1 南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏 南京 210094
2 南京理工大学理学院,江苏 南京 210094
3 南京理工大学计算机科学与工程学院,江苏 南京 210094
全聚焦方法(TFM)具有成像分辨率高、缺陷表征能力强的优点,但其存在数据需求量大、计算复杂、耗时过长等问题。针对上述问题,并结合激光超声检测技术,进行了基于ZYNQ平台加速的激光超声全聚焦技术研究。首先建立了基于激光超声的全聚焦算法,并引入激光超声方向性系数进行优化;进一步,搭建了激光超声扫描检测装置进行实验验证,使用线激光源激发超声信号,利用多普勒测振仪探测回波信号;然后使用形成的激光超声全聚焦成像算法进行内部缺陷的检测和定位,并与合成孔径聚焦算法获得的结果进行比较,从而验证了算法的正确性和可行性;最后将形成的激光超声全聚焦成像算法移植到ZYNQ平台上,对激光超声全聚焦成像算法进行了并行优化及双核设计,实现了算法加速。研究结果表明:激光超声全聚焦技术相比于合成孔径聚焦技术,成像信噪比更高、定位更准确;基于ZYNQ加速的激光超声全聚焦成像算法不会降低成像质量,且耗时相比于计算机缩短了86%。
测量 激光超声 全聚焦成像算法 ZYNQ平台 无损检测 中国激光
2023, 50(18): 1804002
西安交通大学电子科学与工程学院电子陶瓷与器件教育部重点实验室,国际电介质研究中心,陕西 西安 710049
设计开发了用于赝热光鬼成像的时序可控系统,该系统能对赝热光鬼成像系统硬件进行精准的同步控制,从而对散斑尺寸和采样次数等影响成像质量的因素进行定量分析,实现不同条件下的高质量成像。同时在鬼成像系统中结合差分鬼成像、归一化鬼成像和正负关联成像,针对正负关联算法重构图像提出了二次优化方案,进一步提升了赝热光鬼成像系统的成像质量。通过实验验证了系统的时序控制性能和算法的优化效果。
成像系统 鬼成像系统 同步控制 成像算法 成像质量
国防科技大学电子科学学院, 湖南长沙 410073
介绍了一种近场毫米波三维成像算法。首先对目标进行二维成像, 然后提出一种基于局部信息联合 BM3D自适应滤波滑窗算法, 有效保留了图像信息并抑制杂波, 实现三维成像重构。分别从系统平台、信号回波模型、后向投影与全息成像算法及成像结果、图像滤波、三维成像重构展开介绍, 所得结果验证了实验的可行性和准确性, 在诸多场景中具有广阔的应用价值。
毫米波 成像算法 图像滤波 三维重构 mmwave imaging algorithms image filtering 3D reconstruction 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(12): 1231
国防科技大学电子科学学院,湖南 长沙 410073
本文提出了一种一端固定的双站SAR(OS-BiSAR)体制下基于距离补偿的毫米波快速成像算法。在图像重构过程中,该算法通过保留回波模型中的幅度衰减因子来补偿信号传播衰减,并根据目标回波方程特性对接收阵列维执行了卷积操作,最后通过快速傅里叶变换(FFT)以及相干累加等步骤求解出最终目标图像。仿真分析和实验结果表明,与OS-BiSAR体制下基于距离补偿的距离徙动算法(RMA)相比,所提算法不仅可以保证图像重构效率,还能更显著地降低信号沿空间路径的传播损耗对成像质量带来的影响。
毫米波快速成像算法 距离补偿 一端固定的双站SAR 快速傅里叶变换 millimeter-wave fast imaging algorithm range compensation one-stationary bistatic synthetic aperture radar(OS-BiSAR) fast Fourier transform(FFT)
1 齐鲁工业大学山东省科学院激光研究所,山东 济南 250104
2 哈尔滨工业大学信息科学与工程学院,山东 威海 264209
超声成像检测(UID)技术具有检测结果直观等优势,是无损检测领域未来的主要发展方向之一。相比传统超声检测方式,激光超声因具有非接触式的特点成为重要检测手段。时间反转成像法可实现时间和空间的自适应聚焦,在非均匀介质中对目标的定位和检测具有广阔前景。介绍了以时间反转法为主的几种典型超声成像方法,对比分析不同成像算法的结果,介绍了超声成像领域常用的仿真软件。以激光超声为切入点对比常规超声,给出了现代超声检测技术概况和国内外先进的工业超声成像检测仪器设备概况,并对未来的成像检测技术进行了简要分析和展望。
激光超声 超声成像 时间反转法 成像算法 无损检测技术 激光与光电子学进展
2022, 59(2): 0200003
1 清华大学 工程物理系,北京 100084
2 清华大学 危爆物品扫描探测国家工程实验室,北京 100084
3 新加坡国立大学 电子与计算机工程系,117583新加坡
毫米波成像在人体安检领域发挥了重要作用,引起了人们的广泛关注。现有的毫米波近场人体安检成像机制主要分为SISO和MIMO两种。SISO机制可实现快速精确成像,然而随着工作频率的升高,其所需天线数目迅速增长、天线间隔下降,不仅造成了系统成本提升,还使得天线耦合难以被抑制。MIMO机制虽然降低了成像所需的天线数目、增大了天线间隔,但目前无法实现类似SISO机制的快速精确重建。提出了一种可快速精确重建的MIMO近距离成像机制,定量给出了该机制的适用条件。与传统MIMO近距离成像机制不同,该MIMO近距离成像机制通过巧妙地设计MIMO子阵列,使其在近场成像中满足等效相位中心原理。因此它能够直接使用诸如距离迁徙算法(range migration algorithm,RMA)等各种基于SISO机制开发的精确且快速的成像算法去重建图像,兼顾了SISO机制和MIMO机制的优势。E波段的示例表明,在近场毫米波成像中,该MIMO机制与SISO机制具有同等水平的成像质量和成像速度,但相较于SISO机制,该MIMO机制的天线利用率、天线间隔可提升4倍以上。与传统MIMO成像机制相比,该MIMO成像机制不但有更好的成像质量,而且其重建速度大幅提升,在一个成像区域为1 m×1 m×0.2 m,体素尺寸为1.85 mm3的典型成像场景中,比传统MIMO成像机制快近200,000倍。仿真和实验结果验证了该成像机制的有效性。
毫米波 MIMO 近距离成像 快速精确成像算法 millimeter wave MIMO short-range imaging fast and accurate imaging algorithm
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
2 南京理工大学理学院, 江苏 南京 210094
通过分析脉冲源激光辐照于工件表面激发的多模式、宽带超声体波信号并结合合成孔径聚焦技术(SAFT),实现了对工件内部微小缺陷的检测、定位和成像。首先基于有限元仿真模拟了激光激发超声波在含缺陷样品中的传播过程,编写了基于相移迁移法(PSM)的SAFT成像算法,然后在实验中使用激光在含缺陷样品表面激发超声波,使用激光测振仪探测超声波,并基于已有算法和探测结果对样品内缺陷进行了检测和定位,以验证算法的正确性。有限元仿真以及实验结果均表明,将激光超声技术与频域SAFT-PSM结合,能够有效地对微小缺陷进行检测和定位,且其图像重构速度快于时域SAFT,可为激光超声无损检测提供更快速的实时技术方案。
传感器 激光超声 合成孔径聚焦技术 相移迁移法 成像算法 无损检测
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