基于数据分块并行的FFBP成像算法的FPGA实现

针对快速分解后向投影算法(Fast Factorized Back Projection,FFBP)运算量大,实时处理较难的问题,提出了一种基于FPGA的数据分块并行处理的多阶段流水与同阶段并行的硬件架构设计。该设计将数据分块储存到ULTRARAM(URAM)组,使得在一个时钟周期完成数据地址索引,并对数据进行加权求和,得到插值结果;该设计采用多阶段流水与同阶段并行的硬件架构,充分利用算法并行特性,极大地减少了处理时间;在FPGA处理平台架构下,实现了基于单块板卡的数据分块并行的FFBP算法。经实验验证,当系统处理时钟频率为125 MHz,在147.05 ms时间内实现了1 024×512个采样点的32位单精度浮点复数据成像处理,验证了系统的有效性。

基于SAR成像的FBP算法、FFBP算法三维快速重建

后向投影(BP)算法,具有成像精确高、易于补偿等优点,适用于任何成像方式,近年来广泛应用于雷达成像领域。但由于三维成像的运算量大,比较耗时,严重影响了实时成像的效率。在极坐标条件下,快速后向投影(FBP)算法和快速因式分解后向投影(FFBP)算法,利用子孔径划分的方式进行成像,一定程度上解决了实时成像的问题。对比分析了BP算法、FBP算法、FFBP算法3种算法的单点目标分辨率,结果基本一致,从而验证算法的有效性。进一步,对多点目标仿真和实测数据成像结果的分析表明:FFBP算法、FBP算法与BP算法相比,可以提高计算效率,适用于三维实时近场成像系统,更好地应用于人体安检领域。

基于两阶段搜索自适应正交投影分解的图像分割方法

针对应用于图像分割的自适应正交投影分解方法的具体算法的实现问题,提出了一种基于两阶段搜索的实现算法。该算法首先通过粗略搜索得到图像直方图中高斯分量的均值和标准差的大致取值范围,再采用0.618法精确搜索来得到准确的均值;然后将直方图投影到若干合适尺度的基函数上来得到多个匹配值,再利用曲线拟合方法估计出分量的标准差和权值,进而计算出最优阈值,以用于图像分割。理论分析和实验结果表明,基于两阶段搜索自适应正交投影分解的图像分割算法不但计算开销少,而且对图像直方图的描述具有良好的性能,并可以获得较好的图像分割效果。

多空间投影分解法及参数优化并在电磁场问题上的应用

为了提高复杂多枝区域上电磁场问题快投影分解法的计算效率 ,分析了最优参数选取并给出了其表达式 ,提高了实用效率 ,实际应用表明收敛速度也大大加快 .使用最优值快速投影分解法使得迭代次数大幅减少 。

圆周合成孔径雷达的快速时域成像算法

为实现圆周合成孔径雷达(Circular Synthetic Aperture Radar,CSAR)快速成像,提出一种用于CSAR的快速时域成像算法。该算法通过将CSAR的圆孔径分成若干子孔径,分别对子孔径采用快速因式分解后向投影算法处理,再将各子图像相干插值叠加至同一坐标系下得到成像结果。详细分析算法实现中的坐标转换、误差控制和运算效率等关键问题,并用点目标仿真和实测数据处理结果验证算法的有效性。所研究方法具有成像范围大、计算量小等优点。

基于子孔径相位误差拼接的相位梯度自聚焦算法

随着雷达技术的发展,合成孔径雷达的成像精度也得到了大幅提升,与之相匹配的,也需要能更精确地进行运动补偿的算法。由于惯导精度无法满足需求,如果仅使用惯导数据对运动误差进行补偿,补偿的结果中含有残余的距离单元徙动,这会损失图像的精度。本文首先分析了残余的距离单元徙动对快速分解后向投影成像算法和相位梯度自聚焦算法的影响,再将用于聚束SAR相位误差补偿的相位梯度自聚焦算法进行优化,提出了基于子孔径相位误差拼接的相位梯度自聚焦算法,使其可以对残余的距离单元徙动进行补偿,并可以将其应用到条带SAR的运动补偿中,最后利用Ku波段雷达的实测数据验证算法的有效性。