一种基于超分辨率图像重建的合成孔径声纳成像方法

论文摘要

合成孔径声呐(SAS)是一种新型的水下成像声纳,得益于合成孔径雷达(SAR)的发展,在20世纪90年代进入了研究的活跃期,受到了世界各国的重视,是水声成像技术的重要研究方向之一。合成孔径声呐与常规图像声呐相比,它的优势在于可以利用虚拟孔径技术,只需要使用小孔径的基阵就可以得到与探测距离和信号工作频率无关的高方位向分辨力。然而合成孔径声纳的图像分辨率的进一步提高却受到现实条件的限制,在距离向分辨率方面,受到了工作频率的限制;在方位向分辨率方面,受到了声纳真实孔径大小的限制。本文对SAS成像技术进行研究,分析SAS图像分辨率进一步提高的限制因素,在现有SAS成像技术基础上,结合超分辨率图像重建技术,提出一种基于超分辨率图像重建的SAS成像方法。该方法通过在原声纳真实孔径的基础上进行扩充孔径和划分子孔径的操作,使子孔径的SAS图像满足多帧离散图像超分辨率重建的前提条件,然后使用超分辨率图像重建技术得到方位向和距离向分辨率均得到提高的高分辨率的SAS图像,实验结果表明本文提出的成像方法与常规SAS成像方法相比能获得更高分辨率的SAS图像。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.2 SAS 发展史以及国内外研究现状
• 1.3 本文工作与内容安排
• 第二章 SAS 成像原理
• 2.1 SAS 成像基本原理
• 2.2 线性调频信号
• 2.3 SAS 图像分辨率
• 2.4 本章小结
• 第三章 SAS 系统构成与成像算法
• 3.1 SAS 回波信号模型
• 3.2 SAS 系统构成与参数选取
• 3.2.1 常规SAS 系统构成
• 3.2.2 SAS 系统参数选取约束条件
• 3.3 距离多普勒成像算法
• 3.3.1 距离多普勒算法简介
• 3.3.2 距离多普勒算法一般流程
• 3.3.3 距离多普勒算法
• 3.4 本章小结
• 第四章 超分辨率图像重建
• 4.1 超分辨率图像重建技术简介
• 4.2 超分辨率图像重建原理
• 4.2.1 超分辨率重建的原理
• 4.2.2 超分辨率图像重建的前提
• 4.2.3 超分辨率重建基本步骤
• 4.3 多帧离散图像超分辨率重建
• 4.3.1 多帧离散图像超分辨率重建的概念
• 4.3.2 多帧离散图像超分辨率重建的技术分类
• 4.4 运动估计方法
• 4.5 MAP 概率估计超分辨率图像重建
• 4.6 本章小结
• 第五章 基于超分辨率图像重建的SAS 成像方法
• 5.1 基于超分辨率图像重建的SAS 成像方法
• 5.1.1 扩充原孔径与划分子孔径
• 5.1.2 子孔径发射时间间隔
• 5.1.3 成像方法具体实施步骤
• 5.2 实验仿真结果
• 5.2.1 单点成像实验结果
• 5.2.2 邻近两点成像实验结果
• 5.2.3 线成像实验结果
• 5.2.4 与常规 SAS 成像方法的性能比较
• 5.3 本章小结
• 结论
• 一、论文工作总结
• 二、下一步工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 答辩委员会对论文的评定意见