成像算法

摘要： 超宽带随机噪声雷达具有较高的成像分辨率和较强的抗电磁干扰能力,然而其高带宽特性给信号的采集硬件带来了沉重负担,压缩感知理论的出现可以很好地解决该问题。结合合成孔径雷达成像原理,提出一种适用于超宽带随机噪声雷达的压缩感知成像算法,该算法不仅可以极大地降低系统的采样频率并且可以使用较少的数据集对场景成像,因此可以节省系统的存储空间。成像结果表明,这种基于压缩感知的成像算法,在利用较少的测量数据集时仍然具有较好的成像效果,而采用传统线性成像方法会产生严重的伪影。由于压缩感知重建算法的计算复杂性随着成像维度的增加而增大,基于压缩感知的方法在时间和内存消耗方面远高于传统线性方法,以至于无法获得大尺度场景的重建,因此采用一种近似的重构算法,该算法在极大地降低计算复杂性的同时,保持着较好的计算精度,可以实现对大尺度场景的成像,文中实现了点数为2048×2048的场景重建。

摘要： 200公里单光子三维成像中国科学技术大学潘建伟、徐飞虎等实现超过200公里的远距离单光子三维成像,将成像距离从10公里突破到百公里量级,在远距离目标识别、对地观测等领域开辟了新应用。相关成果发表于Optica。如何实现远距离单光子成像雷达是该领域的研究热点。研究团队搭建了全新的单光子雷达系统,并对整套光学系统进行光学镀膜(系统透过率提高2倍)等。基于此单光子雷达系统,研究人员于2020年1月在新疆的高山上对百公里外的多个目标进行三维成像,并测试了单光子计算成像算法,结果显示该系统可以在200公里范围内进行精确的三维成像,成像灵敏度达到单像素单光子。

摘要： 地下小尺度体(如天然裂缝)作为地震波在地下传播的散射源。这些源点产生的波场将作为散射能量被识别。这种类型能量的振幅远小于从不同地层之间实际界面的反射记录同相轴。此外,散射能量通常被常规处理和标准成像算法所压制,其中应用了求和和平均过程。这种处理工作流程的共同目标是将重点放在高频振幅上,以增强地震同相轴的连续性,从而改善地下构造成像。我们的目标是通过整合相关散射能量信息作为另一个可解释的地震属性来对传统地震解释工作流程进行补充。本文应用的技术是基于深度成像算法,将记录的表面信息映射到多维、局部角度域(LAD)共成像点道集。该系统的优点是其独特的能力,能够在成像位置将波场直接分解为反射和散射能量。本文简要概述了该技术,并证实它能成功应用于鹰福特和巴尼特页岩储层,那里的地震数据只是中等质量,从而为野外钻井开发提供了准确、高分辨率和高确定性的地震解释。

摘要： 电阻层析成像(ERT)技术的非侵入性和可视化特点在管道泥浆浓度检测中具有独特的优势,作为ERT技术的核心,成像算法的选择对于检测水平有很大影响.采用LBP算法、Newton-Raphson迭代算法和Landweber迭代算法对3种管道泥浆流型进行反演成像,并从成像精度、成像速度和抗噪声能力3个指标定量评价了3种算法的适用性.计算结果表明,LBP算法具有最快的成像速度和最强的抗噪声能力;Newton-Raphson算法具有最高的成像精度.根据成像实时性的要求确定选用何种算法.

摘要： 将频率分集的思想应用在逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)成像中,通过单频信号合成宽带信号,可解决系统发射接收宽带信号复杂的问题.但窄带的合成可视为宽带信号的稀疏采样,由此带来了旁瓣提高等难点.提出一种基于频率分集ISAR体制的多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)目标成像算法,该算法将合成阵列接收的回波信号协方差矩阵进行特征值分解,得到信号子空间与噪声子空间,然后根据二者的正交性构建谱函数对目标位置进行估计,得到目标的超分辨二维像.将MUSIC算法与后向投影(back projection,BP)算法做了对比,仿真结果表明:在有较强噪声环境下,前者仍能有较好的成像效果,证明本文方法的应用可有效解决频率稀疏带来的高旁瓣问题.

摘要： 详细推导了宇宙线缪子传统散射成像算法:径迹类重建算法中具有代表性的最近邻点算法(PoCA)以及统计类重建算法中的最大似然散射角算法(MLS)、最大似然散射角和位移算法(MLSD)和期望最大算法(EM)。介绍了新发展的成像方法。进行了模拟实验,模拟研究表明统计类重建算法具有更好的成像精度。

摘要： 大椭圆轨道SAR(Highly-Elliptic Earth Orbital SAR)作为低轨SAR(LEOSAR)、中高轨SAR(MEOSAR、HEOSAR)的结合,具有观测范围广、时间分辨率高的特点,是非常具有应用前景的新型SAR系统.本文根据大椭圆轨道SAR的系统特点及优势,对大椭圆轨道SAR系统设计中的成像体制选择、工作参数选择、成像模式设计等进行了论述.针对大椭圆轨道SAR系统存在的特殊问题,对大椭圆轨道SAR的关键技术问题进行分析,提出了针对上升/下降时段、远地时段观测特点的高精度成像算法,并对大椭圆轨道SAR天线和空间环境适应性设计难点进行了总结.这些研究结果为大椭圆轨道SAR系统实现及应用提供有益参考.

