基于距离衰减补偿的快速成像方法、装置和计算机设备制造方法及图纸

本申请涉及一种基于距离衰减补偿的快速成像方法、装置和计算机设备。所述方法包括：针对MIMO

【技术实现步骤摘要】
基于距离衰减补偿的快速成像方法、装置和计算机设备


[0001]本申请涉及图像处理
，特别是涉及一种基于距离衰减补偿的快速成像方法、装置和计算机设备。

技术介绍

[0002]合成孔径雷达目前广泛应用于遥感领域，它是一种有着全天候和高分辨率特性的成像雷达，在军事、通信和航天等诸多军用和民用领域中有其无可替代的优势。主动式毫米波阵列成像系统是合成孔径雷达成像技术在安检和无损检测等近场民用领域中的重要应用形式，它属于有源探测领域，可以通过接收并处理目标散射的电磁回波信号来对目标特性进行表征。毫米波的优势在于它的散射特性对目标形状细节较为敏感，可以实现对目标的高分辨率成像，并且它还具有一定的穿透能力和无电离辐射等优点，因此毫米波成像技术在安检和无损检测等领域有其独特的优势，经过半个世纪的发展，该领域在阵列构型、成像算法等方面取得了很大的研究进展。近年来，随着MIMO
‑
SAR技术的迅猛发展，基于该体制的快速成像方法层出不穷，在这些方法中信号沿空间路径的传播衰减通常不被考虑。然而在近场毫米波成像系统中，目标所在成像区域的距离向分布跨度很有可能与系统距离向探测范围处于同一量级，因此与系统阵列平面相距较远处目标的成像质量不可避免地受到信号空间传播损耗带来的影响。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于距离衰减补偿的快速成像方法、装置和计算机设备。
[0004]一种基于距离衰减补偿的快速成像方法，所述方法包括：
[0005]根据MIMO
‑
SAR体制中发射阵元和接收阵元分别与目标点的距离，构建幅度衰减因子，根据所述幅度衰减因子，构建回波模型；
[0006]对所述回波模型进行三维傅里叶变换，得到频谱回波信号；
[0007]根据所述频谱回波信号，建立包含相位项的相位项表达式，对所述相位项表示式求逆后进行傅里叶变换，得到相位项信号；
[0008]将所述频谱回波信号和所述相位项信号分别累加后相乘，得到匹配表达式；
[0009]对于每个空间波数，对所述匹配表达式进行方位维和高度维的傅里叶逆变换，得到每个空间波数的子图像信息；
[0010]对每个空间波数的子图像信息进行相干累加，得到重构目标图像。
[0011]在其中一个实施例中，还包括：根据MIMO
‑
SAR体制中发射阵元和接收阵元分别与目标点的距离，构建幅度衰减因子为1/(4πR
t
R
r
)；其中：
[0012][0013][0014]R
t
为目标点与发射阵元的距离，R
r
为目标点与接收阵元的距离，(x,y,z)代表笛卡尔直角坐标系O
‑
xyz的空间区域中的任意目标点，发射阵元和接收阵元的阵线位于z＝z0平面上，MIMO
‑
SAR体制中发射阵元和接收阵元的坐标可分别表示为(u,y',z0)和(v,y',z0)；
[0015]根据所述幅度衰减因子，构建回波模型为：
[0016][0017]其中，σ(x,y,z)表示目标点(x,y,z)的电磁波反射率，k＝2πf/c为空间波数，f和c分别表示频率和光速。
[0018]在其中一个实施例中，还包括：对所述回波模型中的u和v维度分别执行傅里叶变换操作得到：
[0019][0020]上式中k
u
和k
v
分别与u和v构成傅里叶变换对，该式可变换为：
[0021][0022]根据驻定相位原理将上式中的和分解为：
[0023][0024][0025]根据分解后的和得到频谱回波信号为：
[0026][0027]对中的y'进行傅里叶变换得到谱域回波信号
[0028]在其中一个实施例中，还包括：根据所述频谱回波信号，建立包含相位项的相位项表达式为：
[0029][0030]对所述相位项表示式求逆后进行傅里叶变换，得到相位项信号
[0031]在其中一个实施例中，还包括：确定方位向空间波数k
x
表达式为：
[0032]k
x
＝k
u
+k
v
[0033]对和中分布在k
u
‑
k
v
维度的数据执行降维累加操作，分别得到和
[0034]将所述累加后的频谱回波信号和所述累加后的相位项信号
相乘得到匹配表达式为：
[0035][0036]在其中一个实施例中，还包括：对每种空间波数k
l
，对M(k
x
,k
y
,z,k
l
)的k
x
和k
y
维度分别执行傅里叶逆变换操作得到对应于空间波数k
l
子图像信息
[0037]在其中一个实施例中，还包括：对所有空间波数k
l
对应的目标子图像进行相干累加求和得到最终重构出的目标图像σ(x,y,z)。
