面向航天光學遙感場景壓縮感知測量值的艦船檢測

肖術明， 張 葉*， 常旭嶺， 孫建波

（1.中國科學院 長春光學精密機械與物理研究所，吉林 長春 130033；2.中國科學院大學，北京 100039）

1 引言

航天光學遙感（Space Optical Remote Sensing，SORS）場景的艦船檢測是遙感領域的研究熱點。艦船檢測具有廣泛的民用和軍事價值，例如搜索和救援、港口管理、海洋環境監控、領土安全和軍事偵察［1-4］。隨著SORS成像系統成像分辨率的不斷提高，系統獲取的場景數據量也急劇增加。為了緩解數據存儲和實時傳輸的巨大壓力，傳統的SORS成像系統并不會直接存儲和傳輸探測器采集的原始場景數據，而是在傳輸前對數據進行壓縮，以節省時間和空間資源。然而，這種方法數據采集的理論基礎是奈奎斯特采樣定理，必須以不小于信號帶寬兩倍的采樣率對原始模擬信號進行均勻采樣，以保存信號信息［5］。這就導致冗余信息只能在壓縮階段被丟棄，從而浪費了成像系統前端使用高成本檢測器獲取的采樣資源。

壓縮感知（Compressive Sensing，CS）是一項新興技術，如果信號在某個變換域是稀疏的，則高維信號可以通過與變換基無關的測量矩陣投影到低維空間，并且可以以遠低于該變換基的采樣率準確恢復原始信號［6-7］。CS技術突破了奈奎斯特采樣定理的瓶頸，能夠以較低的采樣率（遠低于奈奎斯特采樣率）采集場景數據，從而在數據采集的同時完成數據壓縮。此外，CS重構算法可以在原始數據稀疏的前提下，根據采集到的采樣數據，理想地重構原始數據［8］，這就緩解了數據存儲和實時傳輸的巨大壓力。……