目标光电图像模拟与匹配方法研究

摘要

开展空间目标的雷达图像和光学图像模拟，以及两种图像的匹配方法研究，不仅能利用两种图像的优势互补信息来得到目标更精细的结构特性和更准确的目标运动姿态，还可以为目标识别算法和图像融合算法提供丰富的图像源。基于空间目标的雷达目标特性和光学散射特性，论文完成了雷达图像和光学图像的仿真模拟，并在此基础上初步研究了图像匹配技术，主要完成了以下几方面的工作：
　　1.基于电磁散射机理，研究了空间目标的雷达目标特性，详细讨论了高频混合算法：几何物理光学法(Geometric Optics and Phsyical Optics, GO-PO)，利用GO-PO算法仿真了空间目标雷达回波数据。分析了逆合成孔径雷达(ISAR)的成像原理，通过最小熵方法消除了目标平动分量对成像效果的影响，详细讨论了小带宽小转角情况下的转台成像模型，给出了适合转台模型成像的回波数据的具体格式。利用距离多普勒(Range-Doppler, RD)成像算法实现了雷达成像仿真，给出了史普鲁斯之鹅、米格17和026_AR卫星的仿真模型的ISAR二维图像。
　　2.基于粗糙面散射理论，利用双向反射分布函数(Bidirectional Reflectance Distribution Function, BRDF)研究了空间目标的光学散射特性，给出了BRDF的五参数模型，在实验数据的基础上利用遗传算法反演得到了模型中的五个参数，通过模型值和实验值比较，验证了五参数模型的有效性和可行性。结合Modtran3.7，分析了大气及地面背景环境对目标光学图像的影响。利用BRDF五参数模型，对可见光波长进行积分，计算了目标表面后向散射强度。结合计算机图形学，模拟了史普鲁斯之鹅飞机和026_AR卫星表面的光学图像。
　　3.着重分析了两种图像各自的优势信息以及互补信息。分析了同一目标两种模拟图像的特征信息，利用图像处理技术，给出了论文得到的两种图像的图像增强和图像分割结果。给出了基于特征信息的Matlab手动配准方法，并利用这种方法完成了史普鲁斯之鹅飞机的雷达和光学图像的匹配，取得了良好效果。

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第一章 绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3论文结构安排及创新点

第二章 雷达目标特性与ISAR成像原理

2.1雷达目标特性

2.2 ISAR成像原理

2.3本章小结

第三章 光学散射特性与光学图像模拟

3.1 BRDF定义及建模

3.2光学图像模拟基础

3.3本章小结

第四章 两种图像的模拟

4.1空间目标建模

4.2 ISAR成像仿真

4.3光学图像模拟

4.4本章小结

第五章 雷达图像和光学图像匹配技术

5.1引言

5.2雷达图像和光学图像预处理

5.3基于Matlab的图像匹配

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1论文总结

6.2研究展望

参考文献

致谢

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