针对利用三维合成孔径技术成像的毫米波人体安检设备成像分辨力低的问题, 提出一种将迭代自适应(IAA)技术与合成孔径成像技术相结合的波数域 IAA成像算法。波数域 IAA技术能估计出每个潜在位置所对应的信号源能量, 具有分辨力高、旁瓣低且适合单快拍估计等优点。通过理论模型分析和仿真运算, 将重构效果图与传统的匹配滤波方法重构效果图进行对比分析, 验证了该算法的有效性; 同时随着计算能力的提高, 该算法的性能也得到提高。
毫米波成像 合成孔径雷达 迭代自适应 超分辨算法 millimeter wave imaging Synthetic Aperture Radar(SAR) Iterative Adaptive Approach super-resolution algorithm 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(11): 1364
中国民航大学 天津市智能信号与图像处理重点实验室，天津 300300
在毫米波人身安检成像中，二维平面承载的有限信息量使得安检系统对隐匿危暴/爆品的检出概率不高，亟待获取人体三维全聚焦重建结果，且以往仅时域或频域三维重建算法均难以实现精度与效率的平衡。为此，基于“维度分解-算法调和”策略提出时频调和型三维重建算法（Time-Frequency Coordination 3D Reconstruction，TFC-3DR）。该算法融合频域算法的效率与时域算法的精度优势，利用距离徙动频域成像算法（Range Migration Algorithm，RMA）的方位平移不变性，在距离-高度截面统一地校正距离徙动，以保证运算效率，而后将时域后向投影（Back Projection，BP）算法应用于距离-角度维截面，通过将脉冲压缩数据与成像空间分辨单元逐点相干积累，以保证成像精度，由此加快运算效率的同时又保证重建精度。由于BP算法的引入，阵列天线角度维扫描轨迹灵活可变，有效降低了人体侧面盲区面积，避免漏检、误检。仿真和实测人体毫米波数据实验，验证了算法的有效性与实用性，同时分析重建效果与运算复杂度，验证了该文所提算法相比三维BP重建算法的优越性。
毫米波成像 三维重建 距离徙动算法 后向投影算法 millimeter wave imaging three-dimensional reconstruction range-migration algorithm back-projection algorithm
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所太赫兹固态技术重点实验室, 上海 200050
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 上海科技大学信息科学与技术学院, 上海 201210
以主动式毫米波全息成像的应用为背景,中国科学院上海微系统与信息技术研究所研制的异质结AlGaAs/GaAs PIN二极管毫米波开关为安检成像领域的关键核心器件,为此提出一种基于高、低阻抗变换线的补偿结构以优化高频处的匹配程度。设计合适的毫米波倍频链路、低插入损耗的带通滤波器以及低插入损耗和高隔离度的开关通道阵列,实现一款满足系统要求的输出功率和一致性且谐波抑制良好的发射前端。结果表明,在28~34 GHz频段内,各通道的输出功率大于10 dBm,谐波抑制度大于22 dBc,通道间的隔离度大于23 dB,通道间的差异小于2 dB,满足主动成像发射端的要求。集成相应天线阵列和接收前端后进行成像实验,可以得到分辨率为0.5 cm的毫米波成像。
激光与光电子学进展
2021, 58(22): 2209001
1 危爆物品扫描探测技术国家工程实验室, 北京 100084
2 清华大学工程物理系, 北京 100084
在毫米波多发多收阵列成像中, 由于收发天线排布不规则, 图像重建依赖于逐点计算的反向传播算法, 重建速度难以满足快速成像需求。为了解决上述问题, 本文提出了一种 “粗到精”的分级重建策略, 通过基于相位补偿的快速粗重建和基于反向传播的子区域细重建来对多发多收全息数据进行快速处理。通过任意复杂电磁场计算 (FEKO)电磁仿真实验对正交阵列和紧凑方框型阵列的毫米波成像进行了模拟, 验证了分级重建方法的有效性。
毫米波成像 多发多收阵列 分级重建 millimeter-wave imaging MIMO array hierarchical reconstruction 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(2): 250
School of Electrical and Electronic Engineering, North China Electric Power University, Baoding Hebei 071003, CHN
研究推导了安检系统近场信号传播方程，并引入了一维近场响应矩阵，在此基础上，提出了结合LMS（Least Mean Square，LMS)自适应波束形成的非均匀快速傅里叶变换（Non?uniform Fast Fourier Transform, NUFFT）二维近场成像算法。先对多阵元接收信号进行自适应波束形成处理，再通过NUFFT重构目标图像。对文中算法与传统的波束形成NUFFT二维成像算法进行了模拟仿真比较分析，仿真结果表明，提出的算法具有更好的噪声抑制效果，提高了毫米波近场成像的质量。
毫米波成像 成像算法 自适应波束形成 非均匀快速傅里叶变换 millimeter wave imaging imaging algorithm adaptive beamforming NUFFT
