基于随机重复频率和压缩感知的运动目标ISAR成像

研究压缩感知（CS）理论在运动目标ISAR成像中的应用问题,结合CS理论的使用条件和ISAR雷达系统探测需求,提出一种基于随机重复频率的采样方案. 针对毫米波ISAR观测运动目标时有严重的多普勒模糊问题,提出一种基于随机重频的运动目标CS成像方法,并分析随机重复间隔的变化区间宽度和最小变化间隔对该方法性能的影响. 计算机仿真和实际数据处理结果验证了本方法的有效性.     

基于脉冲积累的SAR实时聚焦算法

在实际的SAR场景中,由于载机平台运动的不规律会引入相位误差,这将导致SAR图像出现模糊,甚至不能形成图像,因此需要准确地估计和补偿相位误差.提出一种较好的SAR相位历史估计算法,在方位向应用延时自相关方法进行准确的相位估计,由此实现SAR的准确聚焦成像.该相位估计方法具有较高的计算效率,非常适合于实时SAR系统.利用对实际SAR数据的聚焦处理证明了该方法的有效性.     

一种适合机载SAR变换模式的PFA成像处理方法

针对机载合成孔径雷达(SAR)的实际需求,在详细分析条带转聚束模式的工作特点和对模式变换中的雷达回波信号进行精确建模的基础上,提出一种高效的成像处理方法.该方法通过运动补偿将条带成像与聚束成像相结合,并利用极坐标格式成像算法(PFA)对条带聚束变换模式进行成像,实现了模式变换前后数据处理结果的共用,既可以节省处理运算量和时间,也可以节省数据缓存空间,适合于机上实时成像处理器的实现.分析和仿真结果验证了方法的高效性和有效性.     

基于已知振幅信息约束的叠层光电成像

为提高样品的重建精度及鲁棒性,提出一种可见光域上基于已知振幅信息约束的叠层成像方法。本方法仅需将待测样品周围的已知振幅图像作为先验参考信息,与样品共同叠层扫描,并代入迭代算法,即可获得优质的重建效果。通过模拟结果及搭建光学系统,对不同样品进行实验探究,证实了本方法的有效性。使用本方法,无需增加实验成本即可获取更优质的重建结果,并保持叠层成像技术的优势。本方法具有较强的抗噪声和抗孔径偏移能力,是一种简约、稳健、通用性强的衍射成像技术,具有较为重要的实用价值。     

三自由度并联式波浪补偿平台建模与仿真

鉴于船舶在波浪中的六自由度运动中,其升沉、横摇和纵摇运动对船舶工作平台上的设备影响较大,设计一种三自由度并联式波浪补偿平台来减少这种影响。通过对平台进行运动学分析,得到平台的运动学模型。利用ADAMS和Simulink建立带有控制系统时间延迟参数的虚拟样机模型,依据平台的运动学模型设计对船舶运动进行补偿的控制策略,并利用虚拟样机进行仿真,验证平台机构和相应控制策略对船舶运动的补偿效果。结果表明:当控制系统的时间延迟参数取值为1 ms时,平台对船舶升沉、横摇和纵摇运动的补偿效果分别为88.81%、95.44%和91.97%;当控制系统的时间延迟参数取值为0.1 ms时,平台对船舶升沉、横摇和纵摇运动的补偿效果分别为96.04%、99.07%和97.65%。由此可见:平台对误差有一定的包容性;可利用具有船舶运动预测功能的算法为平台提供超前的船舶运动数据或者提高控制系统的实时性来提高补偿效果。     

三自由度并联式波浪补偿平台建模与仿真

鉴于船舶在波浪中的六自由度运动中,其升沉、横摇和纵摇运动对船舶工作平台上的设备影响较大,设计一种三自由度并联式波浪补偿平台来减少这种影响。通过对平台进行运动学分析,得到平台的运动学模型。利用ADAMS和Simulink建立带有控制系统时间延迟参数的虚拟样机模型,依据平台的运动学模型设计对船舶运动进行补偿的控制策略,并利用虚拟样机进行仿真,验证平台机构和相应控制策略对船舶运动的补偿效果。结果表明:当控制系统的时间延迟参数取值为1 ms时,平台对船舶升沉、横摇和纵摇运动的补偿效果分别为88. 81%、95. 44%和91. 97%;当控制系统的时间延迟参数取值为0. 1 ms时,平台对船舶升沉、横摇和纵摇运动的补偿效果分别为96. 04%、99. 07%和97. 65%。由此可见:平台对误差有一定的包容性;可利用具有船舶运动预测功能的算法为平台提供超前的船舶运动数据或者提高控制系统的实时性来提高补偿效果。     

