人工智能在图像增强技术中的应用

电视技术在人工智能时代(AI,Artificial Intelligence)迎来了新的发展机遇。其中图像增强技术在AI的赋能下,取得了前所未有的进展。本文面向超分辨率、低照度增强和高动态范围三种常见的图像增强技术,以本团队的相关工作为线索,从一个切面介绍“AI+广电”发展现状,并就其发展趋势展开思考。

基于FPGA的频率捷变雷达目标回波生成系统的设计与分析

为提高频率捷变雷达信号处理算法迭代的验证效率,提出一种基于FPGA的频率捷变雷达目标回波生成的设计方法。该方法采用逐项还原回波信号相位的思想,通过建立频率步进波形回波信号数学模型,基于FPGA求解目标相对匀速径向运动时目标回波实时相位,解决了频率捷变信号目标回波的实时生成问题。仿真结果表明,在目标匀速和非匀速两种运动状态下,通过对比有/无速度补偿时目标回波相位变化曲线、目标高分辨率一维距离像以及相邻三帧回波信号的细分辨维距离单元编号,目标匀速运动时经速度补偿的回波相位在-π和π之间呈现线性变化,并且细分辨维距离单元编号在目标匀速和非匀速运动状态下依次相差10和10、9,验证了该回波生成系统的有效性和准确性。

8×8APD阵列激光三维成像接收机研制

为了实现对目标的无扫描阵列激光三维成像并研究系统参数对三维成像距离分辨率的影响,研制了8×8 pixel激光三维成像接收机。接收机采用线性模式APD阵列,设计了模拟信号放大、阈值处理将回波光信号转换为数字信号后,利用FPGA设计实现64通道高精度阵列计时系统,实现了对目标的无扫描实时三维成像功能。首先对设计完成的三维成像接收机组成及成像原理进行了介绍,对三维成像接收机中APD探测器阵列信号的模拟处理和数字处理流程和实现方式进行了说明。随后分别对三维成像的核心FPGA计时系统及探测器整体进行了电子学测试和实验测试。测试结果表明,FPGA计时子系统的时间分辨率优于140 ps,三维成像系统整体距离分辨率在0.2 m左右。最后对分辨率的误差进行了分析,结果表明,激光回波强度波动是影响此接收机距离分辨率的最主要因素。

0.1米分辨率机载SAR系统的带宽实现和成像算法研究

研究X波段0.1米分辨率机载SAR系统的超大带宽实现和高准确度成像算法要求的相关问题.深入分析频域合成带宽方法,提出一种适用于去斜率接收信号的类频域合成带宽方法,详细讨论两种方法在实现过程中的具体操作问题,包括频域方法的滤波器设计和解决类频域方法的宽测绘带混叠现象.对Chirp Scaling算法、Chirp z-trans-form算法和Omega-K算法的聚焦处理进行比较,分析算法的聚焦准确度和计算效率性,给出近似算法对测绘距离和测绘带宽度限制的表达式.讨论合成带宽与成像算法的联合问题,分析两种联合情况的执行过程和特点,给出频域合成带宽直接嵌入成像算法的数据处理流程.最后,通过仿真数据验证了整个分析过程和解决方法.

高分辨雷达目标回波模拟器设计

研究实现了一种基于宽带数字射频存储器和数字图像合成器的高分辨雷达目标回波模拟器。该模拟器采用去斜率解调和调制处理来降低系统中频处理带宽,从而降低了系统复杂程度。设计了一种基于高性能FPGA的数字图像合成器来实现高分辨雷达目标回波的模拟功能,推导并分析了数字图像合成器的工作过程。最后,以一个128个距离单元的数字图像合成器来合成一个运动飞机目标为例,将其压缩图像与计算得到的该飞机距离像进行了比较,结果表明该模拟器可以逼真的模拟复杂目标一维距离像。

成像式光栅自准直测角方法研究

针对目前光电自准直仪难以做到既有高分辨力同时又有大的测量范围的不足,提出一种成像式光栅自准直测角方法。该方法将成像式光栅方法、自准直测角技术相结合,利用标尺光栅像和指示光栅形成的光栅副反映被测物体的角度变化。试验结果表明,该系统接收到的光栅信号稳定,满足光栅计数的要求,成像式光栅自准直测角方法原理可行。该方法避免了光栅副间隙带来的误差,具有大量程及较高的分辨力。

