[发明专利]一种用于提取三维全息成像中目标相对晃动信息的方法

说明书

技术领域

本发明属于目标成像技术领域，具体涉及一种用于提取三维全息成像中目标相对晃动信息的方法。

背景技术

近年来，随着恐怖活动的不断升级，公共区域的安全问题越来越受到人们的关注。如何方便有效的监察人体藏匿的武器和爆炸物仍然是困扰人们的一大难题。微波、毫米波和太赫兹波成像相比其他成像系统，在人体安检领域有其独特的优势：相比可见光，微波、毫米波和太赫兹波可以穿透衣物、木板和泡沫等非极性材料；相比X光，其对人体来说基本无害。

其中微波、毫米波和太赫兹波三维全息成像相比其他成像方式而言，具有结构简单、信息量大和聚焦效果好等优点，比较适合用于实际的人体目标成像中。比较常见的三维全息成像系统通常使用波束扫描或天线阵列加波束扫描的方式完成原始回波数据的采集，其在成像过程中均假设人体目标固定不动。然而在实际成像过程中，人体为了保持其自身的平衡会发生肉眼可见轻微的晃动，其晃动幅度在毫米到厘米量级，与微波、毫米波和太赫兹波波长比较接近，会对三维全息图像的图像重建造成很大的影响，经常无法重建得到清晰的图像。对于消除人体晃动对三维全息图像重建的影响，其最大难点在于提取人体晃动，目前尚未有有效的办法可以实现人体晃动的提取。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对微波、毫米波和太赫兹波三维全息成像中目标相对晃动的问题，提出一种用于提取三维全息成像中目标相对晃动信息的方法，该方法具有操作简单和运算速度快的特点，适合用于人体三维全息的实时成像中。

为了达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种用于提取三维全息成像中目标相对晃动信息的方法，其包括步骤如下：

步骤1：根据发射信号的形式将原始回波变换至距离压缩域，得到信号S₁(x,y,z)，其中x为快扫描方向，y为慢扫描方向，z为雷达照射方向；

步骤2：当雷达发射信号为脉冲信号时，只执行S1，当目标晃动较小或针对距离向分辨率较差的全息成像系统时，只执行S3，否则执行S1-S3；

S1、首先，对信号S₁(x,y,z)取绝对值，并沿快扫描x方向累加，获得累加后的信号S₂₁(y,z)；其次，对信号S₂₁(y,z)沿慢扫描y方向取相邻两个序列作相关处理，取尖峰所在位置的信号记为de_z(y)；最后，对信号de_z(y)沿y方向积分，获得目标相对运动位移信号e_z(y)；

S2、利用所述位移信号e_z(y)对信号S₁(x,y,z)进行包络对齐，获得信号S₃(x,y,z)；

S3、针对信号S₁(x,y,z)或S₃(x,y,z)，令其沿慢扫描y方向取相邻两个二维序列，令其中一个二维序列取共轭后与另一个二维序列相乘，取乘积平均结果的相位，记为de_p(y)；再将de_p(y)沿y方向积分，获得目标相对运动初相信号e_p(y)。

进一步地，本发明所述步骤1为：

如果发射信号是线性调频连续波信号，对获得的回波信号进行距离向压缩，获得信号S₁(x,y,z)；如果发射信号是步进频连续波信号，对获得的回波信号作距离向逆变换，获得信号S₁(x,y,z)。

有益效果

本发明一种用于提取三维全息成像中目标相对晃动信息的方法，能够通过对原始回波数据进行处理得到目标晃动的相对运动位移信号和相对运动初相信号，整个方法不需要额外的数据空间，且只涉及到简单的运算处理，其实现速度快，适合用于三维全息实时成像。

附图说明

图1为本发明算法流程图；

图2为本发明使用的雷达系统的工作示意图；

图3为未做晃动补偿的人体三维成像结果；

图4为使用本发明的晃动提取方法。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。