[发明专利]一种圆柱阵面三维成像系统的成像方法

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成像方法。

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。

通常的圆柱阵面三维成像安检系统的工作方式有三种：第一种是通过单收发通道二维扫描实现二维孔径合成，从而实现三维成像；第二种是通过线阵或弧形阵列的扫描来实现二维孔径合成，从而实现三维成像；第三种是直接采用二维实孔径阵列来三维成像。采用第一种方式的三维成像的扫描时间过长，一般在1分钟以上，不适合应用于安检场合。采用第三种方式的三维成像的成本过高。当前的圆柱阵面三维成像安检系统主要采用第二种工作方式。

第一种方式不适合工程应用，而无论采用上述第二种或第三种方式，由于采用了多个收发通道，都存在不同通道之间回波信号幅度不一致、不同通道的延迟时间不一致导致了回波频偏和相位误差，这些问题不解决将严重影响成像质量。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种圆柱阵面三维成像系统的成像方法，该成像系统包括：电机、饲服控制器、天线阵列圆盘支架、发射天线阵列、接收天线阵列、频率合成模块、回波信号接收处理装置、信号处理器、存储器，其中：

发射天线阵列用于辐射射频信号，发射天线阵列有N个发射天线单元，每个天线单元对应一路发射通道，天线阵列有N路电开关以控制发射通道的分时工作，即开通和关断，其中30≤N≤2000；

接收天线阵列用于接收射频回波信号，接收天线阵列有N个接收天线单元，每个天线单元对应一路接收通道，天线阵列有N路电开关以控制接收通道的分时工作，即开通和关断，其中30≤N≤2000；

该成像方法包括：

a.在所述成像系统上电启动前，在其圆柱阵面的同轴中心放置一个表面光滑的金属圆柱；

b.上电启动所述成像系统，发射天线阵列的N个发射天线单元依次辐射射频信号到所述金属圆柱表面上并被镜面反射；

c.接收天线阵列的相对应的接收天线单元接收到回波信号并将其发送给回波信号接收处理装置以进行处理，然后将处理后的回波信号发送给处理器；

d.信号处理器接收并数字采样完所有回波信号后，对回波信号的各采样点进行处理，获取3组校正参数并保存到存储器中，该3组校正参数包括：1.每个通道的回波信号的通道幅度值校正系数Hmax/Hi，2.每个通道的回波信号的通道频率校正系数f₀-f_i，3.每个通道的回波信号的相位误差补偿系数

e.之后取出该金属圆柱体，传输目标物体到扫描位置，开始进行扫描并传输回波信号；

f.信号处理器获得所有扫描回波信号数据，首先需要利用上述3组校正参数对这些扫描回波信号数据进行校正，包括：

首先将第i个通道的回波信号数据乘以该通道的通道幅度值校正系数Hmax/Hi以完成对该第i个通道的回波信号的幅度校正，对N个通道的回波信号作同样的操作，完成对所有通道的回波信号的幅度校正；然后利用第i通道的通道频率校正系数f₀-f_i生成补偿数据exp(j·(f₀-f_i)·t)，t为采样点所对应的时间，将第i通道的回波信号数据乘以exp(j·(f₀-f_i)·t)，对N个通道的回波信号作同样的操作，完成对所有通道的回波信号的频率偏移的补偿校正；最后利用每个通道的的回波信号相位误差补偿系数生成补偿数据exp(j·)，将其乘以相对应通道的回波信号数据，完成对N个通道的回波信号的相位补偿，其中1≤i≤N；

g.信号处理器接着利用公知的三维成像方法对经校正的扫描回波信号数据进行成像处理，然后在屏幕上显示图像。