一种两频点太赫兹全息成像方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种两频点太赫兹全息成像方法及系统。其中，该方法包括如下步骤：构建两频点太赫兹全息成像系统；根据第一发射信号得到第一输出信号和第二输出信号，根据第一输出信号和第二输出信号得到第一幅度和第一相位，然后将第一幅度和第一相位传输至图像信息处理单元；根据第三输出信号和第四输出信号得到第二幅度和第二相位，然后将第二幅度和第二相位传输至图像信息处理单元；图像处理单元第一幅度和第一相位和第二幅度和第二相位进行处理得到太赫兹成像全息图。本发明专利技术解决了太赫兹波段运动目标难以得到物体准确距离信息的问题，达到的运动目标可以进行三维立体成像，很好的展现了成像的景深效果。

A two THz frequency holographic imaging method and system

The invention discloses a two frequency terahertz holographic imaging method and system. Among them, the method comprises the following steps: constructing two THz frequency holographic imaging system; according to the first output signal and the second output signal of the first signal, according to the first amplitude and first phase of the first output signal and the second output signal, and then the first amplitude and the first phase is transmitted to the image information processing unit; according to the second magnitude the third and second phase output signal and the fourth output signal, and then the second magnitude and second phase transmission to the image information processing unit; processing of terahertz imaging hologram image processing unit of the first magnitude and the first phase and the second phase and amplitude second. The invention solves the problem that the moving target of the terahertz band is difficult to obtain the accurate distance information of the object, and the moving target can be carried out in the three-dimensional stereo imaging, and the effect of the depth of field of the imaging is well displayed.

【技术实现步骤摘要】
一种两频点太赫兹全息成像方法及系统
本专利技术属于探测成像
，尤其涉及一种两频点太赫兹全息成像方法及系统。
技术介绍
太赫兹全息成像可分为点频和宽带两种模式，其中点频只能实现二维全息成像，宽频模式可以实现三维全息成像，并获得比单频成像更高的分辨率，该成像技术不受Fresnel近似条件约束。然而，这两种系统必须预先获知成像目标与扫描孔径之间准确的距离，对运动目标或者远距离目标探测是致命的。ZhaoyangSun，ChaoLi等人在“FastThree-DimensionalImageReconstructionofTargetsUndertheIlluminationofTerahertzGaussianBeamsWithEnhancedPhase-ShiftMigrationtoImproveComputationEfficiency”(IEEEtransactionsonterahertzscienceandtechnology)，提出了单一频点太赫兹3D增强成像方法，能够显著提升太赫兹成像质量。