【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及毫米波人體安檢成像，具體涉及一種毫米波一維稀疏線陣時域卷積成像方法。
技術介紹
1、毫米波一維線陣人體安檢系統(tǒng)已被應用于機場、海關、檢查站等適用于人體隱匿物品探測檢查場景中，對于毫米波一維密集線陣成像方法一般采用后向投影算法、波數(shù)域算法、混合域算法等，均能夠得到聚焦效果良好的圖像。在毫米波e頻段采用密集陣列成像，所需要的陣元間隔較小，陣元數(shù)量較大，因此獲取數(shù)據(jù)的速率較慢，需要設計一種一維稀疏陣列構型，降低發(fā)射陣元數(shù)量從而降低數(shù)據(jù)采集時間，進而在不提高硬件成本的前提下，提高成像計算效率。為此，提出一種毫米波一維稀疏線陣時域卷積成像方法。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術所要解決的技術問題在于：如何在不提高硬件成本的前提下，提高成像計算效率，提供了一種毫米波一維稀疏線陣時域卷積成像方法。
2、本專利技術是通過以下技術方案解決上述技術問題的，本專利技術包括以下步驟：
3、s1：在陣列切換的過程中運動掃描部件帶動一維稀疏陣列在豎直維度運動，獲得后向散射回波信號為s(xtx,xrx,y,k)，矩陣維度分別為(nx,ny,nf)，其中，xtx表示發(fā)射陣元x維度坐標，xrx表示接收陣元x維度坐標，x維度為陣列維度；y表示豎直維度坐標；nx表示陣列維度采樣點數(shù)，ny表示豎直維度采樣點數(shù)，nf表示頻率維度采樣點數(shù)；k為頻率維度波數(shù)，表示為c為電磁波在空氣中的傳播速度，f為發(fā)射信號的工作頻率；
4、s2：計算一維稀疏陣列維度坐標(xtx,xrx,ytx,y
5、s3：根據(jù)一維稀疏陣列維度坐標(xtx,xrx,ytx,yrx)和等效陣列坐標(x,y)生成等效相位中心補償系數(shù)compscoe(x,y,z')，并計算相位補償后回波信號sc(x,y,k)；
6、s4：將等效陣列坐標(x,y)按照升序排列，并將相位補償后回波信號sc(x,y,k)的陣列維度進行相應排序，以滿足等效陣列坐標升序順序，得到升序后的回波信號sc_sort(x,y,k)；
7、s5：根據(jù)等效陣列坐標(x,y)和所劃分的距離維度聚焦平面z'，生成卷積核函數(shù)hrefcoe(x，y，z)，并與升序后的回波信號sc_sort(x,y,k)對應(x,y)維度進行兩維卷積計算，得到時域卷積后信號shref(x,y,k)，對時域卷積后信號shref(x,y,k)的(x,y)維度進行數(shù)據(jù)截取；
8、s6：對時域卷積信號shref(x,y,k)的頻率維度k計算均值，得到在所述距離聚焦平面z'的聚焦圖像i(x,y,z')；
9、s7：更改距離維度聚焦平面的索引并更新z'的數(shù)值，重復步驟s3～s7，獲得所有距離維度聚焦平面的聚焦圖像i(x,y,z)，即得到三維復數(shù)圖像i(x,y,z)；
10、s8：對三維復數(shù)圖像i(x,y,z)計算幅度值，并計算最大值投影圖像i(x,y)，將投影圖像i(x,y)送入圖像處理模塊、目標檢測模塊中進行后續(xù)處理。
11、更進一步地，在所述步驟s1中，一維稀疏陣列所在的毫米波成像系統(tǒng)采用調頻連續(xù)波信號體制，一維稀疏陣列通過天線陣列開關切換，實現(xiàn)水平維度的天線波束掃描，運動掃描部件帶動天線陣列在豎直維度運動；單個發(fā)射天線發(fā)射電磁波信號，相鄰接收天線同時接收后向散射電磁波，經(jīng)過下變頻到中頻信號，實現(xiàn)模擬信號數(shù)字化，數(shù)字化后的信號經(jīng)過數(shù)字下變頻解調為數(shù)字i/q信號，即獲得后向散射回波信號。
12、更進一步地，在所述步驟s3中，等效相位中心補償系數(shù)compscoe(x,y,z')表示如下：
13、compscoe(x,y,z')＝exp(j×2×k×z')/exp(j×k×(rt+rr))
14、其中，分別表示發(fā)射、接收天線到所劃分成像網(wǎng)格的斜距，(x,y,z')為所對應的成像網(wǎng)格坐標，其(x,y)維度與等效陣列坐標相對應。
15、更進一步地，在所述步驟s3中，相位補償后回波信號的計算公式如下：
16、sc(x,y,k)＝s(xtx,xrx,ytx,yrx,k)×compscoe(x,y,z')。
