一种近距离红外三维全息成像方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种成像方法及系统，尤其涉及一种近距离红外三维全息成像方法及 系统。
【背景技术】
[0002] 调频连续波信号与不同波长信号成像技术的融合，促进了一个宽带、有效、低耗、 高质量的成像系统形成，特别是在安全探测系统的应用中，当天线阵列连续的发射和接收 调频连续波信号，其不间断的运动影响将不再会被忽略，因此，传统的在合成孔径成像算法 中的间断式方法需要在调频连续波成像处理中被优化改进，传统算法，例如波数域算法、频 率缩放算法以及范围多普勒算法等，均是集中在调频连续波孔径成像数据的优化上。现有 的图像成像处理方法注重成像数据的优化，并没有考虑到信号传送过程中运动的影响，因 此，严重影响电磁波信号探测的成像效果。
【发明内容】
[0003] 本发明解决的技术问题是：构建一种近距离红外三维全息成像方法及系统，克服 现有技术连续波信号成像过程中未考虑运动的影响，成像效果不佳的技术问题。
[0004] 本发明的技术方案是：提供一种近距离红外三维全息成像方法，包括如下步骤：
[0005] 发射红外信号：沿待成像物表面发射连续红外信号，所述连续红外信号包括连续 波红外探测信号和连续波红外参考信号；
[0006] 获取采样信号：在以时间、圆周角及Z轴方向形成三维域中测得回波信号；
[0007] 信号转换：利用参考信号对接收到的回波信号进行最大化，对最大化的回波信号 进行傅里叶变换，再利用相位固定法，实现回波信号的时域向频域的转换；
[0008] 重构回波信号：对频域回波信号利用圆柱形傅里叶变换及双线性插值运算进行运 动补偿，得到直角坐标系下重构的目标散射强度信号，根据重构的目标散射强度信号进行 三维全息成像。
[0009] 本发明的进一步技术方案是：沿待成像物表面环绕发射连续红外信号。
[0010] 本发明的进一步技术方案是：在相对方分别环绕发射连续红外信号。
[0011] 本发明的进一步技术方案是：所述双线性插值运算包括对于三维空间波数域内的 回波信号进行非均匀采样和均匀采样的插值运算。
[0012] 本发明的进一步技术方案是：对于空间波数域内的非均匀采样，还包括在空间波 数域内进行向均匀采样过度的差值运算。
[0013] 本发明的技术方案是：构建一种近距离红外三维全息成像系统，包括红外信号发 射源、获取采样信号的信号采样模块、进行信号转换的信号转换模块、重构回波信号的重构 模块、成像模块，所述红外信号发射源发射连续红外信号，所述连续红外信号包括连续波红 外探测信号和连续波红外参考信号，所述信号采样模块在以时间、圆周角及Z轴方向形成 三维域中测得回波信号；所述信号转换模块利用参考信号对接收到的回波信号进行最大 化，对最大化的回波信号进行傅里叶变换，再利用相位固定法，实现回波信号的时域向频域 的转换；所述重构模块对频域回波信号利用圆柱形傅里叶变换及双线性插值运算进行运动 补偿，得到直角坐标系下重构的目标散射强度信号，所述成像模块根据重构的目标散射强 度信号进行三维全息成像。
[0014]本发明的进一步技术方案是：所述电磁波发射源为多个，多个所述电磁波发射源 排列成阵列。
[0015]本发明的进一步技术方案是：所述电磁波发射源沿待成像物表面环绕发射连续波 雷达信号。
[0016]本发明的进一步技术方案是：所述电磁波发射源为至少两个，所述电磁波发射源 在相对方分别环绕发射连续波雷达信号。
[0017]本发明的进一步技术方案是：还包括所述重构模块对于三维空间波数域内的回波 信号进行非均匀采样和均匀采样的插值运算。
[0018] 本发明的技术效果是：构建一种近距离红外三维全息成像方法及系统，包括如下 步骤：沿待成像物表面发射连续红外信号，所述连续红外信号包括连续波红外探测信号和 连续波红外参考信号；在以时间、圆周角及Z轴方向形成三维域中测得回波信号；利用参 考信号对接收到的回波信号进行最大化，对最大化的回波信号进行傅里叶变换，再利用相 位固定法，实现回波信号的时域向频域的转换；对频域回波信号利用圆柱形傅里叶变换及 双线性插值运算进行运动补偿，得到直角坐标系下重构的目标散射强度信号，根据重构的 目标散射强度信号进行三维全息成像。本发明一种近距离红外三维全息成像方法及系统， 通过在以时间、圆周角及Z轴方向形成三维域中测得回波信号，对频域回波信号利用圆柱 形傅里叶变换及双线性插值运算进行运动补偿，得到直角坐标系下重构的目标散射强度信 号，根据重构的目标散射强度信号进行三维全息成像，在连续波信号成像过程中未进行运 动补偿，实现了对目标物体较好的三维全息成像。
【附图说明】
[0019]图1为本发明的成像系统模型。
[0020] 图2为本发明的成像系统结构模块图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。
