一种目标微多普勒频移成像系统

本申请涉及目标成像，具体为基于目标的微多普勒频移采用表面面元剖分及插值的方法进行成像的系统。

背景技术：

1、近些年来，由于对目标的识别与反识别的技术手段不断发展，目标的传统信息已无法满足应用的需求，由目标微动引入的微多普勒效应已经成为了探测目标运动细节的主要研究方向。目前国内外主要研究集中在对目标微多普勒信号的时频分析，缺乏对目标整体微多普勒信息在目标运动特性研究和目标识别技术领域扩展应用的研究。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施提供了一种目标微多普勒频移成像系统，能够对探测的微多普勒频移数据进行插值处理，并利用处理后的数据绘制目标表面微多普勒频移图像，实现了对目标三维微多普勒信息的可视化展示，扩展了目标微多普勒信息在目标识别和运动特性研究领域的应用。

2、为实现上述目的，本申请实施例技术方案如下：

3、一个示例性实施例，包括转台、圆锥体目标、激光器、扫描振镜、光纤分束器、光纤合束器、声光调制器、偏振控制器、环形器、光电探测器、数据采集卡、数据处理系统；激光器输出单色激光经光纤分束器分光，一束激光经声光调制器，偏振控制器作为参考光束，另一束激光经环形器，振镜照射在运动的圆锥体目标表面，携带目标的微多普勒信息返回环形器，两束激光在光纤合束器处进行相干，而后照射至光电探测器上，光电探测器将光信号转变为电信号，电信号输入数据采集卡进行模数转换而后做fft变换，获取目标单点的微多普勒频移数据并存储，而后采集轮廓及表面结构关键位置的微多普勒频移数据，将存储的数据输入数据处理系统进行成像展示。

4、输入处理系统的数据内容包括微多普勒频移数据，及数据对应的目标位置信息，由数据处理系统根据位置信息自主设定三角面元剖分策略，而后结合微多普勒频移数据在三角形面元内进行三次插值运算，将处理后的数据以热力图的形式进行展示，即可以在目标表面的二维图像上以颜色深浅表示微多普勒频移数据的大小，从而为研究人员分析目标表面整体的微多普勒特征提供依据。

5、在某些实施例中，可以将转台替换为振动台，将目标的微动形式由转动改为振动。

6、在某些实施例中，可以改变圆锥体目标的运动姿态，获取目标不同角度的表面成像。

7、在某些实施例中，可以将圆锥体目标替换为其它不规则形状的模型，获取目标的不规则表面的图像。

8、在某些实施例中，可以仅向数据处理系统中输入目标表面位置及对应微多普勒频移信息进行目标表面微多普勒频移成像。

9、在某些实施例中，采用默认的三角面元剖分方式，delaunay三角剖分。

10、在某些实施例中，可以选择线性插值方式。

11、在某些实施例中，可以使用高性能的数据处理设备，实现图像的实时处理和显示。

12、在某些实施例中，可以将数据采集卡替换为可进行fft变换的数据采集设备。

13、在某些实施例中，可以将数据处理系统与数据采集端集成，实现自动化的数据处理及图像显示。

14、有益效果：

15、本申请采用三角面元剖分并插值的方法处理离散化的微多普勒频移数据，利用处理后的数据和目标表面的位置信息，实现了目标表面微多普勒频移成像系统。由该频移图像可以获取目标表面微多普勒频移的整体分布特征，并将目标的几何特征同目标的微多普勒信息相结合，实现了目标整体微动特性的研究，扩展了对目标微动的研究。

技术特征：

1.一种目标微多普勒频移成像系统，其特征在于，包括激光器、光纤分束器、声光调制器、偏振控制器、激光合束器、光电探测器、数据采集卡、数据处理系统、环形器、扫描振镜；所述激光器，提供单色激光；所述光纤分束器，实现分光，提供探测光束及参考光束；所述声光调制器，为参考光束附加100mhz中心频移；所述偏振控制器，控制参考光束偏振状态；所述环形器，实现探测光束的输出并接收携带微多普勒信息的返回光束，与参考光束在所述光纤合束器进行相干；所述光电探测器，将相干光信号转换为电信号，输入所述数据采集卡；所述数据采集卡对输入信号做fft变换，并储存采集点的微多普勒频移数据；所述数据处理系统，对采集点的微多普勒频移数据添加位置信息，依据位置信息进行三角面元剖分，并对剖分后的面元进行三次插值运算，将运算结果与位置信息相结合绘制目标微多普勒频移热力图。

2.根据权利要求1所述目标微多普勒频移成像系统，其特征在于探测目标可以为转动或振动形式。

3.根据权利要求1所述目标微多普勒频移成像系统，其特征在于可以对目标不同角度微动的微多普勒频移进行成像。

4.根据权利要求1所述目标微多普勒频移成像系统，其特征在于可以对不同形状目标模型进行微多普勒频移成像。

5.根据权利要求1所述目标微多普勒频移成像系统，其特征在于可以直接向数据处理系统内输入仿真的微多普勒频移数据而不需要探测系统采集。

6.根据权利要求1所述目标微多普勒频移成像系统，其特征在于数据处理系统可以实现自主设定面元剖分策略或默认的delaunay三角剖分。

7.根据权利要求1所述目标微多普勒频移成像系统，其特征在于可以修改插值方式，替换三次插值运算为线性插值运算。

8.根据权利要求1所述目标微多普勒频移成像系统，其特征在于可以将所述数据采集卡与数据处理系统，集成至片上系统，进行fft运算、面元剖分及插值运算，并实现热力图绘制和图像显示，以增强系统的实时性和准确性。

9.根据权利要求1所述目标微多普勒频移成像系统，其特征在于可以实现所述相干探测装置与数据处理系统的小型及便携化设计，进行机载或车载使用。

技术总结
本申请涉及一种目标微多普勒频移成像系统。该系统通过相干探测系统采集目标表面微多普勒频移数据，设计数据处理系统，基于面元剖分和插值，绘制目标表面微多普勒频移的热力图图像，实现了对目标三维微多普勒信息的可视化展示。具体方案为：采用相干探测系统，探测目标微动的微多普勒效应，使用数据采集卡采集数据并进行快速傅里叶变换获取微多普勒频移数据，对采集的数据点标定位置信息，而后根据采集点的位置信息进行三角面元剖分，对剖分后的三角形面元进行三次插值运算，计算插值点的微多普勒频移估计值和变化趋势。将计算结果与位置信息相结合，绘制目标表面微多普勒频移热力图，直观展示目标微动所产生的微多普勒频移的整体特性。

技术研发人员：张海洋,靳发宏,赵长明,陈思,张博文,祁玉娇
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17