[科普中国]-二维成像

二维成像检测1.超声波断层成像检测

超声断层成像检测技术用来检测树木内部腐朽超声断层成像是从不同方向收集数据得到树木横截面图像，而且可应用不同类型的超声波，但最常用的是纵波，超声图像可以根据波的参数特性来重新塑造，如传播时间、振幅、波形频谱和周期等; 同时，能量分配和能量流动对于提高图像的对比是非常重要的参数(Bethge et al.，1996)。Bauer 等(1991)应用超声断层成像法对立木的早期腐朽进行了检测，通过超声再现图像和照片图像的对比，得到了较一致的结果，图像的清晰度在4 ～5 cm 之间，表明该方法能有效地检测出立木的腐朽。对存在有危险的市区的道边树木进行了二维超声断层扫描，取得了良好的效果。应用超声断层成像法与阻抗测定仪获得的图像和数据相比较得出，他们的检测结果之间存在一致性(Comino et al.，2000 )。在检测时，传感器围绕固定在选定进行断层扫描的树干横截面上，树干截面周长上布置16 个等距离的检测点。每一次测量，通过改变发射传感器和接受传感器的相互位置，这样就可以得到120 个独立的测量值。测量树木横断面的波速在1 000 ～1 800 m·s 之间，具有腐朽区域声波传播速度要比没有腐朽的区域低，这是由于受到真菌的侵害而造成的树干组织结构的密度降低(Socco et al.，2002 )。另外，把超声断层成技术应用于检测立木由于受到白腐的侵蚀而引起的木材降等，而且树木横断面二维图像可以通过软件来塑造，这可以用来评价从地面起不同树高横截面超声波的传播速度，受到侵蚀的木材超声波传播速度降低(Bucur，2004 )。事实上、关于超声断层扫描术检测树木存在一些问题，主要是如何有效地连接传感器到树皮上、木材的各向异性和信号的发散等，这就便使波传播时间的检测精确度下降。即便存在误差，但这是应用声波无损检测立木最好的解决方法(Nicolotti et al.，2003)。

超声波检测仪：目前 常 见 的 超 声 波 测 定 仪 有 瑞 士 生 产 的 SYLVATEST 和PUNDIT (ponable ultrasonic non-destructive digital indicating tester )以及Arborsonic Decay Detector，都可以对木材内部腐朽进行检测，也可以对立木材质进行评价。其中，SYLVATEST 能够检测超声波在木材中的传播和能量，而且体积较小，便于野外使用;PUNDIT 检测仪是一种超声脉冲速度测量仪，该仪器已经被广泛的使用者所接受，它可以用来检测树木的腐朽、裂纹、空洞以及测量表层厚度和弹性模量;Arborsonic 腐朽检测仪最初在日本设计并用来检测木制电杆，后来英国的研究人员经过改进，用它来检测和评价立木和伐倒木内部腐朽或缺陷，该检测仪对早期腐朽的类型是比较敏感的。利用Arborsonic 腐朽检测仪进行检测时，为使树木的木质部接触，大多数树种的树皮外层需要剥去，可以看出该检测方法有一定的要求，但Arborsonic 腐朽检测仪是非入侵式，目前依然在大量地使用。

超声波检测技术易受外界的干扰，如何将传感器与被测材料更好地耦合是常见问题，将是提高超声断层成像检测对立木的关键技术。

2.应力波断层扫描检测应力波断层扫描检测原理及方法与应用现状应力波层析成像是近年来发展起来的一个比较新的成像方法，属于以射线理论为基础的波速走时成像。由于介质的基本物理性质不同，应力波在其中的传播速度、吸收系数等参数也不相同。应用这个基本原理，可以作为分析或测定介质的物理性质和力学性质的依据(王学胜，2005 )。与传统的应力波检测方法相比，应力波断层扫描检测方法为克服与路径相关的检测问题，采用多个传感器，依据各传感器之间应力波传播速度的相对值来进行测量，并把这种差异性以图像的形式表现出来。从开始到结束的连续4 ～32 个传感器围绕树干进行布置，可以快速地测量大量数据。通过一个小锤敲击每一个传感器来产生应力波，当敲击其中一个传感器时，其他的传感器同时测量传播时间。测量过程由手掌大小的计算机控制，整个检测装置可以放进一个箱子里，这对野外检测立木的携带非常方便。

