[發明專利]一種基于實測數據的人體安檢儀成像方法

有效

• 申請號: 202010737864.7
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111766583B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 王勇;曹蕊;黃巖巖
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S13/88
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張換男

一種基于實測數據的人體安檢儀成像方法，它屬于雷達成像技術領域。本發明解決了由于實際的安檢儀成像系統存在系統誤差，且圓周合成孔徑雷達的回波信號的方位向和距離向之間存在耦合，利用初始的回波數據以及傳統的SAR成像方法已經無法進行成像的問題。本發明使用經過擬合平滑處理后的誤差相位對回波信號進行載頻校正，補償了信號的載頻誤差。使用回波信號本身幅度特征進行通道內的回波幅度補償；使用金屬板的回波信號提取補償參數，進行通道間的回波幅度、頻率和常相位補償。采用上述方法對初始的回波數據進行補償后，再使用后向投影成像算法得到人體的圖像。本發明可以應用于人體安檢儀成像。

技術領域

本發明屬于雷達成像技術領域，具體涉及一種基于實測數據的人體安檢儀成像方法。

背景技術

傳統的安全檢查手段，如金屬探測器和X光安檢儀因存在各自的局限性，不適用于人體成像。相比之下，毫米波具有很好的安全性，且能夠穿透衣物及包裹，從而得到更為清晰的隱藏危險物品的成像。而且毫米波的電子能量較低，相比于X射線，其輻射量幾乎可以忽略，不會對生物組織造成傷害，且對人體的危害較小。因此基于微波的安檢成像已經逐漸成為最主流的人體安檢成像方式，并且具有非常廣闊的應用前景。

毫米波成像系統按成像方式可以分為兩類系統，一類是被動式毫米波成像系統，其通過檢測人體輻射出來的毫米波進行人體成像；另一類是主動式毫米波成像系統，基于合成孔徑雷達成像技術，通過向人體主動發射毫米波信號，然后對接收到的反射回波信號進行信號處理后，實現實時三維成像并進行異物檢測。主動式成像系統能夠更清晰的進行人體成像，成像過程快速安全，是安檢成像系統的主流技術。

毫米波主動式安檢儀可以采用水平方向的圓周式掃描和豎直方向的雷達孔徑合成的SAR掃描模式來進行三維成像。在安檢儀系統中，在豎直方向上用的是條帶式掃描模式，可以實現豎直方向上的高分辨率；在水平方向上用的是圓周式掃描模式，可以提高水平方向上的分辨率，同時得到掃描目標的三維圖像。

合成孔徑雷達和普通雷達在系統結構和工作原理方面基本相同，不同的是合成孔徑雷達相比于普通雷達，其接收的回波信號包含更多信息，因此可以通過對這些信息進行處理來進行雷達掃描目標的二維或三維成像。傳統的合成孔徑雷達的成像方法包括距離-多普勒(R-D)算法，線頻調變標(Chirp Scaling，CS)算法等。

但是由于實際的安檢儀成像系統存在系統誤差，而且相比于普通的條帶式掃描合成孔徑雷達，圓周合成孔徑雷達的回波信號的方位向和距離向之間存在耦合，因此傳統的SAR成像方法不再適用。

發明內容

本發明的目的是為解決由于實際的安檢儀成像系統存在系統誤差，且圓周合成孔徑雷達的回波信號的方位向和距離向之間存在耦合，利用初始的回波數據以及傳統的SAR成像方法已經無法進行成像的問題，而提出了一種基于實測數據的人體安檢儀成像方法。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：一種基于實測數據的人體安檢儀成像方法，該方法包括以下步驟：

步驟一、采集安檢儀發射的本振信號，并將本振信號與理想的LFM信號的共軛相乘，得到載頻誤差信號s_Δ(t)；

步驟二、將載頻誤差信號s_Δ(t)的相位Ψ通過低通濾波器，再使用多項式函數對經過低通濾波后的載頻誤差信號相位進行擬合，得到擬合平滑后的載頻誤差信號相位

構造帶有擬合平滑后的載頻誤差信號相位的LFM信號根據構造的LFM信號得到差頻信號

步驟三、采集豎直放置在安檢儀中心的金屬板的回波信號，根據采集的回波信號來提取補償參數，所述補償參數包括各通道信號的通道間幅度補償系數C_Ai，各通道信號的通道間頻率補償系數C_Fi和各通道信號的通道間常相位補償系數C_Pi，其中，i代表第i個通道，i＝1,2，…，N，N代表雷達通道數量；