最优字典选择多频段雷达信号宽带融合

多频段雷达带宽融合外推是一种提升雷达带宽、解决小目标高分辨成像的有效手段。然而,现有多频段融合算法仍面临运算慢、精度低等问题。为此,该文提出基于最优字典选择正交匹配追踪的多频段融合外推雷达超分辨距离成像方法。首先,对多频段信号进行参数化建模,提出基于蛇优化的信号相参配准方法,实现多频段信号高精度相位对齐;然后,利用几何绕射模型,提出基于最优字典选择正交匹配追踪的多频段信号模型估计方法,实现多频段信号融合外推,估计未知频段频谱,获取大带宽信号;最后,通过仿真和实测数据,验证了该方法的可行性。该方法在保障高精度的前提下,通过简化模型粗估计与完整模型精估计结合,有效降低了运算量,实现了快速精确多频段融合外推处理。

基于YOLOv4的红外多波段图像目标检测算法

不同波段的红外图像既具有信息差异性也具有相似性,每个波段与不同波段的组合也包含了丰富的语义信息。因此,在目标检测时充分利用不同波段图像的信息互补性,是提高目标检测和识别能力的有效途径。论文对红外多波段图像进行像素级融合,并提出了一种多个波段并联输入、并对单波段数据使用统一模型进行数据增强的方法,对图像信息进行表征,通过构建包含了同一场景下的多个波段信息的红外图像数据集,保证了不同波段信息数据增强的一致性。论文以YOLOv4网络模型为框架,利用红外多波段数据集进行单波段图像模型与多波段图像融合模型的精度对比实验,实验结果表明,多波段数据融合算法能够有效利用其子波段图像的正向信息,相较于单个红外波段的表现,mAP提升了10%以上,验证了该方法在多波段图像目标检测与识别方面具有优势。

超宽带太赫兹调频连续波成像技术

太赫兹调频连续波成像技术具有高功率、小型化、低成本、三维成像等特点,在太赫兹无损检测领域受到了广泛关注。然而由于微波及太赫兹器件限制,太赫兹信号带宽难以做大,从而制约了成像的距离向分辨力。虽然高载频可实现较大宽带,但伴随的低穿透性和低功率会限制太赫兹调频连续波成像系统的应用场景。因此,聚焦于太赫兹波无损检测领域,提出一种时分频分复用的114~500 GHz超宽带太赫兹信号的产生方式,基于多频段共孔径准光设计,实现超带宽信号的共孔径,频率可扩展至1.1 THz。提出一种频段融合算法,实现了超宽带信号的有效融合,距离分辨力提升至460μm,通过人工设计的多层复合材料验证了系统及算法的有效性,并得到封装集成电路(IC)芯片的高分辨三维成像结果。

基于光照估计滤波的太赫兹图像融合研究

碳纤维增强复合材料广泛应用于航空航天等军民领域,在制备和使用过程中往往存在诸多缺陷,太赫兹时域光谱成像技术为碳纤维增强复合材料无损检测提供了新方法。在使用太赫兹无损检测技术时,可以通过在时域或频域中选择不同的参数来获取图像,同样的缺陷需要时域和频域不同的参数才可以有效检测出来。采用基于光照估计滤波的算法将不同参数的太赫兹图像进行融合。首先,通过光照估计滤波分辨初始图像序列中像素的曝光情况。然后隶属函数调用这些初始估计值。最终输出的融合图像是通过隶属函数分配的权重在所有像素之间加权平均得到。实验结果表明,所提出的方法对图像边界信息和细节信息都处理得比较好,适用于太赫兹多波段图像融合,具有更好的视觉效果。

基于快速EM算法和模糊融合的多波段遥感影像变化检测

提出了一种基于快速EM(expectation maximization)算法和模糊融合的多波段遥感影像无监督变化检测方法.该方法首先对各波段差异影像采用基于直方图分析的快速EM迭代算法获取变化分类阈值和变化信息,随后对各波段的变化信息进行模糊融合和判决,生成最终的变化检测图.利用真实的多波段遥感影像进行了实验,本文方法在运行时间和检测效果两个方面都具有优越性.

一种新的多频段雷达信号相干算法

多频段雷达信号融合成像技术是提高目标距离像分辨率的一种有效方法。相干处理是多频段融合成像的前提和关键。本文分析了用不同雷达测得的动目标频率响应间的非相干量。针对传统相干方法所需的频谱外推所带来的低信噪比下相干精度差、计算量较大的缺陷,本文提出利用不同频段强散射中心极点信息的差异来估计非相干量,并对算法的处理流程和实际应用中可能遇到的几个问题进行了细致分析。计算机仿真实验和实测数据处理结果表明所提方法有效地改善了估计效果并降低了运算量。

贝叶斯理论在多波段SAR图像分类融合中的应用

将贝叶斯理论用于多波段SAR图像的分类.分析了常见的乘积方法、平均方法以及中值方法,并在贝叶斯平均方法的基础上,利用SAR图像分类精度与距离因子之间的关系,提出3种改进方法.实验结果表明,多波段融合可以结合各波段的优势和互补信息,获得单波段分类无法获取的分类结果.改进方法通过加权减小了错误分类信息的影响,进一步提高分类精度.

