[发明专利]一种人体目标的三维增强成像方法

权利要求书

1.一种人体目标的三维增强成像方法，该方法按照以下步骤进行：

步骤一，MIMO生物雷达的多个发射天线依次分时向空间辐射电磁波发射信号，发射信号为宽带调频连续波信号，电磁波发射信号遇到物体反射，多个接收天线接收反射后的电磁波信号，形成多通道的雷达原始回波信号s_i；

其中：

i表示等效虚拟接收通道的序号；

步骤二，对每个通道的雷达原始回波信号s_i分别进行预处理得到距离-慢时间二维数据矩阵将各通道的信号按顺序排列形成距离-慢时间-多通道的三维数据矩阵

步骤三，根据三维数据矩阵在某景深y₀处，采用后向投影二维成像算法得到人体前向图像，形成MIMO前向图像的慢时间序列

p为前向图像的横向采样序号；

q为前向图像的高度向采样序号；

y₀为某景深；

l为慢时间采样序号；

其特征在于：

步骤四，逐像素点进行微动生理信号的幅值增强；

所述的逐像素点进行微动生理信号的幅值增强的过程包括以下步骤：

步骤4.1，采用公式(4-1)对MIMO前向图像的慢时间序列进行处理，得到对生理微动信号的幅值增强图像

其中：

L为前向后像投影图像序列中的慢时间采样数目；

λ为控制微动信号增强程度的松弛因子；

步骤4.2，对MIMO前向图像的慢时间序列的逐个像素点进行MTD处理，得到每个像素点的多普勒谱在多普勒谱上找到每个像素点对应的最大多普勒幅度值得到最大多普勒幅度值图像

步骤4.3，将步骤4.1得到的增强的生理微动信号图像和步骤4.2得到的最大多普勒幅度值图像进行掩模相乘得到每个像素点的像素值；

步骤五，逐像素点进行微动生理信号的可视化增强；

所述的逐像素点进行微动生理信号的可视化增强的过程包括以下步骤：

步骤5.1，根据步骤4.2中得到的每个像素点的多普勒谱用公式(5-1)估计最大多普勒幅度值对应的速度值在横轴上的采样数值；

其中：

k为横轴采样变量；

为横轴采样的估计值；

得到景深y₀处图像切片上每个像素点对应的速度估计值

步骤5.2，根据每个像素点的速度值在横轴上的采样数值对颜色进行映射，将每个像素点的速度值映射为不同颜色，在后续图像显示步骤中按映射的颜色显示该像素点的颜色，具有相近速度值的像素点显示接近的颜色，对人体不同部件进行分割，进而得到更好视觉效果的可视化增强图像；

步骤六，根据步骤四的生理微动信号的幅值增强和步骤五的生理微动信号的可视化增强得到前向增强图像切片，排列所有的前向增强图像切片，形成三维图像的幅值数据矩阵A_3D和颜色值矩阵C_3D，对数据矩阵A_3D进行幅度值筛选，然后按C_3D显示颜色，最终得到三维图像I_3D；

所述的形成三维图像I_3D的过程包括以下步骤：

步骤6.1，根据步骤四和步骤五得到的某景深y₀对应的前向图像切片，y₀取不同的值，得到不同的前向图像切片，将所有前向图像切片沿景深由小到大均匀排列，形成三维图像的幅值矩阵A_3D和颜色值矩阵C_3D；

其中：

A_3D和C_3D为U,P,Q三维矩阵；

U为图像景深切片的个数；

P为三维图像横向采样点个数；

Q为三维图像高度向采样点个数；

A_3D＝[a_u,p,q]，a_u,p,q表示第u个图像景深、第p个横向采样、第q个高度向采样位置处像素点的幅度值；

C_3D＝[c_u,p,q]，c_u,p,q表示第u个图像景深、第p个横向采样、第q个高度向采样位置处像素点的颜色值；

步骤6.2，对A_3D依据其像素值设置幅度筛选；

对幅值矩阵A_3D中的像素点的幅度值进行归一化处理并且对归一化后的值取对数，得到的幅度值与设置的门限值T的比较，当幅度值小于门限值T时，将该像素点幅度值置零；当幅度值大于门限值T时，该像素点的幅度值保持不变，进而得到一个未着色的三维图像；

步骤6.3，对步骤6.2未着色的三维图像进行着色；

用颜色矩阵C_3D中的像素点的颜色对步骤6.2中的未着色的三维图像中对应的像素点进行着色，然后将已着色的三维图像中的所有像素点对应的散点划到三维坐标系中，得到最终的三维图像。