一种毫米波三维全息成像方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种毫米波三维全息成像方法及系统，其中方法包括：采用毫米波天线阵列向被测人体发射连续频率波，并接收经人体反射回来的回波信号S(t,θ,z)；对S(t,θ,z)沿时间方向进行傅里叶变换得到在频域中的回波信号S(ω,θ,z)；对S(ω,θ,z)沿角度θ和竖直方向z进行二维傅里叶变换得到空间波数域回波信号S(ω,ξ,kz)；对S(ω,ξ,kz)进行相位补偿；对相位补偿后的回波信号沿θ方向进行一维逆傅里叶变换得到在空间波数域内的采样数据；对采样数据进行非均匀采样向均匀采样的插值运算得到在空间波数域内均匀分布的回波数据；对在空间波数域内均匀分布的回波数据进行三维逆傅里叶变换得到三维回波数据；对三维回波数据采用准标准差方式进行投影得到二维重建数据，并生成二维图像。本发明专利技术能够降低违禁物品的漏检率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于毫米波成像
，尤其涉及一种毫米波三维全息成像方法及系统。
技术介绍
近些年来，恐怖主义威胁日益加剧，特别是在人群聚集的公共场所恐怖袭击事件更是频繁发生，这些恐怖袭击事件与世界的和平发展相悖，对各国人民的人身安全带来了不可估量的威胁。在类似于海关、机场、火车站和其他人口频繁聚集的公共场所的安全问题更是受到了世界各地的广泛关注，这也对安检系统的检测范围、准确性、智能化和检测效率等各方面的指标提出了更加严格的要求。传统的安全检测系统主要包括用于人体探测的金属探测器和用于行李检测扫描的x射线成像系统等。其中，金属探测器对于人体携带的枪、金属以及匕首等金属违禁品能够进行有效的探测，但是对于液体炸弹、生化武器以及陶瓷刀具等高科技的现代危险品却无能为力。x射线成像系统虽然可以对各种危险品进行有效的检查，但是由于x射线具有电离性，对人体损害较大，因此不可用于对人体进行安全检测。毫米波作为一种毫米量级的电磁波，其波长介于远红外波和微波的波段之间，虽然与红外波和可见光相比它成像的空间分辨率还有待提高，但基于这种波段的电磁波可以穿透等离子体、尘埃、烟雾和大部分衣物的特性，使其工作时段不受限制；此外，与波长较长的微波相比，在一定的天线波束宽度下，毫米波系统的探测精度要高很多。同时毫米波能够透过普通衣物而使藏匿物品成像，并且处于毫米波段范围内的电磁波对人体不会产生伤害，使它更易于被公众接收；此外，它还很好的弥补了金属探测器对于塑料、液体爆炸物、毒品、陶瓷匕首等非金属物品的探测和识别无能为力的缺陷。人类对毫米波的研究已有一百多年的历史，并且研发了一种用于人体安检的主动式三维成像安检设备，这种检测设备不但不会对人体造成伤害，同时还可以有效的探测出被检测人员携带的各种危险、违禁物品。为了能够提高系统对探测目标的分辨能力，获得更多的目标信息，通常发射有一定带宽的毫米波信号，并通过接收天线对被测目标的散射信号进行接收，再通过对接收到的回波数据进行处理最终得到重构图像。在传统的成像算法中，普遍采用最大值投影的方法对于接收到的带宽回波数据进行成像处理，这种算法虽然能在一定程度上反映出不同的被测目标的散射特性，以此对人体和人体携带的异物进行区分，但当人体携带的异物散射特性与人体较为接近时，则无法准确的区分出人体携带的异物，存在一定的漏检情况。