刘艺青在“一种近距离太赫兹三维全息成像方法及系统”(专利申请号：CN201110038253.4)发射连续波太赫兹信号；在以时间、圆周角及Z轴方向形成三维域中测得回波信号；对最大化的回波信号进行傅里叶变换，再利用相位固定法，实现回波信号的时域向频域的转换；对频域回波信号利用圆柱形傅里叶变换及双线性插值运算进行运动补偿，得到直角坐标系下重构的目标散射强度信号，根据重构的目标散射强度信号进行三维全息成像。吴卫东等“在一种量子级联激光器太赫兹源数字全息成像系统”利用量子级联激光器太赫兹源、光束整形模块、全息光路模块、图像探测与采集模块组成成像系统。以上这些都是对静止物体进行三维全息成像，对运动目标来说，由于目标相对距离的变化，成像将会模糊，全息将难以实现。因而，在全息成像中目标物体距离的探测就成为了一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种两频点太赫兹全息成像方法及系统，解决了太赫兹波段运动目标难以得到物体准确距离信息的问题，达到的运动目标可以进行三维立体成像，很好的展现了成像的景深效果。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：根据一个方面，本专利技术提供了一种两频点太赫兹全息成像方法，该方法包括以下步骤：步骤一：构建两频点太赫兹全息成像系统，其中，两频点太赫兹全息成像系统包括第一信号源、第二信号源、第一倍频器、第二倍频器、开关、本振信号源、第一混频器、第二混频器、第一滤波器、第二滤波器、第三混频器、第四混频器、移相器、第三滤波器、第四滤波器、第一放大器、第二放大器、发射天线和接收天线；步骤二：第一信号源产生的信号经过第一倍频器和第一放大器后转换为频率为fRF1的第一发射信号，第一发射信号分为两路，第一发射信号一路传输至发射天线后照射目标，经目标反射后得到第一反射信号进入接收天线，第一反射信号与本振信号源产生的本征信号在第一混频器混频后经过第一滤波器形成第一接收中频信号，第一接收中频信号分成两路；第一发射信号另一路与本振信号源产生的本征信号在第二混频器混频后经过第二滤波器形成第一参考中频信号，第一参考中频信号分为两路；第一参考中频信号一路与第一接收中频信号一路在第三混频器混频后经过第三滤波器得到第一输出信号；第一参考中频信号另一路经过移相器与第一接收中频信号另一路在第四混频器混频后经过第四滤波器得到第二输出信号；根据第一输出信号和第二输出信号得到第一幅度和第一相位，然后将第一幅度和第一相位传输至图像信息处理单元；步骤三：第二信号源产生的信号经过第二倍频器和第二放大器后转换为频率为fRF2的第二发射信号，第二发射信号分为两路，第二发射信号一路传输至发射天线后照射目标，经目标反射后得到第二反射信号进入接收天线，第二反射信号与本振信号源产生的本征信号在第一混频器混频后经过第一滤波器形成第二接收中频信号，第二接收中频信号分成两路；第二发射信号另一路与本振信号源产生的本征信号在第二混频器混频后经过第二滤波器形成第二参考中频信号，第二参考中频信号分为两路；第二参考中频信号一路与第二接收中频信号一路在第三混频器混频后经过第三滤波器得到第三输出信号；第二参考中频信号另一路经过移相器与第二接收中频信号另一路在第四混频器混频后经过第四滤波器得到第四输出信号；根据第三输出信号和第四输出信号得到第二幅度和第二相位，然后将第二幅度和第二相位传输至图像信息处理单元；其中，频率fRF1与频率fRF2满足关系C表示光速。步骤四：图像处理单元对步骤二中的第一幅度和第一相位和步骤三中的第二幅度和第二相位进行处理得到太赫兹成像全息图。上述两频点太赫兹全息成像方法中，在步骤二中，第一发射信号为正弦信号，第一发射信号的公式为：sRF1(t)＝cos(ωRF1t+θ1)，其中，ωRF1＝2πfRF1，ωRF1为第一发射信号的角频率，θ1为初始相位，t为时间，sRF1(t)为第一发射信号。上述两频点太赫兹全息成像方法中，在步骤二中，本征信号为如下公式:sLO(t)＝cos(ωLOt+θ2),其中，ωLO为本征信号的角频率，θ2为本征信号的相位，t为时间，sLO(t)为本征信号。上述两频点太赫兹全息成像方法中，在步骤二中，第一反射信号为如下公式:sRF1(t-Δt)＝cos(ωRF1(t-Δt)+θ1)，其中，ωRF1为第一发射信号的角频率，θ1为初始相位，t为时间，sRF1(t-Δt)为第一发射信号，Δt为时延。