采用4 ～8 个传感器检测立木内部缺陷，能够检测出最小缺陷的面积随传感器的增多而变小; 并且，如果缺陷是圆形的，能被检测缺陷的最小面积能够计算出来(Devos et al.，2002 )。将应力波法与声学断层成像技术相结合对树木内部缺陷检测做了可行性研究，结果表明选择合适的传感器数量和布置方式可以获取树木内部缺陷基本的截面形状;同时测定围绕立木四周多个传感器间的传播时间，并形成应力波断层扫描图像，结果表明:8 个传感器的二维应力波仪器能够基本检测原木或立木的早期腐朽(Ferenc，2000)。然而，为了更好地确定树木内部的早期腐朽，检测系统需要有更多的传感器，这样才能得到高分辨率的二维木材横截面图(Krajewski et al.，2004)。采用此法进行立木腐朽检测，发现应力波断层成像技术能够很好地反映木材内部腐朽情况，通过图像能观测到腐朽发生的部位、面积和大小利用应力波法对原木内部腐朽检测的相关内容进行研究，结果表明应力波测试仪能准确判断不同树种原木内部的严重腐朽，并且能够得到原木内部腐朽基本形状的二维图像(杨学春等，2005 )。

在国内首次对应力波木材横断面二维图像重建机制进行了探索，并提出了应用直射线追踪和代数重建法可以基本实现对原木内部空洞缺陷二维图像的重建;设计并编制了原木内部缺陷二维图像成像的计算机软件，加快进行大量数据反演的速度和精度，通过原木空洞缺陷检测试验，验证了提出的理论和技术的可行性和实用性(闫在兴，2006 )。对东北林区3 个针叶树种和9 个阔叶树种的原木内部腐朽应用Arbotom 应力波检测系统进行检测，并对原木内部腐朽面积的实际估算值和检测估算值进行比较分析，结果表明:Arbotom 应力波无损检测系统可以获取原木内部腐朽的二维图像，但检测准确率较低，建议采用多点测量和改进应力波测试仪器，以提高检测准确率(杨学春等，2007 )。对取自黑龙江省带岭林区4 个主要树种的10 个含有2 种缺陷的原木样本进行测试和分析，结果表明:当原木直径在20 ～40cm 范围内时，若需对原木缺陷进行精确测量，要求图像拟合度接近90% 和误差率在0. 1 左右时，至少需12 个传感器才能满足要求;当不需要对原木缺陷进行精确测量，只需确定缺陷的大致位置时，宜选用10 个传感器进行测量;当仅仅需要判断原木是否存在缺陷时，选用6 个传感器就能满足要求(王立海等，2008)。使用弹性波层析成像技术对美国林务局纳西比特营地脂松活立木进行检测，结果表明: 弹性波层析成像技术能够模拟出不规则树干形状并以二维图像方式直观地显示立木腐朽部位、程度、大小及形状等情况，基于此方法发展的设备，具有检测方便、有效、实用性强等特点 ( 梁善庆等， 2008a)。

