[发明专利]一种基于太赫兹孔径编码成像的三维目标高分辨成像方法

摘要

本发明提供一种基于太赫兹孔径编码成像的三维目标高分辨成像方法，首先将整个三维成像区域均匀划分成多个三维成像单元，然后针对每个三维成像单元进行第一层分辨目标信息重构提取，第二层分辨目标信息重构提取……直至第l层分辨目标信息重构提取，然后再将每个三维成像单元的l层高分辨目标信息重构提取结果进行拼接整合即可得到整个三维目标的高分辨成像结果。本发明解决了太赫兹频段孔径编码三维目标高分辨成像中参考信号矩阵规模庞大的问题。采用多层分辨率重构的方式，逐步精确重建出高分辨的三维目标，有效降低了参考信号矩阵规模，提高了计算机运行效率和成像速度。

主权项

1.一种基于太赫兹孔径编码成像的三维目标高分辨成像方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，确定三维成像单元将太赫兹孔径编码成像系统的三维成像区域均匀剖分成M×N个三维成像单元，其中在三维成像区域的y方向上剖分成N个三维成像单元，在其x方向上剖分成M个三维成像单元，整个三维成像区域的三维成像单元个数就是M×N；第二步，对任一三维成像单元进行l层高分辨目标信息重构提取，l＝1,2,3……；S2.1第一层分辨目标信息重构提取设太赫兹孔径编码成像系统的x方向、y方向和z方向的高分辨率为Δx×Δy×Δz，第一层分辨网格单元尺寸为2l‑1·Δx×2l‑1·Δy×2l‑1·Δz；利用第一层分辨网格单元尺寸对任一三维成像单元进行网格剖分，根据网格剖分后的三维成像单元中包含的所有第一层分辨网格单元构造第一层分辨参考信号矩阵S1，此时的第一层分辨参考信号矩阵的列数和三维成像单元中包含的第一层分辨网格单元数目相同，第一层分辨参考信号矩阵的行数与太赫兹回波向量Sr的时间采样次数相同；太赫兹回波向量Sr和第一层分辨参考信号矩阵S1存在如下关系：Sr＝S1·β1                   (1)其中，β1为待求解的第一层分辨目标散射信息；根据式(1)，可求解β1，根据β1的求解结果确定三维成像单元中包含目标散射信息的第一层分辨网格单元，保留包含目标散射信息的第一层分辨网格单元，剔除掉不包含目标散射信息的第一层分辨网格单元；S2.2，第二层分辨目标信息重构提取确定第二层分辨网格单元尺寸为2l‑2·Δx×2l‑2·Δy×2l‑2·Δz；利用第二层分辨网格单元尺寸对S2.1中保留下来的包含目标散射信息的第一层分辨网格单元进行网格剖分；同样的根据网格剖分结果，构造第二层分辨参考信号矩阵S2；此时的第二层分辨参考信号矩阵的列数和第一层分辨网格单元中包含的第二层分辨网格单元数目相同，第二层分辨参考信号矩阵的行数与太赫兹回波向量Sr的时间采样次数相同；太赫兹回波向量Sr和第二层分辨参考信号矩阵S2存在如下关系：Sr＝S2·β2                                     (2)其中，β2为待求解的第二层中分辨目标散射信息；根据式(2)，可求解β2，根据β2的求解结果确定S2.1中保留下来的包含目标散射信息的第一层分辨网格单元中包含目标散射信息的第二层分辨网格单元，保留包含目标散射信息的第二层分辨网格单元，剔除掉不包含目标散射信息的第二层分辨网格单元；S2.3依次类推，第三层分辨网格单元尺寸为2l‑3·Δx×2l‑3·Δy×2l‑3·Δz，第四层分辨网格单元尺寸为2l‑4·Δx×2l‑4·Δy×2l‑4·Δz......第l层分辨网格单元尺寸为2l‑l·Δx×2l‑l·Δy×2l‑l·Δz即Δx×Δy×Δz，按照S2.1、S2.2相同的方法进行第三层分辨目标信息重构提取，第四层分辨目标信息重构提取……直至第l层分辨目标信息重构提取；第三步、单元重构信息拼接整合对第一步剖分得到的每个三维成像单元的l层高分辨目标信息重构提取结果进行拼接整合即可得到整个三维目标的高分辨成像结果。