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近程目标毫米波全息成像算法及仿真
朱莉;李兴国;王本庆
【期刊名称】《电光与控制》
【年(卷),期】2011(018)006
【摘要】为解决近程毫米波雷达目标探测过程中产生的回波相位干涉问题,引入全息技术研究近程目标的毫米波散射特性成像.该方法利用相位补偿因子,在波数域补偿电磁波的波前球面弯曲,反演目标的真实几何形状特征.给出了单目标散射特性一维成像的仿真实验,验证全息成像算法的有效性.对有无相位补偿情况下的多目标散射特性一维成像进行比较,结果表明该方法大大提高了成像精度.
【总页数】4页(P37-40)
【作者】朱莉;李兴国;王本庆
【作者单位】南京理工大学电光学院,南京210094;南京理工大学电光学院,南京210094;南京理工大学电光学院,南京210094
【正文语种】中文
【中图分类】V271.4;T95
【相关文献】
1.近程目标太赫兹全息成像算法及仿真 [J], 张野;邓彬;秦玉亮;王宏强;
2.近程目标太赫兹全息成像算法及仿真 [J], 张野;邓彬;秦玉亮;王宏强
3.基于改进凸集投影的亚毫米波全息成像超分辨率算法 [J], 邵文浩;朱莉;刘婕;邹丽蓉
4.基于毫米波三维全息成像算法的人体检测技术 [J], 崔晓熙
5.一种毫米波全息成像系统方案及其仿真 [J], 汤燕;夏继钢;曹振新
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基于GAMP的近场毫米波成像快速算法高乐;毕东杰;彭礼彪;谢永乐【摘要】传统近场毫米波均匀采样成像由于扫描时间长和计算代价大等问题无法实现实时成像.为此,该文构建了近场毫米波压缩采样成像模型及相应的观测矩阵,提出了一种基于广义近似消息传递的近场毫米波压缩采样成像快速算法.该算法将广义近似消息传递有效嵌入到期望最大化框架,加快了收敛速度;并利用快速傅里叶变换、小波滤波等方式构造了观测矩阵的快速算子,避免了大型观测矩阵的构造、存储与计算,进一步提升了算法运算速度.实验结果表明该算法可以快速、有效地从压缩采样数据中重建近场毫米波二维图像,并在重建效果与运算时间上都优于主流的快速迭代阈值收缩算法.【期刊名称】《电子科技大学学报》【年(卷),期】2019(048)002【总页数】6页(P168-173)【关键词】近似消息传递;压缩感知;毫米波成像;无损检测;合成孔径雷达【作者】高乐;毕东杰;彭礼彪;谢永乐【作者单位】电子科技大学自动化工程学院成都 611731;电子科技大学自动化工程学院成都 611731;电子科技大学自动化工程学院成都 611731;电子科技大学自动化工程学院成都 611731【正文语种】中文【中图分类】TN105;TP751.1近场毫米波合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)[1]成像系统可以有效检查各种复杂结构与复合材料，在无损检测与评价(nondestructive testing and evaluation, NDT&E)[2]中有着广泛应用。
天线探头发射毫米波(1～10 mm)质询信号，穿透介质材料后与试验样品(SUT)的内部结构作用产生反向散射数据，成像系统利用重建算法将采集的反向散射数据重建为试验样品的高分辨率图像。
但是，传统近场毫米波SAR成像系统要获得被测物体高质量重建图像，其空间和频率采样都必须遵循奈奎斯特采样定理，要求成像系统进行均匀采样，由此带来扫描时间过长和计算量过大等问题，给实时成像带来极大困难。
毫米波雷达成像算法
毫米波雷达成像算法主要包括以下步骤：
1.信号采集：通过雷达系统发射毫米波信号并接收目标反射的回波信号，获取包含目标信息的回波数据。
2.信号处理：对回波数据进行预处理，包括滤波、去噪、补偿等操作，以提高信号质量。
3.距离像估计：对处理后的回波数据进行距离像估计，得到每个目标点的距离像数据。
4.成像处理：对距离像数据进行成像处理，包括运动补偿、多普勒补偿、聚焦等操作，以提高成像质量。
5.目标检测与跟踪：在成像结果中检测并跟踪目标，提取目标的位置、速度、姿态等信息。
