中文标题：基于低秩平滑矩阵补全的快速结构化稀疏毫米波三维SAR成像

英文标题：Fast Structured Sparse Millimeter-Wave 3D SAR Imaging Based on Low-Rank and Smooth Matrix Completion

来源期刊：雷达学报

基金项目：国家自然科学基金(U25A20402)，国家重点科研发展项目(2023YFF0615800)，四川省科技项目(2024ZHCG0191, 2026YFHZ0220)

作  者：谭卓行¹, 陈泽宇¹, 唐浩杰¹, 牟鹏², 刘怡光¹

作者单位：1. 四川大学计算机学院 成都 610065
2. 成都飞机工业(集团)有限责任公司 成都 610091

摘  要：毫米波雷达因其体积小、分辨率高、穿透能力强等优势，在安全检查、无损检测与穿墙成像等领域得到了广泛应用。高分辨率的毫米波雷达成像需要模拟合成孔径，即利用机械平台的结构化扫描实现二维空间密集采样，该过程在实际应用中耗时较长，因此已有许多研究在稀疏采样条件下对回波数据进行重建并用于成像。然而，现有稀疏恢复方法多依赖均匀随机采样假设，或计算复杂度较高，难以在合成孔径雷达(SAR)成像系统中实际应用。为解决此问题，该文提出一种基于低秩平滑矩阵补全的快速结构化稀疏毫米波三维SAR成像方法。首先，基于近场毫米波SAR成像原理，分析了回波数据所具有的全局低秩性质与局部平滑先验，论证了实际扫描采样中整行或整列缺失导致的结构化稀疏SAR数据具备可恢复性。在此基础上，构建了一种融合低秩与平滑约束的矩阵补全模型，该模型通过核范数与全变差正则化进行联合建模，并在交替方向乘子法(ADMM)框架下实现快速求解。最后，通过多组仿真与实测实验对所提出方法的性能进行验证，实验结果表明，在仅使用20%到30%随机稀疏采样的行或列回波数据下，该文方法即可在数十秒内实现快速数据恢复与高分辨率三维成像。

全文链接： https://radars.ac.cn/cn/article/doi/10.12000/JR25267