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激光与光电子学进展 2024年

作者：杨玉峰张澳郭友成祝文卓西安理工大学自动化与信息工程学院西安市无线光通信与网络研究重点实验室

为了研究目标表面材质对非视距成像算法性能的影响，针对不同类型的双向反射分布函数，利用非视距成像领域的共焦扩散层析成像算法对非视距目标进行了仿真重建，最后以玻璃纤维、紫红色漆板、水泥板为实例更深入的探讨物体材质不同对成... 详细信息

为了研究目标表面材质对非视距成像算法性能的影响，针对不同类型的双向反射分布函数，利用非视距成像领域的共焦扩散层析成像算法对非视距目标进行了仿真重建，最后以玻璃纤维、紫红色漆板、水泥板为实例更深入的探讨物体材质不同对成像质量的影响。仿真结果表明：对隐藏物体来说，镜面反射率高的目标，重建结果模糊；镜面反射率和漫反射率均较高的目标，重建质量不太理想；漫反射率高的目标，重建质量较为理想；不发生镜面反射的目标，重建结果清晰。在散射特性不同的目标物体中，镜面反射部分占比更小的物体较高质量地被重建出来。研究结果为非视距目标领域中目标表面材质的选择提供指导。

关键词：双向反射分布函数非视距成像仿真分析图像重建材质选择

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基于瞬态图像的非视距成像技术综述

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数据采集与处理 2022年第1期37卷 21-34页

作者：梁云宋柏延华南农业大学数学与信息学院广州510642

瞬态图像是一种场景对光脉冲进行响应的快速图像序列。通过对时间维度信息的捕获,瞬态图像实现了对时域中蕴藏的场景信息的有效利用,而非视距成像是瞬态图像在场景解析领域中最典型的应用。非视距成像是一种对视线范围外物体或场景进行... 详细信息

瞬态图像是一种场景对光脉冲进行响应的快速图像序列。通过对时间维度信息的捕获,瞬态图像实现了对时域中蕴藏的场景信息的有效利用,而非视距成像是瞬态图像在场景解析领域中最典型的应用。非视距成像是一种对视线范围外物体或场景进行成像的技术,近几年在国内外广受关注。本文根据不同的成像机理,对瞬态图像的不同成像方式进行分类,并根据算法原理或实现效果的不同,对比了多种基于瞬态图像的非视距成像算法。最后总结了基于瞬态图像的非视距成像技术面临的挑战,并展望了未来的发展方向。

关键词：瞬态图像非视距成像飞行时间反投影光脉冲

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数据驱动的非视距成像与探测技术研究

数据驱动的非视距成像与探测技术研究

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作者：耿瑞旭电子科技大学

学位级别：硕士

非视距成像技术致力于帮助人们观察视野外被遮挡的物体,能够极大拓展成像设备的成像范围,在自动驾驶、医学成像、智能感知等领域有重要的应用前景。由于现有基于物理的传统重建方法很难同时完成高质量和高速度的重建,非视距成像技术尚... 详细信息

非视距成像技术致力于帮助人们观察视野外被遮挡的物体,能够极大拓展成像设备的成像范围,在自动驾驶、医学成像、智能感知等领域有重要的应用前景。由于现有基于物理的传统重建方法很难同时完成高质量和高速度的重建,非视距成像技术尚未实际应用。另一方面,数据驱动的深度学习方法具有强大的表示能力,同时测试阶段重建速度快,研究此类算法对非视距成像技术的实际应用有重要价值。然而,数据驱动的非视距成像基础研究基础薄弱,尚无大规模公开数据集,也缺乏合适的算法框架,对于被动非视距成像场景尤为如此。针对上述问题,本论文首先通过实验和仿真的方式分别制作了被动非视距成像数据集(NLOS-Passive)和主动非视距仿真数据集。其中,NLOS-Passive包括了超过50组,共计3,200,000对数据,能够用来训练和评估不同数据驱动算法的重建能力和在不同光照条件下的表现,是被动非视距成像领域首个公开的大规模数据集。之后,本论文提出了一个新颖的数据驱动被动非视距重建算法(NLOS-OT)。它基于流形嵌入和最优传输,能够高质量地重建复杂场景。具体地,NLOS-OT将高维重建任务转化为一个低维空间上的最优映射问题,从而缓解了被动非视距成像任务的病态性,提高了重建质量。在NLOS-Passive上的实验结果表明,所提出的NLOS-OT框架能够取得好于现有方法的重建结果,并具有优秀的泛化能力和鲁棒性,能够较好重建数据集中没有出现过的真实数据。最后,本论文将NLOS-OT拓展到了主动非视距成像场景中,完成了主动非视距下的成像与探测任务,验证了NLOS-OT框架在不同非视距成像与探测任务上广泛的适用性。

