反向投影穿透成像的自聚焦理論與實驗研究.pdf

1、表層穿透雷達是利用電磁波對表層下目標定位、檢測和識別的設(shè)備，在民用和軍事領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。與之相關(guān)的信號處理技術(shù)中，穿透成像可以有效地降低數(shù)據(jù)解譯難度，意義重大。介質(zhì)的電磁參數(shù)是實現(xiàn)穿透成像的必要條件，但工程環(huán)境中，介質(zhì)參數(shù)往往很難精確獲知，這給穿透成像帶來很大不確定性。自聚焦技術(shù)通過評估圖像聚焦程度自動調(diào)整參數(shù)完成聚焦，可有效解決參數(shù)未知的問題，實現(xiàn)不依賴參數(shù)配置的穿透成像，有利于促進穿透雷達的推廣和應(yīng)用。
　　目前對穿透雷達自

2、聚焦成像技術(shù)的研究較少，尚缺乏自聚焦方法的機理與特性等的一些基礎(chǔ)理論研究，尤以受介質(zhì)環(huán)境影響較大的探地雷達為甚。本人在學(xué)期間，以探地雷達信號處理為主要研究內(nèi)容，因此，本文開展了探地雷達自聚焦成像的基礎(chǔ)理論和方法的研究，以期促進穿透成像技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。論文從自聚焦成像的基本原理、實現(xiàn)自聚焦成像的理論依據(jù)、聚焦度函數(shù)導(dǎo)出及性能分析三個方面展開了研究工作。
　　穿透雷達的自聚焦成像技術(shù)借鑒了光學(xué)自動聚焦成像方法，通過評估圖像聚焦程度，

3、自動調(diào)整參數(shù)完成聚焦，從而擺脫未知介質(zhì)參數(shù)的束縛。第二章回顧了光學(xué)、SAR/ISAR領(lǐng)域的自聚焦技術(shù)，闡述了穿透雷達自聚焦成像的理論模型和實現(xiàn)方法。在自聚焦成像中，聚焦度函數(shù)是實現(xiàn)自聚焦的關(guān)鍵，為定量描述其性能，本章提出了衡量聚焦度函數(shù)性能的指標及其計算方法。
　　為實現(xiàn)自聚焦成像，圖像中必須存在能反映參數(shù)偏差程度的特征，因此第三章展開了對探地雷達圖像形態(tài)特征的研究。本章利用點擴散函數(shù)疊加模型，對圖像中的擴散旁瓣的成因進行了理論解

4、釋，并導(dǎo)出了描述了擴散旁瓣幾何形態(tài)的數(shù)學(xué)模型。分析表明，成像結(jié)果隨參數(shù)變化表現(xiàn)出“散焦－聚焦－散焦”規(guī)律，從而為自聚焦成像提供了基本依據(jù)。
　　聚焦度函數(shù)用于評估圖像聚焦程度，是實現(xiàn)自聚焦成像的關(guān)鍵，第四章通過理論分析和實驗驗證，就這一問題進行了研究。首先總結(jié)了現(xiàn)有的聚焦度函數(shù)及其問題，利用點擴散函數(shù)疊加模型，給出了導(dǎo)致一般聚焦度函數(shù)性能退化的原因，進一步推導(dǎo)了新的聚焦度函數(shù)，最后通過實驗驗證了文中提出的諸多結(jié)論。為使實驗數(shù)據(jù)符合