[發(fā)明專利]基于旋轉(zhuǎn)天線陣列的微波三維成像方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110279283.4
• 申請日: 2011-09-20
• 公開（公告）號: CN103018738A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪文;譚維賢;乞耀龍;王彥平;吳一戎
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電子學(xué)研究所
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微波成像技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于旋轉(zhuǎn)天線陣列的微波三維成像方法，通過旋轉(zhuǎn)天線陣列獲取觀測目標(biāo)的三維微波圖像。

背景技術(shù)

基于旋轉(zhuǎn)天線陣列的微波三維成像方法能夠?qū)崿F(xiàn)對近距離觀測目標(biāo)的三維分辨成像，獲取觀測目標(biāo)的微波三維圖像，進(jìn)而獲取觀測目標(biāo)的三維微波散射特性、表面信息和形體數(shù)據(jù)。該方法不僅可以用于人體表面信息及三維形體數(shù)據(jù)獲取，而且能夠用于雷達(dá)目標(biāo)診斷，獲取目標(biāo)的三維空間散射特性分布信息。與可見光、紅外和X射線等技術(shù)相比，在人體表面信息及三維形體數(shù)據(jù)獲取方面，微波具有穿透衣物等重要優(yōu)勢，同時(shí)采用非電離輻射，且功率低，不對人體造成傷害。在雷達(dá)目標(biāo)診斷方面，微波三維成像是進(jìn)行高精度目標(biāo)診斷的重要發(fā)展趨勢，由于常規(guī)的微波暗室數(shù)據(jù)獲取時(shí)間長，很難在短時(shí)間(＜1分鐘)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取，因此，需要一種快速的微波三維成像系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取。

美國專利(專利號5557283，“Real-time?Wideband?Holographic?Surveillance?System”，1996)描述了一種用于人體安全檢測的成像系統(tǒng)，但該系統(tǒng)采用一個(gè)線性天線陣列沿直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取；信號發(fā)射模塊中的信號產(chǎn)生采用壓控振蕩器，但在快速信號產(chǎn)生中，信號頻率的精度受到限制，此外，該系統(tǒng)也只采用步進(jìn)掃頻連續(xù)波信號；天線陣列采用線性天線陣列；成像處理主要采用針對線性天線陣列沿直線運(yùn)動(dòng)形成平面合成孔徑的三維成像算法。

美國專利(專利號5859609，“Real-time?Wideband?Cylindrical?Holographic?Surveillance?System”，1999)描述了一種用于人體安全檢測的成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用一個(gè)線性天線陣列沿圓周運(yùn)動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取；信號發(fā)射模塊中的信號產(chǎn)生采用壓控振蕩器，但在快速信號產(chǎn)生中，信號頻率的精度受到限制，此外，該系統(tǒng)也只采用步進(jìn)掃頻連續(xù)波信號；信號接收采用差頻；天線陣列采用線性天線陣列；成像處理主要采用針對線性天線陣列沿圓周運(yùn)動(dòng)形成柱面合成孔徑的三維成像算法。

歐洲專利(專利號EP?0925517B1，“Real-time?Wideband?Cylindrical?Holographic?Surveillance?System”，2001)針對線性天線陣列沿圓周運(yùn)動(dòng)形成柱面合成孔徑的三維成像算法以及圖像連續(xù)顯示進(jìn)行了描述。美國專利(專利號6507309B2，“Interrogation?of?an?Object?for?Dimensional?and?Topographical?Information”，2003)針對人體體型測量描述了一種成像系統(tǒng)，其基本組成和實(shí)現(xiàn)方法同美國專利5859609類似。系統(tǒng)通過發(fā)射和接收200MHz至1THz的電磁波信號獲取目標(biāo)表面信息，而且采用一組或多組線性天線陣列圍繞目標(biāo)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的方式獲取數(shù)據(jù)，獲取目標(biāo)不同視角的信息。

美國專利(專利號6703964B2，“Interrogation?of?an?Object?for?Dimensional?and?Topographical?Information”，2004)在美國專利6507309B2的基礎(chǔ)上描述了如何進(jìn)行人體形體數(shù)據(jù)獲取和對比。首先對待檢測人體進(jìn)行微波照射，獲取其形體數(shù)據(jù)，然后將該形體數(shù)據(jù)與已有的信息進(jìn)行對比，并針對一種或多種特征進(jìn)行分析，判斷這些特征是否相符合。

美國專利(專利號2006/0066469A1，“Three-Dimensional?Surface/Contour?Processing?Based?on?Electromagnetic?Radiation?Interrogation”，2006)針對數(shù)據(jù)獲取和如何進(jìn)行表示觀測目標(biāo)表面的形體進(jìn)行了描述。該發(fā)明通過發(fā)射和接收電磁波信號，獲得觀測目標(biāo)的三維圖像數(shù)據(jù)；建立目標(biāo)表面的點(diǎn)云信息描述；并對部分或全部目標(biāo)點(diǎn)的點(diǎn)云描述進(jìn)行曲線擬合處理，從而獲得觀測目標(biāo)局部或整體的三維圖像。

文獻(xiàn)“譚維賢，林赟，洪文，王彥平，吳一戎.基于圓柱幾何的人體微波三維成像處理算法研究，2008年第十屆全國雷達(dá)學(xué)術(shù)年會(huì).”針對線性天線陣列沿圓周運(yùn)動(dòng)形成柱面合成孔徑的成像算法開展了計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，給出了相應(yīng)的成像處理步驟，但尚未涉及系統(tǒng)組成及數(shù)據(jù)獲取方式。