基于SP-LSQR的综合孔径辐射成像方法

综合孔径微波辐射计是被动微波遥感领域中一种重要的探测器。综合孔径辐射计成像反演过程在数学上是病态的反问题,传统正则化方法虽然能够有效克服其病态性,但重构误差较大、对干扰噪声鲁棒性不强。与传统正则化方法相比,最小二乘Q-R矩阵(Least Square Q-R matrix, LSQR)分解算法具有计算精度高、数值稳定性好等优点,但收敛速度不够快。对此,文中提出利用子空间预处理LSQR(Subspace Preconditioned LSQR, SP-LSQR)算法进行综合孔径辐射计反演成像,提高收敛速度。仿真结果表明：与Tikhonov正则化和带限正则化相比,SP-LSQR方法不仅可以降低重构误差,而且对干扰噪声的鲁棒性更强。此外,与LSQR方法相比,SP-LSQR方法在不降低成像反演精度的情况下,有效提高了计算效率。     

基于拉普拉斯算子的综合孔径辐射计成像算法

成像反演是综合孔径辐射计的一项关键内容.然而,综合孔径辐射计成像反演是病态的反问题.虽然传统的正则化方法能有效克服其病态性,但依然存在较大的重构误差.为了进一步降低重构误差,提出一种基于拉普拉斯算子的综合孔径辐射计成像算法.与传统的单参数正则化不同,该算法通过引入拉普拉斯算子项,对差分亮温构造拉普拉斯混合正则化,并利用...     

Ka波段毫米波综合孔径辐射计成像研究

华中科技大学电磁场与微波技术中心已经设计并研制出一套工作于Ka波段的16阵元一维毫米波综合孔径辐射成像系统HUST-ASR,样机采用了最小冗余稀疏直线阵列以及先进的数字相关技术。阵列幅相误差对综合孔径辐射计成像会产生严重影响,文中提出一种不增加系统硬件复杂度、易于实现的单外部辅助源校正方法,给出在辐射计低信噪比条件下的校正算法,并进行了成像试验验证。试验结果表明,该校正方法能够有效校正毫米波综合孔径辐射计的幅相误差,经过校正后的成像系统对自然场景实现了非常清晰的毫米波综合孔径亮温图像,空间分辨率达到0.64°,证明该系统具有良好的成像性能。     

综合孔径辐射计反演成像算法研究

高效的反演成像算法是综合孔径辐射计成像的关键技术之一。提出一种基于视场细分的改进反演成像算法,将视场细分成多个矩形子区域,利用反演亮温与可视度函数的傅里叶变换关系,得到每个子视场的反演亮温。通过理论证明和仿真计算表明:该算法可使系统中未消除的误差分量对亮温反演的影响最小,与常用的BG算法对比分析:表明了新算法的正确性和有效性,且计算速度快。     

基于先验信息的综合孔径辐射计误差校正方法

误差会严重影响综合孔径微波辐射计的成像性能,需要进行校正.但是,随着系统工作频率的提高和阵列尺寸的扩大,校正难度越来越大.文中提出一种基于先验信息的综合孔径微波辐射计误差校正方法.该校正方法包括一个基于先验信息的校正矩阵以及一种基于先验信息的CLEAN算法.首先,该校正方法将含有误差的系统响应作为先验信息构造校正矩阵,并校正得到初步的反演图像;然后,利用上述先验信息估计系统的阵列因子并代入基于先验信息的CLEAN算法,校正图像中剩余的误差.仿真和实验结果表明该校正方法能有效提高综合孔径微波辐射计的成像质量.该校正方法可以在图像反演过程中全面校正综合孔径微波辐射计的误差,降低对校正系统的硬件性能要求,适用于大阵列毫米波综合孔径微波辐射计的校正误差.     

