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《国防科学技术大学》 2008年
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基于稀疏约束正则化模型的图像提高分辨率技术研究

王光新  
【摘要】: 获取高分辨率的SAR和光学遥感侦察监视图像,是目前成像系统发展的主要方向之一,而成本、研制周期和硬件技术水平等因素在一定程度上限制了当前我国部分遥感观测图像的分辨率。因此,研究图像数据处理方法,改进图像的质量,提高图像的分辨率,具有重要的理论和实际意义。 论文以SAR图像与光学图像提高分辨率的不适定问题为背景,针对图像稀疏先验约束在提高分辨率处理中的有效应用,解决稀疏约束正则化模型处理的有关问题。本文的主要工作如下: 1)从多个角度系统揭示了SAR图像目标强散射中心的稀疏性机理 研究了SAR图像目标强散射中心稀疏性的成因。首先,从目标散射中心概念出发,根据电磁散射理论,通过理论研究与实验分析了目标散射中心的稀疏性。其次,从场景粗糙屈光面对后向散射强度的影响机理出发,揭示了SAR图像中多数场景表现为“近黑”的统计特性和物理原因。最后,从人类视觉稀疏分解的角度出发,对比分析了SAR图像与光学图像稀疏结构的异同。 2)利用SAR图像数据的Cauchy先验,建立了Lorentz函数稀疏约束正则化提高分辨率模型,并给出其快速求解算法 建立了Lorentz(洛伦茨)函数稀疏约束正则化提高分辨率模型,该模型对应于SAR图像数据的Cauchy分布的先验信息。给出了一种较快的求解算法,分析了该稀疏约束正则化模型的稳健性、压缩性和解的广义稀疏性,及其在SAR图像处理中的应用。 3)提出了一种变拟范数稀疏约束的正则化SAR图像提高分辨率模型,并建立了交互迭代的求解算法 目前,提高分辨率的正则化模型通常采用预先固定的l p拟范数的方式。在此基础上,提出了一种正则化约束项随着数据而变化的正则化模型。本文将其称为变拟范数约束的正则化模型。根据稀疏约束拟范数与广义高斯分布形状参数的关系,研究了模型稀疏约束项的确定方法,给出了一种交互迭代求解的方法,并将其应用于SAR图像目标提高分辨率处理。 4)建立了拟范数稀疏约束正则化模型与解的稀疏性之间的关系,并提出一种对SAR图像幅度进行部分压缩的提高分辨率算法 采用不同的拟范数约束项,正则化模型的解会具有不同的稀疏性。研究了拟范数的形式与模型最优稀疏解的关系,指出了l p拟范数中p的取值特点。推导了拟范数正则化约束模型的阈值特性,给出了阈值与拟范数以及正则化参数的关系。并推导了观测数据噪声水平和解的稀疏性的关系,由此得到了模型对解的稀疏性的决定机制。推导了拟范数约束正则化模型的压缩性质,并提出了一种部分压缩算法,以保持目标散射中心的幅度。 5)针对广义高斯和泊松分布噪声条件下提高分辨率处理,给出了非二次数据度量和稀疏约束的正则化模型与求解算法 针对光学图像,研究了非高斯噪声条件下图像提高分辨率的正则化方法,分别从Bayes估计和正则化变分的角度研究了正则化模型的构造问题,得到了具有不同形式非二次数据度量项的正则化模型。为该正则化模型引入了边缘稀疏约束,并研究了求解方法。考虑了两类典型的非高斯噪声,即广义高斯分布噪声(涵盖了均匀分布、Laplace分布、重尾分布等多种情况)和泊松分布噪声,主要采用了光学遥感图像来进行实验分析。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP391.41

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张志;基于先验约束的图像复原方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
2 卜丽静;基于稀疏理论的星载雷达图像超分辨率重建[D];辽宁工程技术大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 董臻,朱国富,梁甸农;基于外推的SAR图像分辨率增强算法[J];电子学报;2002年03期
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3 周宏潮,朱炬波,王正明;SAR图像增强的前向-后向扩散方程方法[J];电子学报;2004年12期
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10 赵侠;王正明;;SAR图像相干斑抑制和特征增强的自适应正则化变分方法[J];红外与毫米波学报;2007年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 曾建军;夏慧异;叶仁玉;;J_(1N)统计量的优化计算[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年06期
4 王兴旺;张启斌;杨勇;侯争光;姜家庆;;InSAR干涉图滤波方法比较[J];安徽农业科学;2009年17期
5 郎云雯;段美英;鲁绍坤;杨德;;岭回归分析程序的设计与实现及农业应用实例[J];安徽农业科学;2011年28期
6 普映娟;杨朝凤;;多维适宜测评方法研究[J];安徽农业科学;2012年18期