合肥工业大学 光电技术研究院，安徽 合肥 230009
提出 2种基于前视和斜下视圆周扫描的毫米波人体安检方案，该方案采用 1对收发分置天线沿圆周扫描，利用矢量网络分析仪、喇叭天线和高精确度转台搭建了毫米波成像实验平台。为了验证 2种方案及相应的波数域算法的有效性，通过毫米波转台实验对多个目标反演成像，并得到了良好的实验结果。实验结果表明，本文提出的 2种毫米波人体安检方案都具有一定的可行性。
人体安检 毫米波成像 波数域算法 转台 圆周合成孔径雷达 personnel surveillance millimeter wave imaging wave-number domain algorithm rotating platform circular Synthetic Aperture Radar 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(1): 90
1 中国工程物理研究院 电子工程研究所, 四川 绵阳 621999
2 中国工程物理研究院 微系统与太赫兹研究中心, 四川 绵阳 621999
3 国防科技大学 电子科学与工程学院ATR实验室, 湖南 长沙 410073
全息雷达成像系统具有电离辐射小、穿透衣服等优点, 在人体安检等领域具有广泛的应用前景.然而, 现有系统尚存在多运动目标补偿及快速成像能力不足的问题, 限制了其在火车站等人流量大的场景中的应用.本文提出了一种基于距离多普勒概念的全息雷达成像方法, 其优点是成像速度快、运动补偿方便, 具有多运动目标快速成像的潜力.该方法利用了信号在时间采样和空间采样上的对称性, 将合成孔径雷达成像中常用的距离多普勒算法引入全息雷达成像.本文对距离多普勒全息雷达成像算法进行了推导, 通过仿真及试验, 验证了该成像方法具有多目标运动补偿及快速成像的能力.
全息成像 运动目标 距离多普勒算法 微波全息 太赫兹成像 毫米波成像 holographic imaging moving target range doppler algorithm microwave holography terahertz imaging millimeter wave imaging
西华大学无线电管理技术研究中心，四川 成都 610039
基于被动毫米波成像特性，提出了改进的稀疏表示——圆周中心差(ISR-CSCD)算法来解决被动毫米波图像中弱小目标与背景区分度较弱，目标可提取特征较少的问题。该算法通过改进稀疏表示方法完成背景抑制与目标增强。依据目标与周围背景特征先验，提出了圆周中心差背景抑制算法对检测图像进行背景抑制。 然后，融合改进稀疏表示方法和圆周中心差背景抑制算法的结果得到抑制了背景的目标增强图像。最后，基于恒虚警率的检测方法完成了弱小目标的检测。对不同场景下的毫米波图像进行了实验检测，结果表明，与主流算法图像稀疏表示(SR)法、鲁棒规则核回归牛顿算法(NRRKR)，空时联合分类稀疏表示算法(STCSR)和累积中心与周边差异测量算法(ACSDM)相比，ISR-CSCD算法具有更低的虚警率、更高的检测精度、更强的鲁棒性。对各种虚警率、信噪比之下的毫米波弱小目标检测结果显示，ISR-CSCD检测率相对于其它算法平均提高了约15%。
被动毫米波成像 弱小目标检测 稀疏表示 圆周中心差 特征先验 背景抑制 passive millimeter wave imaging small target detection sparse representation circle-surround center difference feature and prior knowledge background suppression 光学 精密工程
2016, 24(10): 2601
国防科学技术大学电子科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
基于频率选择表面结构,提出了一种毫米波压缩感知成像方法,为压缩感知成像的硬件实现 提供了研究途径。通过在频率选择表面单元中加载开关二极管,并随机控制它们处于开/关状态, 仿真设计了一种可随机切换的新型毫米波成像掩膜板。把设计的随机掩膜板放置于毫米波天线上, 构造出相应的随机测量矩阵并获取足够多的有效测量次数。结合压缩感知理论,利用恢复重构 算法进行成像仿真验证,结果证实了所提方法的可行性,并能在较低采样率的情况下实现对原始图像的恢复重构。
图像与信息处理 毫米波成像 测量矩阵 压缩感知 频率选择表面 image and information processing millimeter wave imaging measurement matrix compressed sensing frequency selective surface
福州大学数学与计算机科学学院, 福建 福州 350108
针对目前毫米波被动成像的图像分辨率很低的问题，提出了一种新的有效的超分辨率算法。通过改进维纳滤波方法，对毫米波图像进行低频分量恢复，将得到的低频分量代替通带内频谱分量，充分利用了图像中的信息，使之具有自适应功能。将改进的维纳滤波的优点和正则最大实验概率(MAP)超分辨率算法外推高频分量的优点相结合，通过正则MAP算法迭代获得外推高频分量，对图像的傅里叶变换作频域校正，再求图像的逆变换，对其作进一步校正，逐次进行上述过程，直到达到提高图像的分辨率的目的。对提出新的自适应超分辨率算法进行了多次实验验证。结果表明，提出的新算法能够增强图像的分辨率，收敛速度快，峰值信噪比高，并且视觉效果优越于维纳滤波和正则MAP算法。实验结果证明了所提出方法的有效性。
图像处理 超分辨率算法 自适应算法 维纳滤波 无源毫米波成像 激光与光电子学进展
2012, 49(11): 111004
