[發(fā)明專利]一種用于提取三維全息成像中目標(biāo)相對(duì)晃動(dòng)信息的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410497655.4
• 申請(qǐng)日: 2014-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104237858A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李超;孫兆陽(yáng);方廣有
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01S7/35
• 分類號(hào): G01S7/35;G01S13/89
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 劉芳;仇蕾安

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于目標(biāo)成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于提取三維全息成像中目標(biāo)相對(duì)晃動(dòng)信息的方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著恐怖活動(dòng)的不斷升級(jí)，公共區(qū)域的安全問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注。如何方便有效的監(jiān)察人體藏匿的武器和爆炸物仍然是困擾人們的一大難題。微波、毫米波和太赫茲波成像相比其他成像系統(tǒng)，在人體安檢領(lǐng)域有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：相比可見(jiàn)光，微波、毫米波和太赫茲波可以穿透衣物、木板和泡沫等非極性材料；相比X光，其對(duì)人體來(lái)說(shuō)基本無(wú)害。

其中微波、毫米波和太赫茲波三維全息成像相比其他成像方式而言，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、信息量大和聚焦效果好等優(yōu)點(diǎn)，比較適合用于實(shí)際的人體目標(biāo)成像中。比較常見(jiàn)的三維全息成像系統(tǒng)通常使用波束掃描或天線陣列加波束掃描的方式完成原始回波數(shù)據(jù)的采集，其在成像過(guò)程中均假設(shè)人體目標(biāo)固定不動(dòng)。然而在實(shí)際成像過(guò)程中，人體為了保持其自身的平衡會(huì)發(fā)生肉眼可見(jiàn)輕微的晃動(dòng)，其晃動(dòng)幅度在毫米到厘米量級(jí)，與微波、毫米波和太赫茲波波長(zhǎng)比較接近，會(huì)對(duì)三維全息圖像的圖像重建造成很大的影響，經(jīng)常無(wú)法重建得到清晰的圖像。對(duì)于消除人體晃動(dòng)對(duì)三維全息圖像重建的影響，其最大難點(diǎn)在于提取人體晃動(dòng)，目前尚未有有效的辦法可以實(shí)現(xiàn)人體晃動(dòng)的提取。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對(duì)微波、毫米波和太赫茲波三維全息成像中目標(biāo)相對(duì)晃動(dòng)的問(wèn)題，提出一種用于提取三維全息成像中目標(biāo)相對(duì)晃動(dòng)信息的方法，該方法具有操作簡(jiǎn)單和運(yùn)算速度快的特點(diǎn)，適合用于人體三維全息的實(shí)時(shí)成像中。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種用于提取三維全息成像中目標(biāo)相對(duì)晃動(dòng)信息的方法，其包括步驟如下：

步驟1：根據(jù)發(fā)射信號(hào)的形式將原始回波變換至距離壓縮域，得到信號(hào)S₁(x,y,z)，其中x為快掃描方向，y為慢掃描方向，z為雷達(dá)照射方向；

步驟2：當(dāng)雷達(dá)發(fā)射信號(hào)為脈沖信號(hào)時(shí)，只執(zhí)行S1，當(dāng)目標(biāo)晃動(dòng)較小或針對(duì)距離向分辨率較差的全息成像系統(tǒng)時(shí)，只執(zhí)行S3，否則執(zhí)行S1-S3；

S1、首先，對(duì)信號(hào)S₁(x,y,z)取絕對(duì)值，并沿快掃描x方向累加，獲得累加后的信號(hào)S₂₁(y,z)；其次，對(duì)信號(hào)S₂₁(y,z)沿慢掃描y方向取相鄰兩個(gè)序列作相關(guān)處理，取尖峰所在位置的信號(hào)記為de_z(y)；最后，對(duì)信號(hào)de_z(y)沿y方向積分，獲得目標(biāo)相對(duì)運(yùn)動(dòng)位移信號(hào)e_z(y)；

S2、利用所述位移信號(hào)e_z(y)對(duì)信號(hào)S₁(x,y,z)進(jìn)行包絡(luò)對(duì)齊，獲得信號(hào)S₃(x,y,z)；

S3、針對(duì)信號(hào)S₁(x,y,z)或S₃(x,y,z)，令其沿慢掃描y方向取相鄰兩個(gè)二維序列，令其中一個(gè)二維序列取共軛后與另一個(gè)二維序列相乘，取乘積平均結(jié)果的相位，記為de_p(y)；再將de_p(y)沿y方向積分，獲得目標(biāo)相對(duì)運(yùn)動(dòng)初相信號(hào)e_p(y)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述步驟1為：

如果發(fā)射信號(hào)是線性調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)，對(duì)獲得的回波信號(hào)進(jìn)行距離向壓縮，獲得信號(hào)S₁(x,y,z)；如果發(fā)射信號(hào)是步進(jìn)頻連續(xù)波信號(hào)，對(duì)獲得的回波信號(hào)作距離向逆變換，獲得信號(hào)S₁(x,y,z)。

有益效果

本發(fā)明一種用于提取三維全息成像中目標(biāo)相對(duì)晃動(dòng)信息的方法，能夠通過(guò)對(duì)原始回波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到目標(biāo)晃動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)位移信號(hào)和相對(duì)運(yùn)動(dòng)初相信號(hào)，整個(gè)方法不需要額外的數(shù)據(jù)空間，且只涉及到簡(jiǎn)單的運(yùn)算處理，其實(shí)現(xiàn)速度快，適合用于三維全息實(shí)時(shí)成像。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明算法流程圖；

圖2為本發(fā)明使用的雷達(dá)系統(tǒng)的工作示意圖；

圖3為未做晃動(dòng)補(bǔ)償?shù)娜梭w三維成像結(jié)果；

圖4為使用本發(fā)明的晃動(dòng)提取方法。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。