[0022] 如图1，本发明的【具体实施方式】是：提供一种近距离红外三维全息成像方法，包括 如下步骤：定义被成像物体区域为（Xd,Yd,Zj= (I^cos9，Rpin9，Z)的圆柱体，其中&为 需要成像区域半径，0是圆柱坐标系统中的角度，0e[0,23i]，天线阵列长度即沿着Z轴 方向的合成孔径长度为!^，孔径中心位置z=Z。的平面。成像过程中，天线阵列绕着被成像 物体或者部分的绕着被成像物体转动，形成圆周0方向的合成孔径。采样位置为（R，0， Z)，物体任意成像位置坐标为（xn，yn，zn)，其对应的散射强度为〇 (xn，yn，zn)。
[0023] 红外信号发射源1沿待成像物表面发射连续红外信号，所述连续红外信号包括连 续波红外探测信号和连续波红外参考信号。具体实施例中，将待成像物体视为柱状，沿待成 像物表面发射连续红外信号时，可以将红外信号发射头沿待成像物环绕转动一周，环绕过 程中，同时发射连续红外信号。也可以将红外信号发射头环绕转动一定弧度即可，只要其发 射的红外信号覆盖待成像物体即可。
[0024] 具体实施过程如下：发射红外信号为p(t)，p(0 = exp[./2;r(./;,/+|AV2)]，其中fQ 是基本频率，t是单个信号发射周期内的时间变量，K是对发射信号的频率进行扫描的速 率，我们假设红外信号的发射时间是t，接收时间为T+Td，其中Td是双向延迟时间，天线 元件与靶目标之间的瞬时距离范围是R(T)?R(T+Td)之间。双向延迟时间可以表示为
[0025]
【主权项】
1. 一种近距离红外三维全息成像方法，包括如下步骤： 发射红外信号：沿待成像物表面发射连续红外信号，所述连续红外信号包括连续波红 外探测信号和连续波红外参考信号； 获取采样信号：在以时间、圆周角及Z轴方向形成三维域中测得回波信号； 信号转换：利用参考信号对接收到的回波信号进行最大化，对最大化的回波信号进行 傅里叶变换，再利用相位固定法，实现回波信号的时域向频域的转换； 重构回波信号并成像：对频域回波信号利用圆柱形傅里叶变换及双线性插值运算进行 运动补偿，得到直角坐标系下重构的目标散射强度信号，根据重构的目标散射强度信号进 行三维全息成像。
2. 根据权利要求1所述近距离红外三维全息成像方法，其特征在于，沿待成像物表面 环绕发射连续红外信号。
3. 根据权利要求1所述近距离红外三维全息成像方法，其特征在于，在相对方分别环 绕发射连续红外信号。
4. 根据权利要求1所述近距离红外三维全息成像方法，其特征在于，所述双线性插值 运算包括对于三维空间波数域内的回波信号进行非均匀采样和均匀采样的插值运算。
5. 根据权利要求4所述近距离红外三维全息成像方法，其特征在于，对于空间波数域 内的非均匀采样，还包括在空间波数域内进行向均匀采样过度的差值运算。
6. -种近距离红外三维全息成像系统，其特征在于，包括红外信号发射源、获取采样信 号的信号采样模块、进行信号转换的信号转换模块、重构回波信号的重构模块、成像模块， 所述红外信号发射源沿待成像物表面发射连续红外信号，所述连续红外信号包括连续波红 外探测信号和连续波红外参考信号，所述信号采样模块在以时间、圆周角及Z轴方向形成 三维域中测得回波信号；所述信号转换模块利用参考信号对接收到的回波信号进行最大 化，对最大化的回波信号进行傅里叶变换，再利用相位固定法，实现回波信号的时域向频域 的转换；所述重构模块对频域回波信号利用圆柱形傅里叶变换及双线性插值运算进行运动 补偿，得到直角坐标系下重构的目标散射强度信号，所述成像模块根据重构的目标散射强 度信号进行三维全息成像。
7. 根据权利要求6所述近距离红外三维全息成像系统，其特征在于，所述电磁波发射 源为多个，多个所述电磁波发射源排列成阵列。
8. 根据权利要求6所述近距离红外三维全息成像系统，其特征在于，所述电磁波发射 源沿待成像物表面环绕发射连续波雷达信号。
9. 根据权利要求6所述近距离红外三维全息成像系统，其特征在于，所述电磁波发射 源为至少两个，所述电磁波发射源在相对方分别环绕发射连续波雷达信号。
10. 根据权利要求6所述近距离红外三维全息成像系统，其特征在于，还包括所述重构 模块对于三维空间波数域内的回波信号进行非均匀采样和均匀采样的插值运算。
【专利摘要】本发明涉及一种近距离红外三维全息成像方法及系统，包括如下步骤：在以时间、圆周角及Z轴方向形成三维域中测得回波信号；对最大化的回波信号进行傅里叶变换，再利用相位固定法，实现回波信号的时域向频域的转换；对频域回波信号利用圆柱形傅里叶变换及双线性插值运算进行运动补偿，得到直角坐标系下重构的目标散射强度信号，根据重构的目标散射强度信号进行三维全息成像。本发明一种近距离红外三维全息成像方法及系统，根据重构的目标散射强度信号进行三维全息成像，在连续波信号成像过程中未进行运动补偿，实现了对目标物体较好的三维全息成像。
【IPC分类】G01S17-89
【公开号】CN104569999
【申请号】CN201410834066
【发明人】刘艺青
【申请人】深圳市一体太赫兹科技有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月25日