一種近距離三維全息成像方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種成像方法及系統(tǒng)，尤其設(shè)及一種近距離=維全息成像方法及系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 調(diào)頻連續(xù)波信號與不同波長信號成像技術(shù)的融合，促進(jìn)了一個寬帶、有效、低耗、 高質(zhì)量的成像系統(tǒng)形成，特別是在安全探測系統(tǒng)的應(yīng)用中，當(dāng)天線陣列連續(xù)的發(fā)射和接收 調(diào)頻連續(xù)波信號，其不間斷的運(yùn)動影響將不再會被忽略，因此，傳統(tǒng)的在合成孔徑成像算法 中的間斷式方法需要在調(diào)頻連續(xù)波成像處理中被優(yōu)化改進(jìn)，傳統(tǒng)算法，例如波數(shù)域算法、頻 率縮放算法W及范圍多普勒算法等，均是集中在調(diào)頻連續(xù)波孔徑成像數(shù)據(jù)的優(yōu)化上。現(xiàn)有 的圖像成像處理方法注重成像數(shù)據(jù)的優(yōu)化，并沒有考慮到信號傳送過程中運(yùn)動的影響，因 此，嚴(yán)重影響電磁波信號探測的成像效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是；構(gòu)建一種近距離S維全息成像方法及系統(tǒng)，克服現(xiàn)有 技術(shù)連續(xù)波信號成像過程中未考慮運(yùn)動的影響，成像效果不佳的技術(shù)問題。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：提供一種近距離=維全息成像方法，包括如下步驟：
[0005] 發(fā)射雷達(dá)信號；沿待成像物表面發(fā)射連續(xù)電磁波雷達(dá)信號，所述連續(xù)電磁波雷達(dá) 信號包括連續(xù)波雷達(dá)探測信號和連續(xù)波雷達(dá)參考信號；
[0006] 獲取采樣信號：在則寸間、圓周角及Z軸方向形成S維域中測得回波信號；
[0007] 信號轉(zhuǎn)換；利用參考信號對接收到的回波信號進(jìn)行最大化，對最大化的回波信號 進(jìn)行傅里葉變換，再利用相位固定法，實(shí)現(xiàn)回波信號的時域向頻域的轉(zhuǎn)換；
[000引重構(gòu)回波信號：對頻域回波信號利用圓柱形傅里葉變換及雙線性插值運(yùn)算進(jìn)行運(yùn) 動補(bǔ)償，得到直角坐標(biāo)系下重構(gòu)的目標(biāo)散射強(qiáng)度信號，根據(jù)重構(gòu)的目標(biāo)散射強(qiáng)度信號進(jìn)行 =維全息成像。
[0009] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是；沿待成像物表面環(huán)繞發(fā)射連續(xù)電磁波雷達(dá)信號。
[0010] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：在相對方分別環(huán)繞發(fā)射連續(xù)電磁波雷達(dá)信號。
[0011] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述雙線性插值運(yùn)算包括對于=維空間波數(shù)域內(nèi)的 回波信號進(jìn)行非均勻采樣和均勻采樣的插值運(yùn)算。
[0012] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：對于空間波數(shù)域內(nèi)的非均勻采樣，還包括在空間波 數(shù)域內(nèi)進(jìn)行向均勻采樣過度的差值運(yùn)算。
[0013] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：構(gòu)建一種近距離=維全息成像系統(tǒng)，包括電磁波發(fā)射源、獲 取采樣信號的信號采樣模塊、進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換的信號轉(zhuǎn)換模塊、重構(gòu)回波信號的重構(gòu)模塊、成 像模塊，所述電磁波發(fā)射源沿待成像物表面發(fā)射連續(xù)電磁波雷達(dá)信號，所述連續(xù)電磁波雷 達(dá)信號包括連續(xù)波雷達(dá)探測信號和連續(xù)波雷達(dá)參考信號，所述信號采樣模塊在W時間、圓 周角及Z軸方向形成=維域中測得回波信號；所述信號轉(zhuǎn)換模塊利用參考信號對接收到的 回波信號進(jìn)行最大化，對最大化的回波信號進(jìn)行傅里葉變換，再利用相位固定法，實(shí)現(xiàn)回波 信號的時域向頻域的轉(zhuǎn)換；所述重構(gòu)模塊對頻域回波信號利用圓柱形傅里葉變換及雙線性 插值運(yùn)算進(jìn)行運(yùn)動補(bǔ)償，得到直角坐標(biāo)系下重構(gòu)的目標(biāo)散射強(qiáng)度信號，所述成像模塊根據(jù) 重構(gòu)的目標(biāo)散射強(qiáng)度信號進(jìn)行=維全息成像。
[0014] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述電磁波發(fā)射源為多個，多個所述電磁波發(fā)射源 排列成陣列。
