通过天线波束扫描扩大SAR区域成像范围

研究通过天线波束扫描扩大SAR区域成像范围的方法，以适应较大区域中等分辨率成像的要求。推导了天线扫描角速度、角度范围与所需成像范围和方位分辨率的关系。选择天线扫描角速度，使得在一个合成孔径时间内，波束恰好扫过3分贝波束宽度，而合成孔径长度由要求的方位分辨率、波长、斜距和斜视角决定。天线扫描角度范围由要求的成像区方位宽度、斜距、斜视角、载机速度和波束方位宽度决定。最后，介绍了某机载SAR试飞得到的成像结果。在运动补偿之后．采用线性距离多普勒算法成像。     

基于幅度补偿的混凝土合成孔径聚焦成像方法

合成孔径聚焦技术(Synthetic aperture focusing technique,SAFT)通过叠加邻近多道通的回波信息,可增强目标缺陷的信号特征,被广泛应用于超声无损检测领域。对于大深度混凝土结构的无损检测问题,由于超声波的衰减作用明显,传统B扫描及SAFT方法的成像效果均不理想。为提高混凝土超声成像的质量,测定了混凝土中超声波传播的相对衰减系数,引入幅度补偿技术对微弱回波信号进行幅度补偿,然后再对补偿信号进行SAFT成像处理,进一步增强了超声成像效果。人工混凝土块实验表明,本文所提方法比传统成像方法具有更高的成像分辨率,底部缺陷反射更加清晰,同时内嵌铁管及木块的实验均验证了本文方法的有效性。     

基于波束锐化技术的SAR图像增强方法

在对给定的合成孔径雷达图像进行增强处理时 ,遇到的主要问题就是相位信息的丢失和对成像系统参数的一无所知。本文将波束锐化技术与合成孔径辐射方向性图的估计相结合 ,为处理此类数据提高图像的视在分辨率提供了一种方法。该处理过程由一个优化的有限冲激响应滤波器构成。滤波器的设计思想基于最小均方误差准则 ,系数对称分布 ,系数取值决定于原图像中孤立强散射点的方位向响应 ,因为此响应可以被近似视为成像系统的合成孔径辐射方向性图。点目标仿真表明雷达角分辨率能够提高近 2倍。实测数据处理结果证明了该方法的有效性     

焊缝声发射源二维时间反转成像定位方法研究

焊缝检测一直是工业无损检测的一个重点检测对象,但是目前还没有一种可靠准确的动态检测方法,而应用声发射检测技术实现焊缝动态监测的一个重要方面就是声源定位问题。本文提出采用时间反转成像理论进行声发射源定位,主要对两种成像方法处理结果进行探讨。根据声发射检测特点,结合时间反转聚焦理论,推导了损伤声源信号时间反转过程,有效提高了信号的信噪比;根据四点圆弧成像方法,理论分析了两种成像方式的特点;最后通过数值仿真验证定位方法,从仿真实验结果可知,该成像定位算法可准确确定声源位置,同时发现两种成像方式的时反成像图存在一定差异,但经过阈值化处理后,成像结果一致,对定位精度没有影响。     

机载SAR成像信号处理研究和实践

成像信号处理是合成孔径雷达(SAR)的核心．必须根据SAR系统战技指标的要求，设计先进、合理和实用的成像信号处理方案和算法。某型机载SAR旁视成像模式综合运用二维可分离成像算法、预处理和运动补偿，前斜视成像模式综合运用线性距离多普勒成像算法、天线扫描和运动补偿，满足了全数字化、机上实时成像的要求。样机试飞中，在国内首次获得高清晰度3m分辨率的旁视SAR图像和首次实现高分辨率前斜视SAR成像。试飞数据在地面处理后，在国内首次获得方位分辨率优于0．5m的成像结果。     

时空域相关自适应小波包声发射信号降噪方法

现有的小波变换方法在对受强噪声干扰的声发射信号降噪时,由于忽略了小波系数之间的相关性,容易造成信号失真。针对该问题,提出了一种基于时空域相关性的自适应小波包声发射信号降噪方法。算法采用自适应冗余小波变换,最大限度保留了信号的时域空域特征,并利用小波系数在时域空域上存在的相关性,提高对声发射信号及噪声的甄别能力,提升降噪效果。同时利用小波系数在空域上的相关性寻找最佳分解层数,进一步提升了算法的适应性。为了验证本文提出算法的有效性,分别在模拟声发射信号和断铅信号上添加不同程度的噪声,并进行降噪实验。实验结果表明,与其他算法相比,经过本文算法处理的信号信噪比大大提高,均方根误差也有一定程度的降低。     

