基于壓縮傳感的脈沖GPR成像技術的研究.pdf

1、壓縮傳感(CS)理論是在已知信號具有稀疏性或可壓縮性的條件下對信號進行采集、編解碼的新理論。CS采用非自適應線性投影來保持原始信號的結構信息，通過數(shù)值優(yōu)化問題準確重構原始信號。這使得此壓縮采樣的數(shù)據(jù)量遠遠小于傳統(tǒng)Shannon-Nyquist采樣理論所需的數(shù)據(jù)量，在壓縮成像系統(tǒng)、視頻圖像采集系統(tǒng)、雷達成像以及MRI醫(yī)療成像等領域有著廣闊的應用前景。
　　 論文主要研究了CS理論在脈沖GPR成像中的應用。首先從CS理論的測量矩陣開

2、始研究，在多項式測量矩陣構造原理的基礎上提出了基于孫子定理的測量矩陣的構造過程，從而構造出了一種滿足CS理論RIP條件的確定性測量矩陣—孫子(Sun)測量矩陣，并對常用的隨機性測量矩陣和確定性測量矩陣的性能進行了比較，得出在相同測量數(shù)量下，Sun矩陣比隨機性測量矩陣的測量誤差要小，硬件實現(xiàn)要簡單;其次對脈沖GPR信號重構算法進行了研究。通過對經典CS重構算法的研究比較，提出了一種針對脈沖GPR回波信號成像的隨機孔徑-最小(l)1范數(shù)成像

3、算法，并與常用的信號重構算法進行了比較，得出本文提出的成像算法測量數(shù)據(jù)少，地下目標圖像重構所需數(shù)據(jù)可以比Shannon-Nyquist采樣時少一個數(shù)量級，計算量少并且地下目標重構圖像更加精確。
　　 論文最后根據(jù)構造的Sun測量矩陣和提出的隨機孔徑-最小(l)1范數(shù)算法進行了地下目標的MATLAB成像仿真和csuGPR數(shù)據(jù)處理軟件實測雷達數(shù)據(jù)。實測數(shù)據(jù)成像表明，與經典的成像算法最小二乘法、遞歸反向投影成像算法的效果相比，通過CS