一种近距离毫米波三维全息成像方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种近距离毫米波三维全息成像方法及系统，包括如下步骤：发射连续毫米波信号；在以时间、圆周角及Z轴方向形成三维域中测得回波信号；对最大化的回波信号进行傅里叶变换，再利用相位固定法，实现回波信号的时域向频域的转换；对频域回波信号利用圆柱形傅里叶变换及双线性插值运算进行运动补偿，得到直角坐标系下重构的目标散射强度信号，根据重构的目标散射强度信号进行三维全息成像。本发明一种近距离毫米波三维全息成像方法及系统，通过在以时间、圆周角及Z轴方向形成三维域中测得回波信号，根据重构的目标散射强度信号进行三维全息成像，在连续波信号成像过程中未进行运动补偿，实现了对目标物体较好的三维全息成像。
【专利说明】一种近距离毫米波三维全息成像方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种成像方法及系统，尤其涉及一种近距离毫米波三维全息成像方法 及系统。
【背景技术】
[0002] 调频连续波信号与不同波长信号成像技术的融合，促进了一个宽带、有效、低耗、 高质量的成像系统形成，特别是在安全探测系统的应用中，当天线阵列连续的发射和接收 调频连续波信号，其不间断的运动影响将不再会被忽略，因此，传统的在合成孔径成像算法 中的间断式方法需要在调频连续波成像处理中被优化改进，传统算法，例如波数域算法、频 率缩放算法以及范围多普勒算法等，均是集中在调频连续波孔径成像数据的优化上。现有 的图像成像处理方法注重成像数据的优化，并没有考虑到信号传送过程中运动的影响，因 此，严重影响电磁波信号探测的成像效果。
【发明内容】
[0003] 本发明解决的技术问题是：构建一种近距离毫米波三维全息成像方法及系统，克 服现有技术连续波信号成像过程中未考虑运动的影响，成像效果不佳的技术问题。
[0004] 本发明的技术方案是：提供一种近距离毫米波三维全息成像方法，包括如下步 骤：
[0005] 发射毫米波信号：沿待成像物表面发射连续毫米波信号，所述连续毫米波信号包 括连续波毫米波探测信号和连续波毫米波参考信号；
[0006] 获取采样信号：在以时间、圆周角及Z轴方向形成三维域中测得回波信号；
[0007] 信号转换：利用参考信号对接收到的回波信号进行最大化，对最大化的回波信号 进行傅里叶变换，再利用相位固定法，实现回波信号的时域向频域的转换；
[0008] 重构回波信号：对频域回波信号利用圆柱形傅里叶变换及双线性插值运算进行运 动补偿，得到直角坐标系下重构的目标散射强度信号，根据重构的目标散射强度信号进行 三维全息成像。
[0009] 本发明的进一步技术方案是：沿待成像物表面环绕发射连续毫米波信号。
[0010] 本发明的进一步技术方案是：在相对方分别环绕发射连续毫米波信号。
[0011] 本发明的进一步技术方案是：所述双线性插值运算包括对于三维空间波数域内的 回波信号进行非均匀采样和均匀采样的插值运算。
[0012] 本发明的进一步技术方案是：对于空间波数域内的非均匀采样，还包括在空间波 数域内进行向均匀采样过度的差值运算。
[0013] 本发明的技术方案是：构建一种近距离毫米波三维全息成像系统，包括毫米波信 号发射源、获取采样信号的信号采样模块、进行信号转换的信号转换模块、重构回波信号的 重构模块、成像模块，所述毫米波信号发射源发射连续毫米波信号，所述连续毫米波信号包 括连续波毫米波探测信号和连续波毫米波参考信号，所述信号采样模块在以时间、圆周角 及Z轴方向形成三维域中测得回波信号；所述信号转换模块利用参考信号对接收到的回波 信号进行最大化，对最大化的回波信号进行傅里叶变换，再利用相位固定法，实现回波信号 的时域向频域的转换；所述重构模块对频域回波信号利用圆柱形傅里叶变换及双线性插值 运算进行运动补偿，得到直角坐标系下重构的目标散射强度信号，所述成像模块根据重构 的目标散射强度信号进行三维全息成像。
[0014] 本发明的进一步技术方案是：所述电磁波发射源为多个，多个所述电磁波发射源 排列成阵列。
[0015] 本发明的进一步技术方案是：所述电磁波发射源沿待成像物表面环绕发射连续波 雷达信号。
[0016] 本发明的进一步技术方案是：所述电磁波发射源为至少两个，所述电磁波发射源 在相对方分别环绕发射连续波雷达信号。
[0017] 本发明的进一步技术方案是：还包括所述重构模块对于三维空间波数域内的回波 信号进行非均匀采样和均匀采样的插值运算。
