[发明专利]一种天线阵列机械扫描式全息图像重建方法

说明书

本发明提供一种天线阵列机械扫描式全息图像重建方法，依次包括：对由后向散射回波信号生成的距离压缩信号进行二维维度上的图像聚焦处理，所述二维维度是与所述微波毫米波天线阵元的排列方向相垂直的二维维度；将经过处理的距离压缩信号进行图像聚焦，所述图像聚焦是在所述微波毫米波天线阵元的排列方向的维度上进行。本发明的图像重建方法简化了三个维度的计算复杂度，使得算法结构更适用于硬件信号处理平台高速并行实现，而且是一种不受机械扫描维度扫描方式限制，可以对三维目标进行高精度全息图像重建，是一种通用的三维图像重建方法。

技术领域

本发明涉及微波毫米波太赫兹全息图像重建领域，特别涉及一种天线阵列机械扫描式全息图像重建方法。

背景技术

现有的微波毫米波太赫兹三维全息成像安检系统是主动式微波毫米波太赫兹人体安检的一种重要技术手段，其种类主要包含有平面机械扫描式成像系统、圆柱面机械扫描式成像系统、二维稀疏阵列电子扫描式成像系统等。所述各成像系统的微波毫米波太赫兹频率的电磁波可以穿透衣物，所获取的三维全息图像可以更为丰富的表现人体体表信息，因此通过三维全息图像可以有效检测到人体衣物下隐藏的危险品，是一种有效的人体安检新手段。其中一维机械扫描一维阵列开关切换扫描的成像方式在人体安检领域得到广泛的应用，包括平面机械扫描式和柱面机械扫描式两种成像方式。

目前微波毫米波太赫兹三维全息图像重建方法，尤其是用于平面机械扫描式和柱面机械扫描式两种成像方式的三维全息图像重建方法主要为时域类图像重建算法。时域类图像重建算法包括时域相关算法和后向投影重建算法。时域类算法在推导过程中无需任何近似，并且算法实现流程简单易懂，实现技术门槛较低。但是由于时域类图像重建算法中回波数据的三个维度耦合在一起，存在三个维度的时延累加计算，从而导致时域类图像重建算法的计算量大，在实际快速成像应用场景中受限，很难应用于实时性要求较高的成像系统。

现有的微波毫米波太赫兹三维全息图像重建方法还包括波数域算法，波数域算法在平面机械扫描式和柱面机械扫描式两种成像方式中的实现方法均不一样，在工程实施中就需要对应这两种成像方式分别开发两套算法以适用于这两种成像方式，对所耗费的人力资源与时间成本提出较高要求。

因而，在三维全息成像系统应用中，对于传统的时域类算法进行改进使得提升其计算效率，相应的技术手段亟待提出；而相对于波数域算法，如果提出一种图像重建方法适用于两种成像方式，那么就会极大降低人力资源与时间成本，对于社会经济效益具备较大贡献。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种天线阵列机械扫描式全息图像重建方法。

本发明的天线阵列机械扫描式全息图像重建方法，是对微波毫米波天线阵元发射微波毫米波束对目标进行扫描所得到的后向散射回波信号进行处理，所述目标位于成像目标区域中，所述微波毫米波天线阵元是机械扫描式成像系统中一维天线阵列的天线阵元，其特征在于，所述微波毫米波全息图像重建方法包括步骤：

A、对所述成像目标区域和所述一维天线阵列的机械扫描位置在二维维度上进行离散化处理，所述二维维度是与所述微波毫米波天线阵元的排列方向相垂直的二维维度；

B、对所述后向散射回波信号进行快速逆傅里叶变换得到距离压缩信号，所述快速逆傅里叶变换是在微波毫米波频率维度上进行；

C、对所述距离压缩信号进行图像聚焦处理，所述图像聚焦处理是在所述二维维度上的；

D、对所述成像目标区域进行第二次离散化处理，所述第二次离散化处理是在所述微波毫米波天线阵元的排列方向的维度上进行；

E、将经过所述图像聚焦处理的所述距离压缩信号进行第二次图像聚焦，所述第二次图像聚焦是在所述微波毫米波天线阵元的排列方向的维度上进行。

进一步，

所述微波毫米波全息图像重建方法还包括：建立三维空间直角坐标系，

其中，