基于學(xué)習(xí)的毫米波圖像超分辨率算法研究.pdf

1、無源毫米波探測成像系統(tǒng)利用高靈敏度接收機(jī)接收人體自身輻射的毫米波能量信號(hào),利用人體與隱匿物發(fā)射率的差異實(shí)現(xiàn)成像。其無輻射、方式隱蔽、非接觸、分辨適度,對(duì)被檢人員不會(huì)危害健康,不會(huì)產(chǎn)生侵犯感,不會(huì)觸及個(gè)人隱私等諸多優(yōu)點(diǎn),使其非常適用于人體安檢的綜合應(yīng)用要求。然而,由于成像機(jī)理的原因,無源毫米波成像探測系統(tǒng)的成像分辨率受天線系統(tǒng)特性的限制,存在幾何失真、高頻細(xì)節(jié)信息丟失等問題,導(dǎo)致系統(tǒng)獲取的原始圖像存在畸變、模糊等現(xiàn)象。這需要在信號(hào)處理中對(duì)

2、錯(cuò)位量進(jìn)行校正,并通過圖像超分辨處理技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)超分辨處理,以提高圖像質(zhì)量。
　　本論文針對(duì)無源毫米波探測成像系統(tǒng)單通道掃描成像中,原始圖像奇偶行間錯(cuò)位的問題進(jìn)行了校正方法的研究,另外,針對(duì)毫米波圖像的超分辨率復(fù)原問題,研究了基于學(xué)習(xí)的毫米波圖像超分辨復(fù)原方法。具體主要包括以下工作:
　　1.研究了無源毫米波探測成像系統(tǒng)的成像機(jī)理,分析了系統(tǒng)成像過程的數(shù)學(xué)模型。
　　2.分析了單通道體制下系統(tǒng)的成像過程,以及圖像行間錯(cuò)

3、位的成因;研究了基于頻率域的行間錯(cuò)位估計(jì)算法,對(duì)錯(cuò)位量做了有效的估計(jì)校正。
　　3.研究了基于鄰域掩膜濾波的初始錯(cuò)位估計(jì)量優(yōu)化處理方法;同時(shí),研究提出了基于交叉驗(yàn)證的多項(xiàng)式擬合初始錯(cuò)位估計(jì)量優(yōu)化處理方法,通過“留一法”交叉驗(yàn)證自適應(yīng)選取最優(yōu)擬合階數(shù),有效地解決了過擬合和欠擬合的問題,錯(cuò)位估計(jì)量得到平滑優(yōu)化,錯(cuò)誤校正的發(fā)生率明顯減少。為后續(xù)的圖像超分辨處理提供了重要的預(yù)處理結(jié)果和基礎(chǔ)。
　　4.研究了基于學(xué)習(xí)的圖像超分辨率復(fù)原

4、相關(guān)理論,分析了其核心思路與方法。利用聯(lián)合特征提取、特征降維和基于離散余弦變換的預(yù)分類方法,對(duì)學(xué)習(xí)算法中普遍存在的誤匹配和計(jì)算復(fù)雜度較高的問題進(jìn)行了改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,改進(jìn)后的算法,在圖像主、客觀性能指標(biāo)和運(yùn)算實(shí)時(shí)性上均取得了較好的效果。
　　5.研究了稀疏表示的相關(guān)理論,分析了其在圖像超分辨率復(fù)原領(lǐng)域的作用。利用預(yù)分類的思想,改進(jìn)了傳統(tǒng)的字典學(xué)習(xí)算法,使字典對(duì)樣本契合度更高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,改進(jìn)后的算法,在圖像性能指標(biāo)和實(shí)時(shí)性上均