7 刘有新;方龙祥;;定数截尾数据缺失场合下Weibull分布的Bayes统计分析[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2007年02期
8 朱五英;;具有部分缺失数据两个几何分布总体的估计[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2008年01期
9 王慧;;回归系统的一种有偏估计与广义最小二乘估计的相对效率[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2009年05期
10 王先华;;安全控制论原理和应用[J];兵工安全技术;1999年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谭守标;霍剑青;郝建;王晓蒲;赵永飞;谢行恕;;高分辨率软X射线显微成像下细胞的自动提取?[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
2 孙明竹;赵新;程小燕;孙程;卢桂章;;面向复杂作业的微操作机器人关键技术研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 李旻珺;杨博;胡静;;星光导航湍流退化星图复原算法研究[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年
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5 王廷芳;黄思训;杜华栋;;大气边界层GEM模式参数反演的理论分析及数值试验[A];2008年北京气象学会科技优秀论文集[C];2008年
6 张旭明;熊有伦;尹周平;;噪声污染运动模糊图像点扩散函数估计[A];图像图形技术研究与应用(2010)[C];2010年
7 廖汉程;毛士艺;;SAR数字图像后处理系统的硬件与软件设计[A];第十届全国信号处理学术年会(CCSP-2001)论文集[C];2001年
8 甘荣兵;王建国;何川;;对合成孔径雷达的弹射式干扰性能分析[A];第十一届全国信号处理学术年会(CCSP-2003)论文集[C];2003年
9 黄艺毅;王军锋;刘兴钊;;双站ISAR成像算法的研究[A];第十三届全国信号处理学术年会(CCSP-2007)论文集[C];2007年
10 高磊;邹江威;陈曾平;;一种ISAR成像信号中微动成份分离方法[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张帆;全景视觉图像质量优化方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王猛;煤矿深部开采巷道围岩变形破坏特征试验研究及其控制技术[D];辽宁工程技术大学;2010年
3 李晓明;ENVISAT卫星ASAR波模式数据海浪反演算法研究[D];中国海洋大学;2010年
4 秦海华;Helmholtz方程的若干反问题研究[D];兰州大学;2010年
5 陈宇;电容层析成像反问题求解及图像重建算法研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
6 杨红;污水生化处理的智能建模与优化控制策略应用研究[D];华南理工大学;2010年
7 赵晓丹;基于非先验函数系的信号识别[D];江苏大学;2010年
8 鲁志波;医学图像增强与插值的算法研究[D];解放军信息工程大学;2007年
9 王建强;弹道学中的地球重力场若干理论问题研究[D];武汉大学;2010年
10 蒋廷臣;星载宽幅合成孔径雷达干涉测量形变监测理论与应用研究[D];武汉大学;2010年
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1 邓慧琳;不可压缩渗流方程的研究[D];河南理工大学;2010年
2 余波;惯性约束聚变的中子半影成像诊断系统和非线性重建方法研究[D];中国工程物理研究院;2010年
3 史卫平;DInSAR技术及其在矿区地面沉降监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
4 蒲锰;非侵入式矿井提升机PLC电控系统实时故障诊断方法的研究[D];山东科技大学;2010年
5 刘军;数字电视存在问题的研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
6 苏韩;逆威布尔分布的Bayes估计问题[D];广西师范学院;2010年
7 邓立凤;逆高斯分布参数的Bayes 估计研究[D];广西师范学院;2010年
8 张海丽;非线性抛物型方程若干类反问题的研究[D];浙江理工大学;2010年
9 李华北;基于数字图像技术在土木结构物损伤裂缝检查应用的研究[D];郑州大学;2010年
10 崔盈慧;基于障碍物智能识别的人机融合汽车安全预警研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨沈斌;李秉柏;申双和;张萍萍;;基于特征保持的线性多通道最优求和SAR图像滤波算法[J];测绘学报;2006年04期
2 黄世奇;刘代志;;星载SAR成像与SAR图像中一些不确定性因素分析[J];测绘学报;2007年02期
