本發(fā)明實(shí)施例屬于近景微波成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種近景微波成像方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近景微波成像技術(shù)采用陣列天線繞特定轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)形成曲面掃描面，以主動(dòng)發(fā)射微波波段電磁波的方式對物體進(jìn)行掃描成像，因其能夠穿透物體表面而檢測藏匿于物體內(nèi)部的金屬或非金屬違禁品，且由于其具有輻射劑量小、屬于非電離輻射等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于安檢系統(tǒng)，用于執(zhí)行人體安全檢查任務(wù)。

然而，近景微波成像技術(shù)由于掃描路徑彎曲，數(shù)據(jù)處理量大，成像精度要求較高，而不易于實(shí)施，難以廣泛推廣使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種近景微波成像方法及系統(tǒng)，旨在解決近景微波成像技術(shù)中，由于掃描路徑彎曲，數(shù)據(jù)處理量大，成像精度要求較高，而不易于實(shí)施，難以廣泛推廣使用的問題。

本發(fā)明實(shí)施例一方面提供一種近景微波成像方法，其包括：

對陣列天線繞預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)所獲取的目標(biāo)物體反射的回波信號(hào)作預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)軸向的傅里葉變換，得到第一回波信號(hào)，所述第一回波信號(hào)以極坐標(biāo)形式表示；

對所述第一回波信號(hào)和預(yù)設(shè)參考函數(shù)進(jìn)行乘運(yùn)算，得到第二回波信號(hào)；

通過預(yù)設(shè)算法將所述第二回波信號(hào)轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)形式，得到第三回波信號(hào)；

對所述第三回波信號(hào)作三維傅里葉變換，得到所述目標(biāo)物體的三維圖像數(shù)據(jù)。

本發(fā)明實(shí)施例另一方面還提供一種近景微波成像系統(tǒng)，其包括：

第一回波信號(hào)處理模塊，用于對陣列天線繞預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)所獲取的目標(biāo)物體反射的回波信號(hào)作預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)軸向的傅里葉變換，得到第一回波信號(hào)，所述第一回波信號(hào)以極坐標(biāo)形式表示；

第二回波信號(hào)處理模塊，對所述第一回波信號(hào)和預(yù)設(shè)參考函數(shù)進(jìn)行乘運(yùn)算，得到第二回波信號(hào)；

第三回波信號(hào)處理模塊，通過預(yù)設(shè)算法將所述第二回波信號(hào)轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)形式，得到第三回波信號(hào)；

三維圖像數(shù)據(jù)處理模塊，對所述第三回波信號(hào)作三維傅里葉變換，得到所述目標(biāo)物體的三維圖像數(shù)據(jù)。

本發(fā)明實(shí)施例通過在頻域?qū)﹃嚵刑炀€繞預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)所獲取的目標(biāo)物體反射的回波信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換、參考函數(shù)相乘和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理，最終可以將回波信號(hào)由極坐標(biāo)形式轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)形式，從而可以快速的得到目標(biāo)物體的三維圖像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物體的快速成像，數(shù)據(jù)處理量小、成像精度高且易于實(shí)現(xiàn)，適于廣泛推廣使用。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的笛卡爾坐標(biāo)系下的柱面掃描系統(tǒng)的示意圖；

圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的近景微波成像方法的流程框圖；

圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供圖2中步驟s30的流程框圖；

圖4是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供的近景微波成像方法的流程框圖；

圖5是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的近景微波成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖6是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的圖5中第三回波信號(hào)處理模塊的結(jié)構(gòu)框圖；

圖7是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供的近景微波成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“包括”以及它們?nèi)魏巫冃?，意圖在于覆蓋不排他的包含。例如包含一系列步驟或單元的過程、方法或系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備沒有限定于已列出的步驟或模塊，而是可選地還包括沒有列出的步驟或模塊，或可選地還包括對于這些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或模塊。

