探地雷达回波信号的三维物理图象重建

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第3期电子学报VoI．I口3l991年5月ACTAELEOTRONICASINICAMaylggl探地雷达回波信号的三维物体图象重建宰3-DObject：ImageRaconst：ruct：ionfromRat：urnsofSubsurfaceRadars宣雷邹理和(复旦大学¨(西安交通大学)¨’【提要l本文提出一个从探地雷达回波信号中重建三鲣物体图象的方}击。该方}击规图象重建为一积分变换，先根据脉冲压缩和台戚孑L径原理确定棱函数的分解形式．再通过求解变分问题导出棱函数的最优解．仿真实验表明．此掳函数及重建方1击是可行

2、的。Abstract：Amethodforreconstractlng8-Dobjectimagesfromasetofretu~slgnalsofasu'Dsurfaceradarisdevelopnd．ThejmagereconstructJOILprocess【sdescrlbedasalinearintegraltranaformatlon．ThedegeneratekernelbgsedOI3theprincipleofpulsecompressioaandaperturesynthes~sisproposedandthen【ssolvedbymeaTt8o

3、fvariationalmethod．ThenumericalresultsⅡredemonstratedtoprovetbstthejma]ngmethodwiththenewkerneljSleas~b1]ity．宽带脉冲¨()照射目标空间E={】X=(，)，一、目f官>0)，井沿，轴和，，轴方向扫描孔径，得到关于E的多额垒息描述。作为第一步的近似，我们先假定冲击脉冲探地雷达撵测浅层地下目标(如管道、传播介质是均匀且无色散的，并且有自由空间的参电缆等)是一项重要的研究课题0。N．Osumi和数。当脉冲泣以光速穿过传播介质时，部分脉冲K．Ueno“提出用微波垒息成象

4、方法(简称MHI方能量经三维且标。散射后就被天线所接收。在点法)对回波信号进行目标图象重构，以识别目标形状，埋瀑等。但是，在MH]方法中．图象重建是一，记录的回波用V(，，￡)表示，三维且标的宽带收发信号关系已由“导出：个相关过程，其相关函数是目标空间矢量与测量平‘r7面矢量构成的差矢量的函数。此数学描述给棱函数V(Xr，￡)J_l帚P()¨(￡一2Die)as的分解和求解带来困难，从而使MH]方法难以实(I)现。本文提出了一种改进的MHI方法，其中，为目标表面上点，P(X)为的反射系=、改进的MHI方法数，反映了目标形状。D=l—，f表示距离，¨(￡)为“(￡)的导

5、数。式(1)的积分变换把目标空问中的函数p(X)变换成测量空间E={0，，，，￡)，I>0)中的函数V(，，￡)。图象重建实际上是(I)式的逆过程．且口从()和一组V(，，)中估计函数P()。由式(I)可知．准确的求解P()是一个高度非本文1988年7月收到-Iggo年6月定稿。国家图l收发天线和三维目标的关系教委博士点基金支持项目。。xuanLel(FndanUnlverelty-Shah曲aI】．冲击脉冲探地雷达系统原理图如图1所示。收ZouLihe(XianJiaotongUniversltyjXi发台置天线放在X，=(，，"o)处。天线用球面泣an】．维普资讯

6、http://www.cqvip.coml22电子学报l991年线性问题。我们可以在线性约束范围内去求P()·曲，最大化，且保持^(￡)和(￡)的能量及h)的最优近似解，使问题得到简化。现将图象重建过的能量为有限值，可确定^(I)和^：(，)如下(详见程视为一线性积分变换，即：[的)：rrr+06()=III(X，，f)^(X，X，，)dtdxdy，{，o≤(2)(6)其中，X∈，^(，X"f)是待定核函数，6()是P()的估计，[一4，口]和[一，是孔径范围。也，)=K2／(}{+)。(7)由式(2)可知，对，和，积分的作用就是合成式中，V。(，)和H(，)分别是u

7、(f)和^(f)的付氏变孔径，因此我们从核函数^(，X，I)中先分解出换。h和虬皆为可调常数。一个因子^(，)作为合成孔径的扳函数，再参照现令W(X，，)=(，，f)÷^l(f)且K2=l，式(1)中核的形式，将^(，X，f)的其余部分设为将式(3)(6)(7)代^式(2)得到P()的最优估计为·^(2D／G—I)，由此得刊核的分解形式为：()h(，Xr)=^1~20／C一￡)D。^2)：f’fW(X2D／C)Da／(币sJ一々J一4(3)办，d，(8)将式(1)和式(3)代人式(2)，井夸(f)=“，(I)^l()得到；三、仿真实验结果与讨论tr(