基于广义最小最大凹惩罚项的ISAR稀疏成像方法

介绍一种基于广义最小最大凹（generalized minimax concave,GMC）惩罚项的ISAR稀疏成像方法。该方法的惩罚项形式与L₁范数最小化方法不同,不仅使最小二乘损失函数凸性最小,而且避免了L₁范数最小化方法系统性幅值低估问题。通过仿真实验说明GMC算法在ISAR成像中的幅度保持特性。利用Yak-42飞机的实际数据进行ISAR成像,结果表明GMC算法在成像精度方面优势明显,具有更好的成像效果。     

光场成像技术进展

归纳总结了光场成像从理论到实现的发展历程,根据光场数据获取方式对目前典型的光场成像设备进行了分类.在光场相机原理的基础上,重点阐述了基于光场的计算成像原理、数字重聚焦技术、合成孔径成像技术和显微成像技术,并对光场成像技术的应用前景和存在的关键问题进行了讨论.     

可见光视频图像中的船舶目标自适应检测

为降低海事监控视频图像背景中运动物体引起的杂波和噪声对船舶目标检测的影响,根据采集的可见光视频图像特性,提出一种海天背景下船舶目标自适应检测算法。将待检测图像进行预处理,使用自适应中值滤波和均值漂移(mean-shift)滤波对图像进行滤波去噪。采用密度峰聚类对传统K均值聚类算法进行改进,自适应确定初始聚类中心及其数量。对海面船舶进行自适应聚类分割。仿真实验显示:该算法的检测准确率为90.3%,验证了其准确性和可靠性;单帧视频图像的船舶目标检测用时可控制在100 ms以内,满足实时检测的要求。结果表明:该算法可以实现海天背景下船舶目标的准确、快速检测,为海上船舶目标跟踪奠定了可靠的基础。     

一种用于机载双天线InSAR系统的实时DEM生成方法及实现

为满足实时地形测绘需求,从算法本质上解决运算量太大的问题,提出基于机载双天线InSAR系统的实时DEM生成算法.采用非线性ECS自配准成像算法,获取高精度配准的双通道SAR图像,省略了后续非常耗时的配准过程.对获取的双通道SAR图像,进行快速干涉滤波产生高质量干涉条纹,进而对该条纹采用基于密集残差点划分的快速相位展开算法,获得无缠绕干涉相位.对于传统非常耗时的参数定标问题,采用基于外部粗精度DEM数据的初始相位偏置实时估计算法,并结合在定标场获取的基线长度、基线倾角和绝对延迟时间等参数进行反演,实时获取DEM.通过算法实时性分析,给出硬件实现方案.实际InSAR数据处理结果验证了本算法的有效性.     

基于局域波分解的机动目标ISAR成像

在飞机一类惰性较大的目标作机动飞行时,在ISAR成像的短时间内,同一距离单元的回波可近似看成多分量线性调频信号的叠加,且调频斜率各不相同. 因此,在ISAR成像的横向压缩处理中,先利用局域波分解方法将每个距离单元的回波分解为若干个线性调频信号,然后再进行Wigner-Ville变换(WVT),获取目标的瞬时多普勒谱,进而实现目标的二维成像. 该处理方法不仅避免了WVT交叉干扰项的产生,而且在保持WVT的高时频分辨能力的同时减少了计算量,仿真结果证明了该方法的有效性.     

机载单天线SAR动目标检测与参数估计

对机载单天线SAR/GMTI模式下动目标参数估计精度较低的问题进行研究. 首先,用多普勒频移量和距离走动量来估计动目标径向速度,根据估计的结果校正距离走动. 然后,用改进的反射特性位移法来估计动目标的多普勒调频率,在不存在加速度时估计出动目标方位向速度. 这样就可以在进行动目标参数估计的同时实现聚焦成像. 仿真结果验证了该方法的有效性.     

