基于压缩感知理论的雷达图像压缩处理

发布时间：2017-11-02 17:00

  本文关键词：基于压缩感知理论的雷达图像压缩处理

  更多相关文章： 压缩感知 雷达图像 正交匹配追踪 DSP

【摘要】：压缩感知是近年来国内外都十分热门的一个研究课题,在通信学科的很多方面引起的广泛的关注。对于雷达来说,要想有较强的距离分辨率则其信号带宽往往是较大的,而大的信号带宽势必会导致雷达系统面临超大数据量的存储和处理等问题。而压缩感知理论的提出恰好迎合了雷达在数据压缩方面的需求。本文就压缩感知理论在雷达图像的压缩和重构领域的应用展开了研究。具体的工作有如下几点。1)首先详细讨论了压缩感知的基本理论和其中涉及到的一些数学基础；其中重点分析了压缩感知理论三要素：稀疏基、观测矩阵和信号重构算法。2)就压缩感知理论在压缩和重构真实雷达图像时的性能进行了较详细地仿真实验分析,在压缩感知理论三要素的选择上分别通过仿真实验比较确定了综合性能优异且最适合运用于雷达图像压缩重构处理的稀疏基(离散小波基)、观测矩阵(高斯随机矩阵)和信号重构算法(正交匹配追踪算法)。离散小波基、高斯随机矩阵和正交匹配追踪算法的组合使用较其他选择,无论在重构精度还是重构计算效率上都具有明显的优势。3)将压缩感知处理方法用C语言进行了软件编程实现,程序涵盖了完整的雷达图像的稀疏、压缩和重构过程,所采用的稀疏基、观测矩阵和重构算法均是由论文仿真实验筛选得出；此外,为了实现工程应用,设计出了一个基于DSP的雷达图像压缩重构显示系统,并用F2812开发板进行了部分关键性的技术验证；该系统包括数据传输模块、图像压缩重构模块和图像显示模块等。并且,在数据传输模块,根据雷达图像数据和串口传输的特性设计了一套数据“编码”、“解码”规则。文章实验结果表明,利用压缩感知理论压缩重构雷达图像,当所选稀疏基、观测矩阵和重构算法适当时具有精度高且重构速度快的优点；因此,压缩感知理论在雷达图像的压缩重构方面的应用是可行并具有很大潜力的。
【关键词】：压缩感知 雷达图像 正交匹配追踪 DSP
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN957.52
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 课题主要研究内容12-13
• 1.4 论文的组织结构13-14
• 第2章 稀疏基和观测矩阵14-28
• 2.1 问题描述14
• 2.2 压缩感知基础理论及其数学模型14-16
• 2.3 信号的稀疏表示16-22
• 2.3.1 快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)18-19
• 2.3.2 离散余弦变换(Discrete Cosine Transform,DCT)19-20
• 2.3.3 离散小波变换(Discrete Wavelet Transform,DWT)20-22
• 2.4 观测矩阵的设计22-25
• 2.4.1 随机观测23
• 2.4.2 确定性观测23-24
• 2.4.3 观测矩阵的选择24-25
• 2.5 章节小结25-28
• 第3章 信号重构算法28-50
• 3.1 凸松弛算法30-32
• 3.2 贪婪追踪算法32-41
• 3.2.1 匹配追踪算法32-34
• 3.2.2 正交匹配追踪算法34-36
• 3.2.3 在OMP基础上衍变的算法36-41
• 3.3 组合算法41-42
• 3.4 算法性能的比较42-47
• 3.4.1 均方误差42-43
• 3.4.2 峰值信噪比43-45
• 3.4.3 重构计算时间45-47
• 3.5 关于图像中噪声的讨论47-49
• 3.6 章节小结49-50
• 第4章 软件实现和系统设计50-64
• 4.1 压缩重构过程的软件实现50-54
• 4.1.1 压缩重构过程演示50-53
• 4.1.2 雷达图像压缩重构的软件实现53-54
• 4.2 系统设计54-64
• 4.2.1 数据传输模块55-60
• 4.2.2 压缩重构模块60
• 4.2.3 图像显示模块60-62
• 4.2.4 其他扩展62-64
• 第5章 结论64-66
• 参考文献66-70
• 攻读学位期间公开发表论文70-71
• 致谢71-72
• 作者简介72

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3 桑农,鲁鹏,张天序;一种基于知识的雷达图像机场目标提取方法[J];红外与激光工程;2003年06期

4 张福安,郭伟;一种雷达图像信号的压缩方法[J];无线电工程;2004年05期

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6 陈书文;张斌;王水花;奚吉;;嵌入零树小波用于雷达图像压缩[J];科学技术与工程;2010年09期

7 王敏;葛苏慧;;插值拟合方法在雷达图像外推预报中的应用[J];科技信息;2010年27期

8 Dominik Brunner;Guido Lemoine;Harm Greidanus;Lorenzo Bruzzone;刘金玉;;利用雷达图像模拟城市结构[J];地壳构造与地壳应力;2011年01期

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10 张琦娟;;“雷达图像分析及地质应用研究”通过鉴定[J];遥感技术与应用;1992年01期

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1 王运锋;王建国;赵志钦;黄顺吉;;雷达图像分维特征提取[A];第九届全国信号处理学术年会（CCSP-99）论文集[C];1999年

2 李志鹏;;一种实时雷达图像检测方法及其硬件实现[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集（下册）[C];2007年

3 王英春;苏晓宏;;小波理论在雷达图像压缩中的应用[A];中国航海学会通信导航专业委员会2005年学术年会论文集[C];2005年

4 张宏飞;;机载雷达图像小波降噪[A];第十五届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2005年

5 谢昭晖;;不同地下目标体的探地雷达图像特征研究[A];勘探地球物理2005学术交流会论文集[C];2005年

6 李岩;迟国彬;廖申东;温健婷;;光学与雷达图像融合分析方法的研究[A];第十五届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2005年

7 索继东;莫翠君;;VTS雷达图像的压缩[A];大连海事大学校庆暨中国高等航海教育90周年论文集（船舶通信与导航分册）[C];1999年

8 卢昕;苏国中;谢文寒;卢健;;基于控制点影像库的合成孔径雷达图像几何校正[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文选集[C];2003年

9 张宏飞;;机载雷达图像道路识别(脊波变换)[A];第十五届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2005年

10 史晓明;刘文斌;高淑芬;王欣;;SAR图像滤波方法研究[A];全国测绘科技信息网中南分网第二十四次学术信息交流会论文集[C];2010年

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1 徐英淑 马春铭;航天雷达图像会“说话”[N];中国航天报;2013年

2 杨洁;成功接收第一幅环境卫星雷达图像[N];科技日报;2005年

3 记者 靳哲明 通讯员 王永;干旱地区找水又添新手段[N];中国测绘报;2001年

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1 刘营;雷达图像编码器的并行处理研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2009年

2 李天伟;VDR雷达图像无损压缩编码技术研究[D];大连海事大学;2007年

3 邵永社;雷达图像定位方法与关键技术研究[D];同济大学;2006年

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1 姜海秀;雷达图像压缩的研究[D];大连海事大学;2007年

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本文编号：1132338