[发明专利]一种周期型双阵列通道式成像系统的单快拍快速成像方法

说明书

本发明公开了一种周期型双阵列通道式成像系统的单快拍快速成像方法，包括以下步骤：步骤一、在回波信号的四个平面维度上做快速傅里叶变换；步骤二、对空间频域回波信号进行高通滤波；步骤三、场景中心进行相位补偿、Stolt插值与逆傅里叶变换；步骤四：在稀疏维度上加权累加，得到目标体的三维像。避免了周期型MIMO阵列RMA成像时采用的三维插值，采用稀疏维度上的多次RMA分解代替，稀疏度越高，获得的计算效率增益越大，对于大多数实用的周期型MIMO阵列系统来说，都能保证计算量远小于基于NUFFT的周期型MIMO阵列RMA成像。将单阵列RMA成像算法推广到双阵列成像系统中，具有高得多的效率。

技术领域

本发明涉及合成孔径雷达成像技术领域，尤其涉及一种周期型双阵列通道式成像系统的单快拍快速成像方法。

背景技术

周期型双阵列通道式成像系统是一种新型的毫米波人体成像设备，天线阵列由两个相互平行放置的平面阵列构成，且与地面垂直，中间形成的通道供被测人体通过。与传统的线阵圆柱扫描成像系统和单平面阵列成像系统相比，该设备具有如下特点：

(1)具备运动人体实时的成像潜力：采用频分-多输入多输出(FrequencyDivision–Multiple Input Multiple Output，简称FD-MIMO)与单快拍成像相结合的技术方案，采样效率高，采样期间目标运动带来的误差可以忽略；

(2)电磁波覆盖范围增加：相对于单阵列成像系统，双阵列的有效成像面积加倍；

(3)铺设灵活，全通道空间分辨率不变，有利于后续图像处理。

基于以上优点，该设备应用前景广阔。但是，成像系统的实时性不仅取决于采样速度，成像算法效率也是关键因素。目前，合成孔径类MIMO阵列成像算法主要分为两类：空间域方法和空间频率域方法。前者以反投影算法(Back Projection Algorithm,BPA)为代表，有时也称为延时相加算法，具有低旁瓣、高精度和高稳定性优势，而且可以应用于任意的阵元排布方式，最大的缺点是计算量大；空间频域方法以距离偏移算法(Range MigrationAlgorithm,RMA)为代表，充分利用快速傅里叶变换的优势，尤其是在数据量大时，加速效果更加明显。但是RMA算法会不可避免地引入插值误差。当实时性要求非常迫切时，BPA结合多线程加速类方法是难于达到要求的，空间频域类方法目前仍然是首选。

Xiaodong Zhuge首次在原理上将RMA扩展到MIMO阵列三维成像，但是在实现时发现，该方法在计算量方面存在最大的限制在于：降维度后数据的空间域谱在三个维度上均是非均匀采样的，因此最好的解决办法就是采用非均匀采样快速傅里叶变换(NUFFT)技术完成空间三维插值和FFT，但是其成像效率达不到实时性要求。

考虑到以上问题，基于RMA的MIMO阵列成像系统应用在十字阵列中才能发挥最大效率，而更为一般的阵列排布形式难以直接应用。因此能够应用于周期型双阵列通道式成像系统的单快拍快速成像方法亟待研究。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种周期型双阵列通道式成像系统的单快拍快速成像方法，避免周期型MIMO阵列RMA成像时采用的三维插值，采用稀疏维度上的多次RMA分解代替，稀疏度越高，获得的计算效率增益越大，对于大多数实用的周期型MIMO阵列系统来说，都能保证计算量远小于基于NUFFT的周期型MIMO阵列RMA成像。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种周期型双阵列通道式成像系统的单快拍快速成像方法，包括以下步骤：