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种毫米波三维全息成像方法，旨在解决上述当人体携带的异物散射特性与人体较为接近时，则无法准确的区分出人体携带的异物，存在一定的漏检情况的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种毫米波三维全息成像方法，包括：采用毫米波天线阵列向被测人体发射连续频率波，并接收经所述被测人体反射回来的回波信号S(t,θ,z)；对所述回波信号沿时间方向进行傅里叶变换得到在频域中的回波信号S(ω,θ,z)；对所述频域中的回波信号沿角度θ和竖直方向z进行二维傅里叶变换得到空间波数域回波信号S(ω,ξ,kz)；对所述空间波数域回波信号进行相位补偿；对相位补偿后的回波信号沿θ方向进行一维逆傅里叶变换得到在空间波数域内的采样数据；所述空间波数域内的采样数据进行非均匀采样向均匀采样的插值运算得到在空间波数域内均匀分布的回波数据；对所述在空间波数域内均匀分布的回波数据进行三维逆傅里叶变换得到三维回波数据；对三维回波数据采用准标准差方式进行投影得到二维重建数据，并生成二维图像。在上述技术方案的基础上，所述采用毫米波天线阵列向被测人体发射连续频率波，并接收经所述被测人体反射回来的回波信号S(t,θ,z)具体包括：采用圆柱形合成孔径的毫米波天线阵列向被测人体发射连续频率波，并接收经所述被测人体反射回来的回波信号S(t,θ,z)。在上述技术方案的基础上，所述对所述空间波数域回波信号进行相位补偿具体包括：将空间波数域回波信号S(ω,ξ,kz)与相位补偿因子相乘得到补偿后的回波信号，其中，R为圆柱形合成孔径的毫米波天线阵列的扫描半径。在上述技术方案的基础上，所述对所述三维图像采用准标准差式方式进行投影得到二维重建图像具体包括：令所述毫米波天线阵列向被测人体发射的连续频率波为步进频连续波信号，频点数为Nf，所述毫米波天线阵列中第m行第n个天线在各个频点接收到的被测目标的散射强度信号的Imni，人体对相应频点毫米波信号的散射强度统计平均值为那么，将第m行第个n天线在各个频点接收到的被测目标的散射强度信号按照下述标准差投影公式进行投影：Imn=1NfΣi=1Nf(Imni-Ii‾)2;]]>将所述毫米波天线阵列中所有天线投影得到的Imn进行组合，得到二维重建图像。在上述技术方案的基础上，所述对所述三维图像采用准标准差式方式进行投影得到二维重建图像之后还包括：根据所述二维重建图像识别所述被测人体是否携带有异物。本专利技术实施例的另一目的在于提供一种毫米波三维全息成像系统，包括：回波信号获取单元，用于采用毫米波天线阵列向被测人体发射连续频率波，并接收经所述被测人体反射回来的回波信号S(t,θ,z)；第一傅里叶变换单元，用于对所述回波信号沿时间方向进行傅里叶变换得到在频域中的回波信号S(ω,θ,z)；第二傅里叶变换单元，用于对所述频域中的回波信号沿角度θ和竖直方向z进行二维傅里叶变换得到空间波数域回波信号S(ω,ξ,kz)；相位补偿单元，用于对所述空间波数域回波信号进行相位补偿；第一逆傅里叶变换单元，用于对相位补偿后的回波信号沿θ方向进行一维逆傅里叶变换得到在空间波数域内的采样数据；插值运算单元，用于所述空间波数域内的采样数据进行非均匀采样向均匀采样的插值运算得到在空间波数域内均匀分布的回波数据；第二逆傅里叶变换单元，用于对所述在空间波数域内均匀分布的回波数据进行三维逆傅里叶变换得到三维回波数据；二维图像重建单元，用于对三维回波数据采用准标准差方式进行投影得到二维重建数据，并生成二维图像。在上述技术方案的基础上，所述回波信号获取单元具体用于：采用圆柱形合成孔径的毫米波天线阵列向被测人体发射连续频率波，并接收经所述被测人体反射回来的回波信号S(t,θ,z)。在上述技术方案的基础上，所述相位补偿单元具体用于：将空间波数域回波信号S(ω,ξ,kz)与相位补偿因子相乘得到补偿后的回波信号，其中，R为圆柱形合成孔径的毫米波天线阵列的扫描半径。在上述技术方案的基础上，所述二维图像重建单元具体用于：令所述毫米波天线阵列向被测人体发射的连续频率波为步进频连续波信号，频点数为Nf，所述毫米波天线阵列中第m行第n个天线在各个频点接收到的被测目标的散射强度信号的Imni，人体对相应频点毫米波信号的散射强度统计平均值为那么，将第m行第个n天线在各个频点接收到的被测目标的散射强度信号按照下述标准差投影公式进行投影：Imn=1NfΣi=1Nf(Imni-Ii‾)2;]]>将所述毫米波天线阵列中所有天线投影得到的Imn进行组合，得到二维重建图像。