应力波检测仪：应力波测定仪品牌很多，如德国FrankRinn 和ML 公 司 生 产 的 电 子 锤(electronic hammer )和ARBOTOM，美 国 生 产 的JAMES-V，匈 牙 利 的Fakopp，德国的Picussonic Tomograph 等产品。这些产品基本都是以测定应力波传播时间的仪器。应力波时间仪电子锤和匈牙利产的Fakopp 测定仪可用于木 材 和 树 木 的 检 测;而 德 国 产 的Picussonio Tomograph 和ARBOTOM 是具有多通道的应力波测定仪(如前者具有13 个通道)。其中，Picussoni Tomograph 是一种用来评价树木腐朽的非入侵式检测工具，它的工作原理是: 应力波在带有腐朽的木材中传播比在健康的木材中时间要长。通过测定围绕在树干上的一系列检测点发射信号到相应的点接受信号所需的时间，这样应力的相对速度就能计算出来，通过树木横截面的二维图像就能产生，可以通过图像的颜色判别树木内部是否存在腐朽。ARBOTOM 是一种新的脉冲断层扫描，通过脉冲测量对树木或原木内部状态进行可视化，可以获得树木横切面内部的二维或三维图像。，从图像中很容易发现木材内部健康与腐朽情况以及腐朽的程度，因而在古树名木的健康监测中应用广泛。

应力波断层成像技术能够很好地反应木材内部腐朽情况，通过图像能观测到腐朽存在的部位、面积和大小。其缺点是:容易把细小开裂指示为小面积腐朽; 严重腐朽和空洞的颜色区别不大，还需要借助其他检测方法来进一步确认。对于野外研究，应进一步提高该检测法的系统和程序。这项研究对于野外的森林学者和管理人员在应用无损检测技术评价立木健康条件是非常有利的，同时对于经济节约有很重要的意义。

3.电阻断层成像检测法电阻断层检测原理及应用：电阻断层成像是一种非破损方法，可以得到一个树干的电阻图。真菌引起的木材腐朽能够改变木材的电特性，因为它改变了木材的水分和密度。早在1987 年，就论证了由于树木腐朽的地方真菌增加，同时流动的水分也增加，这些都导致了电阻率的增加，这个研究为电阻率检测法奠定了理论基础(Shortle et al.，1987)。电阻成像检测法就是根据木材腐朽阻抗的不同检测木材内部腐朽的。由于对应于某种腐朽的阻抗的变化在一个很大的范围，所以断层扫描的过程变得非常复杂。

现在已经有研究者(Weihs et al.，1999 )对电阻断层扫描进行了应用，阻抗断层成像是一种非破损方法，可以得到一个树干的电阻图，这种检测法可以在实验室和野外同时使用。Bertallot 等(2000 )对检测的每一个树木横截面运用16 个等距离的电极来进行检测，然后在数学软件Matlab 中使用“牛顿算法”来进行数据处理，最后可以得到二维的树干截面电阻抗图，可以判别树木内部是否存在腐朽。用相对阻抗的原位检测法检测立木的内部缺陷，用树干的有效电阻率检测通有低频交流电信号的树干区域，发现有腐朽的一组树显示的有效电阻率比健康树木的高，通过大量的试验表明这种方法检测较大腐朽有很高的准确度(Bertil et al.，2004)。

电阻测定仪：现在有许多电阻测定仪如Shigometer，PiCUS Treetronic 和Conditionmete 电阻仪都可以用来检测树木的 电 阻。其 中Shigometer 电 阻 仪 是 一 种 由Shigo(1974)研制并以其名字命名的仪器，并且测量精度比较高。它由2 根固定距离的电极和1 个安培计组成，将电极插入树木组织结构便能很快读出其电阻率，能反映出树木生长状况和力情况，这种 Shigometer 电阻仪的电极，插入一个非常狭小的孔进入树干，这个孔是非常小的，减少了对树木的损伤程度，Shigometer 电阻仪作为一种树木早期腐朽检测方法是可选择的。

PiCUS Treetronic 电阻仪通过检测树木区域的电流或电阻计算并绘制相应的相对电阻图，根据不同材质对应不同的电阻值，确定木材缺陷情况。由于电阻成像检测法是根据木材腐朽阻抗的不同检测木材内部腐朽的，而对应于某种腐朽的阻抗的变化在一个很大的范围，所以断层扫描的过程变得非常复杂。在现实使用和对图像的解释存在一定的困难。