摘要： 合成孔径声呐是一种高分辨率水下成像技术.该技术是基于小孔径基阵及其运动形成等效的大孔径,通过合成的大孔径波束形成过程,实现高分辨率成像.文章介绍了合成孔径声呐原理、特点、科学技术问题以及发展过程,分析了国内外合成孔径声呐研究的最新进展情况,并展望了合成孔径声呐的发展趋势.

摘要： 以GPGPU为代表的流处理架构以其优异的并行处理能力和综合性能功耗比在计算密集型应用中获得广泛关注,本文在分析流处理架构和编程模型的基础上,研究了基于GPGPU的合成孔径雷达成像算法,给出了算法的流处理实现流程,并且提出了两种改进方法.

摘要： 太赫兹全息成像技术在人体安检成像、隐匿武器检测、无损检测等领域具有广阔的应用前景.本文提出了一种能够避免产生距离混叠现象的三维稀疏太赫兹快速成像体制和成像算法.该方法通过对太赫兹雷达的三维成像几何及相应回波模型的分析,利用随机稀疏频点数据来有效消除距离混叠现象;同时利用对稀疏回波数据的频谱搬移和插值来获得包含目标完整信息的三维数据,以实现对目标的三维分辨成像.通过对0.2THz波段的仿真和实验数据的重建,验证了算法的正确性和有效性.

摘要： 地基合成孔径雷达(Ground Based Synthetic Aperture Radar,GB-SAR)差分干涉技术可获得亚毫米级的测量精度,在人造大型建筑物和地表形变监测领域具有广泛的应用前景.在成像处理方面,地基SAR成像几何构型具有合成孔径极短、方位波束宽、成像范围大的特点,与传统机载、星载SAR系统有很大差别,现有成像算法大都不能有效满足地基SAR实时成像处理需求.为此,本文提出一种基于子图像相干合成的地基SAR快速成像算法,能够实现地基SAR宽角度、近远场混合大场景数据的快速处理,得到伪极坐标系下成像结果.最后,利用仿真数据和实测数据对本算法进行了验证,证明了算法的有效性.

摘要： 针对传统成像算法近距离成像时容易散焦的问题,提出了一种改进的基于偏置相位中心近似的多子阵合成孔径声纳成像算法.算法通过考虑偏置相位中心近似误差的四阶及四阶以内方位空变项,有效提高了多子阵合成孔径声纳双根号形式距离历程的近似精度,进而推导了更为精确的点目标响应二维谱,并将其表示为类收发合置项和收发分置畸变项乘积的形式;在去除收发分置畸变项之后,多子阵合成孔径声纳回波数据就转换成单阵的回波形式,最后利用单阵线频调变标算法实现了图像重建.仿真试验和湖试实测数据成像结果验证了所提算法的有效性.

摘要： 本文首先提出了一种新的基于弧形阵列的MIMO-SAR成像模式,利用平台下方水平布置的弧形阵列天线,通过MIMO信号收发机制快速实现弧形孔径合成,获取平台周围观测区域的高时间高空间分辨率二维图像;在此基础上,详细介绍了该成像模式的工作原理,并建立弧形阵列MIMO-SAR成像信号模型,并结合弧形孔径构型的特殊性给出了一种基于频域积分的弧形阵列MIMO成像算法,该算法避免频域插值操作,并能增强图像质量;最后,通过计算机仿真验证了本系统进行成像模式的可行性和成像算法的有效性.

摘要： 以高炉料面的二维成像问题为背景,针对现有雷达系统提出了一系列信号处理优化算法.首先,利用信号相干叠加增强特性提出了一种抑制背景噪声的自相关算法;其次,利用冶炼先验知识和回波统计特性完成了多雷达时变阈值智能协同算法;最后,结合现场参数和主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)完成了数据交互与协同,同时用一种适用于料面模型的去野值α-β滤波算法进行进一步优化.经现场实践验证,上述改进的信号处理方法提高了成像稳定性,减少了图像的抖动和异常值的比例,系统的漏检率和错检率同步下降,高炉雷达对料面的检测概率较之前提高了约21.57％,检测精度提高了约10.42％,更好地满足了钢铁生产中对于高炉内料位进行实时监测的要求.