基于Contourlet变换的多波段SAR图像融合

针对不同波段SAR图像的融合,该文提出了一种在Contourlet变换域融合的方法,利用Contourlet变换的充分表示图像边缘信息的能力,将图像分解为低通系数和不同方向的高频系数,对方向高频系数定义一个边缘信息量测指标,选择量测指标大的系数作为融合系数,解决了小波变换融合中图像边缘信息容易丢失的问题。通过对两波段SAR图像进行融合实验并与小波变换融合结果比较,在视觉特性与统计因子客观评价上均取得了更好的效果。

基于GTD模型的多视角多波段窄带雷达信号融合

研究了窄带雷达信号融合问题,提出了一种基于GTD(Geometrical Theory of Diffraction)模型的窄带雷达信号多视角多波段融合的方法。在同波段多视角融合方面,利用Lincoln实验室的方法给出模型参数的初值,再运用遗传算法对参数进行迭代寻优。而在不同波段多视角融合方面,则利用视角融合后获得的同角度不同波段窄带信号联合估计频率衰减因子。并通过仿真实验以二维条带目标为例验证了方法的有效性。

基于机会蚂蚁群集的多频段融合GPS弱信号跟踪采集

基于蚂蚁群集算法的信号检测与跟踪元数据,构建蚂蚁群集网络架构多时空、高维度的随机过程,使得任意蚂蚁个体根据信号的随机轨迹机会地加入传输路径,以便降低外界干扰和抵消信号失真。基于机会蚂蚁群集网络架构的GPS信号频域表征传播过程,给出多频GPS弱信号体生成和融合过程,并提出一种新的多频段融合GPS弱信号跟踪采集算法。仿真实验结果表明,与未提取GPS弱信号的跟踪采集算法相比,该算法在蚂蚁群集控制实时性、GPS弱信号采集敏感度和跟踪精度上均具有明显优势。

基于酉ESPRIT的多频带融合ISAR成像

多频带融合成像可有效提高ISAR成像的距离分辨率。传统的ESPRIT谱估计融合算法只利用了复数观测数据本身,而没有利用其共轭数据。该文提出对合成复观测数据及其共轭的酉ESPRIT法进行调整以实现基于酉ESPRIT法的多频带融合ISAR成像。酉ESPRIT法充分利用复数观测数据信息,更有利于多频带融合的频谱估计和ISAR成像。针对多频带融合中目标散射点越分辨单元徙动校正的问题,调整了传统校正处理的步骤,分别在多频带融合前进行越距离单元徙动校正和融合后进行越多普勒单元徙动校正,避免了回波中的快时间频率-慢时间耦合项以及时域相位补偿对频域融合处理的影响,从而得到效果更好的多频带融合ISAR图像。仿真和实测数据结果表明所提方法不但能得到高质量的融合ISAR图像,也具有更优的抗噪性能和更高的运算效率。

基于拉普拉斯金字塔变换方法的多波段图像融合规则比较

为了选取基于拉普拉斯金字塔变换融合方法效果较好的融合规则来提高多波段图像融合质量,现结合12种融合规则对可见光、红外短波和红外长波图像进行融合,通过主观人眼视觉观察与客观评价中的信息量、统计特性和人眼视觉特性的评价指标对融合效果进行分析比较,找到融合效果较好的融合规则。实验结果表明,低频使用等值加权平均时,融合效果较差,对比度低。高频使用绝对值取大、低频使用区域匹配时,融合结果清晰,评价指标最高,便于人眼观察。高频使用区域能量取大、低频使用区域匹配度取大时,融合结果可以充分显示边缘和纹理信息。高频使用一致性检测和区域方差时融合效果一般。

基于直觉模糊集的多波段图像融合

为解决微光探测条件下多波段图像融合效果差、信息丢失的问题,提出了基于直觉模糊集的多波段图像融合方法。首先利用最大化熵准则对源图像分别进行直觉模糊处理,其次对隶属度图像进行去模糊后进行非下采样剪切波变换(NSST),得到各自的高频图像和低频图像,然后对高频图像用绝对值取大融合,对低频图像用清晰度取大融合,最后对高频融合图像和低频融合图像进行NSST逆变换得到最终融合图像。实验结果表明,本方法可对微光探测条件下多波段图像自适应处理,融合结果目标显著,对比度和清晰度大,主观和客观评价指标均优于其他方法。

基于卷积神经网络的多波段融合图像彩色化方法

为解决多波段融合图像多在灰度空间不利于人眼观察的问题,提出了基于深度卷积神经网络(Deep Convolution Neural Network,DCNN)的多波段融合图像彩色化方法.首先将利用颜色迁移和伪彩色融合制作的部分彩色融合结果添加到网络训练库中;其次将训练图像转换到YUV颜色空间;再其次构建卷积神经网络,在其输入端输入Y通道图像,以UV通道图像为目标训练网络,使其能根据输入自动生成UV通道;最后将灰度融合结果作为Y通道输入到训练好的网络,将输出的UV通道与输入再转换到RGB空间,即可得到彩色化的融合结果.实验结果表明DCNN能对灰度融合结果自动彩色化,方法简单易用,彩色更便于人眼观察.

复杂运动目标雷达成像研究进展

雷达成像是获取目标精细结构特征的重要技术途径.对于复杂运动目标,传统基于距离–多普勒(range-Doppler,RD)原理的逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)成像性能下降:在距离维上,高速运动导致一维距离像展宽,且雷达系统硬件能力制约了大带宽实现,约束成像纵向分辨率;在多普勒维上,非合作复杂运动呈现的时变和非线性破坏成像条件,约束成像横向分辨率.本文首先分析了复杂运动对ISAR成像的影响机理,接着从距离和多普勒两个维度,对复杂运动目标ISAR成像技术进行了综述,阐述了高速运动补偿、多频段融合成像、高次相位补偿与稀疏ISAR成像等技术途径.进一步针对ISAR成像体制的局限,阐述了复杂运动目标波前调制超分辨雷达成像新途径,其中包括波前随机调制和电磁涡旋两种技术途径.最后对复杂运动目标雷达成像进行了总结与展望.