本發(fā)明所有實(shí)施例基于近景微波成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)由線性排列的預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的天線組成的陣列天線、信號(hào)收發(fā)設(shè)備和機(jī)械旋轉(zhuǎn)設(shè)備和信號(hào)處理設(shè)備。

在具體應(yīng)用中，信號(hào)處理設(shè)備可以采用圖形處理器(graphicsprocessingunit，gpu)。

機(jī)械旋轉(zhuǎn)設(shè)備控制陣列天線旋轉(zhuǎn)，信號(hào)收發(fā)設(shè)備通過陣列天線在旋轉(zhuǎn)過程中發(fā)射信號(hào)并接收待成像的目標(biāo)物體反射的回波信號(hào)，信號(hào)收發(fā)設(shè)備將回波信號(hào)發(fā)送給信號(hào)處理設(shè)備處理為成像結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)物體上各采樣點(diǎn)的掃描成像。根據(jù)陣列天線旋轉(zhuǎn)過程中的等效相位位置所形成的掃描面的形狀，可以將近景微波成像系統(tǒng)分為弧面掃描系統(tǒng)或柱面掃描系統(tǒng)。

以下著重介紹柱面掃描系統(tǒng)的工作原理：

如圖1所示，設(shè)定平行于水平面的x軸，設(shè)定與x軸正交且處于同一平面的y軸，設(shè)定位于垂直于水平面的平面中z軸，設(shè)定x軸、y軸和z軸相交于一點(diǎn)o，以o為原點(diǎn)建立包括x軸、y軸和z軸的笛卡爾坐標(biāo)系x-y-z-o。

多個(gè)天線在垂直于水平面的z軸方向上組成陣列天線，陣列天線距柱面掃描系統(tǒng)的幾何中軸線(即預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)軸)的距離為r(即天線陣列的旋轉(zhuǎn)半徑為r)，該陣列天線繞幾何中軸線旋轉(zhuǎn)一周(即360°)后，等效形成在柱面上分布的等方位角間隔、等高度間隔的多個(gè)等效天線位置，該等效天線位置稱為天線的等效相位中心，通過獲取在所有等效天線的等效相位中心位置所采集到的由目標(biāo)物體反射回來的回波信號(hào)來實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)物體的三維成像。

如圖2所示，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的一種近距離微波成像方法，其包括：

步驟s10：對陣列天線繞預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)所獲取的目標(biāo)物體反射的回波信號(hào)作預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)軸向的傅里葉變換，得到第一回波信號(hào)，所述第一回波信號(hào)以極坐標(biāo)形式表示。

在具體應(yīng)用中，柱面掃描系統(tǒng)的陣列天線可以垂直于水平面放置、平行于水平面放置或者傾斜放置，具體可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇；傅里葉變換具體可以選用并行快速傅里葉變換，即可以同時(shí)對在每個(gè)等效天線的等效相位中心位置處采集到的回波信號(hào)進(jìn)行處理，以加快數(shù)據(jù)處理速度。

本實(shí)施例基于圖1所示的柱面掃描系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，即陣列天線垂直于水平面放置，預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)軸與圖1中的z軸重合，預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)軸向即為z軸方向。步驟s10中的回波信號(hào)包括在所有等效天線的等效相位中心位置所采集到的由目標(biāo)物體上的多個(gè)采樣點(diǎn)所反射回來的反射信號(hào)。

在一個(gè)實(shí)施例中，定義回波信號(hào)的極坐標(biāo)表達(dá)形式為：

s0(θ,k,z)(1)

其中，θ為陣列天線繞預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)角度，k＝4πf/c為相對于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)軸的雙程波數(shù)，f為陣列天線的發(fā)射信號(hào)的頻率，c為光速，z為回波信號(hào)在預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)軸向上的采集高度(即回波信號(hào)是在坐標(biāo)為z的等效天線的等效相位中心位置采集到的)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一回波信號(hào)的極坐標(biāo)表達(dá)形式為：

s1(θ,k,kz)(2)

其中，kz為預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)軸向上坐標(biāo)為z的等效天線所對應(yīng)的雙程波數(shù)。

