低信噪比下稳健压缩感知成像.pdf

《低信噪比下稳健压缩感知成像.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、航空学报Mar252012Vo1．33No．3561-572ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaISSN1000—6893CN11-1929／Vhttp：／／hkxbbuaaeducnhkxb@buaaedu．cn文章编号：10006893(2012)03—056112低信噪比下稳健压缩感知成像赵光辉，张天键，沈方芳，石光明，陈旭阳西安电子科技大学电子Z-程学院，陕西西安710071摘要：由于基于范数的压缩感知理论模型无法充分挖掘信号的稀疏性，因此在重建过程中无法实现对待重构系数的等权值约束，进而导致在信噪比较低时，噪声分布的不稀疏性会严重影响目标信息

2、的重建，造成成像结果中会出现大量虚假目标，成像性能急剧下降。本文在深入分析了加权范数模型的基础上，提出了一种更加稳健的适用于含噪模式下的高分辨率压缩感知微波成像模型。该模型在借鉴常规加权范数模型的基础上，针对权重选择及加权方式进行了修正，使得权值的变化程度和权值大小分离，可以做到相同的惩罚约束，从而实现成像过程中噪声分量的有效抑制，实验结果说明了低信噪比下所提模型的有效性。关键词：低信噪比；压缩感知；雷达成像；加权范数；高分辨中图分类号：V243．2；TN957．52文献标识码：A聚束合成孔径雷达(SyntheticApertureRa—出，当信号在某个变换域下满足一定的稀疏性或dar

3、，sAR)成像模式通过改变波束指向可以在更可压缩性时，可以结合范数最小化模型求解，大的视角范围内采集目标场景的回波信息，因而以远低于奈奎斯特采样率的采样数据实现对真实具有比其他成像模式更高的方位分辨率，是成像信号的高概率准确重构l_1]。由于CS理论能够领域的一个重要研究方向。近年来随着地球测有效降低雷达回波信号的数据率，因此对SAR高绘、军事侦察和目标识别等领域的快速发展，对成分辨成像系统的实现具有重要意义，国内外学者像分辨率也提出了越来越高的要求。传统成像模陆续开展了将CS理论与SAR成像相结合的研式中，距离分辨率的提高主要是通过增大发射信究。Baraniuk开创性地提出了CS—S

4、AR成像方号的带宽实现，这对模拟数字(Analog—Digital，法[6]；Mt~jdat等提出了聚束SAR体制的稀疏表AD)采样系统的性能提出了更高的要求；方位分示模型，并通过空域及全变差域下的联合约束，实辨率的提高是通过方位向合成孔径数量的提高而现了对目标图像的特征增强l7；Patel等在此基础实现的，这无疑增加了存储和传输系统的负担。上，对CS-SAR的观测模型展开了详细探讨，并总的来说，采用传统聚束SAR模式实现高分辨成实现了方位高分辨成像]。国内皮亦鸣]、谢晓像对硬件系统提出了更高的要求。春l1分别从一维距离像及二维成像角度展开了近年来，由Donoho等提出的压缩感知基于C

5、S理论的SAR成像研究。(CompressiveSensing，CS)理论为解决上述高分虽然诸多文献已表明了CS理论在SAR成辨成像问题提供了一种可行的新思路。该理论指像中的可行性，但随着CS基础理论的不断发展，收稿日期：2011—06—01；退修日期：2011—08—15；录用日期：2011—11．29；网络出版时间：2011—12．1416：50网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／delail／111929V201112141650002htmIDOI：CNKI：11—1929／V201112141650．002基金项且：国家自然科学基金(60902079，6090203

6、1，61033004，61070138)；中央高校基本科研业务费专项基金(K50510020018)*通讯作者．Tel：029—88201402E—mail：ghzhao@xidianeduon用格武：ZhaoGH-ZhangTJ．ShenFFeta1．RobustcompressivesensingSARimaginginlowSNRconditionsActaAeronauticaetAs—tronautloaSinica，2012，33(3)561-572赵光辉，键，方芳，筝衡壤比舞德压纺感知馕．艏空学按，2D72，33(3)56l-572赵光辉等：低信噪比下稳健压缩感知成像(C

7、s)rain(1lI5，lI)，s．t．1fY一D{f≤e式中：为噪声矢量；g为待重构的散射系数矢量，(4)若场景包含a个散射点，则g的稀疏度为。s一式中：y一；D表示待重构的SAR图像，参量￡[s15目2⋯q⋯s口QJ，一L12⋯为噪声门限。针对式(4)模型，Mfijdat【_7和⋯]，一exp(-jg2()×AR())。在VishalE等指出，若定义波束指向角为0，Q为方CS—SAR模型中，为了降低成像所需要的数据量，位向采样点个数，则不同