宋廷　李偉　于蕾

摘 要

在利用雷達(dá)系統(tǒng)探測(cè)目標(biāo)的時(shí)候，其關(guān)鍵功能就是利用信號(hào)進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)，而這方面的功能對(duì)于雷達(dá)的數(shù)據(jù)處理是最關(guān)鍵的部分，也就是對(duì)于雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)而言，一定要具備其完備的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。信號(hào)的目標(biāo)檢測(cè)不僅可以提高其探測(cè)能力，同時(shí)也可以提高其性能。隨著行業(yè)的快速發(fā)展，小波變換理論收獲諸多成績(jī)，在圖像處理以及數(shù)據(jù)壓縮等方面得到了非常廣泛的應(yīng)用。本文主要是針對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的過程中，涉及的圖像處理的相關(guān)功能進(jìn)行探究，例如：去噪、檢測(cè)邊緣以及增強(qiáng)等方面。這項(xiàng)研究對(duì)日后圖像處理以及數(shù)據(jù)處理意義深遠(yuǎn)。

【關(guān)鍵詞】圖像處理 增強(qiáng) 邊緣檢測(cè) 小波變換

在當(dāng)今社會(huì)的快速發(fā)展中，應(yīng)用數(shù)學(xué)的應(yīng)用范圍越來越廣泛，對(duì)于小波的分析是應(yīng)用中的典型。本章中對(duì)于小波變換的分析主要是應(yīng)用到雷達(dá)對(duì)于圖像進(jìn)行處理方面的一個(gè)研究，是在頻率域中對(duì)一些信號(hào)進(jìn)行分析，通過不同的頻率分別對(duì)所產(chǎn)生信號(hào)的元素進(jìn)行分析、探究。為了能夠獲取有效信息，可以分別在信號(hào)高頻和低頻部分進(jìn)行分辨，高頻時(shí)可以獲取時(shí)間精確的分辨率，而低頻時(shí)可以獲得頻率精確的分辨率。小波變換的算法是一種利用 Mallat為基礎(chǔ)的算法，小波可以將信號(hào)進(jìn)行分解，同時(shí)也可以將觀測(cè)信號(hào)進(jìn)行分解，其他信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，進(jìn)而獲取噪聲的觀測(cè)信號(hào)，另外，通過擴(kuò)大放大的倍數(shù)，就可以觀測(cè)到更為小的信號(hào)，精度更加精確。

1 實(shí)現(xiàn)雷達(dá)的數(shù)據(jù)處理所需的必要條件

在雷達(dá)系統(tǒng)中，其信號(hào)處理系統(tǒng)作為其關(guān)鍵部位，能夠?qū)D像增強(qiáng)以及目標(biāo)檢測(cè)發(fā)揮重要作用，不僅能夠提供非常多的信息，還能有助于進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)。雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)的核心就是數(shù)字處理器，簡(jiǎn)稱DSP，它不僅可以大幅提升雷達(dá)性能以及處理的可靠性，也可以讓體積縮小，功耗降低。為了滿足當(dāng)前科技迅猛發(fā)展的速度，雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)為功能性強(qiáng)、適應(yīng)性高以及模式種類多。由數(shù)字信號(hào)處理器組成的系統(tǒng)側(cè)重于編程，因?yàn)檫@樣就可以將信號(hào)進(jìn)行處理，而DSP的特點(diǎn)是高速、低功率、能夠編程等優(yōu)勢(shì)，這恰好體現(xiàn)了雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)。雷達(dá)系統(tǒng)的功能性多樣，可以對(duì)目標(biāo)的位置以及參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，而且還能有助于分析其威脅程度，然后將信息傳遞到信息中心。雷達(dá)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜程度低，從而促進(jìn)其兼容性和靈活性。

2 簡(jiǎn)述雷達(dá)信息處理系統(tǒng)的工作原理

在雷達(dá)信息處理系統(tǒng)進(jìn)行工作的時(shí)候，第一步要進(jìn)行采集和存儲(chǔ)雷達(dá)回波，要采用數(shù)字化的形式進(jìn)行，然后再抑制雜波的實(shí)施，第三步是錄入視頻數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳遞給計(jì)算機(jī)，最后進(jìn)行跟蹤顯示。對(duì)于雷達(dá)系統(tǒng)來說，信號(hào)處理的基礎(chǔ)是雜波抑制和雷達(dá)回波信號(hào)，作用非常重要。雷達(dá)系統(tǒng)工作的前提就是利用雜波抑制來處理回波中的雜波，核心是利用A/D轉(zhuǎn)化雷達(dá)輸出的回波信號(hào)，并且要完成二維存儲(chǔ)，保證距離和方位正確。