在具體應(yīng)用中，式(1)和式(2)中各變量的取值不同即代表與不同等效天線對應(yīng)的信號(hào)。

步驟s20：對所述第一回波信號(hào)和預(yù)設(shè)參考函數(shù)進(jìn)行乘運(yùn)算，得到第二回波信號(hào)。

在具體應(yīng)用中，采用預(yù)設(shè)參考函數(shù)與第一回波信號(hào)進(jìn)行乘運(yùn)算是為了對第一回波信號(hào)進(jìn)行相位補(bǔ)償。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述第二回波信號(hào)的表達(dá)式為：

s2(θ,k,kz)＝s1(θ,k,kz)·h(f)(3)

其中，h(f)為所述預(yù)設(shè)參考函數(shù)的表達(dá)式，r為陣列天線繞預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)半徑(參見圖1中的r)；式(3)中各變量的取值不同即代表與不同等效天線對應(yīng)的信號(hào)。

步驟s30：通過預(yù)設(shè)算法將所述第二回波信號(hào)轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)形式，得到第三回波信號(hào)。

在具體應(yīng)用中，第二回波信號(hào)以極坐標(biāo)形式表示，將第二回波信號(hào)轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)形式即是將在每個(gè)等效天線的等效相位中心位置處采集到的反射信號(hào)對應(yīng)到圖1所示的笛卡爾坐標(biāo)系中成像區(qū)域上的每個(gè)坐標(biāo)位置。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述第三回波信號(hào)的直角坐標(biāo)表達(dá)形式為：

s3(kx,ky,kz)(4)

其中，kx為x軸方向上坐標(biāo)為x的等效天線對應(yīng)的雙程波數(shù)，ky為y軸方向上坐標(biāo)為y的天線對應(yīng)的雙程波數(shù)；式(4)中各變量的取值不同即代表與不同等效天線對應(yīng)的信號(hào)。

在具體應(yīng)用中，預(yù)設(shè)算法可以是插值算法，例如，最臨近插值算法、線性插值算法、極坐標(biāo)插值算法或樣條插值法等。

步驟s40：對所述第三回波信號(hào)作三維傅里葉變換，得到所述目標(biāo)物體的三維圖像數(shù)據(jù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述目標(biāo)物體的三維圖像數(shù)據(jù)的表達(dá)式為：

s4(x,y,z)(5)

其中，x為等效天線在x軸方向上的坐標(biāo)，y為等效天線在y軸方向上的坐標(biāo)，z為等效天線在z軸方向上的坐標(biāo)。

在一個(gè)實(shí)施例中，步驟s40之后還包括：

提取所述三維圖像數(shù)據(jù)中沿預(yù)設(shè)平面的二維圖像信息，得到所述目標(biāo)物體沿所述預(yù)設(shè)平面的二維圖像，所述預(yù)設(shè)平面包括三維直角坐標(biāo)系中的x-y平面、x-z平面或z-y平面；

或者，提取所述三維圖像數(shù)據(jù)中的三維圖像信息，得到所述目標(biāo)物體的三維圖像。

在具體應(yīng)用中，三維直角坐標(biāo)系即為圖1所示的笛卡爾坐標(biāo)系。

在具體應(yīng)用中，由于目標(biāo)物體上各采樣點(diǎn)的回波信號(hào)均對應(yīng)由直角坐標(biāo)形式表示的三維圖像數(shù)據(jù)中的一組直角坐標(biāo)數(shù)值，因此可以根據(jù)實(shí)際需要從三維圖像數(shù)據(jù)中提取目標(biāo)物體上某一個(gè)二維區(qū)域中各采樣點(diǎn)所對應(yīng)的直角坐標(biāo)數(shù)值，即可得到該二維區(qū)域的二維圖像信息，同理，只需要提取目標(biāo)物體上某個(gè)三維區(qū)域中各采樣點(diǎn)所對應(yīng)的直角坐標(biāo)數(shù)值，即可得到該三維區(qū)域的三維圖像信息。