在上述技术方案的基础上，还包括：异物识别单元，用于根据所述二维重建图像识别所述被测人体是否携带有异物。实施本专利技术实施例提供的一种毫米波三维全息成像方法及系统具有以下有益效果：本专利技术实施例通过采用毫米波天线阵列向被测人体发射连续频率波，并接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种毫米波三维全息成像方法，其特征在于，包括：采用毫米波天线阵列向被测人体发射连续频率波，并接收经所述被测人体反射回来的回波信号S(t,θ,z)；对所述回波信号沿时间方向进行傅里叶变换得到在频域中的回波信号S(ω,θ,z)；对所述频域中的回波信号沿角度θ和竖直方向z进行二维傅里叶变换得到空间波数域回波信号S(ω,ξ,kz)；对所述空间波数域回波信号进行相位补偿；对相位补偿后的回波信号沿θ方向进行一维逆傅里叶变换得到在空间波数域内的采样数据；所述空间波数域内的采样数据进行非均匀采样向均匀采样的插值运算得到在空间波数域内均匀分布的回波数据；对所述在空间波数域内均匀分布的回波数据进行三维逆傅里叶变换得到三维回波数据；对所述三维回波数据采用准标准差方式进行投影得到二维重建数据，并生成二维图像。

【技术特征摘要】
1.一种毫米波三维全息成像方法，其特征在于，包括：采用毫米波天线阵列向被测人体发射连续频率波，并接收经所述被测人体反射回来的回波信号S(t,θ,z)；对所述回波信号沿时间方向进行傅里叶变换得到在频域中的回波信号S(ω,θ,z)；对所述频域中的回波信号沿角度θ和竖直方向z进行二维傅里叶变换得到空间波数域回波信号S(ω,ξ,kz)；对所述空间波数域回波信号进行相位补偿；对相位补偿后的回波信号沿θ方向进行一维逆傅里叶变换得到在空间波数域内的采样数据；所述空间波数域内的采样数据进行非均匀采样向均匀采样的插值运算得到在空间波数域内均匀分布的回波数据；对所述在空间波数域内均匀分布的回波数据进行三维逆傅里叶变换得到三维回波数据；对所述三维回波数据采用准标准差方式进行投影得到二维重建数据，并生成二维图像。2.如权利要求1所述的毫米波三维全息成像方法，其特征在于，所述采用毫米波天线阵列向被测人体发射连续频率波，并接收经所述被测人体反射回来的回波信号S(t,θ,z)具体包括：采用圆柱形合成孔径的毫米波天线阵列向被测人体发射连续频率波，并接收经所述被测人体反射回来的回波信号S(t,θ,z)。3.如权利要求2所述的毫米波三维全息成像方法，其特征在于，所述对所述空间波数域回波信号进行相位补偿具体包括：将空间波数域回波信号S(ω,ξ,kz)与相位补偿因子相乘得到补偿后的回波信号，其中，R为圆柱形合成孔径的毫米波天线阵列的扫描半径。4.如权利要求3所述的毫米波三维全息成像方法，其特征在于，所述对所述三维图像采用准标准差式方式进行投影得到二维重建图像具体包括：令所述毫米波天线阵列向被测人体发射的连续频率波为步进频连续波信号，频点数为Nf，所述毫米波天线阵列中第m行第n个天线在各个频点接收到的被测目标的散射强度信号的Imni，人体对相应频点毫米波信号的散射强度统计平均值为那么，将第m行第n个天线在各个频点接收到的被测目标的散射强度信号按照下述标准差投影公式进行投影：Imn=1NfΣi=1Nf(Imni-Ii‾)2;]]>将所述毫米波天线阵列中所有天线投影得到的Imn进行组合，得到二维重建图像。5.如权利要求1所述的毫米波三维全息成像方法，其特征在于，所述对所述三维图像采用准标准差式方式进行投影得到二维重建图像之后还包括：根据所述二维重建图像识别所述被测人体是否携带有...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵术开，郭令霞，祁春超，黄雄伟，陈寒江，
申请(专利权)人：华讯方舟科技有限公司，深圳市太赫兹科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44