非线性调频信号参数估计算法

分析了非线性调频（NLFM）信号参数估计问题，提出了利用二次相位差分使相位降阶，使NLFM信号的参数估计转化为成熟的正弦波频率估计，而NLFM信号参数估计算法从三维搜索简化为三次一维搜索，既减少了计算复杂度，又有利于工程实现；另外从正弦波频率估计问题出发推导出对信号参数α3估计的最佳相关延迟量为2T/7,向时还考虑了延迟相关对信号信噪比的影响，发现一次延迟相关信号信噪比至少下降3dB，两次延迟相关至少下降7dB，而且信噪比越小，下降越多，因此该算法适用于高信噪比条件，仿真结果表明，该算法在较高的信噪比条件（RSN＞2dB)下具有较好的性能。     

强反射和噪声干扰下的脉冲声源成像方法

针对强反射和背景噪声给脉冲声源成像定位辨识带来干扰的问题,本文以波束形成算法为基础,提出一种在强反射和噪声干扰下的脉冲声源成像方法。不同于常规的有效值输出模式的波束形成方法,本文在将各传声器阵列信号时延叠加后,以叠加信号的最大绝对值作为波束形成的输出,能够提高波束形成方法在强反射和背景噪声干扰下对脉冲声源定位辨识的灵敏度。通过在具有强反射和背景噪声干扰环境下的脉冲声源成像定位实验验证了方法的有效性。     

粗晶材料超声检测信号的小波变换去噪方法

本文研究多尺度小波分析方法在粗晶材料超声缺陷信号增强中的应用。在分析晶粒噪声和缺陷信号频谱分布的基础上，提出一种基于小波变换系数软阈值处理再重构的方法来提高信噪比。实验结果表明，该方法具有很好的去噪效果，增强了缺陷的检出率。     

超高分辨率机载SAR成像算法及其GPU实现

雷达成像分辨率的不断提高,给SAR高精度实时成像处理带来了新的挑战。采用高效精确的成像算法以及对算法进行硬件加速是解决该问题的有效途径。本文提出了一种适用于超高分辨率机载SAR成像的精确高效成像处理方案,并利用并行化硬件平台GPU对该成像方案进行了硬件加速。实测数据处理结果充分验证了该处理方案的聚焦精度和处理效率。     

Ultrasonic Computed Tomography Imaging Method of Concrete Materials Based on Simulated Annealing Genetic Algorithm

Stability and accuracy of the imaging results are still unmet practical demands for ultrasonic computed tomography(CT)of concrete material.To address these issues,a CT technique based on simulated annealing genetic algorithm(SAGA)is presented in this work.Firstly,a natural weight matrix with clear physical meaning is introduced in the inverse algorithm and then a quadric broadening objective function is formed according to the propagation characteristics of ultrasound in concrete.After that,the simulated annealing(SA)searching is added to speed up the inverse process and to improve the convergence and stability of the algorithm.Finally,the optimal inverse imaging results have been achieved by variable ectopic adaptive genetic algorithm.The numerical simulation experiments have shown that the usage of the correct priori information and the excellent characteristic of SAGA in searching the global minimum value of the function have produced accurate and effective results with stable numerical values.The imaging resolution is improved and the imagining results reflecting the inner defections of the tested objects are more reliable and accurate.     

基于波前探测的视网膜图像半盲解卷积复原

获取高分辨视网膜图像的难点在于是否能够消除成像系统中像差的影响。为了进一步改善图像质量、提高视网膜细胞组织的观察分辨率,提出了结合自适应光学成像技术和视网膜图像后处理算法的方法。通过视网膜成像系统中的自适应光学技术实时校正人眼像差并获取初始视网膜图像,根据成像系统中的残余像差重建光学传递函数作为图像复原模型初始参数估计,最后对视网膜图像进行条件约束迭代半盲解卷积复原,进一步消除像差对成像质量的影响,从而得到高分辨率视网膜图像。实验结果表明:由这种方法处理的视网膜图像质量能得到明显提高,其图像质量客观评价参数(GMG,LS和PSV)比原始图像提高近1倍,在视网膜细胞的空间频率范围内(70～90 cyc/deg),复原后图像的功率谱平均值比原始图像提高了10倍左右,基本能满足观察分辨率要求。     

最大熵磁共振成象理论

由于在实际磁共振成象系统中，只能得到有限的频谱数据，利用传统的ＦＦＴ方法重建磁共振图象，将导致截断的伪影和低的分辨率。本文提出了一种基于ＡＲ模型的最大熵磁共振成象算法，利用ＡＲ模型外推未知频谱数据，替代了ＦＦＴ方法的填零法重建，并利用了ＢＵＲＧ算法中的ＡＲ模型参数计算的有效性，不仅消除了截断伪影、抑制噪声、提高了分辨率，而且使重建时间与ＦＦＴ方法相当，完全适用于临床应用。     