本實(shí)施例通過在頻域?qū)﹃嚵刑炀€繞預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)所獲取的目標(biāo)物體反射的回波信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換、參考函數(shù)相乘和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理，最終可以將回波信號(hào)由極坐標(biāo)形式轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)形式，從而可以快速的得到目標(biāo)物體的三維圖像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物體的快速成像，數(shù)據(jù)處理量小、成像精度高且易于實(shí)現(xiàn)，適于廣泛推廣使用。

如圖3所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，圖2所對應(yīng)的實(shí)施例中的步驟s30具體包括：

步驟s31：建立具有預(yù)設(shè)尺寸和預(yù)設(shè)采樣間隔的網(wǎng)格，所述網(wǎng)格以直角坐標(biāo)形式表示。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述網(wǎng)格的表達(dá)式為：

(kx,ky)(6)

在具體應(yīng)用中，式(6)中的各變量的取值不同即代表在直角坐標(biāo)系中坐標(biāo)不同的網(wǎng)格；預(yù)設(shè)尺寸即是指每個(gè)網(wǎng)格的面積大小，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置，只要保證每個(gè)網(wǎng)格的最大長度和寬度均大于[-4πfmax/c,4πfmax/c]范圍即可，即(kx,ky)中的kx和ky均需滿足以下關(guān)系式：

其中，fmax為發(fā)射信號(hào)的頻率的最大值。

在具體應(yīng)用中，預(yù)設(shè)采樣間隔即是指相鄰兩個(gè)網(wǎng)格之間的距離，即相鄰兩個(gè)網(wǎng)格的幾何中心點(diǎn)之間的直線距離，沿x軸方向排列的相鄰兩個(gè)網(wǎng)格之間的距離設(shè)定為δkx、沿x軸方向排列的相鄰兩個(gè)網(wǎng)格之間的距離設(shè)定為δky，δkx和δky都需滿足以下關(guān)系式：

其中，x0為成像區(qū)域的半徑。

如圖1所示，在具體應(yīng)用中，在滿足式(7)和(8)的情況下改變上述網(wǎng)格表達(dá)式中的參數(shù)所得到的所有網(wǎng)格所組成的成像區(qū)域即為圖1中半徑為x0的柱面成像區(qū)域。

步驟s32：計(jì)算所述網(wǎng)格在極坐標(biāo)系中的旋轉(zhuǎn)角度和雙程波束，得到所述網(wǎng)格的極坐標(biāo)形式。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述網(wǎng)格的極坐標(biāo)形式表示為：

(θ′,k′)(9)

其中，θ′表示旋轉(zhuǎn)角度，k′表示雙程波數(shù)，θ′和k′均由所述網(wǎng)格的kx參數(shù)和ky參數(shù)計(jì)算得到，θ′和k′的表達(dá)式為：

其中，j代表虛數(shù)，函數(shù)angle()代表對復(fù)數(shù)的相位角求解操作。

步驟s33：通過二維sinc插值法，獲取極坐標(biāo)數(shù)值與所述第二回波信號(hào)的極坐標(biāo)數(shù)值相匹配的所述網(wǎng)格的直角坐標(biāo)數(shù)值，作為所述第二回波信號(hào)的直角坐標(biāo)數(shù)值，得到以所述第二回波信號(hào)的直角坐標(biāo)形式表示的第三回波信號(hào)。

在具體應(yīng)用中，步驟s33具體是指選取極坐標(biāo)數(shù)值相同的第二回波信號(hào)和采用極坐標(biāo)形式表示的網(wǎng)格，通過獲取該網(wǎng)格的直角坐標(biāo)數(shù)值即可得到第二回波信號(hào)的直角坐標(biāo)數(shù)值，從而可以根據(jù)直角坐標(biāo)數(shù)值還原第二回波信號(hào)的直角坐標(biāo)形式，即得到第三回波信號(hào)，以完成第二回波信號(hào)從極坐標(biāo)形式到直角坐標(biāo)形式的轉(zhuǎn)換。

