[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

说明书

本发明公开了一种微波毫米波三维全息成像系统信号处理成像方法，微波毫米波天线阵列扫描过程中获得回波信号，对(y,k)维度采用相位移徙动算法进行图像聚焦；对x维度采用后向投影重建方法进行图像聚焦；最终得到成像目标的三维复数图像。本发明综合时域成像算法与频域成像算法的特点，在竖直阵列维度与距离维度采用相位移徙动算法进行解耦和成像聚焦，在平面或者圆柱面运动扫描维度采用后向投影重建算法进行成像聚焦，利用了后向投影重建算法适用于任何天线扫描轨迹和便于运动补偿的优点，适用于微波毫米波平面扫描成像系统和微波毫米波圆柱面扫描成像系统，可以达到进行一次算法开发，就适用于两种成像系统的目的，并且能够清晰成像，计算效率更高。

技术领域

本发明涉及一种微波毫米波三维全息成像技术，尤其涉及的是一种微波毫米波三维全息成像系统信号处理成像方法。

背景技术

微波毫米波三维全息成像安检系统是主动式微波毫米波人体安检的一个主流方向，目前主要包含有平面扫描式成像系统与圆柱面扫描式成像系统，通过微波毫米波收发前端获得人体微波毫米波后向散射信号，无需对人体进行接触就可以通过成像有效探测到隐匿在人体衣物下的违禁品与危险品，并且电磁辐射剂量仅为手机辐射的千分之一，是一种有效的人体安检新模式；可以广泛的应用于民航机场、监狱、法院、边境检查站、海关口岸、重大活动等安检场合，能够有效威慑恐怖主义。

目前微波毫米波三维全息成像信号处理方法主要包括时域成像算法、频域成像算法；时域成像算法包括时域相关算法和后向投影重建算法，适用于任何的天线扫描轨迹，均可以用于微波毫米波平面扫描与圆柱面扫描成像系统，优点在于便于实现运动补偿，是一种经典的信号处理成像算法，但由于计算量较大、硬件消耗资源多，很难达到计算的实时性要求，因此只是作为成像效果比较的算法；频域成像算法包括距离徙动算法与相位移徙动算法，对于微波毫米波平面扫描与圆柱面扫描成像系统的算法原理推导均不一致，如果应用于实际系统中，需要对平面扫描与圆柱面扫描成像系统的信号处理成像软硬件分别开发，这样就增加了硬件成本与人力成本，并且延长了开发周期。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何能够结合平面扫描和柱面扫描实现三维成像，提供了一种微波毫米波三维全息成像系统信号处理成像方法。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括以下步骤：

(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)，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)；