一种基于差分算法的共形聚焦式微波热疗系统

聚焦式微波热疗作为一种新型的非侵害式治疗手段,可用于乳腺癌的治疗。提出一种基于差分进化算法的共形聚焦式微波热疗原型机。该系统聚焦天线阵列的操作频率为2.45 GHz,并集成实时压缩感知热声成像系统以提高聚焦热疗的聚焦状态可视性。阐述该原型机的聚焦热疗策略,并与常见热疗原型机的聚焦热疗效果对比。联合仿真验证了基于差分进化算法的共形聚焦热疗原型机的聚焦效果更佳。     

星载SAR方位压缩处理的FPGA实现

星上实时成像处理器是未来星载合成孔径雷达的重要组成部分,它可以进一步提高星载合成孔径雷达的性能,拓宽其应用。方位压缩处理是实时成像处理的核心。本文介绍了合成孔径雷达方位压缩处理的基本原理,并对星上实时成像处理器的系统参数进行了详细分析,提出了一种基于FPGA实现星载合成孔径雷达实时成像处理器中方位压缩处理的方法,完成了包括ISA接口、FFT运算、匹配滤波和复数取模在内的方位压缩处理器的设计。根据星上环境对器件的特殊要求,选用Xilinx的VirtexII系列FPGA进行硬件实现。对点目标仿真数据和实际数据的测试表明,该方法完全满足星上实时处理需求。     

应用主动轮廓模型在单摄像机监控系统中的运动目标检测与跟踪

介绍在实时图像处理中的单摄像机监控系统运动目标检测与跟踪方法.针对运动目标的检测,首先进行帧间图像的匹配,接着计算图像间的误差,检测出运动区域,得到运动物体的大致轮廓.通过利用动态规划法改进的主动轮廓模型方法,提取运动目标轮廓.算法有较好的鲁棒性和抗噪声能力,速度也比较快.这种方法可以在轮渡站实时监控系统中得到应用.     

船舶电网谐波实时检测与补偿波形发生电路（英文）

针对船舶电网谐波参数测量系统,设计电网谐波实时检测与补偿波形发生电路.该设计用分布式数据处理方法代替常规的集中式数据处理方法,采用数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)进行谐波参数在线检测,提高其实时数据处理能力.在带电力电子负载的孤立电网仿真实验平台上设计一并联有源电力滤波器.实验结果表明,所设计的电网谐波实时测量与补偿波形发生电路在应用于船舶电网时能有效进行谐波检测和滤除.     

分布式遗传的船舶航向神经网络优化控制

针对海上风浪环境对船舶航行的干扰,利用遗传神经网络优化算法设计船舶航向控制器。利用分布式遗传算法（distributed genetic algorithm,DGA）并结合模拟退火算法对常规遗传算法(genetic algorithm,GA)进行改进。利用改进的GA对径向基函数(radical basis function,RBF)神经网络进行优化。利用优化的RBF神经网络对系统不确定项进行逼近,并对控制输入进行补偿实现抗饱和控制。利用三阶干扰观测器对外部扰动实时跟踪并反馈到滑模控制器(sliding mode controller,SMC)设计中。借助SMC设计并结合李雅普诺夫稳定性理论推算出船舶运动控制律,实现船舶运动优化控制。通过实验验证了本文设计的控制器性能较现有的模糊PID控制器和神经网络SMC优越,系统达到稳定的时间短,平均超调量小。     

基于回归深度卷积网络的船舶图像与视频检测

为解决船舶图像与视频检测算法识别率低、实时性差的问题,提出基于回归深度卷积网络的船舶图像与视频检测方法。结合YOLOv2特征提取层和YOLOv3的特征金字塔网络(feature pyramid network, FPN)层思想设计新的网络结构,验证不同激活函数效果,采用聚类算法设计锚框大小。实验表明,相比于YOLO系列网络,本文的方法在船舶图像与视频检测中效果更好,在测试集上平均精度均值为0.920 9,召回率为0.981 8,平均交并比为0.799 1,在视频检测中每秒钟检测的帧数为78～80。为港口船舶智能管理和无人船视觉处理提供一种准确度高和实时性好的船舶检测方法。     

一种基于Radon变换的水平运动模糊图像复原方法

运动模糊图像复原是模糊图像复原领域中的重要课题,本文提出了一种基于Radon变换的水平运动模糊图像复原方法。首先通过对水平模糊图像的Radon变换频谱图进行投影变换而得到图像模糊的长度,从而获取PSF;然后利用维纳滤波与直方图均衡化相结合的方法对模糊图像进行复原。实验证明,此方法能够达到较好的复原效果,是可行和有效的。     

船舶操纵模拟器中三维地形数据生成技术研究

就船舶操纵模拟器视景数据生成技术进行了讨论。在总结目前计算机成像技术在地形建模中的途径和方法的基础上 ,结合船舶操纵模拟器的工程需求 ,提出了船舶操纵模拟器中地形三维数据生成的方法。