关键词：非视距成像深度学习自动编码器流形嵌入

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基于非视距雷达三维成像的隐藏目标精确重构方法

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雷达学报（中英文） 2024年第4期13卷 791-806页

作者：蔡响韦顺军文彦博胡江波王谋师君崔国龙电子科技大学信息与通信工程学院成都611731

非视距(NLOS)三维成像雷达是一种利用多径散射回波探测隐藏目标的新技术,但存在多路径回波分离、孔径遮蔽缩减、反射面相位误差等问题,传统视距雷达三维成像方法难以实现非视距隐藏目标的高精度成像。为此,该文提出了一种基于迭代稀疏... 详细信息

非视距(NLOS)三维成像雷达是一种利用多径散射回波探测隐藏目标的新技术,但存在多路径回波分离、孔径遮蔽缩减、反射面相位误差等问题,传统视距雷达三维成像方法难以实现非视距隐藏目标的高精度成像。为此,该文提出了一种基于迭代稀疏重构的非视距隐藏目标三维成像雷达精确成像方法(NSIR)。在该方法中,首先构建非视距毫米波雷达三维成像的多径信号模型,利用视距/非视距回波特性,通过模型驱动方法提取非视距隐藏目标的多路径回波,实现视距/非视距回波信号的分离;其次,构建耦合多径反射面相位误差的全变分多约束隐藏目标重构优化问题,利用分裂Bregman全变分(TV)正则化算子和最小均方误差的相位误差估计准则,联合求解多约束最优化问题,实现非视距目标的精确成像及轮廓重构。最后,搭建平面扫描的三维成像雷达试验平台,完成了拐角非视距场景下刀具、铁架等目标的实验验证,验证了非视距毫米波三维成像雷达隐匿目标探测能力及该文方法的有效性。

关键词：非视距成像雷达三维成像多径散射逆散射成像稀疏重构

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非视距毫米波雷达高精度三维成像技术研究

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作者：韦金杉电子科技大学

学位级别：硕士

随着全球城市化的快速发展,城市环境成像感知在城市作战、灾害救援、自动驾驶等领域极具研究和应用价值。因波长短、分辨率高、功耗低、穿透性强等优势,毫米波成像在全天时全天候的复杂城市环境感知中具有重要的应用前景。然而,在复杂... 详细信息

随着全球城市化的快速发展,城市环境成像感知在城市作战、灾害救援、自动驾驶等领域极具研究和应用价值。因波长短、分辨率高、功耗低、穿透性强等优势,毫米波成像在全天时全天候的复杂城市环境感知中具有重要的应用前景。然而,在复杂城市环境中,传统毫米波成像技术采用视距回波探测机理,无法实现建筑遮掩区域成像,导致城市环境存在大量的视距盲区,因此亟需一种遮蔽目标感知新技术。非视距雷达成像是近几年兴起的一种新成像技术,其原理是利用照射信号源与环境/目标的衍射、散射传播机理,通过成像算法重构非视距遮蔽目标的图像,实现“视线转弯、见所未见”。围绕非视距雷达三维成像的关键问题,基于非视距成像理论及毫米波传播特性,本论文开展了非视距毫米波雷达三维成像技术研究。论文的主要研究内容及创新点如下:1.研究了非视距毫米波雷达三维成像的基础理论。首先,构建了非视距约束条件下毫米波雷达的信号传播模型,分析了电磁双向反射分布及三次反射主路径特性。其次,构建了非视距毫米波雷达遮蔽目标三维成像的几何、信号等模型,探究了非视距约束下的观测孔径、成像区域、成像分辨率等特性。最后,介绍了典型的视距毫米波雷达三维成像算法,为非视距成像算法设计奠定理论基础。2.研究了理想反射面条件下非视距毫米波雷达三维成像方法。针对实际中的无先验墙面布局信息情况,研究了基于视距粗成像和霍夫变换的反射面及遮蔽物结构特征提取方法,从视距粗成像结果估计反射墙面布局。针对非视距目标三维成像问题,提出了一种基于墙面镜像后向投影的高精度成像算法。最后,搭建了毫米波三维成像系统,通过实测数据验证了算法的有效性。3.研究了非理想反射面条件下非视距毫米波雷达三维自聚焦成像方法。首先,分析了粗糙反射面的电磁传播特性及信号误差影响,构建了非理想粗糙反射面条件下NLOS毫米波雷达三维成像的相位误差估计模型。其次,研究了两种非理想反射面下的非视距毫米波雷达自聚焦成像算法:基于最小熵的镜像BP成像算法(ME-MSBP)及基于贝叶斯学习最小迭代的镜像投影自聚焦(ME-AFBRIM)算法,分别阐述了两种算法原理和流程。最后,通过仿真和实测数据分析了不同反射面对非视距毫米波雷达的影响,并验证了相关算法的有效性。

