[发明专利]一种微波三维成像系统及方法

说明书

技术领域

本发明实施例属于微波成像技术领域，尤其涉及一种微波三维成像系统及方法。

背景技术

微波成像技术采用阵列天线绕特定转轴旋转形成曲面扫描面，以主动发射微波波段电磁波的方式对物体进行扫描成像，因其能够穿透物体表面而检测藏匿于物体内部的金属或非金属违禁品，且由于其具有辐射剂量小、属于非电离辐射等特点，广泛应用于安检系统，用于执行人体安全检查任务。

然而，现有的基于微波成像技术实现的微波成像系统，获取数据的速度较慢，严重降低了物体的微波成像速度，使得现有的微波成像无法很好的实现人体安检。

发明内容

本发明实施例提供一种微波三维成像系统及方法，旨在解决现有的基于微波成像技术实现的微波成像系统，获取数据速度较慢，严重降低物体的微波成像速度，使得现有的微波成像无法很好的实现人体安检的问题。

本发明实施例一方面提供一种微波三维成像系统，其包括信号收发模块、至少两组天线阵列模块、开关阵列模块、机械扫描模块和数据处理模块；

所述信号收发模块分别与所述开关阵列模块和所述数据处理模块通信连接，所述开关阵列模块和所述天线阵列模块通信连接，所述机械扫描模块分别与所述天线阵列模块和所述开关阵列模块机械连接，所述数据处理模块分别与所述开关阵列模块和所述机械扫描模块通信连接；

所述开关阵列模块用于控制所述天线阵列模块中每个发射天线单元和每个接收天线单元的开关状态，所述机械扫描模块用于控制所有所述天线阵列模块沿预设旋转方向同时绕预设目标旋转；在所述天线阵列模块在旋转过程中，所述信号收发模块通过所述天线阵列模块向所述预设目标发射电磁波、接收所述预设目标反射回来的反射电磁波并将所述反射电磁波转换为模拟回波信号；所述数据处理模块对所述模拟回波信号进行处理，得到所述预设目标的三维图像数据，所述数据处理模块还用于对所述开关阵列模块和所述机械扫描模块的工作状态进行控制。

在一个实施例中，所述信号收发模块具体用于通过所有所述天线阵列模块依次向所述预设目标发射预设频率的电磁波，或者分别通过每组所述天线阵列模块向所述预设目标发射不同频率的电磁波。

在一个实施例中，所述天线阵列模块包括发射天线阵列和接收天线阵列，所述发射天线阵列包括线性排列的至少两个发射天线单元，所述接收天线阵列包括线性排列且与所有所述发射天线单元数量相等的至少两个接收天线单元；

所述发射天线阵列和所述接收天线阵列均与所述信号收发模块通信连接，所述发射天线阵列相对于所述接收天线阵列线性平行设置，所述发射天线阵列在阵列向上相对所述接收天线阵列下移半个所述接收天线单元的长度距离，以使任意两个相邻的所述接收天线单元均对应一个所述发射天线单元，一个所述发射天线单元发射电磁波时，其所对应的两个相邻的所述接收天线单元同时接收反射电磁波。

在一个实施例中，相邻的两个所述发射天线单元和相邻的两个接收天线单元之间的距离均为0.25～3个所述电磁波的波长。

在一个实施例中，所述机械扫描模块具体用于控制所有所述天线阵列模块沿预设旋转方向同时绕预设目标的几何中轴线旋转，以通过所有所述天线阵列模块在旋转过程中的等效相位位置形成弧面扫描面或柱面扫描面。

在一个实施例中，所述数据处理模块包括模数转换单元和数据处理单元，所述模数转换单元与所述信号收发模块通信连接，所述数据处理单元与所述模数转换单元、所述开关阵列模块和所述机械扫描模块通信连接；

所述模数转换单元用于将所述模拟回波信号转换为数字回波信号，所述数据处理单元用于将所述数字回波信号处理为三维图像数据，所述数据处理单元还用于对所述开关阵列模块和所述机械扫描模块的工作状态进行控制。

在一个实施例中，所述数据处理单元具体用于通过三维重建算法将所述数字回波信号处理为所述三维图像数据。

在一个实施例中，所述通过三维重建算法将所述数字回波信号处理为所述三维图像数据，包括：

获取所述数字回波信号；

对所述数字回波信号进行二维傅里叶变换，得到二维傅里叶变换信号；

对所述二维傅里叶变换信号和预设相位因子进行乘计算，得到一维傅立叶反变换信号；

通过内插重构算法，对所述一维傅立叶反变换信号中的预设采样点进行一维傅立叶反变换插值，得到以内插值替换的乘积；

对所述以内插值替换的乘积进行三维反变换，得到复三维图像数据；

计算所述复三维图像数据的幅度，得到所述三维图像数据。