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干涉合成孔径声纳三维成像研究

李袆  
【摘要】:干涉合成孔径声纳(Interferometic Synthetic Aperture Sonar—InSAS)是在合成孔径声纳(Synthetic Aperture Sonar-SAS)基础上垂直航迹方向增加一副(或多副)接收基阵,通过比相测高的方法得到场景的高度信息,从而得到场景的三维图像。可用于航道测量、地形/地貌测绘、水下考古、打捞和石油工业以及识别水雷等,研究干涉SAS对于我国国民经济建设和国防具有重要意义。 本文首先从SAS二维成像技术研究入手,给出了点目标SAS回波数据计算机仿真过程,并重点介绍了SAS二维成像算法和基于回波信号的SAS运动补偿偏置相位中心方法(Displaced Phase Center)。 论文对干涉合成孔径声纳信号处理进行了全面的论述和深入的研究,对其中的关键技术如复图像配准算法、干涉图降噪滤波以及干涉图二维相位展开进行了逐一重点分析。 论文主要讨论了基于几何形变和基于相关系数的两种配准方法,并通过仿真数据验证了复图像配准的正确性。 论文分析了干涉相位图的相位特性,并对像素平均法、条件邻域均值法、模糊中值法和矢量滤波法四种降噪方法进行比较分析。 论文对二维相位展开问题进行全面和详细的论述,重点分析了分支截断算法、质量图路径跟随法、最小不连续性算法、非加权和加权最小二乘算法的原理与实际应用。最后对各种算法的有效性、运算时间等性能指标进行了综合比较,并给出了比较结果。 最后,论文对全文工作进行了总结,并指出有待进一步研究和解决的问题。


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