3 葛咏,王劲峰;基于机理的合成孔径雷达系统成像误差理论分析[J];地球信息科学;2000年01期
4 姜国安;宋红军;;SAR方位模糊分析与抑制[J];电子测量技术;2007年12期
5 董臻,朱国富,梁甸农;基于外推的SAR图像分辨率增强算法[J];电子学报;2002年03期
6 苏秉华,金伟其;基于Poisson-Markov场的超分辨力图像复原算法[J];电子学报;2003年01期
7 焦李成,谭山;图像的多尺度几何分析:回顾和展望[J];电子学报;2003年S1期
8 杜小勇;胡卫东;郁文贤;;基于稀疏成份分析的逆合成孔径雷达成像技术[J];电子学报;2006年03期
9 汪雄良;冉承其;王正明;;基于紧致字典的基追踪方法在SAR图像超分辨中的应用[J];电子学报;2006年06期
10 闫华;刘琚;;考虑亚像素配准误差的超分辨率图像复原[J];电子学报;2007年07期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王程;SAR图像相干斑抑制和光学图像序列超分辨率技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
2 吴显金;自适应正则化图像复原方法研究[D];国防科学技术大学;2006年
3 邵文泽;基于图像建模理论的多幅图像正则化超分辨率重建算法研究[D];南京理工大学;2008年
4 乔建苹;超分辨率重建与图像增强技术研究[D];山东大学;2008年
5 卢成武;基于多尺度几何分析和能量泛函的图像处理算法研究[D];西安电子科技大学;2008年
6 唐斌兵;基于先验约束的多幅图像超分辨重构技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
7 郭武;面向图像处理的独立分量分析方法[D];国防科学技术大学;2008年
8 王卫威;基于最优估计的SAR图像提高分辨率方法研究[D];国防科学技术大学;2008年
9 郑钰辉;空域自适应滤波方法及其在斜模式遥感图像复原中的应用[D];南京理工大学;2009年
10 孙玉宝;图像稀疏表示模型及其在图像处理反问题中的应用[D];南京理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 彭祥龙;基于马尔可夫随机场的SAR图像复原和分割[D];电子科技大学;2003年
2 韦海军;合成孔径雷达相干斑噪声建模与抑制技术[D];国防科学技术大学;2004年
3 倪永婧;基于纹理细节的图像去噪算法的研究[D];燕山大学;2006年
4 袁磊;极化SAR图像增强与分类技术研究[D];电子科技大学;2007年
5 袁震宇;SAR图像处理的l_k范数约束正则化模型求解问题研究[D];国防科学技术大学;2007年
6 梅丹;正则化模型下图像处理的算法设计与实现[D];国防科学技术大学;2007年
7 郭良益;基于偏微分方程方法的多幅图像超分辨方法研究[D];国防科学技术大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汤志伟,王运锋,王建国,黄顺吉;合成孔径雷达图像中桥梁形状的目标识别[J];电波科学学报;2000年01期
2 万朋,王建国,黄顺吉;SAR图像目标综合检测方法[J];电子学报;2001年03期
3 董臻,朱国富,梁甸农;基于外推的SAR图像分辨率增强算法[J];电子学报;2002年03期
4 王岩,梁甸农,郭汉伟;基于改进正则化方法的SAR图像增强技术[J];电子学报;2003年09期
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6 汪雄良;冉承其;王正明;;基于紧致字典的基追踪方法在SAR图像超分辨中的应用[J];电子学报;2006年06期
7 付丽华,李宏伟,张猛;基于小波变换的复杂噪声背景中谐波恢复方法[J];工程地球物理学报;2005年01期
8 周红建,李相迎,彭雄宏,王正志,薄涛;从卫星SAR海洋图像中检测船目标[J];国防科技大学学报;1999年01期
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10 王怀野,张科,李言俊;各向异性滤波在红外图像处理中的应用[J];红外与毫米波学报;2005年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 朱培民;俞国柱;王家映;;地震信号的对称性、高斯性及其检测方法[A];2001年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十七届年会论文集[C];2001年
【相似文献】
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2 王光新;林有明;张送保;;SAR图像数据稀疏性分析及在特征增强中的应用[J];计算机科学;2011年02期
3 张雍吉;范晋湘;段连飞;;基于区域特征的光学图像与SAR图像配准算法[J];合肥学院学报(自然科学版);2008年04期
4 张静;王国宏;林雪原;;一种基于正则化方法的SAR图像边缘检测算法[J];武汉大学学报(信息科学版);2007年10期
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7 王磊,张钧萍,张晔;基于特征的SAR图像与光学图像自动配准[J];哈尔滨工业大学学报;2005年01期