6.特征提取与分类：对目标进行特征提取和分类，以实现目标识别和分类。
在毫米波雷达成像算法中，信号处理和成像处理是关键步骤。
常用的信号处理算法包括匹配滤波器、自适应滤波器等；常用的成像处理算法包括频域成像、时域成像等。
为了提高算法性能，需要不断优化算法和参数选择，以适应不同的场景和应用需求。
毫米波全息成像设备中科专利毫米波成像原理•毫米波（一般20-300GHz）具有较强的穿透性，可穿透云雾、烟尘、一般的衣物等。
•毫米波满足准光学原理透射、折射和反射•人体亮温图人体安检用毫米波成像仪，依据人体轮廓内体表携带物亮温与人体亮温温差，检查人体表面携带物毫米波成像示例无水果刀钥匙等多卡电工刀嘴衔手机护照杂物毫米波成像系统的类型被动式毫米波成像•只接收天然的毫米波或被测对象发出的毫米波来对物体进行•本次检索不涉及毫米波全息（主动式）成像•向被测对象发射毫米波，并接收来自被测对象的毫米波，往往需要用天线对被测对象进行扫描•本次检索的对象Х√检索主题子项目1.毫米波全息成像设备的整机及工作方式1.1毫米波全息成像（主动式）整机设备1.2毫米波全息成像（主动式）方法1.3毫米波成像系统（主动式）的标定方法1.4毫米波全息重建方法（仅供研发人员参考）2.信号处理分系统 2.1毫米波信号处理系统3.扫描分系统3.1毫米波扫描系统3.2毫米波扫描方法单频全息图重建原理yxz扫描平面目标物体f(x,y)⎰⎰+-+-⋅⋅-⋅=dxdyey x f y x s d y y x x k j 222)0()0(2),()0,0(•二维平面逐点扫描•重建目标物体的反射系数图像•单频二维重建⎭⎬⎫⎩⎨⎧⋅=--⋅⋅--2224212)],([),(yx k k k d j d de y x s FT FT y x f宽频全息图重建yxz扫描平面目标物体f(x,y,z)•二维平面逐点扫描•增加一维频率扫描•宽频三维重建•重建目标物体的表面反射系数图像dzdxdy ez y x f y x s z z y y x x k j ⎰⎰-+-+-⋅⋅-⋅=222)0()0()0(2),,(),0,0(ω⎭⎬⎫⎩⎨⎧⋅=--⋅⋅--22240213)],,([),,(yx k k k z j d d ey x s FT FT z y x f ω全息成像：扫描方式•理想扫描：•空间采样：扫描平面内均匀网格状采样•频率采样：在每个空间采样点以不同的工作频率采样•发射天线和接受天线的位置重合………………………………………………………………………………………………毫米波全息成像示例毫米波信号处理装置毫米波信号处理装置扫描驱动装置控制装置被测对象图像处理装置天线阵列天线阵列主体框架扫描区域扫描区域入口出口结果输出毫米波成像设备标定方法与机构不同通道的信号经过的路径、开关器件、混频器、频率发生器都有可能不同，会导致不同通道的信号的零点、增益、相位都有所不同，需要对之进行校正，这就涉及到标定的方法及对应的机构。
毫米波全息成像人体安全检查仪摘要：近年来，为了更好地采用新技术，民航局公安局一直在积极研究新技术在安全设施的试验评价。
2017年8月，民航局公安局组织并支持政策制定，在北京首都、上海虹桥、上海浦东、青岛电梯等4个机场同时进行了毫米波人体成像设备的现场演示。
2018年5月，民航局公安局在青岛雷丁南京芦沟机场再次检查人体成像设备的毫米波通道压力，在保障安全的基础上进一步验证设备通道的有效性。
在下一阶段，民航局将同步新的差异化安全模式、新的政策研究和试验项目，不断创新安全模式，优化安全流程，提高安全效率，努力为旅客创造更好的体验。
关键词：毫米波全息成像；人体安全；检查设备引言毫米波全息成像技术基于被测人体相互作用后强度和相位的变化与人体表面状态相关这一原理，对常规衣物的穿透能力进行人体表面成像。
成像设备向人体发射一定频率范围的毫米波信号，毫米波透过衣物后，被人体表面或者衣物隐匿的物体反射或散射，该设备接收返回的毫米波信号，记录其幅度和相位信息并重建出人体表面图像，从该图像中进而确定人体是否随身携带隐匿物品。
毫米波人体安全检查仪不使用X射线，无任何电离辐射。
满足且优于中国GB 8702-2014电磁辐射防护规定和国际权威机构对微波辐射规定的标准要求。