3 雷達(dá)信號(hào)和小波變換所產(chǎn)生的雷達(dá)圖像

雷達(dá)信號(hào)容易受到干擾，大多來自雜波，比如雨雪、內(nèi)部的噪音以及同頻干擾等等因素干擾。針對(duì)以上的這種問題，可以提前對(duì)進(jìn)行進(jìn)行有效提取，在進(jìn)行信號(hào)分析。以往的手段是利用帶通或是低通的濾波器，為了對(duì)信號(hào)的變化進(jìn)行分析，可以利用傅立葉來進(jìn)行分析，主要是把信號(hào)反映到頻域之中再進(jìn)行分析，這樣的話，不能講噪聲和高頻進(jìn)行有效的區(qū)分，同時(shí)，信號(hào)的位置也會(huì)變得模糊。而小波分析主要的作用就是，將信號(hào)突變和噪聲進(jìn)行有效區(qū)分，這樣就可以對(duì)此進(jìn)行廣泛的推廣，再借助雜波的尖銳性，為保證雜波抑制信號(hào)也能夠保持該特性，不讓信號(hào)的小目標(biāo)出現(xiàn)被平滑的情況，在雜波抑制的時(shí)候，通常用硬閾值的辦法處理問題。所以在理論和仿真實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，對(duì)硬閾值的處理會(huì)比對(duì)軟閾值的處理手段好，同時(shí)以往的預(yù)處理手段雖可以體現(xiàn)圖像信噪比以及空間分辨率二者間的矛盾，但其低通濾波平滑了噪聲亦使其邊緣變得模糊，而高通濾波雖可增強(qiáng)邊緣卻能導(dǎo)致噪聲被放大。增強(qiáng)技術(shù)雖不可豐富圖像數(shù)據(jù)所包含的信息，但能夠顯現(xiàn)出一些特定的特征，從而能有效克服視覺模糊以及圖像對(duì)比度不足等缺陷，使得處理以后的信息更方便目標(biāo)識(shí)別，這對(duì)特定的應(yīng)用而言也十分有利。通常而言，圖像增強(qiáng)的目標(biāo)是提升其視覺的效果。有兩種較好的方法能夠獲得良好的效果，分別是頻域?yàn)V波和空域?yàn)V波，但是在增強(qiáng)圖像的時(shí)候，大多會(huì)出現(xiàn)較嚴(yán)重的負(fù)反應(yīng)。結(jié)合對(duì)不同位置的需求，在方向上系數(shù)的值會(huì)在分量的有所不同，以使某些有用的分量被放大而某些不太需要的分量會(huì)減小。通過這種方式能夠最大限度消除負(fù)面。故而，在進(jìn)行圖像增強(qiáng)的時(shí)候，需要將圖像的邊緣和噪聲進(jìn)行有效區(qū)分，然后按照實(shí)際需求來增強(qiáng)圖像的邊緣細(xì)節(jié)。但是這些功能的實(shí)現(xiàn)，可以借助一些功能比較強(qiáng)大的函數(shù)來實(shí)現(xiàn)如上，進(jìn)而來實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)和去噪的工作。

4 結(jié)論

總而言之，在處理雷達(dá)圖像的時(shí)候，可以運(yùn)用小波變換的邊緣提取的這種算法，利用編程語言編程來完成實(shí)現(xiàn)。在將來的發(fā)展中，還會(huì)隨著科技以及研究的深入，圖像處理技術(shù)不斷的得到優(yōu)化、改進(jìn)，運(yùn)用小波變換進(jìn)行圖像邊緣檢測(cè)的理論也必將會(huì)不斷進(jìn)步。文章中通過對(duì)比能夠發(fā)現(xiàn)，我們采用小波和形態(tài)學(xué)相結(jié)合的這種算法，可以對(duì)邊緣加以增強(qiáng)，即便是在較大噪聲的干擾下，同樣可以看見清晰、準(zhǔn)確以及連貫的圖像。

參考文獻(xiàn)

[1]丁鷺飛，耿富錄，雷達(dá)原理（第三版）[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002.

[2]孫曉宏，衣琳，索繼東.雷達(dá)視頻終端顯示的研究和實(shí)現(xiàn)[D].大連：大連海事大學(xué)，2004.

[3]張明友，汪學(xué)剛，雷達(dá)系統(tǒng)（第二版）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.

[4]劉人杰，柳曉鳴，索繼東等.船舶交通管理電子信息系統(tǒng)[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2006.

[5]楊娜.基于小波變換的雷達(dá)圖像處理[D].大連海事大學(xué)，2009.

[6]齊國(guó)清，索繼東，張潤(rùn)澤.船舶導(dǎo)航雷達(dá)新技術(shù)及其發(fā)展預(yù)測(cè)[J].大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，24（03）：54-58.

作者單位

1.哈爾濱工程大學(xué) 黑龍江省哈爾濱市 150001

2.中國(guó)人民解放軍94503部隊(duì) 山東省濟(jì)南市 250117