哈达玛变换编码探测信号重建和降噪技术研究

发布时间：2017-05-19 06:06

  本文关键词：哈达玛变换编码探测信号重建和降噪技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：哈达玛变换编码探测技术是一种基于信号调制的多通道探测技术,具有高信噪比、高光通量和高分辨率的特点,在弱辐射探测中具有显著优势。然而复杂目标场景下,信号探测和重建过程繁琐；低灵敏度探测条件下,重建目标图像中依然残留明显噪声。针对上述问题,本文的具体研究内容分为以下几个方面：传统直接探测方式对弱辐射信号成像质量较差,图像信号完全被淹没在噪声当中。本文将哈达玛变换应用到弱辐射信号探测当中,对哈达玛变换编码探测到的信号,优化了基于哈达玛解码的信号重建模型,通过这种信号重建的方式,使得传统直接探测方式无法成像的目标场景能够被重建出来。低灵敏度探测条件下,为了兼顾编码探测的性能和速度,需选取适中大小的编码矩阵,这就导致了重建目标图像中依然残留噪声,受损严重。本文针对受损的重建目标图像,分析了哈达玛变换编码探测重建信号噪声的特殊性：噪声信号独立性和相邻信号噪声相关性,在研究已有基于独立成分分析的降噪法的基础上,提出一种基于邻域平均的哈达玛重建图像降噪方法,从理论上证明了该方法的可行性。以上述理论研究工作为基础,在弱辐射以及低灵敏度探测实验条件下,重建基于哈达玛变换编码探测目标图像信号；以受损的重建目标图像为实验研究对象,采用基于独立成分分析的降噪方法与本文提出的基于邻域平均的降噪方法进行处理。实验结果表明,相对于传统直接探测方式,优化的哈达玛信号重建方式能有效提高弱辐射信号的探测信噪比；相对于基于独立成分分析的降噪法,本文提出的基于邻域平均的降噪方法兼具性能与效率的优势,能进一步提高重建目标图像的信噪比。
【关键词】：弱辐射探测 哈达玛变换 信号重建 邻域平均
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.3
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-13
• 1.1 课题研究的背景和意义7-9
• 1.2 哈达玛变换编码探测技术9-12
• 1.2.1 哈达玛变换仪器的发展9-11
• 1.2.2 哈达玛变换编码探测技术的应用11-12
• 1.3 本论文主要研究内容和结构12-13
• 2 哈达玛变换编码探测基本原理13-23
• 2.1 基本原理13-15
• 2.2 哈达玛变换与傅里叶变换15-16
• 2.3 哈达玛变换矩阵16-19
• 2.3.1 H-型哈达玛变换矩阵16
• 2.3.2 S-型哈达玛变换矩阵16
• 2.3.3 左移循环S矩阵的构造16-19
• 2.4 编码模板的实现19-22
• 2.4.1 H矩阵与S矩阵信噪比增益对比19-20
• 2.4.2 编码矩阵的确立20
• 2.4.3 编码模板的实现20-22
• 2.5 本章小结22-23
• 3 基于哈达玛解码的信号重建方法23-34
• 3.1 光谱信号重建方法23-28
• 3.1.1 传统哈达玛变换光谱成像系统23-24
• 3.1.2 反射式哈达玛变换光谱成像系统24-27
• 3.1.3 光谱信号重建法27-28
• 3.2 二维图像信号重建方法28-33
• 3.2.1 哈达玛变换二维成像系统28-29
• 3.2.2 分区式图像信号重建法29-31
• 3.2.3 低灵敏度探测优势31-33
• 3.3 本章小结33-34
• 4 重建图像的降噪方法34-46
• 4.1 噪声来源分类34-35
• 4.2 噪声特性35-38
• 4.2.1 噪声的信号独立特性35-36
• 4.2.2 相邻信号噪声相关特性36-38
• 4.3 基于独立成分分析的哈达玛重建信号降噪法38-40
• 4.3.1 独立成分分析的基本原理38-39
• 4.3.2 独立成分分析模型估计39
• 4.3.3 独立成分分析降噪法39-40
• 4.4 基于邻域平均的哈达玛重建信号降噪法40-44
• 4.4.1 邻域平均降噪的基本原理40-41
• 4.4.2 邻域平均降噪的可行性41-44
• 4.5 峰值信噪比44-45
• 4.6 本章小结45-46
• 5 实验结果与分析46-55
• 5.1 灵敏度对探测误差的影响46-47
• 5.2 图像信号重建结果与分析47-49
• 5.3 重建图像降噪结果与分析49-54
• 5.4 本章小结54-55
• 6 总结与展望55-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-61
• 附录61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 唐宏武,周锦松,李涛,陈观铨;阿达玛变换光谱和成像技术的应用和研究进展[J];分析化学;2005年03期

2 贾辉,李福田;阿达玛变换成像光谱仪编码模板的设计与制作[J];光电工程;2003年04期

3 梅二文,顾文芳,曾晓斌,曾云鹗,陈观铨;Hadamard变换显微荧光成象技术的研究[J];中国科学(B辑 化学 生命科学 地学);1995年01期

4 刘磊;胡炳j;孔亮;刘强;闫鹏;于涛;;Hadamard变换光谱成像仪光谱复原矩阵修正算法[J];红外与激光工程;2012年07期

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本文编号：377879