4.地探雷达检测地探雷达检测原理及应用：地质雷达检测是根据射频脉冲的传播、反射和衍射，它对于木材的电导率和电容率是非常灵敏的。对于检测物质和初步的调查，雷达波的频率采用1000 ～1 500 MHz。通常地面穿透性雷达测量使用小型偶极天线单反射波形来完成的，对于木材腐朽检测，使用的单天线为1 500 MHz，这种检测技术已经应用于原木和树木的缺陷检测(Miller et al.，1989)。Mucciardi 等(2002 )研究表明:由于信号会受到树木的密度、湿度等因素的影响，在对图像的解释方面有一定的困难。

树木雷达装置：树木雷达装置图像系统可以产生高分辨率和非入侵式的树干内部结构和根部结构图像，这种图像填补了定量分析树木健康和树木结构完整性的空白。树木雷达装置系统显示树木和根部结构系统图像是一种新的和独创的应用地面渗透雷达(GPR )技术。这种创新检测系统提供树干覆盖范围的 100% 数据图像，显示360°的立体木材结构图。TRUSystem 装置是由TreeRadar 公司生产的，此树木雷达图像可以提供由于受到腐朽引起的木材结构完整性受损的树干腐朽内部信息和确定危险树木，它可以显示树干内部缺陷和腐朽程度，甚至是很难检测的早期阶段; 同时，可以看清地表以下树根结构的深度、形状和大小的树根结构图，而且该检测是快速、便携式及无损检测。树木雷达装置由便携式的电池电源采集系统和特殊的雷达天线组成，该检测系统关键的功能是它自带的软件模块TreeWin，这个后处理数据分析包以数字波形的方式读出现场测量值，并能将数据变成树干内部的截面图，绿线代表树皮的位置，红线表示树木内缺陷的大小。

5.红外检测红外成像检测原理及应用：红外成像检测法是一种应用红外放射来测量物体的散热量的成像技术，用木材中的极性基团或木材中的水分子对红外光能量的吸收强弱来判断该物质的数量多少或疏密。反常的木材组织结构，如空洞、腐朽和节子等就会有所不同，根据带有这些缺陷的树木与健康树木之间不同导热率来判别木材内部是否存在缺陷(Alessandra，2003 )。对红外影响木材的密度、节子、腐朽和空洞因素的研究，提出用红外成像技术检测木材缺陷是一种切实可行的方法(Toshinari，2000)。红外成像技术被认为是一种快速、安全、易掌握的技术方法，能够提供树木内部结构情况。应用热红外成像技术可以分析和诊断木材的早期腐朽，这也是近年来的一种新型无损检测木材缺陷的方法(Alessandra，2003)。

红外成像检测仪：红外成像检测仪的基本装置是在不同的波长 (2 ～5. 6 μm 之间)有一个工作的扫描仪，并连接一个监视器或能够记录磁盘的带有液氮的电视摄像机。温度分发的不同在黑色和白色是可见的，随后被标上不同的色调。电视摄像机的灵敏度大约是0.1 (在0 和35 之间)。在20 ～25 m 的距离可以进行操作，因此，它可以测量高大的树木。但它在造林中的应用存在一些困难，因为木材热量的性质受到许多因素的影响，一些内在的因素如年轮生长幅度、密度和各向异性，其他的外部因素如温度、湿度和光。在检测时，每一次测量都要与周围的温度进行比较，并随时都要用环境热梯度来进行校准。

所以，这种仪器最好在夜间使用，当在没有阳光和树根表面湿度时进行检测效果比较好。热红外成像法的优点是快速和无损分析。由于这种仪器的价格较高和对检测的结果很难解释，使得它的应用受阻。