上述两频点太赫兹全息成像方法中，在步骤二中，第一发射信号另一路与本振信号源产生的本征信号在第二混频器混频后的信号sIF为:sIF＝sRF1(t-Δt)·sLO＝cos(ωRF1(t-Δt)+θ1)cos(ωLOt+θ2)。上述两频点太赫兹全息成像方法中，第一接收中频信号sIFT的公式如下:sIFT＝cos(ωRF1(t-Δt)+θ1-(ωLOt+θ2))。上述两频点太赫兹全息成像方法中，第一参考中频信号sIFR的公式如下:sIFR＝cos(ωRF1(t)+θ1-(ωLOt+θ2))。上述两频点太赫兹全息成像方法中，第一输出信号为sI＝cos(ωRF1Δt)；第二输出信号为sI＝sin(ωRF1Δt)。上述两频点太赫兹全息成像方法中，在步骤三中，第二发射信号为正弦信号，第一发射信号的公式为：sRF2(t)＝cos(ωRF2t+θ1)，其中，ωRF2＝2πfRF2，ωRF2为第二发射信号的角频率，θ1为初始相位，t为时间，sRF2(t)为第一发射信号。上述两频点太赫兹全息成像方法中，在步骤三中，第二反射信号为如下公式:sRF2(t-Δt)＝cos(ωRF2(t-Δt)+θ1)，其中，ωRF2为第二发射信号的角频率，θ1为初始相位，t为时间，sRF2(t-Δt)为第二发射信号，Δt为时延。上述两频点太赫兹全息成像方法中，在步骤三中，第二发射信号另一路与本振信号源产生的本征信号在第二混频器混频后的信号sIF'为:sIF'＝sRF2(t-Δt)·sLO＝cos(ωRF2(t-Δt)+θ1)cos(ωLOt+θ2)。上述两频点太赫兹全息成像方法中，第二接收中频信号sIFT'的公式如下:sIFT'＝cos(ωRF本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两频点太赫兹全息成像方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一：构建两频点太赫兹全息成像系统，其中，两频点太赫兹全息成像系统包括第一信号源(1)、第二信号源(2)、第一倍频器(3)、第二倍频器(4)、开关(5)、本振信号源(6)、第一混频器(7)、第二混频器(8)、第一滤波器(9)、第二滤波器(10)、第三混频器(11)、第四混频器(12)、移相器(13)、第三滤波器(14)、第四滤波器(15)、第一放大器(16)、第二放大器(17)、发射天线(18)和接收天线(19)；步骤二：第一信号源(1)产生的信号经过第一倍频器(3)和第一放大器(16)后转换为频率为fRF1的第一发射信号，第一发射信号分为两路，第一发射信号一路传输至发射天线(18)后照射目标，经目标反射后得到第一反射信号进入接收天线(19)，第一反射信号与本振信号源(6)产生的本征信号在第一混频器(7)混频后经过第一滤波器(9)形成第一接收中频信号，第一接收中频信号分成两路；第一发射信号另一路与本振信号源(6)产生的本征信号在第二混频器(8)混频后经过第二滤波器(10)形成第一参考中频信号，第一参考中频信号分为两路；第一参考中频信号一路与第一接收中频信号一路在第三混频器(11)混频后经过第三滤波器(14)得到第一输出信号；第一参考中频信号另一路经过移相器(13)与第一接收中频信号另一路在第四混频器(12)混频后经过第四滤波器(15)得到第二输出信号；根据第一输出信号和第二输出信号得到第一幅度和第一相位，然后将第一幅度和第一相位传输至图像信息处理单元；步骤三：第二信号源(2)产生的信号经过第二倍频器(4)和第二放大器(17)后转换为频率为fRF2的第二发射信号，第二发射信号分为两路，第二发射信号一路传输至发射天线(18)后照射目标，经目标反射后得到第二反射信号进入接收天线(19)，第二反射信号与本振信号源(6)产生的本征信号在第一混频器(7)混频后经过第一滤波器(9)形成第二接收中频信号，第二接收中频信号分成两路；第二发射信号另一路与本振信号源(6)产生的本征信号在第二混频器(8)混频后经过第二滤波器(10)形成第二参考中频信号，第二参考中频信号分为两路；第二参考中频信号一路与第二接收中频信号一路在第三混频器(11)混频后经过第三滤波器(14)得到第三输出信号；第二参考中频信号另一路经过移相器(13)与第二接收中频信号另一路在第四混频器(12)混频后经过第四滤波器(15)得到第四输出信号；根据第三输出信号和第四输出信号得到第二幅度和第二相位，然后将第二幅度和第二相位传输至图像信息处理单元；其中，频率fRF1与频率fRF2满足关系...