在一個(gè)實(shí)施例中，步驟s33具體包括：

根據(jù)插值公式計(jì)算得到第三回波信號(hào)s3(kx,ky,kz)；

其中，dk為k的采樣間隔，dθ為θ的采樣間隔。

在具體應(yīng)用中，二維sinc插值法的插值點(diǎn)的大小可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，例如，可以采用n×m個(gè)插值點(diǎn)進(jìn)行，其中，n的取值范圍為4～32的一個(gè)整數(shù)、m的取值范圍為4～32且n和m均為整數(shù)。

本實(shí)施例通過建立極坐標(biāo)形式的網(wǎng)格并計(jì)算得到網(wǎng)格的直角坐標(biāo)形式，然后采用二維sinc插值法將第二回波信號(hào)對應(yīng)到與其極坐標(biāo)相同的網(wǎng)格，即可通過網(wǎng)格的直角坐標(biāo)數(shù)值得到第二回波信號(hào)的直角坐標(biāo)數(shù)值，從而得到以第二回波信號(hào)的直角坐標(biāo)形式表示的第三回波信號(hào)，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過程簡單，可以快速的對信號(hào)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

如圖4所述，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，圖2所對應(yīng)的實(shí)施例中的步驟“提取所述三維圖像數(shù)據(jù)中的二維圖像信息，得到所述目標(biāo)物體的二維圖像”，具體包括：

步驟s51：根據(jù)預(yù)設(shè)濾波方式，沿第一直角坐標(biāo)方向?qū)λ鋈S圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。

在具體應(yīng)用中，預(yù)設(shè)濾波方式具體可以包括中值濾波或低通濾波，第一直角坐標(biāo)方向可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，例如，若想要得到目標(biāo)物體在圖1中x-y平面上的二維圖像，則第一直角坐標(biāo)方向?yàn)閦軸方向；若想要得到目標(biāo)物體在圖1中x-z平面上的二維圖像，則第一直角坐標(biāo)方向?yàn)閥軸方向；若想要得到目標(biāo)物體在圖1中z-y平面上的二維圖像，則第一直角坐標(biāo)方向?yàn)閤軸方向。

步驟s52：沿所述第一直角坐標(biāo)方向?qū)V波后的所述三維圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行最大值提取，得到第一直角坐標(biāo)方向上的最大值。

在具體應(yīng)用中，步驟s52具體是指對三維圖像數(shù)據(jù)中第一直角坐標(biāo)方向上絕對值最大的數(shù)值進(jìn)行提取，即提取三維圖像數(shù)據(jù)的絕對值|s4(x,y,z)|沿第一直角坐標(biāo)方向的最大數(shù)值。

步驟s53：獲取所述三維圖像數(shù)據(jù)中所述最大值所對應(yīng)的第二直角坐標(biāo)方向的坐標(biāo)值和第三直角坐標(biāo)方向的坐標(biāo)值，作為所述目標(biāo)物體沿預(yù)設(shè)平面的二維圖像信息，以得到所述目標(biāo)物體沿所述預(yù)設(shè)平面的二維圖像。

在具體應(yīng)用中，第一直角坐標(biāo)方向、第二直角坐標(biāo)方向和第三直角坐標(biāo)方向各不相同且分別為圖1所示的直角坐標(biāo)系中的x軸方向、y軸方向和z軸方向中的一個(gè)。

在一個(gè)實(shí)施例中，若預(yù)設(shè)平面為x-y平面，則所述第一直角坐標(biāo)方向?yàn)閦軸方向，第二直角坐標(biāo)方向和第三直角坐標(biāo)方向分別為x軸方向和y軸方向中的一個(gè)，所述二維圖像的表達(dá)式為：

s5(x,y)＝s4(x,y,z＝zmax)(11)