[0038]一种基于距离衰减补偿的快速成像装置，所述装置包括：
[0039]回波模型构建模块，用于根据MIMO
‑
SAR体制中发射阵元和接收阵元分别与目标点的距离，构建幅度衰减因子，根据所述幅度衰减因子，构建回波模型；
[0040]信号获取模块，用于对所述回波模型进行三维傅里叶变换，得到频谱回波信号；根据所述频谱回波信号，建立包含相位项的相位项表达式，对所述相位项表示式求逆后进行傅里叶变换，得到相位项信号；
[0041]图像重构模块，用于将所述频谱回波信号和所述相位项信号分别累加后相乘，得到匹配表达式；对于每个空间波数，对所述匹配表达式进行方位维和高度维的傅里叶逆变换，得到每个空间波数的子图像信息；对每个空间波数的子图像信息进行相干累加，得到重构目标图像。
[0042]一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
[0043]根据MIMO
‑
SAR体制中发射阵元和接收阵元分别与目标点的距离，构建幅度衰减因子，根据所述幅度衰减因子，构建回波模型；
[0044]对所述回波模型进行三维傅里叶变换，得到频谱回波信号；
[0045]根据所述频谱回波信号，建立包含相位项的相位项表达式，对所述相位项表示式求逆后进行傅里叶变换，得到相位项信号；
[0046]将所述频谱回波信号和所述相位项信号分别累加后相乘，得到匹配表达式；
[0047]对于每个空间波数，对所述匹配表达式进行方位维和高度维的傅里叶逆变换，得到每个空间波数的子图像信息；
[0048]对每个空间波数的子图像信息进行相干累加，得到重构目标图像。
[0049]上述基于距离衰减补偿的快速成像方法、装置和计算机设备，针对MIMO
‑
SAR体制的回波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于距离衰减补偿的快速成像方法，其特征在于，所述方法包括：根据MIMO
‑
SAR体制中发射阵元和接收阵元分别与目标点的距离，构建幅度衰减因子，根据所述幅度衰减因子，构建回波模型；对所述回波模型进行三维傅里叶变换，得到频谱回波信号；根据所述频谱回波信号，建立包含相位项的相位项表达式，对所述相位项表示式求逆后进行傅里叶变换，得到相位项信号；将所述频谱回波信号和所述相位项信号分别累加后相乘，得到匹配表达式；对于每个空间波数，对所述匹配表达式进行方位维和高度维的傅里叶逆变换，得到每个空间波数的子图像信息；对每个空间波数的子图像信息进行相干累加，得到重构目标图像。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据MIMO
‑
SAR体制中发射阵元和接收阵元分别与目标点的距离，构建幅度衰减因子，根据所述幅度衰减因子，构建回波模型，包括：根据MIMO
‑
SAR体制中发射阵元和接收阵元分别与目标点的距离，构建幅度衰减因子为1/(4πR
t
R
r
)；其中：)；其中：R
t
为目标点与发射阵元的距离，R
r
为目标点与接收阵元的距离，(x,y,z)代表笛卡尔直角坐标系O
‑
xyz的空间区域中的任意目标点，发射阵元和接收阵元的阵线位于z＝z0平面上，MIMO
‑
SAR体制中发射阵元和接收阵元的坐标可分别表示为(u,y',z0)和(v,y',z0)；根据所述幅度衰减因子，构建回波模型为：其中，σ(x,y,z)表示目标点(x,y,z)的电磁波反射率，k＝2πf/c为空间波数，f和c分别表示频率和光速。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述回波模型进行三维傅里叶变换，得到频谱回波信号，包括：对所述回波模型中的u和v维度分别执行傅里叶变换操作得到：上式中k
u
和k
v
分别与u和v构成傅里叶变换对，该式可变换为：根据驻定相位原理将上式中的和分解为：
根据分解后的和得到：对中的y'进行傅里叶变换得到谱域回波信号4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述频谱回波信号，建立包含相位项的相位项表达式，对所述相位项表示式求逆后进行傅里叶变换，得到相位项信号，包括：根据所述频谱回波信号，建立包含相位项的相位项表达式为：对所述相位项表示式求逆后对y...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓彬，陈旭，杨琪，曾旸，王宏强，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：