【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及毫米波人体安检成像，具体涉及一种毫米波一维稀疏线阵时域卷积成像方法。
技术介绍
1、毫米波一维线阵人体安检系统已被应用于机场、海关、检查站等适用于人体隐匿物品探测检查场景中，对于毫米波一维密集线阵成像方法一般采用后向投影算法、波数域算法、混合域算法等，均能够得到聚焦效果良好的图像。在毫米波e频段采用密集阵列成像，所需要的阵元间隔较小，阵元数量较大，因此获取数据的速率较慢，需要设计一种一维稀疏阵列构型，降低发射阵元数量从而降低数据采集时间，进而在不提高硬件成本的前提下，提高成像计算效率。为此，提出一种毫米波一维稀疏线阵时域卷积成像方法。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于：如何在不提高硬件成本的前提下，提高成像计算效率，提供了一种毫米波一维稀疏线阵时域卷积成像方法。
2、本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本专利技术包括以下步骤：
3、s1：在阵列切换的过程中运动扫描部件带动一维稀疏阵列在竖直维度运动，获得后向散射回波信号为s(xtx,xrx,y,k)，矩阵维度分别为(nx,ny,nf)，其中，xtx表示发射阵元x维度坐标，xrx表示接收阵元x维度坐标，x维度为阵列维度；y表示竖直维度坐标；nx表示阵列维度采样点数，ny表示竖直维度采样点数，nf表示频率维度采样点数；k为频率维度波数，表示为c为电磁波在空气中的传播速度，f为发射信号的工作频率；
4、s2：计算一维稀疏阵列维度坐标(xtx,xrx,ytx,y
5、s3：根据一维稀疏阵列维度坐标(xtx,xrx,ytx,yrx)和等效阵列坐标(x,y)生成等效相位中心补偿系数compscoe(x,y,z')，并计算相位补偿后回波信号sc(x,y,k)；
6、s4：将等效阵列坐标(x,y)按照升序排列，并将相位补偿后回波信号sc(x,y,k)的阵列维度进行相应排序，以满足等效阵列坐标升序顺序，得到升序后的回波信号sc_sort(x,y,k)；
7、s5：根据等效阵列坐标(x,y)和所划分的距离维度聚焦平面z'，生成卷积核函数hrefcoe(x，y，z)，并与升序后的回波信号sc_sort(x,y,k)对应(x,y)维度进行两维卷积计算，得到时域卷积后信号shref(x,y,k)，对时域卷积后信号shref(x,y,k)的(x,y)维度进行数据截取；
8、s6：对时域卷积信号shref(x,y,k)的频率维度k计算均值，得到在所述距离聚焦平面z'的聚焦图像i(x,y,z')；
9、s7：更改距离维度聚焦平面的索引并更新z'的数值，重复步骤s3～s7，获得所有距离维度聚焦平面的聚焦图像i(x,y,z)，即得到三维复数图像i(x,y,z)；
10、s8：对三维复数图像i(x,y,z)计算幅度值，并计算最大值投影图像i(x,y)，将投影图像i(x,y)送入图像处理模块、目标检测模块中进行后续处理。
11、更进一步地，在所述步骤s1中，一维稀疏阵列所在的毫米波成像系统采用调频连续波信号体制，一维稀疏阵列通过天线阵列开关切换，实现水平维度的天线波束扫描，运动扫描部件带动天线阵列在竖直维度运动；单个发射天线发射电磁波信号，相邻接收天线同时接收后向散射电磁波，经过下变频到中频信号，实现模拟信号数字化，数字化后的信号经过数字下变频解调为数字i/q信号，即获得后向散射回波信号。
12、更进一步地，在所述步骤s3中，等效相位中心补偿系数compscoe(x,y,z')表示如下：
13、compscoe(x,y,z')＝exp(j×2×k×z')/exp(j×k×(rt+rr))
14、其中，分别表示发射、接收天线到所划分成像网格的斜距，(x,y,z')为所对应的成像网格坐标，其(x,y)维度与等效阵列坐标相对应。
