基于旋转天线阵列的微波三维成像方法技术

本发明专利技术公开了一种基于旋转天线阵列的微波三维成像方法，涉及微波成像技术，信号发射模块产生电磁波信号；机械扫描模块携带直线或曲线排布的天线阵列模块旋转，同时，开关阵列模块控制天线阵列模块发射电磁波信号，由回波接收模块接收从观测目标反射回的信号；模数转换模块将反射信号转为数字信号，作为相应天线阵列阵元位置采集的回波数据；由数据处理模块对回波数据进行成像处理，得到观测目标三维复图像；经显示模块显示观测目标的三维复图像。本发明专利技术的成像方法用于人体表面微波图像获取与安全检测、人体体型三维数据获取与量体裁衣、无损检测及雷达目标成像诊断等应用领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微波成像
，特别是一种基于旋转天线阵列的微波三维成像方 法，通过旋转天线阵列获取观测目标的三维微波图像。
技术介绍
能够实现对近距离观测目标的三维分辨 成像，获取观测目标的微波三维图像，进而获取观测目标的三维微波散射特性、表面信息和 形体数据。该方法不仅可以用于人体表面信息及三维形体数据获取，而且能够用于雷达目 标诊断，获取目标的三维空间散射特性分布信息。与可见光、红外和X射线等技术相比，在 人体表面信息及三维形体数据获取方面，微波具有穿透衣物等重要优势，同时采用非电离 辐射，且功率低，不对人体造成伤害。在雷达目标诊断方面，微波三维成像是进行高精度目 标诊断的重要发展趋势，由于常规的微波暗室数据获取时间长，很难在短时间(< I分钟) 内进行数据的获取，因此，需要一种快速的微波三维成像系统进行数据获取。美国专利(专利号5557283, “Real-time Wideband Holographic Surveillance System”，1996)描述了一种用于人体安全检测的成像系统，但该系统采用一个线性天线阵 列沿直线运动进行数据获取；信号发射模块中的信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于旋转天线阵列的微波三维成像方法，其特征在于，包括步骤：步骤S1：系统初始化，操作员通过计算机初始化系统工作状态，并确认系统组成部分能够工作正常，包括初始化信号发射模块、回波接收模块、机械扫描模块、天线阵列模块、开关阵列模块、模数转换模块、数据处理模块和显示模块，若初始化系统正常，则执行下一步，否则，退出系统；步骤S2：系统参数设置，操作员通过计算机设置数据采集参数，包括设置信号发射模块的频点数和信号持续时间、设置机械扫描模块的扫描时间和触发信号发射模块的次数、设置开关阵列模块的开关切换时序、数据处理模块的成像处理参数和显示模块的显示方法；步骤S3：启动机械扫描模块携带直线或曲线排布的天...

【技术特征摘要】
1.一种基于旋转天线阵列的微波三维成像方法，其特征在于，包括步骤 步骤S1:系统初始化，操作员通过计算机初始化系统工作状态，并确认系统组成部分能够工作正常，包括初始化信号发射模块、回波接收模块、机械扫描模块、天线阵列模块、开关阵列模块、模数转换模块、数据处理模块和显示模块，若初始化系统正常，则执行下一步，否则，退出系统； 步骤S2 :系统参数设置，操作员通过计算机设置数据采集参数，包括设置信号发射模块的频点数和信号持续时间、设置机械扫描模块的扫描时间和触发信号发射模块的次数、设置开关阵列模块的开关切换时序、数据处理模块的成像处理参数和显示模块的显示方法; 步骤S3:启动机械扫描模块携带直线或曲线排布的天线阵列模块进行旋转，同时，通过开关阵列模块控制天线阵列模块发射电磁波信号，并由信号接收模块接收从观测目标反射回来的信号； 步骤S4 :成像数据采集，启动微波三维成像系统，通过局域网、串口或无线发送数据采集指令，完成数据采集，并通过局域网或串口将采集到的回波数据传输到数据处理模块； 步骤S5 :三维成像处理，将传输到数据处理模块的数据进行三维成像处理，得到观测目标的三维复图像数据，并存储在计算机硬盘上； 步骤S6 :图像处理与显示，根据设定的显示方法，显示模块对观测目标的三维复图像数据进行显示。2.根据权利要求1所述的基于旋转天线阵列的微波三维成像方法，其特征在于，所述步骤S3，是指直线或曲线排布的天线阵列在机械扫描模块的控制下进行中心轴对称旋转，旋转的角度大于0°，且小于等于360° ;中心轴对称旋转过程中，天线阵列旋转经过指定待扫描位置时，机械扫描模块触发信号发射模块，此时开关阵列模块逻辑控制器控制电磁波信号经由开关阵列模块和天线阵列中的发射天线阵元发射出去，同时开关阵列模块逻辑控制器控制电磁波信号经由开关阵列模块和天线阵列中的接收天线阵元接收观测目标反射回来的信号，并传输至信号接收模块。3.根据权利要求1所述的基于旋转天线阵列的微波三维成像方法，其特征在于，所述步骤S5中，数据处理模块对回波信号进行成像处理，得到观测目标的三维复图像，步骤为 步骤S5-1 :确定待成像区域观测目标三维复图像的坐标系及其图像点数N ； 步骤S5-2 a)如果信号发射模块产生电磁波信号为调频脉冲信号，则对回波信号进行斜距向傅里叶变换，再进行斜距向0参考点匹配滤波,获得信号，其中，Ku = 2 31€/(；为波数,€为信号的发射频率，c为光速忑为天线采集数据的位置坐标； b)如果信号发射模块产生电磁波信号为扫频连续波信号，回波信号表示为￡(夂》忑)，直接进入步骤S5-3 ； c)如果信号发射模块产生电磁波信号为调频连续波信号，进行距离向逆傅里叶变换，并进行去斜和剩余视频相位项补偿，补偿后的信号仍表示为，进入步骤S5-3 ； 步骤S5-3 :产生对应于成像区域的第n(n < N)个坐标点&的滤波函数Hu ； 将步骤S5-4的输出信号与滤波函数Htl相乘，沿Kw积分后，再沿&方向叠加，输出信号MO;步骤S5-5 :重复步骤S5-4，对成像区域的所有坐标点进行成像处理，得到对观测...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪文，谭维贤，乞耀龙，王彦平，吴一戎，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：