摘要： 在油气勘探中，地震正演模型的计算是地震波成像算法中最耗时的一部分。在传统地震波成像的正演模型中,一般假设地震波传播介质沿各个方向是具有各向同性(ISO)的,随着计算能力的提高,针对传播介质的各项异性(TTI)假设可以有效提高地震波成像精度.显式时间演进(ETE)方法是一种全新的类似有限差分的正演方法,可有效提升模拟精度.在两种不同介质假设条件下,针对ETE方法进行的并行化和优化.首先,针对ISO介质,对基于ETE方法的地震波正演方法在MIC和GPU上进行了并行化和性能优化.在GPU平台上,采用了基于共享内存的数据缓存机制,以及stencil拆分等方法来取得更好的性能.在MIC平台上,针对MIC的内存结构,提出了一种启发式的分块方法.和基于12核CPU的有限差分方法相比,优化后的基于GPU的ETE方法,在同等精度要求下,可获得31倍的性能加速;类似的,在相同的精度要求下,优化后的基于MIC的ETE方法可获得10.4倍的加速比.针对TTI介质中ETE算法系数系数矩阵过于庞大的问题,设计了一套基于多项式近似的压缩方法,将系数表由26.64GB缩减到92.64MB,从而为TTI在并行异构计算平台的实现提供了可能.

摘要： 天基次表层探测雷达是一种应用于深空探测中绕星探测阶段的有效载荷,以获取星体表面及地表下介质分层的地质结构信息为目的,进而通过反演获取地下物质的分布情况.本文首先建立了天基次表层探测雷达的回波仿真模型,进而推导了雷达接收回波的数学表达式;而后针对天基次表层探测雷达探测的特点,提出了一种天基次表层探测波数域成像算法.通过给定机载雷达参数与探测场景参数,进行了仿真并与传统的SAR成像方法进行了对比,验证了算法的有效性.

摘要： 随着毫米波器件集成技术的不断发展,毫米波全息成像技术水平不断提高,并且广泛应用于主动安检、军事雷达探测等领域.首先,对全息成像研究背景研究意义以及国内外发展现状进行介绍.其次,对扫描方式进行比较:直线阵列,弧形阵列,柱面扫面等,同时对系统的硬件进行说明介绍.再对应用在全息成像上的算法例如基础算法、NUFFT、压缩感知的算法进行介绍.最后对各个部分进行总结,再对发展提出期望.

摘要： 随着毫米波器件集成技术的不断发展,毫米波全息成像技术水平不断提高,并且广泛应用于主动安检、军事雷达探测等领域.首先,对全息成像研究背景研究意义以及国内外发展现状进行介绍.其次,对扫描方式进行比较:直线阵列,弧形阵列,柱面扫面等,同时对系统的硬件进行说明介绍.再对应用在全息成像上的算法例如基础算法、NUFFT、压缩感知的算法进行介绍.最后对各个部分进行总结,再对发展提出期望.

摘要： 本发明提供一种电力变电站采用红外热成像及可见光成像技术融合的人体目标特征检测算法，包括以下步骤：步骤S1，获取可见光摄像机拍摄的可见光图像和红外摄像机拍摄的红外热成像图像；并分别作预处理；步骤S2，对可见光图像进行行人检测，获得可见光图像行人检测区域A；步骤S3，对红外热成像图像进行行人检测，获得红外热成像图像行人检测区域B；步骤S4，将可见光图像行人检测区域A与红外热成像图像行人检测区域B进行比较，若重合面积超过一个设定重合面积阈值，则表示检测到行人目标。本发明可较好地排除外在影响因数，能够最大限度地提高检测的准确性和适用性。

摘要： 一种超分辨率算法的多层数字同轴全息成像系统和成像方法，该系统含有同轴的相干光源、设置多层样品的和成像芯片，所述的样品架具有驱动的微型马达，所述的成像芯片的输出端与计算机或电脑的输入端相连。利用超分辨率算法，将所述的N幅较低分辨率的全息图重构成为N幅具有不同焦距的高分辨率全息重构图。本发明系统摆脱了精确移动结构，具有结构简化、可用于各种典型的多层生物样品及非生物样品的特点，成像方法利用超分辨率算法，是确定性方法，具有超分辨率效果。通过多幅低分辨率的图像得到高分辨率重构图像。

摘要： 本发明所设计的实时动态质子成像和放疗的图像成像方法，它是通过带碘化铯涂层的TFT非晶硅平板探测器采集质子射线的能量，再通过数模转化得到图像，其特征是进行两次质子射线的能量采集，第一次采集是在质子射线射入被探测物体前，第二次采集是在质子射线经过被探测物体后；然后通过处理两次采集得到的数据形成图像。这种方法的特点在于，通过比对两次采集数据的偏差值，进而降低质子射线经过被测物体发生散射对成像带来的影响。