高频区复杂目标宽带雷达特征信号仿真

高频区复杂目标宽带雷达特征信号包括目标的高分辨一维距离像和两维SAR/ISAR图像,高频区复杂目标宽带雷达特征信号仿真对雷达目标识别和SAR/ISAR图像解译具有重要意义。该文在现有高频区复杂目标RCS特征信号计算方法的基础上,重点研究了高频区复杂目标宽带雷达特征信号包括目标的高分辨一维距离像和两维SAR/ISAR图像的仿真方法。并通过仿真目标和实际复杂目标的高频区宽带雷达特征信号的仿真实验结果验证了该文方法的有效性。

线性调频步进体制ISAR相干干扰方法

逆合成孔径雷达(ISAR)是在合成孔径雷达(SAR)技术基础上发展起来的一种新的微波成像雷达体制,是雷达成像的重点发展方向之一。由于其成像是通过对距离向和方位向二维压缩实现,因此比普通雷达具有更强的抗干扰能力。线性调频步进信号由于其独特的优点在成像中占据了重要地位。文中提出了一种利用步进频率信号对线性调频步进信号体制ISAR的相干干扰方法,以较小的功率干扰ISAR成像。

宽量程高时间分辨扫描变像管

为改善大偏转角度的偏转像质,设计了一种高时间分辨、大扫描长度的扫描变像管电子光学和行波偏转系统。对变像管后加速技术进行了实验研究,结合图像外增强技术,解决了大面积扫描图像的探测灵敏度问题,达到了同时扩展扫描变像管的时间量程和提高时间分辨力的目的,研制出了宽时间量程、高时间分辨力的扫描变像管。初步实验表明,在量程为5 ns时,时间分辨力达到5 ps,也就是时间分辨力与时间量程之比达到1/1 000。

FD-MIMO距离高分辨雷达及其旁瓣抑制

为了提高距离分辨率而又不增加对发射/接收机带宽的要求,该文提出了频分多入多出(Frequency-Divided Multiple Input Multiple Output,FD-MIMO)雷达。该雷达利用同时发射的多路窄带信号合成宽带波形,进而得到目标的高分辨距离像。由于持续时间短,合成高分辨距离像具有很好的多普勒容限。此外,针对由合成频谱不连续性造成的近区高旁瓣和由子带间耦合造成的远区高旁瓣,该文分别提出使用倒数谱滤波器和对子带信号加带外衰减的方法予以抑制。最后,理论分析和数值仿真证明了旁瓣抑制方法的有效性。

基于二维稀疏采样的HRRP合成及ISAR成像方法

在分析传统的线性调频(LFM)信号体制ISAR高分辨距离像(HRRP)合成及二维成像原理的基础上,结合压缩感知理论,提出了一种基于二维稀疏采样的高分辨距离像合成及ISAR成像方法。该方法对经过二维稀疏采样后的ISAR回波信号进行二维重构处理,在大幅降低LFM信号采样率、减少子脉冲个数的前提下,获得高质量的HRRP和二维ISAR像;为缓解数字信号处理机的采样负担、降低已方雷达信号的被截获概率奠定了基础。仿真实验证明了该方法的有效性和可行性,同时观察了其鲁棒性。

一种新体制的高分辨成像雷达试验研究

介绍了一种新体制宽带高分辨成像雷达—多部宽带高功率行波管子阵馈电、延时ISAR试验系统,重点介绍了系统设计特点,试验原理、方法、给出外场试验结果。分析了宽带信号时频转换处理法、I、Q通道1 GHz采样匹配滤波法系统失真补偿。经过外场试验,两种方法均能实现距离分辨优于0.3 m,可给出较为满意的民航飞机二维像。

基于压缩感知的频率编码脉冲雷达高分辨距离成像方法

针对频率编码脉冲雷达(Frequency-Coded Pulse Radar,FCPR),该文提出一种基于压缩感知(Compressive Sensing,CS)的目标高分辨距离成像方法。利用目标场景的空间稀疏性,建立FCPR目标回波稀疏信号模型,提出基于CS的FCPR脉冲相参合成处理方法。该方法采用少量FCPR信号子脉冲对目标频域响应进行采样,即可提取目标高分辨距离像信息。为了降低CS重构算法的运算复杂度,提出一种基于FFT目标速度预估计的动态构造降维感知矩阵的方法,提高了采用CS进行FCPR脉冲相参合成处理的速度。仿真结果表明该方法较传统IFFT脉冲相干合成算法具有更小的目标强散射中心幅度估计误差,对速度估计误差及噪声的鲁棒性更好。