乳腺癌检测的三维时域微波断层成像方法

应用泛函分析和变分法,改进拉格朗日(Lagrange)乘子算法为一种三维时域微波断层成像方法,用于检测早期乳腺癌。该方法首先以最小二乘准则构造目标函数,将反演问题表示为约束最小化问题;接着应用罚函数法转化为无约束最小化问题;然后基于变分计算导出闭式的拉格朗日函数关于相对介电常数和电导率的Fréchet导数;最后借助梯度算法和时域有限差分(FDTD)法迭代求解。为了对抗噪声污染和逆问题的病态特性,采用了一阶的吉洪诺夫(Tikhonov)正则化方法。利用FDTD和PRP共轭梯度(CG)法,对三维半球乳房模型进行了仿真计算,仿真结果显示了方法的可行性。     

基于体等效原理的二维介质柱微波成像研究

探讨二维介质椎柱微波成像的计算机模拟。其基本思想是从体等效原理出发，得到积分方程并由此积分方程出发，利用矩量法，得到矩阵方程形式的反演方程。为了消除方程的病态，文中采用了基于最小二乘原理的正则化方法。     

被动微波遥感技术的新发展——综合孔径微波辐射计和全极化参量微波辐射计

介绍了被动微波遥感的两个新的技术-综合孔径微波辐射计和全极化参量微波辐射计.综合孔径微波辐射计采用干涉测量技术,用小天线的干涉基线组合合成大孔径天线的思想,提高被动微波遥感的空间分辨率,并实现视场范围的数字成像;全极化参量微波辐射计是一种新的微波遥感参数的探测技术,它测量目标微波辐射的全部4个Stokes极化参量,对于表面粗糙度各向异性特性的探测和目标的分类与识别具有很好的前景.     

一种基于稀疏先验的综合孔径展源辐射成像统计反演方法

确定性的综合孔径辐射计反演方法没有考虑亮温分布先验信息的统计特性.针对亮温分布具有非连续特性的展源,本文提出了一种基于稀疏先验的综合孔径展源辐射成像统计反演方法.根据该方法,采用修正的差分算子提取亮温非连续分布展源中隐含的稀疏先验,建立稀疏先验概率分布的多层先验等效高斯模型,将图像反演等效为该模型超参数估计,并采用期望最大化算法估计该模型超参数.仿真和实验结果表明:与现有的综合孔径辐射计确定性反演方法相比,本文提出的反演方法不仅能有效提高反演图像的准确度,而且对综合孔径辐射计的各种误差鲁棒性更强.     

综合孔径辐射计空中隐身目标探测性能分析

微波辐射信号是"似噪"的随机信号,综合孔径辐射计反演图像具有随机特性。建立了综合孔径辐射计反演图像的统计分布模型,提出了基于综合孔径辐射计反演图像的目标检测概率计算方法,给出了综合孔径辐射计的最大探测距离方程。并以100单元T型天线阵列为例,分析了综合孔径辐射计用于空中隐身目标探测的性能,通过仿真进行了实验验证。论文研究结果将为综合孔径辐射计技术在隐身目标探测中的应用提供理论依据。     

海洋遥感综合孔径微波辐射计系统误差的降低

被动微波遥感是海洋遥感的一项重要手段,可以测量一些重要的海洋参数,如海表面盐度、海表面风矢量等。综合孔径微波辐射计是目前被动微波遥感领域的一个研究热点。然而,由于综合孔径辐射计在空间频率上只能覆盖有限的带宽,无法获取观测目标的高频分量,所以即使不存在G矩阵误差和辐射噪声情况下,依然存在固有的系统误差。针对固有的系统误差,提出了一种系统误差降低方法应用于FPIR 系统中。仿真结果表明:该方法能够有效降低FPIR 系统误差,获取高精确度的亮温数据以满足测量海表面盐度和海表面风矢量等应用需求。     

Nonlinear Microwave Imaging for Breast-Cancer Screening Using Gauss–Newton's Method and the CGLS Inversion Algorithm

Breast-cancer screening using microwave imaging is emerging as a new promising technique as a supplement to X-ray mammography. To create tomographic images from microwave measurements, it is necessary to solve a nonlinear inversion problem, for which an algorithm based on the iterative Gauss-Newton method has been developed at Dartmouth College. This algorithm determines the update values at each iteration by solving the set of normal equations of the problem using the Tikhonov algorithm. In this paper, a new algorithm for determining the iteration update values in the Gauss-Newton algorithm is presented which is based on the conjugate gradient least squares (CGLS) algorithm. The iterative CGLS algorithm is capable of solving the update problem by operating on just the Jacobian and the regularizing effects of the algorithm can easily be controlled by adjusting the number of iterations. The new algorithm is compared to the Gauss-Newton algorithm with Tikhonov regularization and is shown to reconstruct images of similar quality using fewer iterations.     

