一種近距離紅外三維全息成像方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種成像方法及系統，尤其涉及一種近距離紅外三維全息成像方法及 系統。
【背景技術】
[0002] 調頻連續波信號與不同波長信號成像技術的融合，促進了一個寬帶、有效、低耗、 高質量的成像系統形成，特別是在安全探測系統的應用中，當天線陣列連續的發射和接收 調頻連續波信號，其不間斷的運動影響將不再會被忽略，因此，傳統的在合成孔徑成像算法 中的間斷式方法需要在調頻連續波成像處理中被優化改進，傳統算法，例如波數域算法、頻 率縮放算法以及范圍多普勒算法等，均是集中在調頻連續波孔徑成像數據的優化上。現有 的圖像成像處理方法注重成像數據的優化，并沒有考慮到信號傳送過程中運動的影響，因 此，嚴重影響電磁波信號探測的成像效果。

【發明內容】

[0003] 本發明解決的技術問題是：構建一種近距離紅外三維全息成像方法及系統，克服 現有技術連續波信號成像過程中未考慮運動的影響，成像效果不佳的技術問題。
[0004] 本發明的技術方案是：提供一種近距離紅外三維全息成像方法，包括如下步驟：
[0005] 發射紅外信號：沿待成像物表面發射連續紅外信號，所述連續紅外信號包括連續 波紅外探測信號和連續波紅外參考信號；
[0006] 獲取采樣信號：在以時間、圓周角及Z軸方向形成三維域中測得回波信號；
[0007] 信號轉換：利用參考信號對接收到的回波信號進行最大化，對最大化的回波信號 進行傅里葉變換，再利用相位固定法，實現回波信號的時域向頻域的轉換；
[0008] 重構回波信號：對頻域回波信號利用圓柱形傅里葉變換及雙線性插值運算進行運 動補償，得到直角坐標系下重構的目標散射強度信號，根據重構的目標散射強度信號進行 三維全息成像。
[0009] 本發明的進一步技術方案是：沿待成像物表面環繞發射連續紅外信號。
[0010] 本發明的進一步技術方案是：在相對方分別環繞發射連續紅外信號。
[0011] 本發明的進一步技術方案是：所述雙線性插值運算包括對于三維空間波數域內的 回波信號進行非均勻采樣和均勻采樣的插值運算。
[0012] 本發明的進一步技術方案是：對于空間波數域內的非均勻采樣，還包括在空間波 數域內進行向均勻采樣過度的差值運算。
[0013] 本發明的技術方案是：構建一種近距離紅外三維全息成像系統，包括紅外信號發 射源、獲取采樣信號的信號采樣模塊、進行信號轉換的信號轉換模塊、重構回波信號的重構 模塊、成像模塊，所述紅外信號發射源發射連續紅外信號，所述連續紅外信號包括連續波紅 外探測信號和連續波紅外參考信號，所述信號采樣模塊在以時間、圓周角及Z軸方向形成 三維域中測得回波信號；所述信號轉換模塊利用參考信號對接收到的回波信號進行最大 化，對最大化的回波信號進行傅里葉變換，再利用相位固定法，實現回波信號的時域向頻域 的轉換；所述重構模塊對頻域回波信號利用圓柱形傅里葉變換及雙線性插值運算進行運動 補償，得到直角坐標系下重構的目標散射強度信號，所述成像模塊根據重構的目標散射強 度信號進行三維全息成像。
[0014]本發明的進一步技術方案是：所述電磁波發射源為多個，多個所述電磁波發射源 排列成陣列。
[0015]本發明的進一步技術方案是：所述電磁波發射源沿待成像物表面環繞發射連續波 雷達信號。
[0016]本發明的進一步技術方案是：所述電磁波發射源為至少兩個，所述電磁波發射源 在相對方分別環繞發射連續波雷達信號。
[0017]本發明的進一步技術方案是：還包括所述重構模塊對于三維空間波數域內的回波 信號進行非均勻采樣和均勻采樣的插值運算。
[0018] 本發明的技術效果是：構建一種近距離紅外三維全息成像方法及系統，包括如下 步驟：沿待成像物表面發射連續紅外信號，所述連續紅外信號包括連續波紅外探測信號和 連續波紅外參考信號；在以時間、圓周角及Z軸方向形成三維域中測得回波信號；利用參 考信號對接收到的回波信號進行最大化，對最大化的回波信號進行傅里葉變換，再利用相 位固定法，實現回波信號的時域向頻域的轉換；對頻域回波信號利用圓柱形傅里葉變換及 雙線性插值運算進行運動補償，得到直角坐標系下重構的目標散射強度信號，根據重構的 目標散射強度信號進行三維全息成像。本發明一種近距離紅外三維全息成像方法及系統， 通過在以時間、圓周角及Z軸方向形成三維域中測得回波信號，對頻域回波信號利用圓柱 形傅里葉變換及雙線性插值運算進行運動補償，得到直角坐標系下重構的目標散射強度信 號，根據重構的目標散射強度信號進行三維全息成像，在連續波信號成像過程中未進行運 動補償，實現了對目標物體較好的三維全息成像。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明的成像系統模型。
[0020] 圖2為本發明的成像系統結構模塊圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合具體實施例，對本發明技術方案進一步說明。