其中，zmax表示三維圖像數(shù)據(jù)中z軸方向上絕對值最大的數(shù)值的坐標(biāo)。

在一個(gè)實(shí)施例中，若預(yù)設(shè)平面為x-z平面，則所述第一直角坐標(biāo)方向?yàn)閥軸方向，第二直角坐標(biāo)方向和第三直角坐標(biāo)方向分別為x軸方向和z軸方向中的一個(gè)，所述二維圖像的表達(dá)式為：

s6(x,z)＝s4(x,y＝y(tǒng)max,z)(12)

其中，ymax表示三維圖像數(shù)據(jù)中y軸方向上絕對值最大的數(shù)值的坐標(biāo)。

在一個(gè)實(shí)施例中，若預(yù)設(shè)平面為y-z平面，則所述第一直角坐標(biāo)方向?yàn)閤軸方向，第二直角坐標(biāo)方向和第三直角坐標(biāo)方向分別為y軸方向和z軸方向中的一個(gè)，所述二維圖像的表達(dá)式為：

s7(y,z)＝s4(x＝xmax,y,z)(13)

其中，xmax表示三維圖像數(shù)據(jù)中x軸方向上絕對值最大的數(shù)值的坐標(biāo)。

在具體應(yīng)用中，圖2所對應(yīng)的實(shí)施例中的步驟“提取所述三維圖像數(shù)據(jù)中的三維圖像信息，得到所述目標(biāo)物體的三維圖像”的實(shí)現(xiàn)方法可以通過同時(shí)或者依次得到三維圖像所包括的所有二維圖像信息實(shí)現(xiàn)，即通過上述的步驟s51～53同時(shí)或依次獲取三維圖像所對應(yīng)的多個(gè)不同的二維圖像的二維圖像信息，然后將所有二維圖像信息組合成三維圖像信息，得到目標(biāo)物體的三維圖像。

本實(shí)施例通過坐標(biāo)提取的方式獲得目標(biāo)物體的二維圖像信息所對應(yīng)的坐標(biāo)信息，可以快速的獲得目標(biāo)物體的二維圖像，進(jìn)而可以根據(jù)目標(biāo)物體的二維圖像快速的獲得目標(biāo)物體的三維圖像。

如圖5所示，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種近景微波成像系統(tǒng)100用于執(zhí)行圖2所對應(yīng)的實(shí)施例中的方法步驟，其包括：

第一回波信號(hào)處理模塊10，用于對陣列天線繞預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)所獲取的目標(biāo)物體反射的回波信號(hào)作預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)軸向的傅里葉變換，得到第一回波信號(hào)，所述第一回波信號(hào)以極坐標(biāo)形式表示；

第二回波信號(hào)處理模塊20，用于對所述第一回波信號(hào)和預(yù)設(shè)參考函數(shù)進(jìn)行乘運(yùn)算，得到第二回波信號(hào)；

第三回波信號(hào)處理模塊30，用于通過預(yù)設(shè)算法將所述第二回波信號(hào)轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)形式，得到第三回波信號(hào)；

三維圖像數(shù)據(jù)處理模塊40，用于對所述第三回波信號(hào)作三維傅里葉變換，得到所述目標(biāo)物體的三維圖像數(shù)據(jù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，近景微波成像系統(tǒng)100還包括：

二維圖像提取模塊，用于提取所述三維圖像數(shù)據(jù)中沿預(yù)設(shè)平面的二維圖像信息，得到所述目標(biāo)物體沿所述預(yù)設(shè)平面的二維圖像，所述預(yù)設(shè)平面包括三維直角坐標(biāo)系中的x-y平面、x-z平面或z-y平面；

三維圖像提取模塊，用于提取所述三維圖像數(shù)據(jù)中的三維圖像信息，得到所述目標(biāo)物體的三維圖像。

如圖6所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，圖5中的第三回波信號(hào)處理模塊30包括用于執(zhí)行圖3所對應(yīng)的實(shí)施例中的方法步驟的結(jié)構(gòu)，其包括：

網(wǎng)格建立單元31，用于建立具有預(yù)設(shè)尺寸和預(yù)設(shè)采樣間隔的網(wǎng)格，所述網(wǎng)格以直角坐標(biāo)形式表示；

