[发明专利]一种微波毫米波三维全息成像系统信号处理成像方法

权利要求书

1.一种微波毫米波三维全息成像系统信号处理成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)微波毫米波天线阵列扫描过程中获得回波信号s(x,y,k)，所述回波信号s(x,y,k)是复数信号，包含幅度和相位信息；x为微波毫米波天线阵列横向扫描维度，y为微波毫米波天线阵列纵向扫描维度，k为微波毫米波收发前端频率扫描维度；

(2)将所述回波信号s(x,y,k)进行y维度傅里叶变换，得到竖直维度波数域信号s(x,k_y,k)；

(3)对竖直维度波数域信号进行y与k维度相位移徙动算法解耦合聚焦，即在距离维度划分聚焦平面z_i,i＝1,2...N；

(4)计算得到聚焦平面z_i的匹配滤波信号Href(k_y,k,z_i)，匹配滤波信号Href(k_y,k,z_i)与竖直维度波数域信号s(x,k_y,k)的k_y,k维度相乘做匹配滤波计算，得到信号s(x,k_y,k,z_i)；

(5)对信号s(x,k_y,k,z_i)的k_y维度逆傅里叶变换得到毫米波竖直扫描维度聚焦信号s(x,y',k,z_i)；

(6)在所述毫米波竖直扫描维度聚焦信号s(x,y',k,z_i)频率扫描维度k进行积分累加平均运算，最终得到平面z_i的聚焦图像，如此循环反复得到所有聚焦平面z_i,i＝1,2...N的聚焦图像s(x,y',z')，y与k维度信号得到解耦合并且得到聚焦；

(7)再进行x维度的聚焦计算，采用后向投影重建算法，在y维度的每个采样位置y_i上划分xoz网格，对于网格上的每个像素点(x',z')求x维度天线采样位置(x_i,z_i)到网格点位置(x',z')的斜距R_i；

(8)对聚焦图像信号s(x,y',z')的距离维度插值计算求取距离匹配采样点s(x,y',z_i')；

(9)距离匹配采样点信号s(x,y',z_i')与距离维度匹配滤波信号Href_{range_i}相乘得到距离维度压缩信号s_Href(x,y',z_i')；

(10)进行所有x维度的距离维度压缩信号s_Href(x,y',z_i')相干累加计算，得到一个像素点的结果；遍历完网格所有像素点后，得到y_i位置的聚焦剖面xoz，重复上述计算最终得到聚焦的目标三维复数图像；

(11)由三维复数图像得到幅度图像，再进行距离维度最大值投影，得到用于显示的二维图像。

2.根据权利要求1所述的一种微波毫米波三维全息成像系统信号处理成像方法，其特征在于，所述步骤(1)中，x为微波毫米波天线阵列横向扫描维度，为平面扫描或柱面扫描。

3.根据权利要求1所述的一种微波毫米波三维全息成像系统信号处理成像方法，其特征在于，所述步骤(1)中，信号体制为频率步进连续波信号或者调频连续波信号。

4.根据权利要求1所述的一种微波毫米波三维全息成像系统信号处理成像方法，其特征在于，所述步骤(3)中，在距离维度划分聚焦平面z_i,i＝1,2...N，Δz＝z_i-z_i-1为聚焦平面的步进间隔，Δz参数设置的准则为c为自由空间的光速，B＝f_max-f_min为微波毫米波射频信号的带宽，f_min为射频信号频率最小值，f_max为射频信号频率最大值。

5.根据权利要求1所述的一种微波毫米波三维全息成像系统信号处理成像方法，其特征在于，所述步骤(4)中，匹配滤波信号为：