毫米波辐射图像超分辨率复原及边缘检测算法研究

论文摘要

毫米波辐射成像技术应用非常广泛,除了在遥感、盲降、导航、精确制导和医学等领域有着重要的实用价值外,近年来开始被应用于全天候飞行着陆、无损安全检查以及汽车防撞等新兴的与国民经济密切相关的民用领域。但在获取图像的过程中,很多因素会导致图像质量的下降或退化,如系统噪声、运动模糊和非理想采样等,导致毫米波辐射成像系统采集到的图像往往无法满足指标要求,不能清晰准确的反映目标场景的特性,严重影响了科研实践的继续进行。在实际应用中,可以通过改善成像系统的硬件条件来提高成像的质量,但是技术上存在难度,且代价昂贵;也可以通过信号处理的方法对采集到的低质量的图像进行复原来提高图像质量。相比而言,在不改变硬件条件的情况下,毫米波辐射图像复原技术成为研究热点。首先,本论文介绍了毫米波辐射成像的原理和系统模型。然后,介绍了图像复原的原理和常用方法,以及超分辨率图像复原技术。接下来,本论文重点对POCS超分辨率复原算法进行了研究。讨论了运动估计的准确性对超分辨率复原算法的重要意义。以均方误差MSE和峰值信噪比PSNR作为图像复原效果的评价标准,通过一系列的对比实验,表明POCS算法较传统图像复原算法和一些其他的超分辨率复原算法,在复原效果上具有一定的优越性。通过分析POCS算法各参数对算法效果的影响,得出了一些在实际应用中的参数选择规律。最后,将POCS算法应用于毫米波辐射图像,研究了一种基于层次聚类的自适应二值化毫米波辐射图像边缘检测方法,能够真实准确的反映目标物体的轮廓特征。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.3 本文主要工作
• 第二章 毫米波辐射成像基础
• 2.1 引言
• 2.2 辐射成像理论
• 2.2.1 黑体辐射原理
• 2.2.2 发射率和天线温度
• 2.2.3 物体辐射特性
• 2.3 辐射成像系统
• 2.3.1 系统结构和工作原理
• 2.3.2 辐射成像系统模型
• 2.4 辐射成像的一般问题
• 2.5 小结
• 第三章 图像复原与超分辨率技术
• 3.1 引言
• 3.2 图像复原基础
• 3.2.1 图像退化模型
• 3.2.2 复原问题的求解
• 3.2.3 图像复原方法
• 3.3 图像超分辨率复原技术
• 3.3.1 基本概念
• 3.3.2 基础理论
• 3.3.3 超分辨率复原方法
• 3.4 小结
• 第四章 超分辨率图像复原算法研究
• 4.1 引言
• 4.2 图像处理效果的评价方法
• 4.3 POCS 超分辨率图像复原算法
• 4.3.1 算法原理
• 4.3.2 算法实现
• 4.3.3 算法流程
• 4.4 POCS 算法仿真实验
• 4.4.1 运动估计对POCS 算法的影响
• 4.4.2 传统图像复原算法与POCS 算法的比较
• 4.4.3 其他超分辨率复原算法与POCS 算法的比较
• 4.4.4 POCS 算法各参数的影响
• 4.5 小结
• 第五章 毫米波辐射图像超分辨率复原和边缘检测
• 5.1 引言
• 5.2 毫米波辐射图像POCS 复原
• 5.3 毫米波辐射图像边缘检测
• 5.3.1 图像二值化处理
• 5.3.2 层次聚类理论
• 5.3.3 基于层次聚类的自适应二值化方法
• 5.3.4 实验结果及分析
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间的研究成果