基于局部密度的单类分类器LP改进算法

为了提高基于支持域的单类分类器识别率,提出将局部密度加入到分类器设计当中。在Campbe ll等的LP算法基础上,通过k近邻方法对每个样本点引入局部密度因子pi,重新刻画了原算法,使处于不同密度区的数据对分类器的作用不再被同等对待,高密度区的数据对分类超平面作用被强化,而低密度区的数据被削弱,结果使分类超平面自动靠近高密度区而提高了识别率。真实数据集上的实验结果表明,引入局部密度的D-LP算法其泛化性能较原算法有较大提高。     

一种超分辨SAR处理方法(英文)

同其他SAR成象方法相比,CS算法是一种无需任何内插即能补偿距离徙动的新方法,然而,其分辨力不优于傅氏方法.为改善其方位分辨力,本文提出一种CSB算法,该方法不仅能提高成象分辨力,而且仍能保留CS算法 在二维空变相关时不需要内插的优点.     

基于直线型超声电机的两自由度精密定位平台

搭建了一种新型两自由度精密定位平台,主要由直线型超声电机、直线导轨、工作台三部分组成。采用了直线型超声电机,利用非统一截面杆在正交方向上的两个四阶弯振模态作为工作模态,其最高速度为190mm／s,最大推力为19N。该平台具有响应速度快,无后冲,高精度,断电自锁和工作行程大的特点。在位置检测装置具有1μm分辨率的情况下,其闭环最高定位精度小于2μm,且开环分辨率可达到1μm。     

基于变换空间近邻图的自助型局部保持投影

局部保持投影(LPP)是一种典型的降维方法,通过保持数据的内在几何结构,LPP能够获得潜在的判别能力.然而,传统LPP的性能取决于人工预定义的近邻图,并且严重依赖于最近邻标准在原始数据空间中的性能.因此本文提出了一种新的降维算法--自助型局部保持投影(sdLPP).该方法首先执行LPP获得投影方向,然后在其变换的空间更新近邻图,并重复LPP.另外,本文还提出了一种改进的拉普拉斯打分(Laplacian score)标准作为算法迭代终止和判别力的参考.最后,在几个公共的UCI和人脸数据集上验证了该方法的有效性.     

Advances in Photoacoustic Imaging for Interventional Application

The incidence and mortality of cardiovascular diseases and gastrointestinal cancer have gradually increased in recent years,and these diseases have become major social and public-health concerns.New requirements have been proposed for the clinical diagnosis of these diseases in the hope that,by accessing accurate structural information,to further grasp the functional information which closely related to the development of the diseases.Photoacoustic imaging is a new imaging method in which ultrasonic signals are generated from biological samples by laser-pulse irradiation.It has the advantages of high optical contrast,large ultrasound penetration depth,and high resolution.Additionally,it can acquire spectral information.The integration of a photoacoustic imaging system into a tiny imaging catheter can realize interventional imaging based on photoacoustic principles.The combination of structural imaging of cardiovascular and gastrointestinal lesion regions with photoacoustic spectroscopy to identify and quantify tissue components can realize highly sensitive functional imaging.After surveying the recent progress in the development of the photoacoustic imaging method for interventional application,with a particular emphasis on intravascular photoacoustic imaging,photoacoustic endoscopy,and photoacoustic spectroscopy,we summarize and identify future research directions for interventional photoacoustic imaging.     

线性预测数据外推超分辨雷达成像

距离—多普勒成像雷达的距离分辨力和横分辨力分别取决于发射信号的有效带宽和目标相对于雷达视线(RLOS)在相于处理区间内的转角。本文研究线性预测数据外推离散傅里叶变换(LPDEDFT)超分辨成像方法,旨在突破普通的FFT距离多普勒处理的限制,提高距离—多普勒成像雷达的分辨力。LPDEDFT在概念上和计算上都比较简单,分两步进行,先用线性预测方法把观测数据外推到观测窗之外,然后对外推过的数据进行普通的离散傅里叶变换。文中给出了B—52飞机缩比金属模型微波暗室转台实测数据和飞行中的Boeing-727飞机外场实测数据的成像结果。LPDEDFT与普通的傅里叶方法相比,在相同信号带宽和目标总转角的条件下可以得到更高的图像分辨力,或者可以用较小的信号带宽和目标总转角获得相同质量的图像。