[發明專利]超寬帶微波目標檢測的FPGA成像系統

在審

• 申請號: 201710130217.8
• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN106996938A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 肖夏;王梁;李濤
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N22/00
• 分類號: G01N22/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 劉國威

1.一種超寬帶微波目標檢測的FPGA成像系統，其特征是，包括固定位置的發射天線和接收天線、信號處理模塊、時延計算模塊、聚焦模塊與圖像重建模塊；

發射天線用于發送超寬帶微波信號，接收天線用于接收被測組織反射回來的超寬帶微波信號；

信號處理模塊以串行方式讀入檢測探頭的數字信號，每次讀取一個完整的信號，讀取次數按采集的信號數目決定，然后送入內存中存儲；

延時計算模塊，根據發射、接收天線位置，采用共焦算法計算成像點延時，并根據計算的逐點的時間延遲讀取已經存入內存中所述數字信號，即在各個掃描點時延下的能量值，并輸入至聚焦模塊；

聚焦模塊把接收到的多組能量值在成像區域逐點疊加，實現圖像的疊加放大；

圖像重建模塊，用于將聚焦模塊的結果進行輸出顯示。

2.如權利要求1所述的超寬帶微波目標檢測的FPGA成像系統，其特征是，延時計算模塊接收外來的目標點坐標point_location以及輸入有效信號op_nd之后進入計算模式。計算模式中BlockRam依次輸出1發1-6收，2發1-6收共36組天線的位置，在此期間目標點坐標保持不變，依次計算36組路徑長度，將路徑長度送入convert_2delay模塊計算出路徑對應的微波信號傳遞延時，convert_2delay模塊運用MicroBlaze處理器調用模式。

3.如權利要求1所述的超寬帶微波目標檢測的FPGA成像系統，其特征是，聚焦模塊調用FSL總線完成成像算法中的點像素疊加數據傳遞功能，每掃描一個坐標點，主處理器讀取協處理器發回來的延時，然后在內存中查找數據，將一組延時對應的能量值發往聚焦模塊進行處理，此時聚焦模塊同處理器通信，接收數據進行聚焦，在這整個過程中主處理器的作用相當于一個通道，在兩個協處理模塊之間進行數據的傳輸。

4.如權利要求3所述的超寬帶微波目標檢測的FPGA成像系統，其特征是，具體地，共焦成像對整個成像區域進行逐點掃描，確定各點像素強度后合成一幅圖像。位置r處的像素強度可計算如下：

${\mathrm{\τ}}_{m,n}\left(r\right)=\frac{|r-r_m|+|r-r_n|}{v}---\left(1\right)$

$v=\frac{c}{\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_{fat}}}---\left(2\right)$

這里m和n分別代表發射和接收天線的編號，rm和rn分別代表發射和接收天線位置。v是微波信號在乳房中傳播速度，c表示真空中的光速，εfat代表脂肪組織介電常數。τm,n(r)代表從發射天線發射脈沖，經聚焦點反射，再到接收天線接收反射信號的整個過程耗時，也稱為信號延時。然后，各組接收信號在各自r點到達時間處的幅值Sm,n(τ)被疊加成為r點處像素強度：

$I\left(r\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}\underset{n=1,n\≠m}{\overset{N}{\Σ}}\left|S_{m,n}\left(\mathrm{\τ}\right)\right|---\left(3\right).$