[0015] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述電磁波發(fā)射源分別沿待成像物表面環(huán)繞發(fā)射連 續(xù)電磁波雷達(dá)信號。
[0016] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述電磁波發(fā)射源為至少兩個，所述電磁波發(fā)射源 在相對方分別環(huán)繞發(fā)射連續(xù)電磁波雷達(dá)信號。
[0017] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：還包括所述重構(gòu)模塊對于=維空間波數(shù)域內(nèi)的回波 信號進(jìn)行非均勻采樣和均勻采樣的插值運(yùn)算。
[0018] 本發(fā)明的技術(shù)效果是：構(gòu)建一種近距離=維全息成像方法及系統(tǒng)，包括如下步驟： 沿待成像物表面發(fā)射連續(xù)電磁波雷達(dá)信號，所述連續(xù)電磁波雷達(dá)信號包括連續(xù)波雷達(dá)探測 信號和連續(xù)波雷達(dá)參考信號；在W時間、圓周角及Z軸方向形成=維域中測得回波信號；利 用參考信號對接收到的回波信號進(jìn)行最大化，對最大化的回波信號進(jìn)行傅里葉變換，再利 用相位固定法，實(shí)現(xiàn)回波信號的時域向頻域的轉(zhuǎn)換；對頻域回波信號利用圓柱形傅里葉變 換及雙線性插值運(yùn)算進(jìn)行運(yùn)動補(bǔ)償，得到直角坐標(biāo)系下重構(gòu)的目標(biāo)散射強(qiáng)度信號，根據(jù)重 構(gòu)的目標(biāo)散射強(qiáng)度信號進(jìn)行=維全息成像。本發(fā)明一種近距離=維全息成像方法及系統(tǒng)， 通過在W時間、圓周角及Z軸方向形成S維域中測得回波信號，對頻域回波信號利用圓柱 形傅里葉變換及雙線性插值運(yùn)算進(jìn)行運(yùn)動補(bǔ)償，得到直角坐標(biāo)系下重構(gòu)的目標(biāo)散射強(qiáng)度信 號，根據(jù)重構(gòu)的目標(biāo)散射強(qiáng)度信號進(jìn)行=維全息成像，在連續(xù)波信號成像過程中未進(jìn)行運(yùn) 動補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了對目標(biāo)物體較好的=維全息成像。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明的成像系統(tǒng)模型。
[0020] 圖2為本發(fā)明的成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)一步說明。
[0022] 如圖1、圖2所示，本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】是：提供一種近距離=維全息成像方法， 包括如下步驟：定義被成像物體區(qū)域?yàn)榭?。，Y。，Z。）= (Racos 0，Rasin 0，口的圓柱體，其中 R。為需要成像區(qū)域半徑，0是圓柱坐標(biāo)系統(tǒng)中的角度，0 e [0,2n]，天線陣列長度即沿著 Z軸方向的合成孔徑長度為Lz，孔徑中屯、位置Z =而的平面。成像過程中，天線陣列繞著被 成像物體或者部分的繞著被成像物體轉(zhuǎn)動，形成圓周0方向的合成孔徑。采樣位置為巧， 0，幻，物體任意成像位置P。的坐標(biāo)為（X。，y。，Z。)，其對應(yīng)的散射強(qiáng)度為0 (X。，y。，Z。)。
[0023] 電磁波發(fā)射源1沿待成像物表面發(fā)射連續(xù)電磁波雷達(dá)信號，所述連續(xù)電磁波雷達(dá) 信號包括連續(xù)波雷達(dá)探測信號和連續(xù)波雷達(dá)參考信號。沿待成像物表面發(fā)射連續(xù)電磁波 雷達(dá)信號，所述連續(xù)電磁波雷達(dá)信號包括連續(xù)波雷達(dá)探測信號和連續(xù)波雷達(dá)參考信號。具 體實(shí)施例中，將待成像物體視為柱狀，沿待成像物表面發(fā)射連續(xù)電磁波雷達(dá)信號時，可w將 雷達(dá)信號發(fā)射頭沿待成像物環(huán)繞轉(zhuǎn)動一周，環(huán)繞過程中，同時發(fā)射連續(xù)電磁波雷達(dá)信號。也 可W將雷達(dá)信號發(fā)射頭環(huán)繞轉(zhuǎn)動一定弧度即可，只要其發(fā)射的雷達(dá)信號覆蓋待成像物體即 可。
[0024] 具體實(shí)施過程如下；發(fā)射雷達(dá)信號為p(t)，
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種近距離三維全息成像方法，包括如下步驟： 發(fā)射雷達(dá)信號：沿待成像物表面發(fā)射連續(xù)電磁波雷達(dá)信號，所述連續(xù)電磁波雷達(dá)信號 包括連續(xù)波雷達(dá)探測信號和連續(xù)波雷達(dá)參考信號； 獲取采樣信號：在以時間、圓周角及Z軸方向形成三維域中測得回波信號； 信號轉(zhuǎn)換：利用參考信號對接收到的回波信號進(jìn)行最大化，對最大化的回波信號進(jìn)行 傅里葉變換，再利用相位固定法，實(shí)現(xiàn)回波信號的時域向頻域的轉(zhuǎn)換； 重構(gòu)回波信號并成像：對頻域回波信號利用圓柱形傅里葉變換及雙線性插值運(yùn)算進(jìn)行 運(yùn)動補(bǔ)償，得到直角坐標(biāo)系下重構(gòu)的目標(biāo)散射強(qiáng)度信號，根據(jù)重構(gòu)的目標(biāo)散射強(qiáng)度信號進(jìn) 