輪廓波技術在逆合成孔徑雷達數(shù)據(jù)處理中的應用.pdf

1、輪廓波(Contourlet)技術是在小波技術基礎之上發(fā)展起來的新興的信號分析方法,它應用多尺度多方向的分析方法,有效挖掘信號內在特征屬性,是信號處理的有用工具。逆合成孔徑雷達(Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR)成像技術是信號處理領域的重要研究內容,在軍事和民用領域都有重要應用意義。將輪廓波技術應用到逆合成孔徑雷達成像技術領域,利用輪廓波技術先進性能提升ISAR成像質量,有利于ISAR圖像分析和

2、目標識別。
　　本文以雷達成像和雷達對抗技術為應用背景,以地基逆合成孔徑雷達數(shù)據(jù)處理技術為研究目標,將輪廓波變換(Contourlet Transform,CT)引入到地基ISAR成像處理和分析領域,研究了輪廓波技術在ISAR成像及ISAR圖像處理中的具體應用,探討輪廓波技術對ISAR數(shù)據(jù)處理的應用價值與意義。
　　論文闡述了ISAR成像技術研究的現(xiàn)狀、背景以及論文中相關基礎理論與方法,分析了當前ISAR成像技術研究中存在的

3、問題,對輪廓波技術與ISAR數(shù)據(jù)處理的關系進行了討論,并指出了研究的理論與現(xiàn)實意義。
　　目前ISAR技術的研究中,ISAR成像的質量分析評價以人的主觀分析為主,但隨著ISAR成像效果的改善,急需對其成像效果的評價進行研究。論文基于這一問題,借鑒單一散射點目標的評價指標,建立理想成像條件下ISAR圖像模型,構建了新的ISAR圖像的質量評價方法,提出最高峰值區(qū)域的峰值旁瓣比均值作為ISAR成像質量的考核指標。通過仿真和實測數(shù)據(jù)的分析

4、,該方法能對目標成像效果進行有效評價。
　　接著論文針對輪廓波技術應用于ISAR超分辨成像技術開展研究。ISAR超分辨成像技術是利用已經獲得的ISAR回波數(shù)據(jù),擬合合成孔徑外的ISAR回波數(shù)據(jù)以增大ISAR合成孔徑,提升ISAR成像質量。本文構建了基于改進輪廓波變換的ISAR信號超分辨成像方法,該方法采用非下采樣的輪廓波變換(Nunsubsampled Contourlet Transform,NSCT)來實現(xiàn)信號不變尺度下不同方

5、向的高頻成分提取,將不同方向的高頻信息與原始回波信息一同構建為輪廓波變換的分解層,然后借助輪廓波重構變換技術實現(xiàn)逆合成孔徑雷達回波信號的尺度拓展進而實現(xiàn)超分辨成像。試驗表明該方法更能反映空中目標細節(jié)信息,提高了成像質量。
　　然后,論文應用輪廓波技術實現(xiàn)對ISAR時頻(Time-Frequency,TF)成像技術的改進。ISAR成像技術受到目標復雜運動情況的影響,目標成像質量較差。采用時頻分析方法能有效分析信號中多普勒頻移的時變特

6、性,提升圖像質量。選擇適當?shù)臅r頻工具,可以實現(xiàn)對目標的瞬時成像,通過對各個瞬時圖像的積分,就獲得目標的圖像。本文提出基于非下采樣輪廓波融合技術的ISAR信號時頻成像技術,應用輪廓波技術對時頻成像技術進行有效改進,通過對時頻分析后產生的瞬時ISAR圖像采用NSCT技術變換到NSCT域進行處理與融合,最終獲得改善了的ISAR成像。通過試驗表明用輪廓波域的融合操作改善時頻成像,能有效提高時頻成像的圖像效果。
　　最后,論文研究ISAR圖

7、像處理領域。由于ISAR成像時目標及其運動情況往往是未知的,不能獲得先驗知識,ISAR圖像是由不同的散射點的反饋集合而成,因此對ISAR圖像中目標特征的識別是非常困難的。論文應用輪廓波技術降噪處理改善圖像質量,結合改進的Chan-Vese(CV)模型方法,先對ISAR圖像進行圖形學處理,以獲得目標的初始輪廓,再應用CV模型方法進行輪廓的迭代操作,最后有效提高了ISAR目標的初始輪廓提取的效率和效果,為后續(xù)的圖像處理提供了有利條件。