基于稀疏特征的高分辨声呐成像

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1、代号学号107011102120921分类号密级TB55公开题目基于稀疏特征的高分辨声呐成像（中、英文）HighResolutionSonarBasedOnSparseFeature作者姓名王雪磊指导教师姓名、职称武筱林教授学科门类工学电路与系统学科、专业二○一四年一月提交论文日期万方数据西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或

2、撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期:西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保

3、存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：日期:导师签名：日期:万方数据摘要摘要声呐作为水下信息获取的一种重要手段，是各国海军进行水下监视的主要技术。此外，声呐技术还广泛用于海洋石油勘探、水下作业、和海底地质地貌的勘测等领域。成像声呐相比于普通声呐，具有更高的分辨率，可以得到目标外形轮廓等更多细节信息。高分辨率成像声呐在对水下目标进行成像时，能够得到较高的图像质量，可以对目标进行更好的跟踪

4、和识别。声呐成像技术作为水下设备的声视觉系统，是获取水下目标特征信息的关键技术，在军用和民用领域中发挥着越来越重要的作用。本文详细研究了传统相控阵声呐成像的基本原理，针对传统水下声呐成像分辨率不高的问题，提出了一种基于稀疏表示（SparseRepresentation）的声呐高分辨成像新方法。该成像方法采用全向阵列进行场景数据接收，并在波束域完成各扫描角度下回波数据的数字波束形成，由于各通道的波束域合成处理，大大减少了成像数据处理的压力。鉴于成像过程是以待测场景中各散射点的回波延迟进行建模设计，且假设场景在某变换域下具有一

5、定的稀疏性，因此常规声呐成像问题转换成一个典型的稀疏表示问题。我们希望通过基于稀疏表示的高分辨图像重建的方法来提高声呐成像系统的分辨率。考虑到大多数自然图像的轮廓都具有稀疏性的特点，我们采用更适合二维图像重构的最小全变差法建立了基于稀疏表示的声呐成像模型，并提出采用交替方向迭代的方法对其进行快速求解。实验结果显示，由于场景图像的稀疏性约束，我们所提成像方法在相同的阵列孔径下具有更高的成像分辨率，实现了声呐系统的高分辨率成像。关键词：相控阵声呐成像稀疏表示高分辨成像万方数据基于稀疏特征的高分辨声呐成像万方数据ABSTRACT

6、AbstractSonarasanimportantmethodofgainingunderwaterinformation,isthemain underwatermonitoringtechnologyofnavies.Sonartechnologyisalsowidelyusedin offshoreoilexploration,underwateroperation,theseabedgeologysurvey,andother fields.Comparedtoordinarysonar,imagingsonar

7、cangethigherimageresolutionand moredetailsofthescene,includingtheoutlineoftarget.Highresolutionimagingsonar canobtainhigherimagequality,whenworksunderwater,sothetargetcanbebetter trackedandidentified.Sonarimagingvisionsystemusedasunderwateracoustic equipment,isthe

8、keytechnologyofgettingunderwatertargetfeatureinformation,which playsandecisiveroleinthefieldofmilitaryandcivilian.Inthispaper,westudythebasicprincipleof