6.射线检测射线检测原理：射线检测基本原理是: 当射线透射木材及木质复合材料时要被吸收一部分，其强度被衰减，用射线接收传感器直接测量窄小范围内透过试样前后射线强度的变化，根据射线衰减率以及试样的平均吸收系数分析木材及木质复合材料的密度、含水率变化以及缺陷等。X 射线(或γ射线)技术是最开始应用无损检测方法检测木质材料内部信息的方法之一，也可以用来测量木材微密度。X 射线计算机断层扫描可提供三维的关于被测物体内部结构信息。断层扫描或切割图像能够显示被测物体主要坐标轴垂直的几个图像，断层扫描可以通过颜色和灰度作为代号。

射线检测方法的应用：用计算机断层射线扫描成像技术(CT)研究原木内部缺陷已经历了约30 年，此项技术被认为是检测木材内部缺陷最有前景的技术之一 ( 梁善庆等， 2008b)。X 射线和中子放射性成像和计算机断层扫描(CT)己经广泛应用到原木和树木的内部性质图像检测。在20 世纪中期曾有学者利用γ放射来检测立木的腐朽的放射性元素，但γ 射线仪被证明太笨重不适合用来野外作业，在20 世纪80 年代用X 射线电视系统对木材腐朽进行检测，并使用了便携式X 射线断层扫描仪来检测树木的空洞。应用X 射线计算机断层扫描和核磁共振技术，检测了用于造材原木，取得较好的成果，大大提高了木材的利用率(Temnerud et al.，1998;Guddanti et al.，1998 )。应用X 射线计算机断层扫描技术检测苏格兰松(Pinus sylvestris)树木的内部腐朽，对检测结果做了一定研究，取得良好的效果(Rust，1999 )。Habemehl(1982)提出2 种类型的便携式设备对树木进行检测: 一种是平行放射系统，另一种是扇形放射系统。放射源是采用铯137，放射出的γ射线一个量子的能量是662 keV。试验结果表明，树干空洞和腐朽的大小和位置能够被观测出来。

通过计算机断层扫描技术来检测树木 ( 或原木) 不是一个新的概念，Habermehl(1982 )就已经使用。但这种技术没有广泛的应用，需要解决X 射线或γ 射线需要必要的保护设施和射线源的控制、相对高的成本等。对于立木检测，移动设备是必须的。在德国的飞利浦大学发展了一种可移动的CT 扫描，尽管这种检测技术很好，得到的结果也很好，基本上处于实验室研究阶段，特别是对野外木材缺陷如立木腐朽的检测仍需进一步研究。过去10 年进行的大量CT 技术检测木材内部缺陷研究，取得了较为满意的结果;然而CT 技术在木材领域广泛普及，尚有技术和经济问题有待解决。1

二维成像系统设计超声声波在介质中的传播是一个比较复杂的过程，传统研究方法大多基于简单的介质参数、采用波动方程计算并仿真出声波传播规律，为工程应用提供理论支撑和先验模型 。而对于复杂的声波介质，如组成成分复杂的介质、多孔介质等，难以通过数学表达式准确地将声波的传输特征表达出来，故难以得到供工程应用的直观的先验模型 。因此设计了实时声波二维成像系统，通过在待测介质中激发出超声波体波，采用扫描的方法获得体波在介质中传播的动态。该系统可为复杂介质中声波的传播规律和特点提供直观的先验模型。

检测原理超声波激励 ，灰黑色薄板为待测物体切片，白色部分为超声波发射换能器。当薄板厚度和换能器长度尺寸 H 可比拟的时候，能在薄板中较好的激励出超声波，用涂有耦合剂的接收换能器在物体表面检测 就能可视化地检测到体波在物体内部的传播规律。被测薄板俯视图，图中 T 为超声波发射2a换能器，物体表面上的黑点代表超声波接收换能器测量的位置，在该平面上有这样的检测点xmax×ymax个。采用右侧脉冲波形激励超声换能器 ，使之发射超声波。声波在薄板中传播，到达接收T换能器所在的位置A，可观察到A 点的时间－声压波形。规定激励脉冲下降沿时刻为t0，每隔单位时间t后有t1～tn时刻。就任意点A而言，在每一单位时刻具有瞬态能量f（t）。现在考虑t1时刻薄板上的任意一点A（x，），在该点存在瞬时能量 （x，，t），y f y 1，按照成像原理，可认为薄板上有xmax×ymax个像素点，将各点瞬时能量作为灰度值，可绘制出t1时刻瞬时超声波形图。同理，可以得到t2～tn时刻的瞬时波形图，若连续观察各连续时刻的瞬时波形图，则将得到声波在被测物体中的实时传播波过程。

