توصيفگر ها :
حسگري فشرده بلوكي (BCS) , پيگيري منطبق متعامد تنظيم شده بلوكي مبتني بر نرم (BNROMP) , حسگري فشرده (CS) , رادار روزنه مصنوعي (SAR) , فركانس پلهاي (SF)
چكيده فارسي :
يكي از پيشرفتهترين و پركاربردترين سيستمهاي تصويربرداري سنجش از راه دور، رادار روزنه مصنوعي (SAR) است. رادارهاي SAR با حركت سكوي خود و استفاده از آنتني كوچك، روزنهاي مصنوعي و طويل تشكيل داده و با استخراج نمودار سطح مقطع راداري اهداف به صورت سطوح خاكستري در سطح يا حجم، تصوير هدف را تشكيل ميدهند. علي رغم وجود مزاياي زياد اين نوع تصويربرداري، زياد بودن تعداد نمونهها و حجم بالاي اطلاعات را ميتوان به عنوان يكي از اصليترين مشكلات تصويربرداري SAR معرفي كرد، زيرا براي تشكيل تصوير نهايي به پردازشهاي سنگيني نياز دارد. بنابراين هر نوآوري و روشي كه منجر به كاهش قابل ملاحظه حجم حافظه و پيچيدگي محاسباتي شود ارزشمند خواهد بود. با معرفي تئوري حسگري فشرده (CS) و امكان بازسازي سيگنالهاي تنك با تعداد نمونهاي بسيار كمتر از نرخ نايكوئيست، امكان رفع بسياري از اين مشكلات فراهم شد و استفاده از CS در SAR بسيار مورد توجه قرار گرفت. در واقع به دليل اينكه بسياري از ضرايب در سيگنال SAR در يك حوزه خاص نزديك به صفر هستند، ميتوانيم سيگنال SAR را تنك يا فشردهپذير در نظر بگيريم. همچنين به دليل اينكه سيگنال دريافتي شامل بازتابدهندههاي قوي مانند وسايل ساخته شده توسط انسان است و اين بازتابدهندههاي قوي در چندين سلول كنار هم قرار ميگيرند و سلولهاي مجاور را نيز تحت تاثير قرار ميدهند، بنابراين سيگنال SAR با تعريف تنك بلوكي بيشتر مطابقت دارد. از اينرو ميتوانيم از روشهاي بلوكي معروف به حسگري فشرده بلوكي (BCS) براي بازسازي تصاوير SAR استفاده نماييم. در اين پاياننامه، ضمن بررسي روشهاي مختلف حسگري فشرده مورد استفاده در رادار SAR، ابتدا الگوريتمي جديد بر اساس مفهوم BCS با نام پيگيري منطبق متعامد تنظيم شده بلوكي مبتني بر نرم (BNROMP)، كه تعميم روش ROMP با در نظر گرفتن مفهوم تنك بلوكي است، پيشنهاد ميشود. در ادامه نيز از الگوريتم پيشنهادي براي تشكيل تصاوير SAR مبتني بر شكل موج مدوله شده فركانس خطي و شكل موج فركانس پلهاي استفاده ميكنيم تا عملكرد اين الگوريتم را در عمل و به صورت واقعي بررسي نماييم. خواهيم ديد كه با استفاده از الگوريتم BNROMP، ميتوان به تصاويري با قدرت تفكيك بالاتر نسبت به الگوريتمهاي استاندارد تشكيل تصوير و ساير روشهاي CS-SAR يا BCS-SAR دست يافت. به علاوه براي بررسي بهتر عملكرد الگوريتم از داده واقعي نيز استفاده ميكنيم تا توانايي الگوريتم را در دنياي واقعي نيز مشاهده نماييم. در اين مورد نيز با اختلاف زياد الگوريتم BNROMP موفقتر از ساير الگوريتمها عمل ميكند.
چكيده انگليسي :
One of the most advanced and widely used remote sensing imaging systems is the Synthetic Aperture Radar (SAR). SAR radars form long and synthetic apertures by moving their platforms and using a small antenna, and so they make the target images in the form of gray pixels in the surface or volume by extracting the radar cross sectional diagram of the targets. Despite of many advantages of this type of imaging, the large number of samples is one of the main problems of SAR imaging, because it yields to heavy processing to form the final image. Therefore, any innovation and method that leads to a significant reduction in memory size and computational complexity will be valuable. Introducing Compressive Sensing (CS) theory and the possibility of reconstructing sparse signals with a much smaller number of samples than that for the Nyquist rate, we can overcome with the mentioned problems, and so the use of CS in SAR received much attention. In fact, because many of the coefficients in the SAR signal are close to zero in a specific space, we can consider the SAR signal to be sparse or compressible. Also, because the received signal contains strong reflectors, such as man-made devices, and these strong reflectors are placed next to several cells and affect adjacent cells, the SAR signal is more consistent with the definition of block sparse. Therefore, we can use block methods known as Block Compressive Sensing (BCS) to reconstruct SAR images. In this thesis, in addition to reviewing the various compressive sensing methods used in SAR radar, first, a new algorithm is introduced based on the concept of BCS; namely, Block Norm Regularized Orthogonal Matching Pursuit (BNROMP), which is a generalization of the ROMP method considering the concept of block sparsity. In the following, we use the proposed algorithm to form SAR images based on linear frequency modulated waveform and step frequency waveform to evaluate the performance of this algorithm in practice and in reality. We will see that using the BNROMP algorithm, images with higher resolution than those for the standard image algorithms and other CS-SAR or BCS-SAR methods can be achieved. In addition, to better evaluate the performance of the algorithm, we use real data to see the ability of the algorithm in the real world. In this case, the BNROMP algorithm is much more superior than other algorithms.