網(wǎng)格極坐標(biāo)計(jì)算單元32，用于計(jì)算所述網(wǎng)格在極坐標(biāo)系中的旋轉(zhuǎn)角度和雙程波束，得到所述網(wǎng)格的極坐標(biāo)形式；

坐標(biāo)匹配單元33，用于通過二維sinc插值法，獲取極坐標(biāo)數(shù)值與所述第二回波信號(hào)的極坐標(biāo)數(shù)值相匹配的所述網(wǎng)格的直角坐標(biāo)數(shù)值，作為所述第二回波信號(hào)的直角坐標(biāo)值，得到以所述第二回波信號(hào)的直角坐標(biāo)形式表示的第三回波信號(hào)。

本實(shí)施例通過建立極坐標(biāo)形式的網(wǎng)格并計(jì)算得到網(wǎng)格的直角坐標(biāo)形式，然后采用二維sinc插值法將第二回波信號(hào)對應(yīng)到與其極坐標(biāo)相同的網(wǎng)格，即可通過網(wǎng)格的直角坐標(biāo)數(shù)值得到第二回波信號(hào)的直角坐標(biāo)數(shù)值，從而得到以第二回波信號(hào)的直角坐標(biāo)形式表示的第三回波信號(hào)，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過程簡單，可以快速的對信號(hào)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

如圖7所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，圖5所對應(yīng)的實(shí)施例中的二維圖像提取模塊50包括用于執(zhí)行圖4所對應(yīng)的實(shí)施例中的方法步驟的結(jié)構(gòu)，其包括：

第一方向?yàn)V波單元51，用于根據(jù)預(yù)設(shè)濾波方式，沿第一直角坐標(biāo)方向?qū)λ鋈S圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波；

第一方向最大值提取單元52，用于沿所述第一直角坐標(biāo)方向?qū)V波后的所述三維圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行最大值提取，得到第一直角坐標(biāo)方向上的最大值；

二維圖像獲取單元53，用于獲取所述三維圖像數(shù)據(jù)中所述最大值所對應(yīng)的第二直角坐標(biāo)方向的坐標(biāo)值和第三直角坐標(biāo)方向的坐標(biāo)值，作為所述目標(biāo)物體沿預(yù)設(shè)平面的二維圖像信息，以得到所述目標(biāo)物體沿所述預(yù)設(shè)平面的二維圖像。

在一個(gè)實(shí)施例中，圖5所對應(yīng)的實(shí)施例中的三維圖像提取模塊包括二維圖像提取模塊，用于通過二維圖像提取模塊同時(shí)或依次提取三維圖像所對應(yīng)的多個(gè)不同的二維圖像的二維圖像信息，然后將所有二維圖像信息組合成三維圖像信息，得到目標(biāo)物體的三維圖像。

本實(shí)施例通過在頻域?qū)﹃嚵刑炀€繞預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)所獲取的目標(biāo)物體反射的回波信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換、參考函數(shù)相乘和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理，最終可以將回波信號(hào)由極坐標(biāo)形式轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)形式，從而可以快速的得到目標(biāo)物體的三維圖像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物體的快速成像，數(shù)據(jù)處理量小、成像精度高且易于實(shí)現(xiàn)，適于廣泛推廣使用。

本發(fā)明所有實(shí)施例中的模塊或單元，可以通過通用集成電路，例如cpu(centralprocessingunit，中央處理器)，或通過asic(applicationspecificintegratedcircuit，專用集成電路)來實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明實(shí)施例方法中的步驟可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行順序調(diào)整、合并和刪減。

本發(fā)明實(shí)施例裝置中的模塊或單元可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行合并、劃分和刪減。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計(jì)算機(jī)程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，可包括如上述各方法的實(shí)施例的流程。其中，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲(chǔ)記憶體(read-onlymemory，rom)或隨機(jī)存儲(chǔ)記憶體(randomaccessmemory，ram)等。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。