采用电磁安全设计，在任何情况下均能保证操作人员、维护和维修人员、被检查人员及公众的健康安全。
毫米波人体安全检查仪通过非接触的方式对人体进行快速探测检查，能有效探测出藏匿于衣服中和人体体表的各种材质，不同形态的嫌疑物品，包括金属的，非金属的，固体的，液态的以及粉末状的等等。
毫米波人体安全检查仪具备自动探测模式和远程人工判图模式。
在自动探测模式下，设备可对探测到的嫌疑物品自动报警，并可以将检查结果发送到手检站，以辅助手检员完成进一步检查。
在远程人工判图模式下，设备将带有自动探测结果的原始人体图像发送到远程判图站，判图站的判图员可参照自动探测结果进行人工判图，并将最终检查结果发送回设备端或者手检站，再由手检员完成进一步检查。
毫米波全息成像系统的同相信号处理方法研究摘要：随着信息技术的快速发展，毫米波全息成像技术在无线通信、雷达探测、医学影像等领域得到了广泛应用。
同相信号处理方法是毫米波全息成像系统中的关键技术之一，本文对其进行了深入研究。
首先介绍了毫米波全息成像系统的基本原理和实现过程，然后详细论述了同相信号处理方法的基本理论和常用算法，包括快速傅里叶变换（FFT）、MUSIC算法、ESPRIT算法等。
此外，还讨论了同相信号处理方法的优化思路和未来发展趋势。
最后，通过实验验证了同相信号处理方法在毫米波全息成像系统中的有效性。
本文的研究对毫米波全息成像技术的发展具有一定的参考价值。
关键词：毫米波全息成像；同相信号；处理方法；算法；优化思路第一章绪论1.1 研究背景和意义1.2 国内外研究现状1.3 研究思路和方法第二章毫米波全息成像系统的基本原理和实现过程2.1 毫米波全息成像的原理和特点2.2 毫米波全息成像系统的组成和工作过程2.3 毫米波天线和阵列设计的基本原则和方法第三章同相信号处理方法的基本理论和常用算法3.1 同相信号处理的基本原理和意义3.2 快速傅里叶变换（FFT）算法及其优化3.3 多信号分类（MUSIC）算法及其应用3.4 增强型信号参数估计（ESPRIT）算法及其改进第四章同相信号处理方法的优化思路和未来发展趋势4.1 同相信号处理的优化思路和方法4.2 基于深度学习的同相信号处理方法4.3 基于机器学习和小波变换的同相信号处理方法第五章实验研究和结果分析5.1 实验设备和测试方法5.2 数据处理和处理方法的选择5.3 实验结果和分析第六章结论和展望6.1 研究结论和贡献6.2 研究不足和存在的问题6.3 未来研究展望。
第一章绪论1.1 研究背景和意义毫米波全息成像技术是近年来快速发展的一项新型成像技术，它能够对物体进行高分辨率、多角度的成像，具有广泛的应用前景。
毫米波辐射具有穿透力强、波长短、频谱资源丰富等特点，在人体安检、地质勘探、无人驾驶等领域具有广泛的应用前景。
毫米波亚毫米波全息成像技术为了防范恐怖袭击, 许多国家都加强了机场和车站等公共场合的安检措施, 其中近程毫米波成像技术就是最简捷有效的安检方式之一。
毫米波兼具有微波与红外的优点, 有一定的穿透能力, 可以根据散射能量的大社区分不同物理属性的物体。
近年来毫米波器件的不断发展和人们需求的不断提高, 使得近程毫米波成像技术可以在医疗、导航和交管等领域得到越来越广泛的应用。
美国“9.11”恐怖主义事件的发生, 给人们敲响了加强安检的警钟。
事实上对于人体隐匿物体的探测一直都是一个技术难题, 对人体安检的规定是在对人无害的前提下快速区分携带的不同隐匿物体, 一些常用的探测方法在人体上宣布失效。
例如用高能射线可对行李物品进行有效探测, 但是对人体伤害很大, 不能用于平常的人体检查；红外探测取决于物体的温度, 区分不同物体的能力不强, 并且只能得到人体表面图像, 不能发现隐匿的违禁物品；金属探测器则对塑料等非金属物品束手无策。
毫米波探测技术结合了微波和红外的优点, 在具有一定的穿透能力条件下保存了较为抱负的图像分辨率, 是人体安检的最抱负选择。
毫米波不仅可以判别不同物理属性的物体, 并且可以判别同一物体的不同状态。
当人体正常组织发生病变或损伤时, 其物理温度和介电特性发生改变, 一般病变部位温度要比周边正常组织高1K, 从而引起毫米波的辐射和散射能力的变化, 通过毫米波成像就可以判断人体病灶的区域和病变限度等信息。
