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基于公共安全的毫米波辐射图像特征研究

作　者: 秦文杰
导　师: 张光锋
学　校: 南京理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 毫米波成像系统图像滤波图像复原插值重建特征提取
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 58次
引　用: 1次
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内容摘要

近年来,由于9.11事件,公共安全已经引起了足够的重视,安全问题逐渐得到了世界各个国家的广泛关注,对安全检查系统的智能度和准确度都提出了比之前更高的要求。毫米波不仅有较好的穿透力,较高的空间分辨率,能够检测出织物遮挡的危险品,而且还不会对被测人员造成辐射伤害。因此,毫米波成像技术在反恐、安检等领域得到了广泛的应用。由于机械设备、技术指标等原因,毫米波辐射技术所成的图片充满噪声,且分辨率很低,只能看出人物及其目标的轮廓。要从这模糊的图像中将目标提取出来,本文首先对毫米波辐射图像进行了降噪复原,在降噪复原的基础上进行了插值重建,最后对图像进行特征提取。本文的主要内容如下：1、介绍了毫米波成像系统的应用背景、成像特点以及对毫米波辐射图像进行预处理的意义。2、主要介绍了毫米波辐射成像的基本原理以及直流和交流两种毫米波辐射系统原理及其参数设计。3、介绍了国内外主要的、最为流行的毫米波辐射系统设备,并对人体藏匿物品进行了毫米波辐射分析,在室内模拟了机场等安全检查实验,实验所用的系统为3mm波段交流辐射成像系统,所用天线为368mm的卡塞格伦天线。对模拟实验所用的成像系统进行了原理分析,并对实验过程进行了详细的介绍。4、首先我们给出了几种评价图像处理算法优劣的评价标准,分析了几种传统的图像滤波方法,并设计了一种形态学自适应滤波算法应用于毫米波辐射图像去噪,同时对毫米波辐射图像进行小波阈值降噪,将形态学自适应滤波后的结果同小波阈值降噪的结果进行主观和客观两个方面的比较,针对比较结果分析了自适应滤波算法的优越性。在对毫米波辐射图像进行图像退化和复原原理分析的基础上,对降噪后的毫米波辐射图像进行了图像复原处理,应用了两种主流的复原算法：逆滤波复原和维纳滤波复原,并对复原结果进行了主观和客观的分析。5、在毫米波图像降噪复原的基础上,对图像进行了插值重建和特征提取。分析了插值重建的基本原理,介绍了三种主流的插值方法：最临近插值法、双线性插值法和小波双三次插值法。并且分别用这三种方法对毫米波辐射图像进行了插值重建,并对三种方法的处理结果进行了主观和客观两个方面分析。本文对毫米波辐射图像的特征提取进行了详细的重点的分析研究,首先是利用了常见的微分算子法和形态学边缘提取算法对毫米波辐射图像进行了边缘提取,并计算出各种评价指标,最重要的是将等高线方法应用到了毫米波辐射图像特征提取中,并对仿真结果进行了详细分析。6、分析了本为的主要工作和不足,希望专家老师给予批评改正。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-7
目录  7-9
1 绪论  9-13
  1.1 引言  9
  1.2 被动毫米波成像特点  9-11
  1.3 毫米波图像预处理的意义  11
  1.4 全文的编排  11-13
2 毫米波辐射特性原理  13-18
  2.1 黑体辐射  13
  2.2 直流辐射计  13-15
    2.2.1 直流辐射计原理  13-14
    2.2.2 直流全功率辐射计灵敏度  14-15
  2.3 交流辐射计  15-18
    2.3.1 交流辐射计原理  15-16
    2.3.2 交流辐射计参数设计  16-18
3 安检被动毫米波辐射特性成像测试  18-32
  3.1 国内外被动毫米波成像技术用于藏匿物品探测的仪器设备  18-24
    3.1.1 国外现状  18-24
    3.1.2 国内现状  24
  3.2 毫米波辐射特性分析  24-28
    3.2.1 辐射特性分析的意义  24-25
    3.2.2 人体藏匿物品的毫米波辐射特性分析  25-28
  3.3 3mm波段交流辐射成像系统  28-29
  3.4 藏匿物品毫米波辐射测试实验  29-32
    3.4.1 实验过程参数  29
    3.4.2 实验结果  29-32
4 毫米波辐射图像降噪  32-45
  4.1 评价标准  32-33
  4.2 小波阈值法降噪  33-36
    4.2.1 小波基础  33-34
    4.2.2 阈值选取  34-35
    4.2.3 降噪算法  35
    4.2.4 结果分析  35-36
  4.3 形态学滤波  36-40
    4.3.1 形态学基础  36-37
    4.3.2 自适应形态学滤波算法  37-39
    4.3.3 实验结果与分析  39-40
  4.4 毫米波图像复原  40-44
    4.4.1 图像复原的意义  40
    4.4.2 图像退化与复原原理  40-41
    4.4.3 图像复原方法  41-44
  4.5 小结  44-45
5 毫米波辐射图像的插值重建与特征提取  45-58
  5.1 图像插值重建  45-49
    5.1.1 基本原理  45-46
    5.1.2 小波双三次插值(bi-cubic)算法  46
    5.1.3 实验结果与分析  46-49
  5.2 图像特征提取  49-57
    5.2.1 微分算子  50-53
    5.2.2 形态学边缘提取  53-55
    5.2.3 基于等值线的边缘提取  55-57
  5.3 小结  57-58
6 结束语  58-60
  6.1 本文所做的工作  58
  6.2 本文的不足  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-65
附录  65

基于公共安全的毫米波辐射图像特征研究

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