摘要： 本发明涉及一种多模态荧光‑太赫兹双通道成像系统、成像方法及算法，其中多模态荧光‑太赫兹双通道成像系统包括传送机构和壳体，以及设置在壳体内的样品台、荧光检测模块和太赫兹检测模块，荧光检测模块和太赫兹检测模块均与壳体相对固定设置，所述传送机构与样品台连接，且传送机构将样品台移动至荧光检测模块的检测位和太赫兹检测模块的检测位。本发明的成像系统方便安装，无需反复拆装便可实现荧光模块和太赫兹模块之间的切换。另外，每个成像模块可实现精准定位的同时也可进行远程操控和监管，更加智能。

摘要： 基于压缩采样匹配追踪重构算法的DVB‑T信号无源ISAR成像方法及成像系统，本发明涉DVB‑T信号存在通道内回波缺失情况下的无源逆合成孔径雷达成像方法及成像系统。本发明的目的是为了解决现有DVB‑T信号存在通道内回波缺失情况下的无源逆合成孔径雷达成像模糊甚至无法成像的问题。过程为：一、信号源发射单频段DVB‑T信号，经过目标反射后被雷达接收，接收的信号为回波，使回波信号缺失，对缺失的回波信号进行宽带合成，获得多频段DVB‑T信号的雷达回波；二、获得一维距离像；三、得到运动补偿后的一维距离像；四、应用压缩采样匹配追踪重构算法进行信号重构，重构出二维ISAR图像。本发明用于雷达技术领域。

摘要： 本发明提供一种电力变电站采用红外热成像及可见光成像技术融合的人体目标特征检测算法，包括以下步骤：步骤S1，获取可见光摄像机拍摄的可见光图像和红外摄像机拍摄的红外热成像图像；并分别作预处理；步骤S2，对可见光图像进行行人检测，获得可见光图像行人检测区域A；步骤S3，对红外热成像图像进行行人检测，获得红外热成像图像行人检测区域B；步骤S4，将可见光图像行人检测区域A与红外热成像图像行人检测区域B进行比较，若重合面积超过一个设定重合面积阈值，则表示检测到行人目标。本发明可较好地排除外在影响因数，能够最大限度地提高检测的准确性和适用性。

摘要： 一种超分辨率算法的多层数字同轴全息成像系统和成像方法，该系统含有同轴的相干光源、设置多层样品的和成像芯片，所述的样品架具有驱动的微型马达，所述的成像芯片的输出端与计算机或电脑的输入端相连。利用超分辨率算法，将所述的N幅较低分辨率的全息图重构成为N幅具有不同焦距的高分辨率全息重构图。本发明系统摆脱了精确移动结构，具有结构简化、可用于各种典型的多层生物样品及非生物样品的特点，成像方法利用超分辨率算法，是确定性方法，具有超分辨率效果。通过多幅低分辨率的图像得到高分辨率重构图像。

摘要： 基于关联成像算法实现便携式单像素相机的成像方法，涉及量子成像技术领域，步骤如下：单像素相机关联成像APP应用程序响应成像请求，利用调制图生成功能模块生成调制图，并将生成的调制图发送给微型投影仪用来生成结构光场；利用微型投影仪生成的结构光场照射物体；启动光接收和数据采集设备，光接收和数据采集设备采集物体反射光，将反射光光场做时空积分凝聚成单点探测値，并将探测値传入移动终端；移动终端接收探测値并存入其内部数据库；根据预先生成的调制图和探测値重构物体的图像。本发明的方法实现了利用现有的微型投影仪、移动终端、光接收和数据采集设备构成便携式单像素相机，利用移动终端控制拍摄和图像重构的过程。

摘要： 本发明涉及雷达快速成像算法技术领域，具体为一种弧形合成孔径成像快速时域成像算法，主要通过以下步骤：S1、建立模型；S2、计算单波束匹配函数；S3、成像计算；本发明针对圆弧式形变监测雷达的快速、高精度成像需求，结合圆弧式合成孔径成像雷达系统，提出了一种快速时域成像算法，在保证高精度成像的同时，大大降低了运算量，以满足系统对成像精度和成像速度的要求。

摘要： 基于关联成像算法实现便携式单像素相机的成像方法，涉及量子成像技术领域，步骤如下：单像素相机关联成像APP应用程序响应成像请求，利用调制图生成功能模块生成调制图，并将生成的调制图发送给微型投影仪用来生成结构光场；利用微型投影仪生成的结构光场照射物体；启动光接收和数据采集设备，光接收和数据采集设备采集物体反射光，将反射光光场做时空积分凝聚成单点探测値，并将探测値传入移动终端；移动终端接收探测値并存入其内部数据库；根据预先生成的调制图和探测値重构物体的图像。本发明的方法实现了利用现有的微型投影仪、移动终端、光接收和数据采集设备构成便携式单像素相机，利用移动终端控制拍摄和图像重构的过程。