[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

摘要

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。

主权项

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,ky,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zi,i＝1,2...N；(4)计算得到聚焦平面zi的匹配滤波信号Href(ky,k,zi)，滤波信号Href(ky,k,zi)与竖直维度波数域信号s(x,ky,k)的ky,k维度相乘做匹配滤波计算，得到信号s(x,ky,k,zi)；(5)对信号s(x,ky,k,zi)的ky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,zi)；(6)在所述毫米波竖直扫描维度聚焦信号s(x,y',k,zi)频率扫描维度k进行积分累加平均运算，最终得到平面zi的聚焦图像，如此循环反复得到所有聚焦平面zi,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yi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(xi,zi)到网格点位置(x',z')的斜距Ri；(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',zi')；(9)距离匹配采样点信号s(x,y',zi')与距离维度匹配滤波信号Hrefrange_i相乘得到距离维度压缩信号sHref(x,y',zi')；(10)进行所有x维度的距离维度压缩信号sHref(x,y',zi')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yi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。