用于近场微波成像的方法和系统技术方案

提出一种用于快速3D近场微波成像的多基地阵列拓扑结构和图像重建方法。所述技术一起允许硬件高效地实现大的电孔径和视频速率图像重建。所述阵列拓扑结构使用铺瓦式多基地阵列通过相位中心的规则网格对所述场景进行采样。在多基地至单基地校正之后，所述采样数据然后可以用熟知且高效的单基地快速傅里叶变换(FFT)成像算法来处理。在这项工作中，本方法通过高质量微波图像的形成进行描述并实验验证。本方案与反投影方法相比多两个数量级以上、计算上更高效。事实上，效率非常高的是，四个商用现货(COTS)图形处理单元(GPU)集群可以在0.048–0.101秒内呈现人身大小场景的3D图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于近场微波成像的方法和系统相关专利申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2015年12月17日提交并且题为“MultistaticArrayTopologyforFFT-BasedFieldImaging”的美国申请号62/268,559的优先权，其全部内容以引用方式并入本文。政府支持本专利技术是在政府支持下根据美国空军授予的合同号FA8721-05-C-0002进行的。政府享有本专利技术的某些权利。背景近场微波成像是适用于各种应用的非电离化且高性价比的感测方式，包括无损评估(NDE)、医疗诊断和藏匿武器的检测。在后一种应用中，存在对一种能够在高人流量环境(诸如大运量客运系统、体育场和大型公共活动)中对对象成像的实际系统的需要。为了处理运动中可能持续不断的对象流，系统应非常快速(大约几十毫秒)地测量对象并以视频速率(例如，每秒10帧或更多帧)重建对象的微波图像。快速测量对象并以视频速率重建微波图像的愿望存在两大挑战。第一个挑战是大的电天线阵列的高性价比实现。快速采集意味着系统应该是完全电子化的(例如，它应该在不移动传感器的情况下对场景进行采样)。此外，为了完全地对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像平面的近场微波成像方法，所述方法包括：用多基地阵列采集多基地阵列数据；对所述多基地阵列数据应用多基地至单基地校正以形成经校正的多基地阵列数据；对所述经校正的多基地阵列数据进行傅里叶变换以形成傅里叶域数据；对所述傅里叶域数据应用相移以形成相移的傅里叶域数据，所述相移对应于所述多基地阵列与所述图像平面之间的距离；以及对所述相移的傅里叶域数据进行逆傅里叶变换以形成所述图像平面的表示。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.17 US 62/268,5591.一种图像平面的近场微波成像方法，所述方法包括：用多基地阵列采集多基地阵列数据；对所述多基地阵列数据应用多基地至单基地校正以形成经校正的多基地阵列数据；对所述经校正的多基地阵列数据进行傅里叶变换以形成傅里叶域数据；对所述傅里叶域数据应用相移以形成相移的傅里叶域数据，所述相移对应于所述多基地阵列与所述图像平面之间的距离；以及对所述相移的傅里叶域数据进行逆傅里叶变换以形成所述图像平面的表示。2.如权利要求1所述的方法，其中所述多基地阵列包括多个铺瓦式多基地阵列，并且其中采集所述多基地阵列数据包括对所述多个铺瓦式多基地阵列中的每个铺瓦式多基地阵列中的每个发射器-接收器对进行采样。3.如权利要求2所述的方法，其还包括：用所述多个铺瓦式多基地阵列中的具有第一波形的第一铺瓦式多基地阵列采集所述多基地阵列数据的第一部分；以及用所述多个铺瓦式多基地阵列中的具有与所述第一波形正交的第二波形的第二铺瓦式多基地阵列采集所述多基地阵列数据的第二部分4.如权利要求2所述的方法，其中对每个铺瓦式多基地阵列中的每个发射器-接收器对进行采样包括仅对所述多个铺瓦式多基地阵列中的每个铺瓦式多基地阵列中的每个发射器-接收器对进行采样。5.如权利要求1所述的方法，其中采集所述多基地阵列数据还包括对由所述多基地阵列中的多个发射器-接收器对限定的相位中心的网格进行采样。6.如权利要求5所述的方法，其中所述相位中心的网格是等效相位中心的非冗余的、规则间隔的网格。7.如权利要求1所述的方法，其中应用所述多基地至单基地校正包括：估量如由所述多基地阵列采样的点散射体的多基地反射；估量如在所述多基地阵列的平面中采样的所述点散射体的单基地反射；以及通过所述点散射体的所述单基地反射与所述点散射体的所述多基地反射的比率来对所述多基地阵列数据进行加权。8.如权利要求7所述的方法，其中所述点散射体位于所述图像平面的大致中心处。9.如权利要求1所述的方法，其中采集所述多基地阵列数据、应用所述多基地至单基地校正、对所述经校正的多基地阵列数据进行傅里叶变换、对所述傅里叶域数据应用所述相移，以及对所述相移的傅里叶域数据进行逆傅里叶变换以至少约10Hz的速率进行。10.如权利要求1所述的方法，其还包括：在对所述经...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·F·莫尔德，J·D·克里格，D·T·马雷盖尔，H·T·阮，J·S·赫德，
申请(专利权)人：麻省理工学院，
类型：发明
国别省市：美国,US