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基于光子学处理技术的被动毫米波成像

红外与毫米波学报 2011年第6期30卷 551-555页

作者：张跃东江月松何云涛王海洋北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

提出了一种采用电光调制和光子学处理技术的被动毫米波扫描成像方法.该成像方法中辐射计通过电光调制将毫米波信号转换到光波频率,采用光子学滤波器和光电探测器进行信息获取和处理.阐述了毫米波辐射信号光子学处理的工作原理,研究了器... 详细信息

提出了一种采用电光调制和光子学处理技术的被动毫米波扫描成像方法.该成像方法中辐射计通过电光调制将毫米波信号转换到光波频率,采用光子学滤波器和光电探测器进行信息获取和处理.阐述了毫米波辐射信号光子学处理的工作原理,研究了器件参数对信号转换的影响,分析了该处理方法中系统的噪声特性.依据上述原理设计了一个基于光子学技术的机械扫描式被动毫米波成像系统,获取了基于光子学技术的被动毫米波图像.研究结果表明,所提出的光子学被动毫米波成像方法可以获得类似传统毫米波辐射计成像的效果,并具有带宽高、抗电磁干扰等优点.

关键词：被动毫米波成像微波光子学辐射计电光调制光电探测锁相放大器

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基于特征增强的被动毫米波成像方法

电波科学学报 2010年第5期25卷 984-989页

作者：成萍赵家群刘鲁涛司锡才哈尔滨工程大学信息与通信工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学理学院黑龙江哈尔滨150001

为了克服现有被动毫米波成像方法的缺点,将识别需求有效地融入到成像中,提出了一种特征增强的成像方法。在成像中增强识别所需要的特征可以提高成像质量,提高识别率,新方法采用了成像与识别需求相结合的方案。在被动毫米波目标识别中,... 详细信息

为了克服现有被动毫米波成像方法的缺点,将识别需求有效地融入到成像中,提出了一种特征增强的成像方法。在成像中增强识别所需要的特征可以提高成像质量,提高识别率,新方法采用了成像与识别需求相结合的方案。在被动毫米波目标识别中,点特征和区域特征是很重要的特征。通过选取成像目标函数的特征项来增强目标的点特征和区域特征。将新方法用于被动毫米波仿真数据,可以很好地恢复图像,其成像结果优于维纳滤波的成像结果。同时它还能够有效地增强目标识别所需要的点特征和区域特征。该方法是一种有效的被动毫米波成像方法。

关键词：被动毫米波成像特征增强目标识别点特征区域特征

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被动毫米波成像系统的发展状况及其关键技术

科技导报 2011年第19期29卷 74-79页

作者：宋崧王学田邓甲昊北京理工大学机电工程与控制国家级重点实验室北京100081

毫米波对大气具有良好的穿透性并能提供较好的角分辨率,因此被动毫米波(PMMW)成像技术越来越受到重视。为科学设计PMMW成像系统,本文在分析被动毫米波成像原理、系统组成及辐射特性的基础上,重点阐述了国内外被动毫米波成像的最新进展... 详细信息

毫米波对大气具有良好的穿透性并能提供较好的角分辨率,因此被动毫米波(PMMW)成像技术越来越受到重视。为科学设计PMMW成像系统,本文在分析被动毫米波成像原理、系统组成及辐射特性的基础上,重点阐述了国内外被动毫米波成像的最新进展及关键技术,包括主要器件、系统和信号处理方法等,并提出了被动毫米波成像的发展方向和应用领域。

关键词：被动毫米波成像辐射计焦平面微波单片集成电路

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被动毫米波成像复原算法研究

被动毫米波成像复原算法研究

作者：黄磊南京理工大学

学位级别：硕士

当前,被动毫米波成像技术日益成为毫米波领域的研究热点。由于这种技术在雾、云、烟尘等恶劣气候条件下具有潜在优势,因而在遥感、盲降、导航、安检等军事、民事应用领域具有重要的实用价值。然而目前被动毫米波成像系统存在着分辨率不... 详细信息

