[发明专利]一种圆柱阵面三维成像系统的多角度成像显示方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及三维成像领域，具体而言，涉及一种圆柱阵面三维成像系统的多角度成像显示方法。

背景技术

随着科技的发展，人类开发了很多新的交通工具，如飞机、高速火车、地铁等，这些交通工具承载了大量人群，一旦有携带危险品进入该交通工具里，极易带来安全隐患，给周围的人造成生命威胁。例如，携带易燃易爆等物品进入飞机或地铁等。

另外，随着人类的社会活动越来越广泛，经常会有大型集会的召开，而这些大型集会中往往聚集了成千上万的人。一旦有人携带危险物进入或者恐怖分子携带爆炸性物品进入以进行恐怖活动，会造成严重的生命危害。

针对这些情况，人们研发了一种三维成像安检设备，其能够全面实现对人体携带的各种危险品实施检测。为了能够实现对人体的360度成像，该三维成像安检设备中的扫描装置通常为圆柱阵面，如下图1所示。

当前的圆柱阵面三维成像安检系统进行安全检测成像的时候，需要对被检查的人或物进行多角度成像并显示，这些选取的角度一般成递增关系，具有固定角度差，设固定的角度差为Δθ，可以是5度、10度等。现行的处理方法是针对每一个选取的角度θ_select，选取该角度±θ_L/2范围内扫描的回波数据进行三维成像处理，θ_L为选取的角度向的孔径积累长度，θ_L不能太小，否则会影响角度方向的分辨率。在成像的过程中实现圆柱坐标系到笛卡尔坐标系的转换，得到被检查的人或物的三维图象f(x，y，z)，其坐标映射关系是：x＝r·cos(θ-θ_select)，y＝r·cos(θ-θ_select)，z＝z′。

从分辨率理论可知，x方向的分辨率由系统的带宽来决定，一般只能达到cm级，而y、z方向则可以达到mm级，并且由于x方向的遮挡问题，通常都沿x轴方向进行二维投影显示，得到该选定的θ角度的二维图像。采用与上述相同的方法对N个角度分别进行三维成像处理，可以获得N个角度的二维图像，实现多角度成像显示。

采用现行方法的缺点是由于成像的角度多、数据量大，整个成像处理的时间太长，导致了角度向选取的数据不能太长，一定程度降低了角度域的孔径积累时间，降低了角度域的分辨率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种圆柱阵面三维成像系统的多角度成像显示方法，其包括：

a)对接收并经过Dechirp处理后的回波信号进行预处理，包括对采集的回波信号去直流以及去掉收发通道的隔离度不够所产生的泄漏信号；

b)对预处理后的回波信号进行角度和高程的二维傅立叶变换，得到该信号在圆柱坐标系的三维频域S₂(ξ，ω，k_z)，其中ξ为角度方向的频域，k_z为高程方向的频域；

c)对二维傅立叶变换后的回波信号进行相位补偿并旋转一个固定角度；

d)对经相位补偿且角度旋转的回波信号进行角度频域ξ的反傅立叶变换；

e)对经反傅立叶变换的回波信号进行插值，得到三维图像在笛卡尔坐标系的三维频域；

f)对获得的三维图像在笛卡尔坐标系的三维频域进行三维反傅立叶变换，得到目标区域的三维图像；

g)对获得的三维图像进行投影显示，得到在一个角度下的二维投影图像；

h)重复执行步骤c-g)M次得到M个角度下的二维投影图像，其中M＝1+最大扫描角度/所选择的相邻两个角度之间的角度差。

根据本发明的方法通过大角度积累提高了信噪比，保证了成像的角度方向的分辨率并提高了成像速度。

附图说明

图1为示出天线阵列位置以及圆柱坐标系到笛卡尔坐标系的映射关系示意图；

图2为本发明的圆柱阵面三维成像系统的多角度成像显示方法的流程图。

具体实施方式

在一般应用中，扫描系统包含的收发天线阵列组可以一组或两组。当收发天线阵列组为一组时，该收发天线阵列组的扫描角度一般在300度以上，甚至是360度。而当收发天线阵列组为两组时，该收发天线阵列组的最大扫描角度一般在120-180度之间。

下面以收发天线阵列组为两组，最大扫描角度为150度例，具体说明本发明的圆柱阵面三维成像系统的多角度成像显示方法，包括：

一.对接收并经过Dechirp处理后的回波信号进行预处理。

接收的射频回波信号经过Dechirp处理之后得到的中频信号可表示为：