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1、西安电子科技大学 学位论文独创性( 或创新性) 声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说 明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。 本人签名： 西安电子科技大学 ： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定
2、，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保 留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后 结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。 本人授权西安电子科技大学图书馆保存学位论文，本学位论文属于公开( 保 密级别) ，在一年解密后适用本授权书，并同意将论文在互联网上发布。 本人签名： 导师签名：- 舀鲤 摘要 摘要 压缩感知( C S ) 理论向我们展示了可以用远低于奈李斯特采样率的观测数据 来重构未知稀疏信号，那么只要找到信号的稀疏变换
3、域，就可以大幅度的减少采 样数据的维度，这在工程应用上具有巨大的吸引力。近年来C S 理论在各种科学应 用领域得到了空前的发展，如医学成像、光学成像等。由于传统基于傅里叶变换 的逆合成孔径( I S A R ) 成像方法，其分辨率严格受限于相干积累时间，而目标的 非合作性和机动性导致实际情况下无法获得充分的相干积累时间，从而导致成像 分辨率相对较低。考虑到目标图像是由数量较少的强散射点构成的，这种稀疏性 为将C S 理论应用于高分辨I S A R 成像奠定了基础。本文基于压缩感知理论，分析 了该理论下高分辨I S A R 成像体制的可行性，并从C S 重构算法和建模两个角度出 发分别研究了基于
4、C S 的高分辨I S A R 成像方法。 首先本文从空间复杂度、时间复杂度及重构精度上分析了各种C S 重构算法的 性能，由于贪婪迭代算法在时间复杂度上的显著优势，以及近年来涌现出大量的 此类型改进算法，所以本文将贪婪迭代算法应用到I S A R 成像的高分辨重建中。文 中提出了一种改进的贪婪迭代算法一一扩张子空间追踪( E x p a n d e dS u b s p a c e P u r s u “，E S P ) 算法，并通过多普勒高分辨仿真对比试验验证了该算法的有效性。 另一方面，本文从增强稀疏性约束的角度提出了基于广义柯西先验的I S A R 成 像模型，建立了新颖的厶撕毋田广n
5、 o F m 稀疏约束函数，以及完整的参数选择机制。文 中详细对比了所提模型与常规基于拉普拉斯先验的压缩感知模型( L C S ) 在稀疏约 束方面的性能，洛伦兹曲线分析验证了所提模型的增强稀疏约束性，而且与L C S 模型求解算法不同的是：所提模型的求解算法其参数可以迭代更新直到算法收敛。 仿真和实测结果说明在观测回波较少及背景噪声很强的环境下，所提模型依然表 现出稳健的成像性能，相比传统的距离多普勒以及基于常规C S 理论的I S A R 成像 方法具有极大的优越性。 关键字：压缩感知I S A R 成像高分辨广义柯西先验增强稀疏性 上 基于压缩感知的高分辨I S A R 成像研究 A b
6、 s t r a c t A b s t r a c t T h et h e o r yo fC o m p r e s s e dS e n s i n g ( c s ) i n d i c a t e st h a te x a c tr e c o v e r yo fa n u n k n o w ns p a r s es i g n a lC a nb ea c h i e v e df r o mv e r yl i m i t e ds a m p l e so b t a i n e dw i t ham u c h l o w e rs a m p l i n gr a
7、 t et h a nN y q u i s t I fap r o p e rb a s i sf o rs p a r s es i g n a lr e p r e s e n t a t i o ni s f o u n d ，w ec a _ r la c h i e v ee f f i c i e n td i m e n s i o n a l i t yr e d u c t i o n ，w h i c hi st e m p t i n gf o r e n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o n s R e c e n t l y
8、t h eC S b a s e ds t u d i e s i nm a n ys c i e n c ea n d e n g i n e e r i n gf i e l d sh a v eb e e ng r e a t l yd e v e l o p e d ，s u c ha sm e d i c a li m a g er e c o n s t r u c t i o n ， o p t i c a li m a g i n ga n dS Oo n F o rc o n v e n t i o n a lF F T - b a s e di n v e r s e ds
9、 y n t h e t i ca p e r t u r e r a d a r ( I S A R ) i m a g i n gm e t h o d s ，t h er e s o l u t i o ni ss t r i c t l yl i m i t e db yt h eC o h e r e n c e P r o c e s s i n gI n t e r v a l ( C P I ) ，w h i c hi su s u a l l ys h o tb e c a u s et h et a r g e ti su n c o o p e r a t i v ea
10、n d m a n e u v e r i n g S i n c ei nI S A Ri m a g i n g , o n l yas m a l la m o u n to fs t r o n gs c a t t e r i n gc e n t e r s c o n s t i t u t et h ei m a g e r yo fat a r g e t ，i ti sp o s s i b l et oa p p l yC St h e o r yt ot h er e c o n s t r u c t i o n o fh i g h - r e s o l u t
11、i o nI S A Ri m a g i n gb ye x p l o i t i n gt h es p a r s i t yo fI S A Rs i g n a l I nt h i sp a p e r , w ea n a l y s i st h ef e a s i b i l i t yo fC S - b a s e dh i g hr e s o l u t i o nI S A Ki m a g i n gs c h e m ea n ds t u d y t h eC Si m a g i n gm e t h o d sf r o mt h ea s p e c
12、 t so fr e c o n s t r u c t i o na l g o r i t h ma n dm o d e l d e v e l o p m e n t T h i sp a p e rf i r s t l ya n a l y s i ss o m er e c o n s t r u c t i o n a l g o r i t h m si nt e r m so ft i m e c o m p l e x i t y , s p a c ec o m p l e x i t ya n da c c u r a c y S i n c et h et i m
13、ec o m p l e x i t yo ft h eg r e e d y i t e r a t i v ea l g o r i t h mi sl o wa n dm a n yo fs u c hn e wa n di m p r o v e da l g o r i t h m sh a v eb e e n p r o p o s e di nr e c e n ty e a r s ，w em a k es o m er e s e a r c ho fI S A Ri m a g e r yr e c o n s t r u c t e db yt h e g r e e
14、d yi t e r a t i v ea l g o r i t h m s E x p a n d e dS u b s p a c eP u r s u i t ( E s P ) a l g o r i t h m sh a Sb e e n p r o p o s e da n du s e di nI S A Ri m a g i n ga n ds o m ec o m p a r i s o n sh a v eb e e nm a d ei nt e r mo f h i g hr e s o l u t i o no fD o p p l e r , s h o w i n
15、 gt h er o b u s tp r o p e r t yo ft h ea l g o r i t h m I nt h e o t h e rh a n d ，f r o mt h ep e r s p e c t i v eo fp r o m o t e ds p a r s i t yc o n s t r a i n t ，ah i g h r e s o l u t i o nC S I S A Ri m a g i n gm e t h o db a s e do ng e n e r a lC a u c h yp r i o rh a Sb e e np r o p
16、 o s e d ， i n v o l v i n gd e d u c i n gan o v e ls p a r s ec o n s t r a i n tf u n c t i o no fl M e r 谴。旷n o r m ，d e v e l o p i n ga s p e c i f i ci t e r a t i v ep r o c e d u r ea n dg i v i n gap a r a m e t e r ss e l e c t i o ns c h e m e T h ed e t a i l e d c o m p a r i s o no ft h ep r o p o s e dm o d e lw i t ht h eL a p l a c e p r i o r - b a s e dC Sm o d e l ( L C S ) i s c o n d u c t e di ni t e mo fs p a r s i t yc o n s t r a i n t T h eL o
