基于太赫兹光谱的爆炸物检测算法研究
摘要：
太赫兹波在电磁频谱中介于微波与红外之间,同时享有两者的一些独特性质.太赫兹辐射可以穿透织物和塑料,并且大多数物质在太赫兹范围内具有独特的光谱"指纹",因此它可以用于安全检查,远程检测出入身上的隐藏武器.本文研究了基于太赫兹时域光谱(THz-TDS)的爆炸物检测技术及其信号处理算法. 首先,对太赫兹波的产生和探测基本原理进行了介绍.阐述了将飞秒激光脉冲分束成泵浦脉冲和探测脉冲的太赫兹时域系统.讨论对比了空间扫描形式的太赫兹成像技术,二维太赫兹波成像技术,飞行时间成像以及合成孔径成像的特点和应用范围. 其次,介绍了空间图样成分分析(Component analysis of spatial and spectral patterns)的原理及其算法,并研究了相关滤波在爆炸物源信号识别中的应用.推导验证了空间图样成分分析在爆炸物检测中的有效性.针对其计算量大的缺点,提出了馈入参考信号的改进方法.讨论了爆炸物比例变化时,不同阈值设置对识别结果误警率的影响. 再次,针对空间图样成分分析识别准确度不高的缺点,研究了基于独立成分分析(Independent components analysis,ICA)的盲信号分离提取爆炸物微弱信号的检测算法.并基于约束独立成分分析框架进行了改进.仿真实验表明ICA的检测准确度显著高于空间图样成分分析法. 最后,分析对比了空间图样成分分析与独立成分分析的优缺点,提出一种结合两种算法优点的两阶段检测算法.采用空间图样成分分析进行预处理,快速检测出可疑区域.然后使用独立成分分析对可疑区域中每个像素点解混出爆炸物源信号,最后相关滤波进行确认.
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学位级别：
硕士
学位年度：
2016
被引量：
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