【技术特征摘要】
1.一种两频点太赫兹全息成像方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一：构建两频点太赫兹全息成像系统，其中，两频点太赫兹全息成像系统包括第一信号源(1)、第二信号源(2)、第一倍频器(3)、第二倍频器(4)、开关(5)、本振信号源(6)、第一混频器(7)、第二混频器(8)、第一滤波器(9)、第二滤波器(10)、第三混频器(11)、第四混频器(12)、移相器(13)、第三滤波器(14)、第四滤波器(15)、第一放大器(16)、第二放大器(17)、发射天线(18)和接收天线(19)；步骤二：第一信号源(1)产生的信号经过第一倍频器(3)和第一放大器(16)后转换为频率为fRF1的第一发射信号，第一发射信号分为两路，第一发射信号一路传输至发射天线(18)后照射目标，经目标反射后得到第一反射信号进入接收天线(19)，第一反射信号与本振信号源(6)产生的本征信号在第一混频器(7)混频后经过第一滤波器(9)形成第一接收中频信号，第一接收中频信号分成两路；第一发射信号另一路与本振信号源(6)产生的本征信号在第二混频器(8)混频后经过第二滤波器(10)形成第一参考中频信号，第一参考中频信号分为两路；第一参考中频信号一路与第一接收中频信号一路在第三混频器(11)混频后经过第三滤波器(14)得到第一输出信号；第一参考中频信号另一路经过移相器(13)与第一接收中频信号另一路在第四混频器(12)混频后经过第四滤波器(15)得到第二输出信号；根据第一输出信号和第二输出信号得到第一幅度和第一相位，然后将第一幅度和第一相位传输至图像信息处理单元；步骤三：第二信号源(2)产生的信号经过第二倍频器(4)和第二放大器(17)后转换为频率为fRF2的第二发射信号，第二发射信号分为两路，第二发射信号一路传输至发射天线(18)后照射目标，经目标反射后得到第二反射信号进入接收天线(19)，第二反射信号与本振信号源(6)产生的本征信号在第一混频器(7)混频后经过第一滤波器(9)形成第二接收中频信号，第二接收中频信号分成两路；第二发射信号另一路与本振信号源(6)产生的本征信号在第二混频器(8)混频后经过第二滤波器(10)形成第二参考中频信号，第二参考中频信号分为两路；第二参考中频信号一路与第二接收中频信号一路在第三混频器(11)混频后经过第三滤波器(14)得到第三输出信号；第二参考中频信号另一路经过移相器(13)与第二接收中频信号另一路在第四混频器(12)混频后经过第四滤波器(15)得到第四输出信号；根据第三输出信号和第四输出信号得到第二幅度和第二相位，然后将第二幅度和第二相位传输至图像信息处理单元；其中，频率fRF1与频率fRF2满足关系C表示光速；步骤四：图像处理单元对步骤二中的第一幅度和第一相位和步骤三中的第二幅度和第二相位进行处理得到太赫兹成像全息图。2.根据权利要求1所述的两频点太赫兹全息成像方法，其特征在于：在步骤二中，第一发射信号为正弦信号，第一发射信号的公式为：sRF1(t)＝cos(ωRF1t+θ1)，其中，ωRF1＝2πfRF1，ωRF1为第一发射信号的角频率，θ1为初始相位，t为时间，sRF1(t)为第一发射信号；本征信号为如下公式:sLO(t)＝cos(ωLOt+θ2)，其中，ωLO为本征信号的角频率，θ2为本征信号的相位，t为时间，sLO(t)为本征信号；第一反射信号为如下公式:sRF1(t-Δt)＝cos(ωRF1(t-Δt)+θ1)，其中，ωRF1为第一发射信号的角频率，θ1为初始相位，t为时间，sRF1(t-Δt)为第一发射信号，Δt为时延。3.根据权利要求2所述的两频点太赫兹全息成像方法，其特征在于：在步骤二中，第一发射信号另一路与本振信号源(6)产生的本征信号在第二混频器(8)混频后的信号sIF为:sIF＝sRF1(t-Δt)·sLO＝cos(ωRF1(t-Δt)+θ1)cos(ωLOt+θ2)。4.根据权利要求3所述的两频点太赫兹全息成像方法，其特征在于：在步骤二中，第一接收中频信号sIFT的公式如下:sIFT＝cos(ωRF1(t-Δt)+θ1-(ωLOt+θ2))。5.根据权利要求4所述的两频点太赫兹全息成像方法，其特征在于：在步骤二中，第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷红文，段崇棣，李财品，方海，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61