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毫米波无源成像超分辨算法研究及DSP实现

李慎之  
【摘要】:毫米波无源成像系统利用场景中不同目标辐射亮温强度的差异进行成像。毫米波成像与红外、光学和微波成像相比,具有独特的优势,在遥感、导航、安检、战场监视等领域具有重要的应用价值。 然而,由于天线孔径限制和衍射受限的影响,毫米波无源成像具有低通效应,从而导致系统所获取的图像分辨率较低。除了可以通过增加天线孔径尺寸来提高分辨率,还可利用超分辨图像复原算法对获取图像进行处理。本文围绕毫米波超分辨图像复原问题开展了研究和实验验证工作,主要研究内容如下: 1.针对不同超分辨算法对毫米波图像的复原有效性问题,分析对比了Lucy-Richardson算法、统计优化频域校正算法等五种已有的基于统计优化的单帧超分辨图像复原算法。 2.针对单帧超分辨图像复原算法没有利用图像序列之间互补信息的缺点,研究了基于亚像素平移理论的多帧超分辨图像复原算法,该算法能够进一步提高图像复原能力。 3.根据成像系统实时性要求,对已有的基于统计优化的单帧超分辨图像复原算法的运算量及内存需求进行估计,将这些算法移植到高性能DSP实际硬件平台中,并进行优化改进,提高了处理速度和复原效果。 4.设计完成了以ADSP-TS201为核心处理器的毫米波无源成像系统实时信号处理单元,实现了与数据采集FPGA通信,定标通道校正、图像重排预处理及超分辨算法函数库等功能。 以上算法研究通过仿真验证了超分辨图像复原算法针对毫米波图像的有效性,硬件实现通过实测实验验证实时信号处理单元满足了实际系统的功能指标要求。


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