在系统上电完成后，上位机选定并打开一个串口，作为和下位机通信的链路。上位机通过发送控制方向帧（CMD_DIR）和设置初始位置帧（CMD_LSTR）控制接收换能器移动，以确定图2中的像素坐标原点（0，0），并以同样方法设置像素坐标终点（x， ）。之后，上位机通过自动运max ymax行帧（CMD_AUTO），让下位机进入自动采集状态。下位机在自动运行状态下，不断返回当前位置（x，）y以及该位置的采样值序列 （x，，t）～（x，，t）。f y 0 f y n最终，计算机根据采样值绘制出各时刻的波形图。

系统设计系统框图：基于上文中提出的检测原理，综合应用机械、电子和计算机接口等相关技术，设计了图3所示的检测系统。其中，计算机端的上位机软件，通过 RS232串口向微控制器发布一系列控制命令，实现了由双轴丝杆滑台带动超声波接收换能器精确移动到各超声成像像素点；微控制器亦能控制超声发射和采集电路，将各像素点的声波信号转换为数字量，传输给上位机；上位机最终根据各像素点的采样值输出成像。

系统主要部分设计

超声波 射和接收 路：针对不同厚度的待测薄板，需要尺寸上与之匹配的换能器，才能得到较好的效果。而换能器的尺寸和工作频率之间又存在一定的关系，因此所设计的超声波收发电路，应具有一定的工作带宽。是超声波发 射 电 路，选 用 了 驱 动 容 性 负 载 性 能 较 好 的TPS2811作为超声波发射换能器驱动器，该驱动器的图腾式输出达2A，最高工作频率可达到10MHz（方波），能胜任本系统的要求。

上下位机通信接口：综合考虑该装置数据量、系统任务量后，下位机的控制核心选用了 ATMEL公司的 ATmega16单片机。它和上位机软件之间的字节流由 RS232保证。为了进一步保证通信质量，实验中自定义了如表1所示的通信协议帧格式。其中命令字段和数据字段包含了诸如移动坐标、产生超声波激励信号、回馈采样值等信息。命令字定义了图4中的7种帧，每种帧格式中包含了与之对应的数据位长和数据位内容，校验位字节用以对数据帧检错。对协议帧的解析通过状态机来实现。默认处于IDLE状态，仅 当 获 取 了 2 个 正 确 的 引 导 码 后 才 能 进 入STATE2状态，并根据命令字和数据位作进一步解析，最终正确解析命令和收发数据。

双杠滑台：由成像原理可知，单位尺寸上像素点越多，则成像分辨率越高，因此，在设计中，采用丝杠滑台来精确控制超声波接收换能器的微距移动，减小像素点间距，提高分辨率。设计中的滑台由结构完全相同的两组装置组成，分别控制了接收换能器在x 轴和y 轴方向上的精确移动。每一组装置均由一个步进电机带动丝杠传动工作台移动 。系统中，滑台的负载为质地较轻的超声波换能器，因此选用了扭矩较小的二相混合式步进电机，该电机最小步距角为，结合丝杆42BYG0231．8°的传动比，能控制超声波换能器沿任意轴向移动的最小步距为 。0．1mm

