[发明专利]超宽带微波目标检测的FPGA成像系统

权利要求书

1.一种超宽带微波目标检测的FPGA成像系统，其特征是，包括固定位置的发射天线和接收天线、信号处理模块、时延计算模块、聚焦模块与图像重建模块；

发射天线用于发送超宽带微波信号，接收天线用于接收被测组织反射回来的超宽带微波信号；

信号处理模块以串行方式读入检测探头的数字信号，每次读取一个完整的信号，读取次数按采集的信号数目决定，然后送入内存中存储；

延时计算模块，根据发射、接收天线位置，采用共焦算法计算成像点延时，并根据计算的逐点的时间延迟读取已经存入内存中所述数字信号，即在各个扫描点时延下的能量值，并输入至聚焦模块；

聚焦模块把接收到的多组能量值在成像区域逐点叠加，实现图像的叠加放大；

图像重建模块，用于将聚焦模块的结果进行输出显示。

2.如权利要求1所述的超宽带微波目标检测的FPGA成像系统，其特征是，延时计算模块接收外来的目标点坐标point_location以及输入有效信号op_nd之后进入计算模式。计算模式中BlockRam依次输出1发1-6收，2发1-6收共36组天线的位置，在此期间目标点坐标保持不变，依次计算36组路径长度，将路径长度送入convert_2delay模块计算出路径对应的微波信号传递延时，convert_2delay模块运用MicroBlaze处理器调用模式。

3.如权利要求1所述的超宽带微波目标检测的FPGA成像系统，其特征是，聚焦模块调用FSL总线完成成像算法中的点像素叠加数据传递功能，每扫描一个坐标点，主处理器读取协处理器发回来的延时，然后在内存中查找数据，将一组延时对应的能量值发往聚焦模块进行处理，此时聚焦模块同处理器通信，接收数据进行聚焦，在这整个过程中主处理器的作用相当于一个通道，在两个协处理模块之间进行数据的传输。

4.如权利要求3所述的超宽带微波目标检测的FPGA成像系统，其特征是，具体地，共焦成像对整个成像区域进行逐点扫描，确定各点像素强度后合成一幅图像。位置r处的像素强度可计算如下：

${\mathrm{\τ}}_{m,n}\left(r\right)=\frac{|r-r_m|+|r-r_n|}{v}---\left(1\right)$

$v=\frac{c}{\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_{fat}}}---\left(2\right)$

这里m和n分别代表发射和接收天线的编号，rm和rn分别代表发射和接收天线位置。v是微波信号在乳房中传播速度，c表示真空中的光速，εfat代表脂肪组织介电常数。τm,n(r)代表从发射天线发射脉冲，经聚焦点反射，再到接收天线接收反射信号的整个过程耗时，也称为信号延时。然后，各组接收信号在各自r点到达时间处的幅值Sm,n(τ)被叠加成为r点处像素强度：

$I\left(r\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}\underset{n=1,n\≠m}{\overset{N}{\Σ}}\left|S_{m,n}\left(\mathrm{\τ}\right)\right|---\left(3\right).$