综合孔径微波辐射计光学实时信号处理系统

分析了综合孔径微波辐射计光学实时信号处理系统的基本原理及关键技术,研制了一套X波段6单元综合孔径红外实时信号处理系统样机,并进行了系统测试及点辐射源的一维实时成像实验,获得了清晰的干涉条纹图像.初步的实验结果验证了综合孔径辐射计光学实时信号处理的可行性及系统设计的正确性.     

稀疏正则化在双基地ISAR距离成像中的应用

双基地逆合成孔径(ISAR)成像中,一维距离像的分辨率因双基地角的存在而下降,为解决此问题,研究了双基地ISAR的一维距离成像算法。在分析复基带回波稀疏特性的基础上,将一维距离像的生成问题转化为噪声环境下信号的稀疏分解问题。利用可任意调节的时延单元构建冗余基,基于L曲线准则估计正则参数,最后利用推广的正则化FOCUSS算法估计复基带回波的稀疏分解系数,并据此生成目标的一维距离像。一维距离像分辨率取决于构建稀疏分解冗余基的延时单元,据此解决了双基地角对距离分辨率的限制问题,仿真实验验证了算法的有效性。     

基于ISAIL稀疏性的相位校正算法

逆合成孔径成像激光雷达(Inverse Synthetic Aperture Imaging Lidar,ISAIL)的回波信号在距离-多普勒(Range-Doppler,R-D)域具有稀疏性,由此本文提出一种以稀疏性为全局约束条件的相位校正算法,并引入正则化方法解决此问题.在算法的实现过程中引入了Hadamard乘法...     

Design of 8mm-band Aperture Synthetic Radiometer and Imaging Experiment

An aperture synthetic radiometer (ASR) based on interferometric technology is a new type of passive microwave imaging instrument, which has high spatial resolution. Restricted by devices performance and operating wavelength, however, the system design is difficult at MMW band. In this paper, an 8mm-band aperture synthetic radiometric imaging system based on minimum-redundancy linear array is described, the performance specification of the instrument is analyzed. The preliminary imaging experiment result shows that the system has good passive MMW imaging (PMMWI) performance, indicating a bright outlook for the development of this technique in the future.     

基于NUFFT 算法的综合孔径辐射计图像反演方法

圆形阵列和旋转阵列排布方式的提出是为进一步降低综合孔径辐射计成像系统的复杂度和成本,然 而其缺陷在于过于复杂的亮温图像反演过程,因为该阵列排布方式下的采样样本不是均匀分布于整个采样平面,常 规的标准傅里叶变换不能直接运用于此反演过程。提出了一种非标准快速傅里叶变换(NUFFT)算法,用于非均匀 采样样本的综合孔径辐射计图像反演计算,该算法结合了高斯栅格算法和对过采样样本的快速傅里叶变换算法,仿 真结果表明该算法能够准确地得到反演图像。     

综合孔径微波辐射计互耦模型与校正方法

利用阻抗参数法分析天线互耦,根据综合孔径微波辐射成像原理,通过耦合矩阵建立了综合孔径微波辐射计互耦模型。用给出的模型,对互耦引起的反演亮温失真和校正方法进行了深入的理论分析,并给出通过优化天线匹配网络减小互耦影响的方法。仿真结果表明了互耦模型和校正方法的有效性,清晰地反映了互耦造成的反演误差。     

基于滤波反投影算法的自旋式综合孔径辐射计分辨率与灵敏度分析

针对自旋式稀疏阵列综合孔径微波辐射计近似于极坐标的采样方式下成像算法复杂、系统参数估计困难等问题,该文提出一种基于滤波反投影算法的系统参数估计方法。该方法通过对极坐标下狄拉克采样梳子函数进行1维傅里叶-汉克尔变换得到系统的点扩散函数,并根据点扩散函数主副瓣分解,重点分析了径向与角度方向采样间隔对无混叠视场范围的影响以及主瓣宽度对应的分辨率。该文同时利用滤波反投影算法推导了自旋式稀疏阵列辐射灵敏度的估计方法。数值仿真与实测点源响应函数的一致性表明了该模型的精确性。