当前,被动毫米波成像技术日益成为毫米波领域的研究热点。由于这种技术在雾、云、烟尘等恶劣气候条件下具有潜在优势,因而在遥感、盲降、导航、安检等军事、民事应用领域具有重要的实用价值。然而目前被动毫米波成像系统存在着分辨率不高以及灵敏度较低等不足。改进硬件难度较大,因此被动毫米波图像处理成了必不可少的一部分。本文结合毫米波辐射成像的一般理论和原理分析了被动毫米波成像系统,推导了毫米波成像系统的成像模型,得出了被动毫米波图像质量下降的原因。由此引入毫米波图像复原方法的研究。根据毫米波图像空间分辨率低和降质因素众多等特点,结合对多种图像重构算法的研究,提出了一种基于遗传算法和模糊数学理论的毫米波图像超分辨率重构算法。拟定了算法的实现方案并通过仿真试验研究了算法可行性,有效性。最后对实际测得的一副毫米波图像进行了重构试验,并分析了试验结果。

关键词：被动毫米波成像图像超分辨率复原遗传算法模糊数学

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被动毫米波成像超分辨算法研究

被动毫米波成像超分辨算法研究

作者：陈一帆电子科技大学

学位级别：硕士

被动毫米波成像是指利用成像场景中不同物体的毫米波辐射能量差异来进行成像,具有穿透性高、反伪装性强,隐蔽性好等独特优点,能进行全天时全天候的实时监控,被广泛应用于机场安检、场景监控、交通导航等领域。由于成像系统的低通效应,... 详细信息

被动毫米波成像是指利用成像场景中不同物体的毫米波辐射能量差异来进行成像,具有穿透性高、反伪装性强,隐蔽性好等独特优点,能进行全天时全天候的实时监控,被广泛应用于机场安检、场景监控、交通导航等领域。由于成像系统的低通效应,获取的毫米波图像分辨率低。因此,研究超分辨重建来提高图像分辨率显得尤为重要。本论文在国家自然科学基金重点项目的支持下,对被动毫米波成像超分辨重建进行了深入研究,具体包括以下内容： 1.采用Richardson-Lucy(R-L)算法和快速Richardson-Lucy(R-L)算法对毫米波图像进行了超分辨处理。为了进一步提高毫米波图像的分辨率,对快速R-L算法进行了改进,即用最小二乘法复原的低频分量代替原始算法复原的低频分量,结合原始算法复原的高频分量,提高图像的分辨率。 2.针对凸集投影(POCS)算法中图像插值放大后有明显不连续性和噪声放大的问题,采用在插值后进行高斯滤波平滑图像的方法进行改进,减小图像的不连续性和噪声在迭代过程中放大。 3.针对POCS算法中点扩展函数(PSF)无法对所有点进行有效地反投影修正的问题,采用改进的PSF进行迭代反投影,使所有点都能进行迭代修正,从而提高重建图像质量。 4.针对POCS算法中重建图像的边缘振荡问题,采用边缘检测方法改进POCS算法,利用边缘检测算子在进行迭代修正之前检测出边缘,对边缘和非边缘进行不同的投影修正,减小边缘振荡,改善图像效果。以上提出的改进方法,都已通过对模拟和真实的毫米波图像进行仿真实验验证,在主观视觉效果和客观定量分析中均比原始算法重建效果好,提高了图像质量,适用于毫米波图像超分辨处理。

关键词：被动毫米波成像超分辨重建 Richardson-Lucy 凸集投影

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被动毫米波成像的快速算法研究

被动毫米波成像的快速算法研究

作者：徐冯晨杭州电子科技大学

学位级别：硕士

被动毫米波(Passive Millimeter-wave,PMMW)成像作为一种新的手段,在场景探测领域具有重要的研究意义,它可以通过亮温图像的亮温分布了解目标物体的辐射特性,解释辐射现象,既能够为实际探测工作提供理论支撑,也能作为探测结果的验证。目... 详细信息

