主动式近距离毫米波成像的距离徙动算法研究

发布时间：2019-05-27 22:57

【摘要】：近年来,公共安全受到了越来越严重的恐怖威胁,针对人体藏匿危险品的安检成像变得尤为重要。毫米波波长短,成像分辨率高,能够穿透衣物,且不产生电离辐射,因此是公共场合人体安检成像的理想频段。本文聚焦于主动式近距离毫米波成像中的距离徙动成像算法,分别研究了该算法应用于多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)阵列线性扫描和单通道圆周扫描近距离安检成像的若干问题。首先,研究了密集阵列和MIMO线阵的距离徙动算法,针对近场成像中存在的严重距离弯曲问题,根据波数分量之间的关系,采用相位平移插值法,将原始数据插值到均匀的空间频率下,减少了稀疏MIMO线阵成像过程中的混叠效应和伪像。其次,借鉴圆周合成孔径雷达(circular synthetic aperture radar,CSAR)的原理,提出一种面向人体安检的斜视圆周扫描成像方案,该方案可对平行于扫描轨道面的平面和垂直于扫描轨道面的柱面进行成像,本文分别针对这两种成像模式研究了相应的距离徙动成像算法。在成像平面平行于扫描轨道面的成像模式中,根据圆周扫描的数据采集过程具有的极坐标特点,研究了极坐标下的距离徙动算法。该算法针对原始的极坐标数据,先把斜平面数据转化为地平面数据,接着经滤波获得极坐标空间频率域数据,然后从极坐标系插值到直角坐标系,最终通过二维逆傅里叶变换得到重建图像。该算法不仅计算量小,而且在算法中避免了相位上的近似处理,相位补偿精度高,成像聚焦效果好。再次,在成像面垂直于扫描轨道面的柱面成像模式中,由于距离徙动算法在成像过程的相位项近似处理,造成成像图像的旁瓣较高,本文比较了精确相位项和近似相位项的成像结果,总结了旁瓣产生规律。最后,本文利用矢量网络分析仪、高精度转台、喇叭天线和计算机等设备,构建了Ka波段的毫米波转台实验平台。针对本文所提方案的两种成像模式,分别采集了手枪、剪刀等目标的全方位散射数据,并利用前文所述的距离徙动算法进行成像处理。实验结果表明,平面成像模式的图像成像效果较好,分辨率可达毫米级;柱面成像模式的分辨率相对较差,且存在斜向下延伸的旁瓣,但仍能判断出危险品大致轮廓。实验结果证实了本文所提方案在人体藏匿危险品成像中的有效性。
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【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X924

【参考文献】