[發明專利]一種超分辨率駐點掃描實時成像算法

有效

• 申請號: 201911020842.2
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110764088B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 郭企嘉;周天;李超;李海森
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種超分辨率駐點掃描實時成像算法，其特征是：

步驟(1)：天線在空間平面上對目標等間距掃描采樣，并在頻域記錄回波數據；

步驟(2)：采用距離偏移算法計算反射率函數的三維圖像，在計算初始圖像過程中、對插值后的回波進行三維逆快速傅里葉變換求取改進相干因子；

步驟(3)：利用步驟(2)得到的改進相干因子校正初始圖像。

2.根據權利要求1所述的超分辨率駐點掃描實時成像算法，其特征是：

所述步驟(1)具體包括：駐點掃描成像系統采用收發天線同置方式，在采樣平面上，沿兩個方向等間隔均勻采樣，采樣間隔滿足空間Nyquist采樣定理，在每一個采樣位置上記錄頻域回波的寬帶響應數據；

所述步驟(2)具體包括：

步驟(2.1)：對回波數據在空間域維度上做二維快速傅里葉變換，得到波數域回波信號；

步驟(2.2)：忽略沿傳播路徑上的信號衰減，根據已知的場景中心與采樣平面距離，對步驟(2.1)得到的三維波數域回波信號進行場景中心補償，使得目標的真實位置與成像域對齊；

步驟(2.3)：對步驟(2.2)得到的三維回波信號，根據色散關系式，在波數域維度上將回波數據插值到均勻分布的距離向波數域內，插值后的數據具有在三個維度上均勻采樣的性質，這一步也稱為重采樣；

步驟(2.4)：對波數域重采樣的回波數據進行三維逆快速傅里葉變換，得到反射率函數的初始圖像；

步驟(2.5)：根據反射率函數非相干功率在波數域的計算公式，對步驟(2.3)得到的回波數據求模平方，并求三維逆快速傅里葉變換；最后計算改進相干因子，定義為反射率函數相干功率與非相干功率的比；

所述步驟(3)具體包括：

利用步驟(2.5)計算得到的改進相干因子校正(2.4)得到的反射率函數初始圖像。

3.根據權利要求2所述的超分辨率駐點掃描實時成像算法，其特征是步驟(1)中，設采樣平面在直角坐標系內與平面XY重合，設天線的坐標為(x′，y′，0)，則接收的回波信號s(x′，y′；k)表示為

其中，R是從散射點到收發天線的單程距離；D(x，y，z)是散射點所在的目標域，σ(x，y，z)表示待重建的反射率函數；k是波數的幅值，c是電磁波在自由空間中的傳播速度。

4.根據權利要求2所述的超分辨率駐點掃描實時成像算法，其特征是步驟(2.1)中，對回波信號s(x′，y′，0；k)的兩個空間維度x′和y′做二維快速傅里葉變換，得到波數域回波信號

s(k_x′，k_y′，k)＝∫∫∫_D(x，y，z)σ(x，y，z)exp(-ik_x，x-ik_y，y-ik_zz)dxdydz

其中，k_z是與距離向z方向對應的波數，設z＞0。

5.根據權利要求2所述的超分辨率駐點掃描實時成像算法，其特征是步驟(2.2)中，將目標域中心位置與目標距離對齊，設目標與天線的實際距離為H_c，則

s_c(k_x′，k_y′，k)＝s(k_x′，k_y′，k)exp(ik_zH_c)。

6.根據權利要求2所述的超分辨率駐點掃描實時成像算法，其特征是步驟(2.3)中，反射率函數的重建公式為

將采樣點重采樣至均勻分布的三維波數域(k_x′，k_y′，k_z)；重采樣后回波表示為s_c(k_x′，k_y′，k_z)。