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基于反卷积波束形成的高分辨声呐成像算法
1
作者
洪德悦
钱治文
+2 位作者
张寅权
胡承昊
翟京生
《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》
北大核心
2025年第9期986-995,共10页
常规波束形成(CBF)因其强鲁棒性和低复杂度等优势,被广泛应用于水下声学成像领域,但分辨率受声学物理孔径限制.为在有限阵列孔径下提高成像分辨率,多种基于强度的反卷积波束形成算法被应用在成像中,但前提要求目标非相干,理论上忽略了...
常规波束形成(CBF)因其强鲁棒性和低复杂度等优势,被广泛应用于水下声学成像领域,但分辨率受声学物理孔径限制.为在有限阵列孔径下提高成像分辨率,多种基于强度的反卷积波束形成算法被应用在成像中,但前提要求目标非相干,理论上忽略了因目标相干而产生的交叉项干扰,导致声学图像上产生高强度旁瓣干扰.针对传统CBF波束分辨率低和旁瓣抑制能力弱,以及基于强度的Richardson-Lucy(RL)反卷积波束形成与声呐成像模型失配问题,本文提出了基于单调快速迭代收缩阈值算法(MFISTA)的反卷积波束形成算法,将反卷积波束形成扩展到相干目标的高分辨率成像领域,提高成像分辨率和抑制旁瓣强度.该算法将CBF的输出结果直接表示为复数的点扩散函数(PSF)与目标方位的卷积结果,并采用MFISTA进行迭代解算.通过在复数域进行反卷积波束形成,避免了因取功率带来的平方运算,进而从理论上消除了基于强度反卷积中交叉项干扰.通过均匀直线阵成像声呐的仿真和实验结果表明,与CBF和RL反卷积相比,所提出方法在波束分辨率、旁瓣抑制能力和成像效率等方面表现出显著的成像性能.
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关键词
声呐成像
高分辨率
反卷积波束形成
单调快速迭代收缩阈值算法
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职称材料
题名
基于反卷积波束形成的高分辨声呐成像算法
1
作者
洪德悦
钱治文
张寅权
胡承昊
翟京生
机构
天津大学
海洋
科学
与技术
学院
国家
海洋
信息
中心
中国科学院声学与海洋信息全国重点实验室
出处
《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》
北大核心
2025年第9期986-995,共10页
基金
自然资源部海洋环境信息保障技术重点实验室资助项目(2023E7-0081)
中国科学院声学与海洋信息全国重点实验室资助项目(SKLA202407)
国家自然科学基金资助项目(52401409).
文摘
常规波束形成(CBF)因其强鲁棒性和低复杂度等优势,被广泛应用于水下声学成像领域,但分辨率受声学物理孔径限制.为在有限阵列孔径下提高成像分辨率,多种基于强度的反卷积波束形成算法被应用在成像中,但前提要求目标非相干,理论上忽略了因目标相干而产生的交叉项干扰,导致声学图像上产生高强度旁瓣干扰.针对传统CBF波束分辨率低和旁瓣抑制能力弱,以及基于强度的Richardson-Lucy(RL)反卷积波束形成与声呐成像模型失配问题,本文提出了基于单调快速迭代收缩阈值算法(MFISTA)的反卷积波束形成算法,将反卷积波束形成扩展到相干目标的高分辨率成像领域,提高成像分辨率和抑制旁瓣强度.该算法将CBF的输出结果直接表示为复数的点扩散函数(PSF)与目标方位的卷积结果,并采用MFISTA进行迭代解算.通过在复数域进行反卷积波束形成,避免了因取功率带来的平方运算,进而从理论上消除了基于强度反卷积中交叉项干扰.通过均匀直线阵成像声呐的仿真和实验结果表明,与CBF和RL反卷积相比,所提出方法在波束分辨率、旁瓣抑制能力和成像效率等方面表现出显著的成像性能.
关键词
声呐成像
高分辨率
反卷积波束形成
单调快速迭代收缩阈值算法
Keywords
sonar imaging
high resolution
deconvolution beamforming
monotone fast iterative shrinkage thresholding algorithm(MFISTA)
分类号
TB56 [交通运输工程—水声工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于反卷积波束形成的高分辨声呐成像算法
洪德悦
钱治文
张寅权
胡承昊
翟京生
《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》
北大核心
2025
0
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