15、更进一步地，在所述步骤s3中，相位补偿后回波信号的计算公式如下：
16、sc(x,y,k)＝s(xtx,xrx,ytx,yrx,k)×compscoe(x,y,z')。
17、更进一步地，在所述步骤s5中，水平竖直维度的卷积核函数表示如下：
18、hrefcoe(x,y,z')＝exp(-j×2×k×rslant)/rslant
19、其中，表示空间三维网格坐标斜距，(x,y,z')为所划分成像网格坐标，(x,y)表示等效阵列的坐标值。
20、更进一步地，在所述步骤s5中，两维卷积计算表示为分别在x和y维度进行时域卷积操作，经过卷积后的信号shref(x,y,k)的矩阵维度为(2×nx-1,2×ny-1,nf)，对其进行数据截取操作，分别取(x,y)维度中心矩阵大小为(nx,ny)的部分数据。
21、本专利技术相比现有技术具有以下优点：该毫米波一维稀疏线阵时域卷积成像方法，设计了一种工作于70～80ghz频段的毫米波一维稀疏阵列，相比于一维密集阵列其采用发射阵元稀疏化、关联的接收阵元同时接收的方法，提高了目标场景回波的获取效率，提升了人员通行效率和客户体验感；基于毫米波一维稀疏阵列构型设计了一种时域卷积成像方法，基于等效相位中心变换思想将双站回波信号转换到单站回波信号，再采用基于时域卷积的成像方法进行成像，采用不同成像网格像素点的卷积核函数与预处理的回波信号做时域卷积计算，算法实现过程无近似计算，是一种高精度的三维成像方法。
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1.一种毫米波一维稀疏线阵时域卷积成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种毫米波一维稀疏线阵时域卷积成像方法，其特征在于：在所述步骤S1中，一维稀疏阵列所在的毫米波成像系统采用调频连续波信号体制，一维稀疏阵列通过天线阵列开关切换，实现水平维度的天线波束扫描，运动扫描部件带动天线阵列在竖直维度运动；单个发射天线发射电磁波信号，相邻接收天线同时接收后向散射电磁波，经过下变频到中频信号，实现模拟信号数字化，数字化后的信号经过数字下变频解调为数字I/Q信号，即获得后向散射回波信号。
3.根据权利要求1所述的一种毫米波一维稀疏线阵时域卷积成像方法，其特征在于：在所述步骤S3中，等效相位中心补偿系数CompsCoe(x,y,z')表示如下：
4.根据权利要求3所述的一种毫米波一维稀疏线阵时域卷积成像方法，其特征在于：在所述步骤S3中，相位补偿后回波信号的计算公式如下：
5.根据权利要求4所述的一种毫米波一维稀疏线阵时域卷积成像方法，其特征在于：在所述步骤S5中，水平竖直维度的卷积核函数表示如下：
6.根据权
...【技术特征摘要】
1.一种毫米波一维稀疏线阵时域卷积成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种毫米波一维稀疏线阵时域卷积成像方法，其特征在于：在所述步骤s1中，一维稀疏阵列所在的毫米波成像系统采用调频连续波信号体制，一维稀疏阵列通过天线阵列开关切换，实现水平维度的天线波束扫描，运动扫描部件带动天线阵列在竖直维度运动；单个发射天线发射电磁波信号，相邻接收天线同时接收后向散射电磁波，经过下变频到中频信号，实现模拟信号数字化，数字化后的信号经过数字下变频解调为数字i/q信号，即获得后向散射回波信号。
3.根据权利要求1所述的一种毫米波一维稀疏线阵时域卷积成像方法，其特征在于：在所述步骤s3中，等效相位中心补偿系数comp...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥新，高炳西，余开，柳桃荣，
申请(专利权)人：博微太赫兹信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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