强干扰下空间抗混叠宽带波达方位估计

提出了基于改进频率差分(FD)技术的空间抗混叠波达方位(DOA)估计方法,实现了阵元稀疏排布,即在阵元间距远大于入射信号波长时,存在栅瓣模糊情况下多水下声学目标的方位估计。首先,确定目标方位角度搜索范围,建立阵列信号处理模型,对宽带信号不同频率成分之间进行频率差分处理,从而降低信号频率以满足阵元稀疏排布阵列的空间奈奎斯特采样要求。然后,基于投影子空间正交性检验(TOPS)算法构建一个对角变换矩阵,利用对角酉变换矩阵正交性直接对阵列流形进行频率差分处理,使其频率差分处理输出的信号个数与输入信号个数相等。最后,进一步推导频率差分域等效目标方位与真实入射信号角度等价的条件,并基于该等价条件进行频率筛选,最终获得无模糊的空间方位谱结果。经仿真实验验证,所提算法在信噪比为-10~20 dB范围内,估计结果均方根误差低于0.1°,有效抑制了栅瓣且受干扰强度影响较小。经海试数据验证,所提算法可以有效估计出目标方位,并避免空间混叠项干扰。所提空间抗混叠波达方位估计方法能够有效抑制栅瓣模糊,提高目标方位估计精度,且在强干扰条件下仍具有较好的角度估计性能。

抗混叠轮廓波域采用压缩感知的云图融合方法

提出一种采用压缩感知的云图融合方法.该方法针对传统轮廓波存在频谱混叠的缺点,结合抗混叠塔式滤波器组和方向滤波器组,构造出一种抗混叠的轮廓波变换,并将其引入压缩感知中的稀疏表示环节,将云图分解成稠密和稀疏两部分;对稠密成份采用传统方法进行融合,而对稀疏成份,则在压缩感知框架下,通过少数线性测量的融合,并采用二步迭代收缩的图像重构算法,在迭代时利用前面两个估计值更新当前值,得到融合结果.实验表明,该方法的融合结果无论在视觉质量及定量指标上都明显优于传统方法,有利于揭示全面的天气信息.

架构于抗混叠轮廓波的红外图像插值放大算法

为了在放大红外图像时保持边缘或轮廓的正则性,提出一种基于抗混叠轮廓波变换的图像插值放大算法。该算法首先结合抗混叠塔式滤波器组和方向滤波器组,构造出抗混叠的轮廓波变换;然后将原始图像的小波域线性插值结果看成是放大图像的初始估计,输入到一个迭代过程;在每次迭代中,将放大图像看成是理想高分辨率图像的含噪逼近,并对其实施抗混叠轮廓波变换,根据变换系数的稀疏性约束实现降噪处理;最后,经过若干次迭代得到理想的红外放大图像。实验表明,对于测试图像,经过迭代处理后峰值信噪比平均提高了0.837dB;且该算法在视觉质量上明显优于双线性插值算法及基于小波的算法。

基于DFT的信号子带分解与准确重构新方法

根据正交分解原理和离散傅里叶变换的物理意义,提出了一种分析滤波器组具有理想特性的信号分解与重构新方法(Discrete Fourier transform subband decomposition,DFTSD)。对于给定序列,通过离散傅里叶变换,将其变换到频域,通过谱线分组,在频域实现信号的分解,经反变换得到时域子带信号。频谱上无交叠的子带信号,从根本上解决了抽取过程所带来的带内混叠问题。综合滤波器组的设计仅需考虑内插后引入的镜像频率分量的滤除。实验结果表明,在无子带抽取和存在子带抽取情况下,重构信号与原信号的平均绝对误差在10-16量级。

抗混叠轮廓波HMT模型的医学图像融合

为了更好地对医学图像进行融合,提出了一种利用抗混叠轮廓波HMT模型的图像融合新算法。该算法首先对原始轮廓波变换的频谱混叠问题展开研究,明确LP分解中的两个低通滤波器不满足Nyquist抽样定律是造成混叠的主要原因。接着,在对低通滤波器考虑带限约束条件下,设计了一种能抑制混叠的利用双通道滤波器组结构的多尺度分解方案,用于代替原始轮廓波变换的LP分解,结合方向滤波器组,实现了一种抗混叠的轮廓波变换。在此基础上,提出一种采用隐马尔可夫树(HMT)来刻划变换系数尺度间相关性的医学图像成像模型,并以期望最大化算法估计模型参数,得到融合图像。CT与MR图像以及MR-T1与MR-T2图像的融合实验表明,该算法的融合结果无论在视觉质量及定量指标上都明显优于基于小波变换和原始轮廓波变换的方法。

抗混叠轮廓波变换及其在图像融合中的应用

研究了原始轮廓波变换的频谱混叠问题,设计出能抑制混叠的多尺度分解方案,结合方向滤波器组,实现了一种抗混叠的轮廓波变换.在此基础上,提出了新颖的基于抗混叠轮廓波变换的图像融合算法.该算法通过邻域一致性测度的计算,实现了变换系数的局部自适应融合.实验结果表明,所提出的方法在视觉质量及定量指标上都优于基于小波变换和轮廓波变换的传统方法.

基于抗混叠轮廓波的乳腺图像降噪与增强方法

乳腺X射线成像是乳腺疾病早期检测的有效手段。然而典型的乳腺X射线图像往往对比度低,噪声污染严重,本文提出一种新颖的基于抗混叠轮廓波变换的乳腺图像降噪及增强方案。首先分析了原始轮廓波变换的频谱混叠问题,设计出一种能稀疏表示图像边界及纹理信息,同时能抑制混叠影响的抗混叠轮廓波变换;在此基础上,分别采用高斯分布与广义拉普拉斯分布来刻划噪声相关及信号相关的变换系数,实现阈值萎缩降噪;接着对处理后的系数进行非线性增强,达到增强乳腺图像中细节信息的效果。实验结果表明,本文方法能有效提高乳腺图像的质量,在计算机辅助乳腺诊断方面有较高应用价值。

弹性波波场正演模拟的研究

本文讨论弹性波波场二维正演模拟问题。首先由动量平衡定律导出用应力分量表示的二维弹性波波动方程,然后用傅里叶变换法求解其波场。在求解过程中,采用了强行吸收边界,在不扩大模型、不增加计算量和存储量的情况下,较好地解决了傅里叶变换数值解法中产生的折叠效应和边界反射问题,并实现了自由表面的模拟。模型试验表明,根据波在不同介质中的传播规律,使我们有可能利用波场图像来区分异常区的岩性和含油气特性。