基于Simulink的太赫兹SAR成像算法仿真

高分辨成像是合成孔径雷达的主要功能之一。为对即将搭建的某多频段复用太赫兹雷达成像系统进行验证,以距离徙动算法为例,用Matlab/Simulink对一个载频675 GHz、带宽20 GHz的太赫兹雷达系统进行了二维成像仿真,设计了基于Simulink的回波生成、距离压缩和快速傅里叶变换等模块,得到了高分辨率的目标二维像。仿真结果与设计的目标和场景一致,验证了仿真系统的正确性。最后对仿真结果存在问题进行了改进和分析。

神光Ⅲ原型装置自瞄准X射线扫描相机研制

根据神光Ⅲ原型装置的特点,配套研制一种通用X射线扫描相机.相机既可用于高时间分辨的实验诊断,也可用于神光Ⅲ原型装置各束激光同步性能的检验.该相机在结构上,具备二维摆动调节和轴向进给调节的运动功能,实现了高精度自行瞄准,XY指向误差≤25 mm,轴向定位误差≤10 mm;在控制上,实现了全部高压的远程控制;在性能指标上,尤其是动态范围,也有较大的提高.动态测试表明,该系统时间分辨率<31 ps,动态范围>900.

基于参数估计的高分辨率SAR运动目标距离徙动校正方法

距离徙动校正(RCMC)是机载单天线高分辨率合成孔径雷达(SAR)实现运动目标聚焦成像的关键环节。针对现有方法运算量大、精度低的缺点,该文提出一种结合参数估计分4步完成的RCMC方法。该方法首先通过结合能量均衡法的Hough变换估计距离向速度并校正距离走动,然后以初始方位向调频率校正距离弯曲,再采用Map-drift估计精确的方位向调频率,最后校正残余距离弯曲。与传统方法相比,该方法计算量较小,性能稳定,并能够校正高分辨率下不可忽略的残余距离弯曲。该文给出新方法的数学模型,并通过仿真和实际数据处理验证了该方法的有效性。

2～18GHz外场RCS测量系统的设计与实现

外场RCS测量是获取大型全尺寸目标电磁散射特性的重要手段。在介绍脉间频率步进雷达一维、二维成像原理的基础上,给出了一种宽带(2～18GHz)双通道雷达目标RCS测量系统的设计与实现。该系统可用于外场目标后向电磁散射特性测量和散射源高分辨力二维成像。介绍了系统的技术特点,讨论了影响外场RCS测量精度的几种主要误差来源并提出了解决办法,最后对系统性能进行了验证。

高辐射分辨率遥感影像的特性分析与处理

分析了高辐射分辨率遥感影像的特性,对其存储格式转换、动态范围调整进行了探讨,提出了一种基于多尺度梯度的自适应拉伸算法,并对高辐射分辨率遥感影像的应用前景进行了展望。

一种利用宽带信号辨识目标分离的新方法

对弹道导弹防御系统真、假弹头识别来说,目标分离的监视十分重要。文中主要研究利用宽带信号进行目标分离监视判别的方法,论述了检测门限的选取、位置关联矩阵的定义及根据宽带回波信号形成位置关联矩阵的方法,提出了基于位置关联矩阵目标分离检测方法并利用试验数据进行了验证。验证结果表明该方法具有简单、易行、准确的特点。

基于高阶累积量的最大似然估计方法及其应用

讨论了高距离分辨率制导雷达的近距角闪烁抑制问题,提出了利用超分辨谱估计算法对混叠在同一距离分辨单元内的两个或多个散射中心进行离析,然后采用最大似然估计方法分别估计各个散射中心谐波分量幅度与相位信息的新方法。实验结果表明,该方法能够有效克服目标多散射中心之间的干涉现象,为解决末制导过程中目标的稳定跟踪问题提供了一种有效途径。