动目标ISAR成像方法研究[J];宇航学报;2005年04期
7 王立冬;胡卫东;郁文贤;;联合时频技术用于ISAR像综述[J];系统工程与电子技术;2005年12期
8 ;A COMPARISON OF SOME ELECTRONIC COUNTERMEASURES ON INVERSE SYNTHETIC APERTURE RADAR (ISAR)[J];Journal of Electronics;2006年01期
9 ;NEW RANGE ALIGNMENT ALGORITHM FOR ISAR BASED ON HIGH ORDER MOMENT[J];Journal of Electronics(China);2007年04期
10 刘春泉;田中成;周青松;;对ISAR的混沌噪声调频干扰[J];电子信息对抗技术;2008年03期
相关会议论文 前10条
1 刘红娅;贾鑫;;对ISAR系统有效干扰分析[A];全国第三届信号和智能信息处理与应用学术交流会专刊[C];2009年
2 贺思三;赵会宁;周剑雄;付强;;基于相关距离像序列的ISAR图像横向定标[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
3 项艳;柏又青;冯有前;朱丰;张群;;压缩感知在ISAR数据传输中的应用[A];第八届全国信号与信息处理联合学术会议论文集[C];2009年
4 张凯;杜小勇;王壮;;压缩感知在ISAR成像中的应用[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年
5 张群;张涛;张守宏;;一种ISAR成像运动补偿新方法[A];第九届全国信号处理学术年会(CCSP-99)论文集[C];1999年
6 刘毅鹏;王军锋;张振国;刘兴钊;;一种改进的ISAR最小熵相位校正方案[A];第十二届全国信号处理学术年会(CCSP-2005)论文集[C];2005年
7 余渝生;朱岱寅;;ISAR大转角下全局最小熵距离对准算法的改进[A];2008通信理论与技术新进展——第十三届全国青年通信学术会议论文集(上)[C];2008年
8 江舸;;ISAR图像欺骗干扰技术研究[A];中国工程物理研究院科技年报(2010年版)[C];2011年
9 李宁;汪玲;;一种基于有效转动角速度估计的ISAR图像方位向定标方法[A];2011年全国通信安全学术会议论文集[C];2011年
10 李源;;影响ISAR成像质量的脉冲参数分析[A];中国雷达行业协会航空电子分会暨四川省电子学会航空航天专委会学术交流会论文集[C];2005年
相关重要报纸文章 前1条
1 玉 荣;ISAR模型核心:“好公司”“好股票”[N];证券日报;2005年
相关博士学位论文 前10条
1 潘小义;基于目标散射及微动特性调制的ISAR干扰方法研究[D];国防科学技术大学;2014年
2 俞翔;ISAR运动补偿和成像新方法的研究[D];南京航空航天大学;2013年
3 王超;基于信号处理新方法的机动目标ISAR成像算法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
4 高昭昭;高分辨ISAR成像新技术研究[D];西安电子科技大学;2009年
5 高建军;多径和海杂波干扰下的舰船ISAR成像及横向定标[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 刘亚波;SAR/ISAR运动目标检测及成像新技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
7 朱宇涛;多通道ISAR成像技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
8 唐宁;空中目标ISAR像特征提取与识别技术研究[D];国防科学技术大学;2012年
9 刘红超;高分辨ISAR成像新方法研究[D];西安电子科技大学;2014年
10 卢光跃;逆合成孔径雷达(ISAR)成像技术的改进[D];西安电子科技大学;1999年
相关硕士学位论文 前10条
1 师君;高速、多目标ISAR仿真及成像研究[D];电子科技大学;2005年
2 谢昭;ISAR与AIS航迹融合及基于ISAR图像的船目标长度估计方法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
3 康健;非合作目标ISAR成像方法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
4 张颖宁;多基站ISAR成像融合算法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
5 唐京京;基于混合模式的SAR/ISAR成像技术研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
6 鲍琦;典型ISAR成像方法仿真研究[D];电子科技大学;2014年
7 林冬;基于压缩感知的双站ISAR成像研究[D];电子科技大学;2014年
8 杨云川;基于ISAR图像序列的目标三维重构[D];哈尔滨工业大学;2014年
9 吕杰勤;基于压缩感知的ISAR成像算法研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
10 吕少霞;ISAR成像的横向定标算法研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
,本文编号:1648990
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/1648990.html