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专利号: 2019109040030
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种主动毫米波成像方法,其特征在于,所述方法包括:获取成像对象的第一回波数据;其中,所述第一回波数据包括按照预设采样时间间隔在接收平面上等间距采集的所述成像对象对应的解线频调信号s(x接,y接,t),其中,所述接收平面和所述成像对象位于同一三维坐标系中,所述三维坐标系包括x轴、y轴和z轴,所述接收平面为z=Z1,(x接,y接)表示所述接收平面上的采样点位置坐标,t为时间域,所述解线频调信号的获得方法如下:其中,

f(x目 ,y目 ,z目) 为所述成像 对象 在(x目 ,y目 ,z目) 处的散射 系数 ,表示所述成像对象的位置与所述接收平面等效收发位置的距离,Tp为所述解线频调信号的脉宽,j为虚数单位,fc为所述解线频调信号对应的宽带线性调频信号的中心频率,γ为所述解线频调信号对应的宽带线性调频信号的调频率,c为光速;

c

对所述第一回波数据进行相位补偿,获得第二回波数据s (x接,y接,k);其中,所述相位补偿的实现方式如下:对所述第一回波数据在t维进行快速傅立叶变换,得到:S(x接,y接,ξ)=FFT[s(x接,y接,t)],其中,ξ表示频率,在ξ维对S(x接,y接,ξ)进行相位补偿,得到:c

对S(x接,y接,ξ)在ξ维进行逆快速傅立叶变换,得到:令fd

c

=fc+γt, 则s (x接,y接,t)表示为对所述第二回波数据在所述接收平面上进行二维快速傅立叶变换,获得第三回波数据cS(kx,ky,k);其中,kx表示k在x方向的分量,ky表示k在y方向的分量;

对所述第三回波数据在k域进行插值,使插值后的所述第三回波数据在kz域呈等间隔采c样分布,获得第四回波数据S(kx,ky,kz);其中,对所述第四回波数据进行补偿处理后,进行三维逆快速傅立叶变换,获得所述成像对象的散射系数;

输出所述成像对象的散射系数,使所述散射系数生成重建图像。

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对所述第三回波数据在k域进行插值,使c插值后的所述第三回波数据在kz域呈等间隔采样分布,获得第四回波数据S (kx,ky,kz),具体包括:c

对S(kx,ky,k)在k维进行一维快速傅立叶变换,得到:c c

Γ(kx,ky,ξ)=FFT[S(kx,ky,k)];

c

对Γ(kx,ky,ξ)中频率ξ大于 的部分进行补零;其中,Δx为在所述接收平面上采样的x方向上的采样间距;

c c

对补零后的Γ(kx,ky,ξ)进行逆快速傅立叶变换,得到升采样的S(kx,ky,k);

c

基于线性插值方法,对升采样的S (kx,ky,k)在k维进行Stolt插值,得到在kx,ky,kz方向c上呈等间隔采样的S(kx,ky,kz)。

3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述成像对象的散射系数由下式得到:

4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取成像对象的第一回波数据,具体包括:J

对所述解线频调信号s(x接,y接,t)进行校准,获得校准后的第一回波数据s (x接,y接,t)=s(x接,y接,t)·c(x接,y接,t);

m

其中, s (x接,y接,t)表示以与所述接收平面平b

行的平面金属校准板为成像对象时,在接收平面上采集的第一校准回波数据;s (x接,y接,t)表示无所述成像对象时,在所述接收平面上的所述第一校准回波数据的采样位置采集的第r二校准回波数据;s(t)表示所述采样位置的中心位置采集的理论参考回波数据;

c

所述对所述第一回波数据进行相位补偿,获得第二回波数据s(x接,y接,k),包括:c

对所述校准后的第一回波数据进行相位补偿,获得第二回波数据s(x接,y接,k)。

5.一种主动毫米波成像系统,其特征在于,包括:数据获取模块,用于获取成像对象的第一回波数据;其中,所述第一回波数据包括按照预设采样时间间隔在接收平面上等间距采集的所述成像对象对应的解线频调信号s(x接,y接,t),其中,所述接收平面和所述成像对象位于同一三维坐标系中,所述三维坐标系包括x轴、y轴和z轴,所述接收平面为z=Z1,(x接,y接)表示所述接收平面上的采样点位置坐标,t为时间域,所述解线频调信号的获得方法如下:其中,

f(x目 ,y目 ,z目) 为所述成像 对象 在(x目 ,y目 ,z目) 处的散射 系数 ,表示所述成像对象的位置与所述接收平面等效收发位置的距离,Tp为所述解线频调信号的脉宽,j为虚数单位,fc为所述解线频调信号对应的宽带线性调频信号的中心频率,γ为所述解线频调信号对应的宽带线性调频信号的调频率,c为光速;

c

补偿模块,用于对所述第一回波数据进行相位补偿,获得第二回波数据s (x接,y接,k);其中, 所述相位补偿的实现方式如下:对所述第一回波数据在t维进行快速傅立叶变换,得到:其中,ξ表示频率,

在ξ维对S(x接,y接,ξ)进行相位补偿,得到:c

对S(x接,y接,ξ)在ξ维进行逆快速傅立叶变换,得到:令fd

c

=fc+γt, 则s(x接,y接,t)表示为变换模块,用于对所述第二回波数据在所述接收平面上进行二维快速傅立叶变换,获c得第三回波数据S(kx,ky,k);其中,kx表示k在x方向的分量,ky表示k在y方向的分量;

插值模块,用于对所述第三回波数据在k域进行插值,使插值后的所述第三回波数据在ckz域呈等间隔采样分布,获得第四回波数据S(kx,ky,kz);其中,逆变换模块,用于对所述第四回波数据进行补偿处理后,进行三维逆快速傅立叶变换,获得所述成像对象的散射系数;

输出模块,用于输出所述成像对象的散射系数,使所述散射系数生成重建图像。

6.一种可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现权利要求1‑4任一项所述方法的步骤。

7.一种成像设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现权利要求1‑4任一项所述方法的步骤。