基于压缩感知理论的单通道焦平面辐射计成像系统的研究

发布时间：2017-05-24 13:27

  本文关键词：基于压缩感知理论的单通道焦平面辐射计成像系统的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无源毫米波近程探测技术由于其能穿透烟云尘雾、战场硝烟等特性,所以被广泛地应用在遥感、安全监测、战场侦察、制导导航等领域。无源毫米波成像因其图像直观便于检测而越来越受到重视,但是传统无源焦平面成像体制在获得高分辨率图像时需要增加更多的接收机并且要求每路接收机通道增益一致,这无疑增加了系统体积和实现难度。压缩感知理论是近些年来刚提出的一种崭新理论,它利用信号稀疏或可压缩的先验信息能以远低于奈奎斯特采样率的速率对信号获取,并可实现高精度的重建。本文根据无源毫米波图像的可压缩特性,提出了一种基于压缩感知理论的单通道焦平面辐射计成像系统的实现方法。经仿真验证,该方法减少了采样次数同时降低了系统的成本。论文主要内容如下：首先,简要介绍了无源毫米波成像技术和压缩感知理论的研究意义和发展现状,介绍了无源毫米波成像和压缩感知的基础理论。其次,从压缩感知理论的三大方面来详细研究该理论,对图像的稀疏性、测量矩阵的构造以及压缩感知重构算法做了较详尽的研究,并提出了一种基于循环矩阵的哈达玛矩阵改进形式,减少了硬件存储成本。最后,根据上文分析的理论框架,本文提出了一种基于压缩感知理论的单通道焦平面辐射计成像系统,给出了系统框架以及关键硬件部分并进行了仿真。
【关键词】：压缩感知 无源毫米波成像 焦平面单通道成像 稀疏基 测量矩阵 矩阵改进 重构算法
【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】：TN911.73
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1. 绪论7-12
• 1.1. 研究背景及意义7
• 1.2. 无源毫米波成像技术及发展现状7-8
• 1.2.1. 无源毫米波成像的特点7
• 1.2.2. 无源毫米波成像技术的发展现状7-8
• 1.3. 压缩感知成像新技术研究8-11
• 1.4. 本文主要工作及各章节安排11-12
• 2. 无源毫米波成像与压缩感知基本理论12-25
• 2.1. 无源毫米波成像基本理论12-19
• 2.1.1. 黑体辐射理论12-13
• 2.1.2. 毫米波功率与温度对应关系13-14
• 2.1.3. 毫米波表观温度14-15
• 2.1.4. 毫米波辐射计测量原理15-17
• 2.1.5. 毫米波焦平面成像17-19
• 2.2. 压缩感知理论基础19-23
• 2.2.1. 压缩感知理论背景19
• 2.2.2. 压缩感知理论基本原理19-20
• 2.2.3. 信号的稀疏表示20-21
• 2.2.4. 信号的非相关测量21-22
• 2.2.5. 信号的恢复重构22-23
• 2.3. 小结23-25
• 3. 基于压缩感知理论的无源毫米波成像系统的方案设计25-56
• 3.1. 基于压缩感知的单通道成像方法的结构25-27
• 3.2. 毫米波图像稀疏性研究27-34
• 3.2.1. 稀疏性度量27-28
• 3.2.2. 离散余弦变换(Discrete Cosine Transform,DCT)28-31
• 3.2.3. 离散小波变换(Discrete Wavelet Transform,DWT)31-33
• 3.2.4. DCT与DWT的总结33-34
• 3.3. 测量挡板的设计34-43
• 3.3.1. 伯努利随机矩阵34-36
• 3.3.2. 部分哈达玛(Hadamard)测量矩阵36-38
• 3.3.3. 两种矩阵的比较38-43
• 3.4. 基于循环矩阵对部分哈达玛矩阵的改进43-47
• 3.4.1. 矩阵的构成44-45
• 3.4.2. 改进矩阵的仿真测试45-47
• 3.5. 压缩感知重构算法的研究47-55
• 3.5.1. 压缩感知的正交匹配追踪算法实现47-49
• 3.5.2. 压缩感知的非线性共轭梯度方法实现49-50
• 3.5.3. 两种算法的比较实验50-54
• 3.5.4. 实验结论54-55
• 3.6. 小结55-56
• 4. 基于压缩感知理论的无源毫米波成像系统关键部件设计56-62
• 4.1. 系统构架56-60
• 4.1.1. 焦平面天线56-57
• 4.1.2. 馈源57-58
• 4.1.3. 开/断电路58-59
• 4.1.4. 单通道接收机59
• 4.1.5. 系统控制59-60
• 4.2. 仿真测试60-61
• 4.3. 小结61-62
• 5. 总结与展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 张光锋,张祖荫,郭伟;3mm波段辐射成像研究[J];红外与毫米波学报;2005年06期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 朱莉;短毫米波近程主被动阵列探测及成像技术研究[D];南京理工大学;2010年

2 钱嵩松;被动毫米波阵列探测成像的关键技术研究[D];南京理工大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 郭磊;焦面阵成像方法与系统仿真研究[D];电子科技大学;2009年

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本文编号：390955