实验结果和分析实验采用厚为7mm 的有机玻璃板为检测对象，成像区域约为 ，选用中心频率约为20mm×20mm的压电超声波换能器作为超声波发射源。200kHz上位机控制成像时间间隔t为 ，将数据保2μs存在磁盘中，通过程序与 Matlab接口，由 Matlab绘制出各时刻的检测波形，能观察7a到头波波峰抵达成像区域中头波的波谷抵达7b成像区。反映出头波在传播过程中7a d有明显的衰减。因实验中选用的超声波换能器的Q值较大，故从成像中能观察到较多的余震。2

二维成像算法概述待处理信号在某个基或字典上可稀疏表示是CS理论应用的前提。因此，压缩感知理论应用于雷达成像的关键基础问题是，对雷达回波数据的稀疏性进行分析，建立雷达回波信号稀疏化的数学模型。目前利用压缩感知理论进行合成孔径雷达成像算法的研究主要可以分为2类：一是通过对成像所需要的所有回波数据直接进行二维随机采样以实现降维测量，降维测量前需要获取全部用于成像的回波数据，这样没有从根本上缓解系统数据速率上的压力；二是通过距离－方位二维解耦，在压缩感知雷达成像过程中只对距离向数据或者方位向数据运用压缩感知理论进行处理。

基于压缩感知理论的SAR二维成像算法基于压缩感知理论的方位回波压缩方法

雷达回波数据经距离向压缩处理后，假设在某一距离单元内不同方位位置强散射点的个数为N，利用稀疏重建算法求解式（10）可以得到方位向上的稀疏系数β，即实现了相同距离单元内的散射点在方位向上的分离，从而实现SAR成像。雷达回波数据可利用压缩感知理论先经过距离向压缩，再经方位压缩算法实现二维成像。实现压缩感知距离压缩算法时，输入信号为雷达回波原始信号，输出的SAR图像为一维距离向图像；实现压缩感知方位压缩算法时，输入信号为距离压缩后的信号，参考信号为式（5），稀疏基为式（8），输出的SAR图像为二维SAR图像。

SAR二维压缩感知成像流程

将基于压缩感知理论的信号压缩算法和匹配滤波法相结合，给出了基于压缩感知理论的二维SAR成像流程。基于压缩感知理论的SAR成像算法既可以在距离向或方位向上单独使用，也可以同时使用。为表述方便，在本文中定义距离向用压缩感知技术进行压缩、方位向匹配滤波的成像算法为RCS成像算法，距离向匹配滤波、方位向用压缩感知技术进行压缩的成像算法称为 ACS成像算法，距离向和方位向上均使用压缩感知技术进行压缩的成像算法称为RACS成像算法。

SAR压缩感知成像处理结果本节利用仿真数据和实测数据对所提出的基于压缩感知的SAR成像算法的有效性进行验证。在利用SAR回波数据进行成像处理过程中，我们采用托普利兹矩阵作为测量矩阵对SAR回波信号进行降维测量，利用SL0算法对目标信息进行恢复。仿真计算时充分考虑了距离徙动校正（RangeMi－grationCorrection，RMC）对SAR成像的影响。

理想点目标仿真

首先在观测场景中设置了30个理想点目标，按照表1的雷达仿真参数对回波信号进行处理。

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可以看出，RD算法距离向和方位向上均存在旁瓣，当目标距离过近时，不利于目标的区分；RCS算法成像结果则有效抑制了距离向上的旁瓣，方位向上还有一定模糊；利用 RACS算法的成像，距离向和方位向上的旁瓣均得到抑制，在一定程度上提高了目标的分辨率。

显示了基于 RACS算法在种不同降采样率下所得到的SAR图像，从中也可以看到降采样率的降低，图像的视觉效果越来越差，也就是说重建目标信号的信噪比越来越小。显示了降采样率CR=0．05时的SAR图像，目标几乎不能辨认，这是因为测绘带宽度为300m的区域内分布30个点目标，而雷达距离向的分辨率是1m，这相当于目标 的 稀 疏 度 仅 为 10%，不 满 足 测 量 值3