8 贾承丽;匡纲要;;SAR图像自动道路提取[J];中国图象图形学报;2005年10期
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2 高贵;匡纲要;;基于最小二乘拟合的SAR目标方位角估计研究[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2003年
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4 薛笑荣;张艳宁;申家振;王佩;胡伏原;;基于树型小波变换的SAR图像噪声滤波方法[A];信号与信息处理技术——第一届信号与信息处理联合学术会议论文集[C];2002年
5 宫月菲;曹德忠;汪凯戈;;光学图像的无噪声放大[A];第十届全国量子光学学术报告会论文论文集[C];2002年
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7 杨元喜;徐天河;;综合验前模型信息和验后观测信息的自适应正则化方法[A];《大地测量与地球动力学进展》论文集[C];2004年
8 孙娅;柳建新;童孝忠;;正则化方法在地球物理不适定反演中研究现状[A];中国地球物理·2009[C];2009年
9 胡伏原;张艳宁;薛笑荣;苏爱民;;基于树型小波和灰度共生矩阵的SAR图像分类[A];信号与信息处理技术——第一届信号与信息处理联合学术会议论文集[C];2002年
10 方勇;;综合多视角SAR图像改正遮蔽区试验[A];第十三届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2001年
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1 ;关于建立高校毕业生就业见习制度的通知[N];中国人事报;2006年
2 本报记者  潘继红;亚航展有望成为全球最大民用航空工业展会[N];国际商报;2007年
3 任征 文伟;国防电子展搭建贸易良好平台[N];中国贸易报;2006年
4 蒙志军;加快创新步伐 提供科技支撑[N];湖南日报;2007年
5 证券时报记者 李坤李沫;江苏三友参与北斗系统产品研发[N];证券时报;2007年
6 廖文根;779个项目荣获国防科技奖[N];人民日报;2007年
7 本报记者 刘立红;点亮和谐家园的明灯[N];中国老年报;2009年
8 记者 郑黎;省政府与国防科工委共建长春理工大学[N];长春日报;2006年
9 本报记者 李亦金曹卫新;江苏三友支持北斗卫星系统项目[N];证券日报;2007年
10 本报记者 王握文;问题的支点作用有多大[N];解放军报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王光新;基于稀疏约束正则化模型的图像提高分辨率技术研究[D];国防科学技术大学;2008年
2 王运锋;SAR图像与光学图像数据融合算法研究[D];电子科技大学;2003年
3 王林军;正则化方法及其在动态载荷识别中的应用[D];湖南大学;2011年
4 方晟;基于正则化的高倍加速并行磁共振成像技术[D];清华大学;2010年
5 邓志亮;两类不适定问题的正则化方法研究[D];兰州大学;2010年
6 唐斌兵;基于先验约束的多幅图像超分辨重构技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
7 王卫威;基于最优估计的SAR图像提高分辨率方法研究[D];国防科学技术大学;2008年
8 贾承丽;SAR图像道路和机场提取方法研究[D];国防科学技术大学;2006年
9 句彦伟;几类多尺度非线性随机模型与SAR图像Bootstrap分割研究[D];西北工业大学;2007年
10 李禹;SAR图像机动目标检测与鉴别技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 毛海舟;求解第一类Fredholm积分方程的正则化方法及应用[D];上海交通大学;2010年
2 张卫华;具Robin边值的反向热传导问题的几种正则化方法[D];兰州大学;2010年
3 李中锋;两个数学物理反问题的Landweber迭代正则化方法[D];兰州大学;2010年
4 李孟君;基于隐含相似性的光学和SAR图像配准研究[D];国防科学技术大学;2008年
5 倪伟;基于匹配追踪算法的SAR图像提高分辨率方法研究[D];国防科学技术大学;2006年
6 王子路;星载SAR图像与光学图像配准方法研究[D];国防科学技术大学;2007年
7 付庆云;求解非线性反问题的稀疏约束正则化方法研究[D];大连海事大学;2012年
8 刘媛媛;动力系统方法在反问题数值求解中的应用[D];吉林大学;2009年
9 王远磊;基于正则化与粒子群算法的PCS纳米颗粒测量反演算法研究[D];山东理工大学;2010年
10 高源;正则化最小二乘结合偏微分方程的图像复原技术研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
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