被动毫米波(Passive Millimeter-wave,PMMW)成像作为一种新的手段,在场景探测领域具有重要的研究意义,它可以通过亮温图像的亮温分布了解目标物体的辐射特性,解释辐射现象,既能够为实际探测工作提供理论支撑,也能作为探测结果的验证。目前,成像模拟的研究工作已取得了一定进展,但成像的效率还有待进一步提升。基于此,本文对被动毫米波模拟成像进行了研究,具体的研究成果如下:1.概述了光滑表面和粗糙表面射线的追踪模型以及亮温的反演模型,详细介绍了发射率的计算模型,研究了传统被动毫米波模拟成像方法在计算效率方面的问题。此外,本文发现传统的射线发射方法是通过对俯仰角与方位角的均匀划分来确定射线的发射方向,通过该方法得到的辐射亮温图,会导致图中物体的位置信息发生畸变。为解决该问题,本文提出了一种基于物体位置的射线发射方法,该方法采用底面的固定方位发射方法,能更为准确的描述物体的位置信息,从而扩大被动毫米波辐射模拟的适用范围。2.针对多层亮温追踪法计算效率相对较低的问题,提出了一种区域增密的快速算法,该算法采用对特定区域的射线进行增密,达到了提升计算效率的效果。结果显示,本文所提区域增密的快速算法可以在保持相对误差的同时,减少子层所需射线数量,从而在满足精度要求情况下,大幅减少计算时间,提高计算效率。后续对影响粗糙面的最佳增密区域的因素进行了研究,发现粗糙面的最佳增密区域会受粗糙面粗糙度的影响。

关键词：被动毫米波成像多层亮温追踪法区域增密快速算法

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被动毫米波成像技术研究

被动毫米波成像技术研究

作者：纪如霆南京理工大学

学位级别：硕士

毫米波是一种波长位于微波和红外光谱之间的电磁辐射,兼有红外和微波的共同特征,从而形成其特有的性能。被动毫米波成像是毫米波技术领域90年代以来的一个研究热点,目前被动毫米波成像普遍采用单天线波束机械扫描工作方式,该法存在着分... 详细信息

毫米波是一种波长位于微波和红外光谱之间的电磁辐射,兼有红外和微波的共同特征,从而形成其特有的性能。被动毫米波成像是毫米波技术领域90年代以来的一个研究热点,目前被动毫米波成像普遍采用单天线波束机械扫描工作方式,该法存在着分辨率不高以及灵敏度较低等不足。近年来,随着毫米波固体器件和信号处理技术的快速发展,被动毫米波高分辨率成像技术发展十分迅速,八十年代末出现的毫米波焦平面多波束阵列成像技术使成像精度、实时性大大提高,并逐渐开始应用于军事和民用领域。本文首先总结了被动毫米波辐射成像的一般理论和原理,并对部分技术指标进行了分析;结合教研室的毫米波单波束扫描成像实验,对实验数据进行提取处理成像,验证扫描成像的可行性;其后由此引入毫米波焦平面阵列成像技术的分析,从数据率、多波束、空间分辨率和空间采样特性入手,并结合两种成像接收机和三种扫描方式的特性等多个方面综合分析;重点研究了被动毫米波图像处理的问题,根据毫米波图像空间分辨率低和图像模糊的特点,探讨了非线性外推的高分辨率的图像复原增强算法及其改进算法,和对基于多幅的超分辨率图像处理凸集投影算法(POCS)进行了重点的研究;最后研究和设计了线阵并扫的DSP实时图像处理平台。