行三維全息成像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述近距離三維全息成像方法，其特征在于，沿待成像物表面環(huán)繞 發(fā)射連續(xù)電磁波雷達(dá)信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述近距離三維全息成像方法，其特征在于，在相對方分別環(huán)繞發(fā) 射連續(xù)電磁波雷達(dá)信號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述近距離三維全息成像方法，其特征在于，所述雙線性插值運(yùn)算 包括對于三維空間波數(shù)域內(nèi)的回波信號進(jìn)行非均勻采樣和均勻采樣的插值運(yùn)算。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述近距離三維全息成像方法，其特征在于，對于空間波數(shù)域內(nèi)的 非均勻采樣，還包括在空間波數(shù)域內(nèi)進(jìn)行向均勻采樣過度的差值運(yùn)算。
6. -種近距離三維全息成像系統(tǒng)，其特征在于，包括電磁波發(fā)射源、獲取采樣信號的信 號采樣模塊、進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換的信號轉(zhuǎn)換模塊、重構(gòu)回波信號的重構(gòu)模塊、成像模塊，所述電 磁波發(fā)射源沿待成像物表面發(fā)射連續(xù)電磁波雷達(dá)信號，所述連續(xù)電磁波雷達(dá)信號包括連續(xù) 波雷達(dá)探測信號和連續(xù)波雷達(dá)參考信號，所述信號采樣模塊在以時間、圓周角及Z軸方向 形成三維域中測得回波信號；所述信號轉(zhuǎn)換模塊利用參考信號對接收到的回波信號進(jìn)行最 大化，對最大化的回波信號進(jìn)行傅里葉變換，再利用相位固定法，實(shí)現(xiàn)回波信號的時域向頻 域的轉(zhuǎn)換；所述重構(gòu)模塊對頻域回波信號利用圓柱形傅里葉變換及雙線性插值運(yùn)算進(jìn)行運(yùn) 動補(bǔ)償，得到直角坐標(biāo)系下重構(gòu)的目標(biāo)散射強(qiáng)度信號，所述成像模塊根據(jù)重構(gòu)的目標(biāo)散射 強(qiáng)度信號進(jìn)行三維全息成像。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述近距離三維全息成像系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁波發(fā)射源為 多個，多個所述電磁波發(fā)射源排列成陣列。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述近距離三維全息成像系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁波發(fā)射源沿 待成像物表面環(huán)繞發(fā)射連續(xù)電磁波雷達(dá)信號。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述近距離三維全息成像系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁波發(fā)射源為 至少兩個，所述電磁波發(fā)射源在相對方分別環(huán)繞發(fā)射連續(xù)電磁波雷達(dá)信號。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述近距離三維全息成像系統(tǒng)，其特征在于，還包括所述重構(gòu)模塊 對于三維空間波數(shù)域內(nèi)的回波信號進(jìn)行非均勻采樣和均勻采樣的插值運(yùn)算。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種近距離三維全息成像方法及系統(tǒng)，包括如下步驟：發(fā)射連續(xù)電磁波雷達(dá)信號；在以時間、圓周角及Z軸方向形成三維域中測得回波信號；對最大化的回波信號進(jìn)行傅里葉變換，再利用相位固定法，實(shí)現(xiàn)回波信號的時域向頻域的轉(zhuǎn)換；對頻域回波信號利用圓柱形傅里葉變換及雙線性插值運(yùn)算進(jìn)行運(yùn)動補(bǔ)償，得到直角坐標(biāo)系下重構(gòu)的目標(biāo)散射強(qiáng)度信號，根據(jù)重構(gòu)的目標(biāo)散射強(qiáng)度信號進(jìn)行三維全息成像。本發(fā)明一種近距離三維全息成像方法及系統(tǒng)，通過在以時間、圓周角及Z軸方向形成三維域中測得回波信號，根據(jù)重構(gòu)的目標(biāo)散射強(qiáng)度信號進(jìn)行三維全息成像，在連續(xù)波信號成像過程中未進(jìn)行運(yùn)動補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了對目標(biāo)物體較好的三維全息成像。
【IPC分類】G01S13-89
【公開號】CN104569971
【申請?zhí)枴緾N201410827394
【發(fā)明人】劉藝青
【申請人】深圳市一體太赫茲科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月25日