毫米波可以穿透人体表层至大约2mm的深度, 可以对初期皮肤癌、脂肪瘤和淋巴结炎等组织异常和病变进行检测, 从而早发现早治疗。
此外现代军用飞机和舰船等都在大力发展隐身技术, 即减小目的的雷达散射截面积, 一种有效方法是使用吸波涂层。
而黑体辐射理论表白, 物体的吸取率越高, 其发射率也就越高, 也就越容易为被动探测技术所发现。
因此被动毫米波成像探测作为一种反隐身技术在近炸引信或末敏弹上具有不可替代的作用。
近程毫米波全息成像算法朱莉;李兴国;王本庆【期刊名称】《系统工程与电子技术》【年(卷),期】2011(33)12【摘要】For the declining of the imaging resolution caused by phase interference in the short-range millimeter wave imaging process, the holographic imaging algorithm is introduced to study the mmw imaging of short-range targets. Electromagnetic wave is transformed from space domain to wave number domain in the algorithm. For spherical wave front of the electromagnetic waves, the signal phase of the array element is adjusted effectively in space wave number spectrum and is added. It effectively suppresses interference effects and improves the imaging resolution. The target size is restricted in this algorithm. On this basis, the algorithm of wave number domain extrapolation is proposed to large size target imaging. The measuring surface and source surface are extrapolated and intercepted reasonably. Winding effect and Gibbs effect are inhibited and image quality is improved.%针对近程目标毫米波成像过程中由于相位干涉而导致成像分辨率下降的问题,把全息成像算法引入到近程毫米波成像.该算法通过电磁波从空间域到波数域的转换,针对电磁波的波前球面弯曲,在空间波数谱上有效调整各阵元信号的相位,使之同相相加,从而有效抑制干涉效应,提高成像分辨率.以上算法对目标尺寸有一定的限制,对于大尺寸目标的成像,提出了波数域外推算法,通过对测量面和源面的合理外推及截取,有效抑制了卷绕效应和Gibbs效应,同样提高成像质量.【总页数】5页(P2577-2581)【作者】朱莉;李兴国;王本庆【作者单位】南京理工大学电光学院探测与控制工程系,江苏南京210094;南京理工大学电光学院探测与控制工程系,江苏南京210094;南京理工大学电光学院探测与控制工程系,江苏南京210094【正文语种】中文【中图分类】TN965.2【相关文献】1.近程目标毫米波全息成像算法及仿真 [J], 朱莉;李兴国;王本庆2.近程毫米波合成孔径辐射计成像算法 [J], 王本庆;李兴国3.近程目标太赫兹全息成像算法及仿真 [J], 张野;邓彬;秦玉亮;王宏强;4.近程目标太赫兹全息成像算法及仿真 [J], 张野;邓彬;秦玉亮;王宏强5.二维近程微波全息成像算法 [J], 王俊义;劳保强;王锦清;符杰林;仇洪冰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