关键词：被动毫米波成像焦平面阵列超分辨率算法凸集投影法

被动毫米波成像超分辨率算法及其定标方法研究

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被动毫米波成像超分辨率算法及其定标方法研究

作者：陈友仙福州大学

学位级别：硕士

随着科学的发展进步,红外和微波技术在民用和军事技术中应用已相当广泛。相对而已,毫米波技术的发展远落后于它们。毫米波的频谱介于红外和微波之间,毫米波具有有别于红外和微波技术的独特特性。近年来,毫米波技术与被动毫米波成像技术... 详细信息

随着科学的发展进步,红外和微波技术在民用和军事技术中应用已相当广泛。相对而已,毫米波技术的发展远落后于它们。毫米波的频谱介于红外和微波之间,毫米波具有有别于红外和微波技术的独特特性。近年来,毫米波技术与被动毫米波成像技术已成为新的研究热点。目前被动毫米波成像技术还处于发展期,因受元器件及相关技术等因素影响,实际获得的毫米波成像其分辨率还较低。为提高成像的质量,除受限于目前的技术与加工工艺水平条件外,另一途径就通过研究各种算法,从低分辨率图像提高图像的分辨率,称其为超分辨率图像恢复或重构。所以研究各种算法来实现从低分辨率的图像中获取高分辨率图像,已成为毫米波被动成像研究中的热点之一。本论文课题是在前人算法基础上进行研究,提出了新的毫米波成像处理的算法,使得处理后的图像其分辨率得到提高。文章的主要研究结果与创新之处有如下几个方面：1、提出了一种新的自适应超分辨率算法。文章通过改进的维纳滤波算法,恢复图像的低频分量,再充分利用毫米波图像的信息得到的低频分量代替通带内频谱分量,使之能够自适应。然后结合正则MAP算法和改进的维纳滤波算法,利用正则MAP算法具有迭外推高频分量的特点进行算法迭代,并对图像进行傅里叶变换作频域校正,再进行图像逆变换,最后进一步校正。通过多次实验验证表明新算法的有效性。2、Richardson-Lucy(R-L)算法是一种有效的复原方法。但R-L算法容易引起噪声放大等缺点,当噪声较大时,复原结果往往不理想。各向异性扩散过程(P-M过程)具有较强的去噪、保护边缘能力。论文提出一种基于各向异性扩展过程的无源毫米波R-L算法。首先使用P-M过程对图像进行去噪,然后使用R-L算法进行图像恢复。新算法有效的减少了噪声对R-L算法的影响。3、被动毫米波探测与成像技术是通过辐射计从外界接收到目标的毫米波辐射能量来实践的。在毫米波辐射计探测中,定标是其中必不可少的一个步骤。且定标的精度能够直接的影响到测量的效果。因此研究定标方法,提高定标精度,也成为毫米波测量中的重要课题之一。文中利用牛顿插值算法计算简单、实用的优点,给出了求非线性定标函数的方法,提高了定标的准确度。

关键词：被动毫米波成像各向异性扩散过程图像处理定标

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一种小型化单通道被动毫米波成像制导技术

弹箭与制导学报 2006年第S7期26卷 536-539页

作者：时翔娄国伟李兴国南京理工大学毫米波光波近感技术研究所南京210094

为实现被动毫米波成像制导技术的小型、低成本的实用化要求,提出一种新型的小型化单通道被动毫米波成像技术。通过被动毫米波成像制导技术的原理介绍.辐射计天线温度的计算,交流全功率毫米波辐射计的原理介绍,输出信号特征分析,以及辐... 详细信息

为实现被动毫米波成像制导技术的小型、低成本的实用化要求,提出一种新型的小型化单通道被动毫米波成像技术。通过被动毫米波成像制导技术的原理介绍.辐射计天线温度的计算,交流全功率毫米波辐射计的原理介绍,输出信号特征分析,以及辐射计输出信号采样系统的原理介绍,系统地进行了该项毫米波被动成像制导技术的研究。

关键词：被动毫米波成像交流全功率辐射计辐射特性天线温度