[0018] 本发明的技术效果是：构建一种近距离毫米波三维全息成像方法及系统，包括如 下步骤：沿待成像物表面发射连续毫米波信号，所述连续毫米波信号包括连续波毫米波探 测信号和连续波毫米波参考信号；在以时间、圆周角及Z轴方向形成三维域中测得回波信 号；利用参考信号对接收到的回波信号进行最大化，对最大化的回波信号进行傅里叶变换， 再利用相位固定法，实现回波信号的时域向频域的转换；对频域回波信号利用圆柱形傅里 叶变换及双线性插值运算进行运动补偿，得到直角坐标系下重构的目标散射强度信号，根 据重构的目标散射强度信号进行三维全息成像。本发明一种近距离毫米波三维全息成像方 法及系统，通过在以时间、圆周角及Z轴方向形成三维域中测得回波信号，对频域回波信号 利用圆柱形傅里叶变换及双线性插值运算进行运动补偿，得到直角坐标系下重构的目标散 射强度信号，根据重构的目标散射强度信号进行三维全息成像，在连续波信号成像过程中 未进行运动补偿，实现了对目标物体较好的三维全息成像。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1为本发明的成像系统模型。
[0020] 图2为本发明的成像系统结构模块图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。
[0022] 如图1，本发明的【具体实施方式】是：提供一种近距离毫米波三维全息成像方法，包 括如下步骤：定义被成像物体区域为（Xtl, Yci, Zci) = (RciCos9，RciSin9，Z)的圆柱体，其中Rci 为需要成像区域半径，0是圆柱坐标系统中的角度，0 E[0,23!]，天线阵列长度即沿着Z 轴方向的合成孔径长度为Lz，孔径中心位置z=Z。的平面。成像过程中，天线阵列绕着被 成像物体或者部分的绕着被成像物体转动，形成圆周0方向的合成孔径。采样位置为（R， 9，Z)，物体任意成像位置坐标为（Xn，yn，zn)，其对应的散射强度为〇(xn，yn，zn)。
[0023] 毫米波信号发射源1沿待成像物表面发射连续毫米波信号，所述连续毫米波信号 包括连续波毫米波探测信号和连续波毫米波参考信号。具体实施例中，将待成像物体视为 柱状，沿待成像物表面发射连续毫米波信号时，可以将毫米波信号发射头沿待成像物环绕 转动一周，环绕过程中，同时发射连续毫米波信号。也可以将毫米波信号发射头环绕转动一 定弧度即可，只要其发射的毫米波信号覆盖待成像物体即可。
[0024] 具体实施过程如下：发射毫米波信号为p (t)，
【权利要求】
1. 一种近距离毫米波三维全息成像方法，包括如下步骤： 发射毫米波信号：沿待成像物表面发射连续毫米波信号，所述连续毫米波信号包括连 续波毫米波探测信号和连续波毫米波参考信号； 获取采样信号：在以时间、圆周角及Z轴方向形成三维域中测得回波信号； 信号转换：利用参考信号对接收到的回波信号进行最大化，对最大化的回波信号进行 傅里叶变换，再利用相位固定法，实现回波信号的时域向频域的转换； 重构回波信号并成像：对频域回波信号利用圆柱形傅里叶变换及双线性插值运算进行 运动补偿，得到直角坐标系下重构的目标散射强度信号，根据重构的目标散射强度信号进 行三维全息成像。
2. 根据权利要求1所述近距离毫米波三维全息成像方法，其特征在于，沿待成像物表 面环绕发射连续毫米波信号。
3. 根据权利要求1所述近距离毫米波三维全息成像方法，其特征在于，在相对方分别 环绕发射连续毫米波信号。
4. 根据权利要求1所述近距离毫米波三维全息成像方法，其特征在于，所述双线性插 值运算包括对于三维空间波数域内的回波信号进行非均匀采样和均匀采样的插值运算。
5. 根据权利要求4所述近距离毫米波三维全息成像方法，其特征在于，对于空间波数 域内的非均匀采样，还包括在空间波数域内进行向均匀采样过度的差值运算。
6. -种近距离毫米波三维全息成像系统，其特征在于，包括毫米波信号发射源、获取采 样信号的信号采样模块、进行信号转换的信号转换模块、重构回波信号的重构模块、成像模 块，所述毫米波信号发射源沿待成像物表面发射连续毫米波信号，所述连续毫米波信号包 括连续波毫米波探测信号和连续波毫米波参考信号，所述信号采样模块在以时间、圆周角 及Z轴方向形成三维域中测得回波信号；所述信号转换模块利用参考信号对接收到的回波 信号进行最大化，对最大化的回波信号进行傅里叶变换，再利用相位固定法，实现回波信号 的时域向频域的转换；所述重构模块对频域回波信号利用圆柱形傅里叶变换及双线性插值 运算进行运动补偿，得到直角坐标系下重构的目标散射强度信号，所述成像模块根据重构 的目标散射强度信号进行三维全息成像。
7. 根据权利要求6所述近距离毫米波三维全息成像系统，其特征在于，所述电磁波发 射源为多个，多个所述电磁波发射源排列成阵列。
8. 根据权利要求6所述近距离毫米波三维全息成像系统，其特征在于，所述电磁波发 射源沿待成像物表面环绕发射连续波雷达信号。
9. 根据权利要求6所述近距离毫米波三维全息成像系统，其特征在于，所述电磁波发 射源为至少两个，所述电磁波发射源在相对方分别环绕发射连续波雷达信号。
10. 根据权利要求6所述近距离毫米波三维全息成像系统，其特征在于，还包括所述重 构模块对于三维空间波数域内的回波信号进行非均匀采样和均匀采样的插值运算。
【文档编号】G01S13/90GK104515989SQ201410834094
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年12月25日 优先权日:2014年12月25日
【发明者】刘艺青 申请人:深圳市一体太赫兹科技有限公司