[0022] 如圖1，本發明的【具體實施方式】是：提供一種近距離紅外三維全息成像方法，包括 如下步驟：定義被成像物體區域為（Xd,Yd,Zj= (I^cos9，Rpin9，Z)的圓柱體，其中&為 需要成像區域半徑，0是圓柱坐標系統中的角度，0e[0,23i]，天線陣列長度即沿著Z軸 方向的合成孔徑長度為!^，孔徑中心位置z=Z。的平面。成像過程中，天線陣列繞著被成像 物體或者部分的繞著被成像物體轉動，形成圓周0方向的合成孔徑。采樣位置為（R，0， Z)，物體任意成像位置坐標為（xn，yn，zn)，其對應的散射強度為〇 (xn，yn，zn)。
[0023] 紅外信號發射源1沿待成像物表面發射連續紅外信號，所述連續紅外信號包括連 續波紅外探測信號和連續波紅外參考信號。具體實施例中，將待成像物體視為柱狀，沿待成 像物表面發射連續紅外信號時，可以將紅外信號發射頭沿待成像物環繞轉動一周，環繞過 程中，同時發射連續紅外信號。也可以將紅外信號發射頭環繞轉動一定弧度即可，只要其發 射的紅外信號覆蓋待成像物體即可。
[0024] 具體實施過程如下：發射紅外信號為p(t)，p(0 = exp[./2;r(./;,/+|AV2)]，其中fQ 是基本頻率，t是單個信號發射周期內的時間變量，K是對發射信號的頻率進行掃描的速 率，我們假設紅外信號的發射時間是t，接收時間為T+Td，其中Td是雙向延遲時間，天線 元件與靶目標之間的瞬時距離范圍是R(T)?R(T+Td)之間。雙向延遲時間可以表示為
[0025]
【主權項】
1. 一種近距離紅外三維全息成像方法，包括如下步驟： 發射紅外信號：沿待成像物表面發射連續紅外信號，所述連續紅外信號包括連續波紅 外探測信號和連續波紅外參考信號； 獲取采樣信號：在以時間、圓周角及Z軸方向形成三維域中測得回波信號； 信號轉換：利用參考信號對接收到的回波信號進行最大化，對最大化的回波信號進行 傅里葉變換，再利用相位固定法，實現回波信號的時域向頻域的轉換； 重構回波信號并成像：對頻域回波信號利用圓柱形傅里葉變換及雙線性插值運算進行 運動補償，得到直角坐標系下重構的目標散射強度信號，根據重構的目標散射強度信號進 行三維全息成像。
2. 根據權利要求1所述近距離紅外三維全息成像方法，其特征在于，沿待成像物表面 環繞發射連續紅外信號。
3. 根據權利要求1所述近距離紅外三維全息成像方法，其特征在于，在相對方分別環 繞發射連續紅外信號。
4. 根據權利要求1所述近距離紅外三維全息成像方法，其特征在于，所述雙線性插值 運算包括對于三維空間波數域內的回波信號進行非均勻采樣和均勻采樣的插值運算。
5. 根據權利要求4所述近距離紅外三維全息成像方法，其特征在于，對于空間波數域 內的非均勻采樣，還包括在空間波數域內進行向均勻采樣過度的差值運算。
6. -種近距離紅外三維全息成像系統，其特征在于，包括紅外信號發射源、獲取采樣信 號的信號采樣模塊、進行信號轉換的信號轉換模塊、重構回波信號的重構模塊、成像模塊， 所述紅外信號發射源沿待成像物表面發射連續紅外信號，所述連續紅外信號包括連續波紅 外探測信號和連續波紅外參考信號，所述信號采樣模塊在以時間、圓周角及Z軸方向形成 三維域中測得回波信號；所述信號轉換模塊利用參考信號對接收到的回波信號進行最大 化，對最大化的回波信號進行傅里葉變換，再利用相位固定法，實現回波信號的時域向頻域 的轉換；所述重構模塊對頻域回波信號利用圓柱形傅里葉變換及雙線性插值運算進行運動 補償，得到直角坐標系下重構的目標散射強度信號，所述成像模塊根據重構的目標散射強 度信號進行三維全息成像。
7. 根據權利要求6所述近距離紅外三維全息成像系統，其特征在于，所述電磁波發射 源為多個，多個所述電磁波發射源排列成陣列。
8. 根據權利要求6所述近距離紅外三維全息成像系統，其特征在于，所述電磁波發射 源沿待成像物表面環繞發射連續波雷達信號。
9. 根據權利要求6所述近距離紅外三維全息成像系統，其特征在于，所述電磁波發射 源為至少兩個，所述電磁波發射源在相對方分別環繞發射連續波雷達信號。
10. 根據權利要求6所述近距離紅外三維全息成像系統，其特征在于，還包括所述重構 模塊對于三維空間波數域內的回波信號進行非均勻采樣和均勻采樣的插值運算。
【專利摘要】本發明涉及一種近距離紅外三維全息成像方法及系統，包括如下步驟：在以時間、圓周角及Z軸方向形成三維域中測得回波信號；對最大化的回波信號進行傅里葉變換，再利用相位固定法，實現回波信號的時域向頻域的轉換；對頻域回波信號利用圓柱形傅里葉變換及雙線性插值運算進行運動補償，得到直角坐標系下重構的目標散射強度信號，根據重構的目標散射強度信號進行三維全息成像。本發明一種近距離紅外三維全息成像方法及系統，根據重構的目標散射強度信號進行三維全息成像，在連續波信號成像過程中未進行運動補償，實現了對目標物體較好的三維全息成像。
【IPC分類】G01S17-89
【公開號】CN104569999
【申請號】CN201410834066
【發明人】劉藝青
【申請人】深圳市一體太赫茲科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月25日