滑动聚束模式下sar三维成像算法研究

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1、硕士学位论文滑动聚束模式下SAR三维成像算法研究RESEARCHOFTHREE-DIMENSIONALIMAGINGALGORITHMBASEDONSLIDING-SPOTLIGHRSAR孙志鹏哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TN958.2学校代码：10213国际图书分类号：621.396.75.969密级：公开工程硕士学位论文滑动聚束模式下的SAR三维成像算法研究硕士研究生：孙志鹏导师：刘梅教授申请学位：工程硕士学科：电子与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2015年7月授予学

2、位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN958.2U.D.C:621.396.75.969DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHOFTHREE-DIMENSIONALIMAGINGALGORITHMBASEDONSLIDING-SPOTLIGHTSARCandidate：SunZhipengSupervisor：Prof.LiuMeiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineerin

3、gSpeciality：InformationandCommunicationEngineeringAffiliation：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要利用高精度SAR图像对地物目标进行三维成像是近年来的研究热点，本文利用滑动聚束成像模式来提高方位向成像

4、精度，利用压缩感知算法应对空间基线稀疏且不均匀的问题，解决传统方法对基线排布要求苛刻的不足，提高层析成像的实用性，具有重要的实践意义。本文围绕题目滑动聚束模式下的SAR三维成像，研究了方位向高精度成像的滑动聚束成像模式、图像配准、传统高度向层析成像以及在基线稀疏且不均匀的条件下的基于压缩感知的层析SAR三维成像。文中分章对这些问题进行了深入的研究，分析了各个部分算法的原理，给出了解决方案，并对方案进行了仿真分析以及有效性验证。本文在对上述问题的研究中，分析了现有处理方法的劣势，提出了一些创新性的算法，总

5、结来讲，本文的工作包括以下内容：1滑动聚束SAR成像问题：根据滑动聚束SAR成像模型，分析滑动聚束SAR的回波信号、成像精度、多普勒历程，再根据这些知识，参考条带式、聚束式SAR成像算法，推导滑动聚束SAR二次距离压缩算法以及ChirpScaling成像算法。仿真验证了算法的方位向高精度成像能力。2图像配准问题：在层析成像中，多航过从不同角度对同一地物场景进行观测，因为基线的存在，使得多航过获得的图像不仅会出现距离和方位向的偏移，还会因为地物的起伏产生一定的压缩和扭曲；当基线较长，并且地物场景起伏较大时

6、，偏移量将失去规律性，像素偏移量不再是一个固定的常数，需要对于不同距离、不同方位的像素要采用不同的偏移量。这里我们提出了基于图像分割的方法解决此类问题。3高度维聚焦问题：高度维聚焦问题是SAR层析成像中的核心问题，本文对该方面进行重点研究，研究传统层析成像原理，掌握其分辨精度，成像的约束条件，以及不同因素对成像结果的影响。并利用仿真实验对理论进行了较为详实的验证。4基线稀疏、不均匀问题：传统层析算法，包括FFT算法、APES谱估计算法，对多行过基线都有苛刻的要求，航过分布必须均匀，航过间隔必须小于奎奈斯

7、特采样定理的要求，而这些要求在实际生活中往往实现成本相对高昂，甚至难以实现。针对FFT、APES算法在基线非均匀情况无法有效成像的情况，我们找到了一种可以解决此问题的方法——压缩感知算法，压缩感知的核心思想是对稀疏信号随机、欠采样，能都的到较为理想的重建信号，非常适合非均-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文匀基线情况。本文应用了两种压缩感知算法，OMP算法以及COSAMP算法，验证了算法针对稀疏非均匀基线环境的有效性。之后通过仿真实验进一步研究了压缩感知算法的精度，证明了COSAMP算法相对OMP算法成

8、像精度更高，此外还分析了影响成像效果的因素，以及滑动聚束SAR模式下的三维成像的优势。关键词：滑动聚束SAR；层析；图像配准；基线稀疏；基线非均匀；压缩感知-II-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractUsinghigh-precisionSARimageofsurfacefeaturestargetthree-dimensionalimagingisonethehottesttopicsinrecentyears,weusesli