关键词：毫米波雷达高精度三维成像非视距成像自聚焦算法

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非视距三维SAR高精度成像技术研究

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作者：刘欣远电子科技大学

学位级别：硕士

遮挡环境目标感知在反恐防暴、城市巷战、灾害救援、自动驾驶等领域极具研究意义与应用价值,当前迫切需求全天时、全天候低成本的高分辨、多维度雷达成像感知手段。三维合成孔径雷达(3D-SAR)通过天线阵列+孔径合成实现目标的高分辨三维... 详细信息

遮挡环境目标感知在反恐防暴、城市巷战、灾害救援、自动驾驶等领域极具研究意义与应用价值,当前迫切需求全天时、全天候低成本的高分辨、多维度雷达成像感知手段。三维合成孔径雷达(3D-SAR)通过天线阵列+孔径合成实现目标的高分辨三维成像,在城市环境目标成像感知极具潜力。然而,基于传统视距成像机理的3D-SAR将场景多径回波视为干扰,无法对非视距遮蔽目标成像,极大削弱了城市目标的成像感知能力。因此,如何解决当前3D-SAR成像的机理缺陷,实现城市环境非视距盲区的高分辨成像,需从成像新理论和新方法进行突破。围绕非视距雷达三维高精度成像问题,基于电磁多径散射、非视距成像、压缩感知稀疏重构等理论,本论文开展了非视距三维SAR高精度成像技术研究。论文的主要研究内容如下:1.研究了基于多径利用的非视距3D-SAR高精度成像基础理论。构建了非视距3D-SAR成像几何模型,分析了非视距信号的多径传播特性;建立基于多径散射的非视距3D-SAR回波模型,分析理想与非理想反射面的回波特性,探究了非视距约束下的观测孔径、成像分辨率性质;介绍了传统视距3D-SAR的时域后向投影成像算法原理,研究了基于形态学检测的非视距虚像识别与提取方法。2.研究了理想反射面下的非视距3D-SAR稀疏成像方法。分析了非视距场景目标的稀疏特性,建立基于压缩感知重构的非视距三维成像模型;针对目标的稀疏特性,提出了联合L1范数和全变分(TV)正则化算子的镜像稀疏三维成像(MSSTV)算法;针对该方法计算量大问题,引入距离徙动重构(RMA)核函数,研究了基于RM核函数的镜像稀疏全变差成像算法(RM-MSSTV),从而实现非视距3D-SAR的高效高精度成像;搭建了地面毫米波3D-SAR成像试验系统,通过实测数据验证了算法的有效性。3.研究了非理想反射面条件下的非视距3D-SAR自聚焦成像方法。分析了非理想反射面的电磁传播特性及回波的概率模型,构建了非理想反射面下非视距3D-SAR的相位误差估计模型;联合图像最优准则和RM-MSSTV稀疏成像算法,研究了一种基于联合约束的镜像稀疏全变差自聚焦成像算法(MS-RMMSSTV),提升非理想反射面下的非视距3D-SAR成像性能;通过实测数据分析了不同反射面对非视距雷达成像结果的影响,并验证了相关算法的有效性。

关键词：非视距成像 3D-SAR 三维成像稀疏重构自聚焦成像

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