17、更進一步地，在所述步驟s5中，水平豎直維度的卷積核函數(shù)表示如下：
18、hrefcoe(x,y,z')＝exp(-j×2×k×rslant)/rslant
19、其中，表示空間三維網(wǎng)格坐標斜距，(x,y,z')為所劃分成像網(wǎng)格坐標，(x,y)表示等效陣列的坐標值。
20、更進一步地，在所述步驟s5中，兩維卷積計算表示為分別在x和y維度進行時域卷積操作，經(jīng)過卷積后的信號shref(x,y,k)的矩陣維度為(2×nx-1,2×ny-1,nf)，對其進行數(shù)據(jù)截取操作，分別取(x,y)維度中心矩陣大小為(nx,ny)的部分數(shù)據(jù)。
21、本專利技術相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點：該毫米波一維稀疏線陣時域卷積成像方法，設計了一種工作于70～80ghz頻段的毫米波一維稀疏陣列，相比于一維密集陣列其采用發(fā)射陣元稀疏化、關聯(lián)的接收陣元同時接收的方法，提高了目標場景回波的獲取效率，提升了人員通行效率和客戶體驗感；基于毫米波一維稀疏陣列構型設計了一種時域卷積成像方法，基于等效相位中心變換思想將雙站回波信號轉換到單站回波信號，再采用基于時域卷積的成像方法進行成像，采用不同成像網(wǎng)格像素點的卷積核函數(shù)與預處理的回波信號做時域卷積計算，算法實現(xiàn)過程無近似計算，是一種高精度的三維成像方法。
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1.一種毫米波一維稀疏線陣時域卷積成像方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種毫米波一維稀疏線陣時域卷積成像方法，其特征在于：在所述步驟S1中，一維稀疏陣列所在的毫米波成像系統(tǒng)采用調頻連續(xù)波信號體制，一維稀疏陣列通過天線陣列開關切換，實現(xiàn)水平維度的天線波束掃描，運動掃描部件帶動天線陣列在豎直維度運動；單個發(fā)射天線發(fā)射電磁波信號，相鄰接收天線同時接收后向散射電磁波，經(jīng)過下變頻到中頻信號，實現(xiàn)模擬信號數(shù)字化，數(shù)字化后的信號經(jīng)過數(shù)字下變頻解調為數(shù)字I/Q信號，即獲得后向散射回波信號。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種毫米波一維稀疏線陣時域卷積成像方法，其特征在于：在所述步驟S3中，等效相位中心補償系數(shù)CompsCoe(x,y,z')表示如下：
4.根據(jù)權利要求3所述的一種毫米波一維稀疏線陣時域卷積成像方法，其特征在于：在所述步驟S3中，相位補償后回波信號的計算公式如下：
5.根據(jù)權利要求4所述的一種毫米波一維稀疏線陣時域卷積成像方法，其特征在于：在所述步驟S5中，水平豎直維度的卷積核函數(shù)表示如下：
6.根據(jù)權
...【技術特征摘要】
1.一種毫米波一維稀疏線陣時域卷積成像方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種毫米波一維稀疏線陣時域卷積成像方法，其特征在于：在所述步驟s1中，一維稀疏陣列所在的毫米波成像系統(tǒng)采用調頻連續(xù)波信號體制，一維稀疏陣列通過天線陣列開關切換，實現(xiàn)水平維度的天線波束掃描，運動掃描部件帶動天線陣列在豎直維度運動；單個發(fā)射天線發(fā)射電磁波信號，相鄰接收天線同時接收后向散射電磁波，經(jīng)過下變頻到中頻信號，實現(xiàn)模擬信號數(shù)字化，數(shù)字化后的信號經(jīng)過數(shù)字下變頻解調為數(shù)字i/q信號，即獲得后向散射回波信號。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種毫米波一維稀疏線陣時域卷積成像方法，其特征在于：在所述步驟s3中，等效相位中心補償系數(shù)comp...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：孟祥新，高炳西，余開，柳桃榮，
申請(專利權)人：博微太赫茲信息科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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