基于变密度稀疏采样的微波辐射干涉测量反演成像方法.pdf

第32卷第4期
计算机应用研究
Vo. 32 No 4
2015年4月
pplication Research of Computers
Apr.2015
基于变密度稀疏采样的微波辐射
干涉测量反演成像方法
朱路,陈素华,刘江锋',刘燬媛,杜江洪
(1.华东交通大学信息工程学院,南昌30013:2.南昌陆军学院,南昌330103)
摘要:针对微波辐射千涉测量在频城中进行測量值具有低频信息较少、高频信息丰富,且低频信息和高频信
忠分布比较集中的特点,提出了一种基于变密度桸疏采样的微波幅射千涉测量方法。该方法将量的频城信息
选行分块,根据不同块所包含信息量的不同,利用变密度进行稀疏采样。考虑微波辐射图像本身具有的梯度稀
巯性和局部光滑性特征,建立全变差正则化约東的成像模型,并采用交替代算法进行徽波辐射因像最优重构。
仿真和实验结果表明,结合变密度橉豌样方法和交替迭代重构算法能够快速、准确地反演高分辨率微波辐射
图像;在总采样率相同的情况下,该方法能够大幅度提高反演图像的分辨率,且对低采样率慵况妣果显著。
关键词:微波辐射干涉量;变密度桸疏样;全变差;交替选代算法
中图分类号:TP391.41文献标志码:A文章编号:1001-3695(2015)094-1236-04
doi:10.3969/j.isn.1001-3695,2015.04.066
Microwave radiation interferometry inversion imaging
method based on variable density sparse sampling
ZHU Lu, CHEN Su-hua IU Jiang-feng, LIU Yuan-yuan, DU Jiang-hong
(1. Schoo! of matin Enginering, E hia og sit, Nanchang 330013, h Nanchamgmilit Acem, N-
chang 330103, China
Abstract Considering the situations of the m cowave rad ation inteferometry conducted in the frequency domain, which had
the charaeteristies of low frequency information less and high frequency information richer, and Lhe distribution of low frequency
and high frequency was centralized, this paper put forward the microwave radiation interferometry method based on the variable
density sparse sampling. The method chunked the images frequency domain information, and adopted the variable density
sampling scheme based on the prineiple of the different blocks possess different information. According to the gradi
and the local smoothness of microwave radiation image, it established the imaging model based on total variation regularization
constraint and used the alternating iterative algorithm to realize the optimal microwave radiation image reconstruction. The
simulation and experiment results show that it is fast and accurate to reconstruct high resolution
combined with the variable density ase ampi me ho a e alternating iterative al orithm
resolution of the inversion image in the case of the same sapling rate, and is very effective when the sampling rate is very
Key words: microwave radiation interferometry measurement(MRM); variable density sparse sampling; total variation
alternating direction algorithm
据,但是在实际的系统中这样做是不现实的。比如对于L
0引言
Band的星载 SAIRS,要实现50km的空间分辨率,仍需直径达
综合孔径微波辎射计( synthetic aperture imaging radiome-9m左右的天线阵列“,因此在一次观测中所需采集的数据非
te,SARs)基于微波辐射干涉测量(MRIM)原理,采用干常庞大,对此,基于森奎斯特空间干涉测量方法已经难以实现。
涉测量代替传统辐射计对空间域直接测量,不需要机械扫描,
近几年来出现的压缩感知( compressive sensing,CS)?
通过反演干涉测量值即可成像。 SAIRS的基本单元是二元于利用信号具有稀疏特性(或在某个变换域中稀疏)对信号采样
涉仪(基线)通过对不同长度基线的干涉测量进行处理,从而的同时进行压缩,使得采样率远低于伎统的奈奎斯特采样率,
反演观察区域的亮温分布2,?。然而,随着微波辐射图像向精并通过数值最优化准确重构原始信号。在CS方法中,从测量
细化和结构化方向发展,提高空间分辮率成为SARg成像面临值到原始信号也是一个从低维到高维的维数增加问题,与超分
的关鍵问题。通常做法是增加天线阵列的直径采集更多的数辨率图像重构类似。文献[7~9]将CS理论应用于微波辐射
收稿日期:2014-03-20;修回日期:2014-05-04基金项目:国家自然科学基金资助项目(61162015,3101081)
作者简介:朱路(1976-),男,江西永新人,钢救授,博士,主要研究方向为微波辐射成像、无线传感器网络( luyuanwanwan@163,com);陈素华
1988-),女,河南周口人,硕士研究生,主要研究方向为薇波辐尉成像、压编感知;刘江(1990-),男,江西抚州人,项士研究生,主要研究方向为微
波辐射威像、压编感知;刘(1978-),女,江西永新人,讲师,项士,主要研究方向为无传感器関络、压缔感知;杜江決(1957-),男,江西南昌人
教機,博士,主要研究方向为信息获取与控制
万方数据