行人毫米波安检成像算法研究

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随着人们出行的次数不断增加,公共场合安检压力也逐渐变大。而乘客还是按传统的人工过检方式通过安全检查通道,会消耗大量时间。这样的安全检查方式已经不能满足现代安检要求,因此需要研究对运动中的行人进行快速安检的技术。相比已经投入使用的静止物体毫米波安检成像系统,运动目标的毫米波安检成像系统的技术尚未成熟,现有的成像算法仍在实验研究阶段,本文主要研究了行人毫米波安检成像技术及相关成像算法。论文的主要工作和贡献包括:(1)研究了 1m×1m的稀疏天线阵列结构,该阵列结构模型可实现与高帧率深度相机的同步快拍扫描,从而能对运动物体进行跟踪。针对匀速直线运动物体的运动成像过程,文章中给出了传统后向投影(Back Projection,BP)算法,并以单点逐个成像的频域BP算法为基础,分析了运动目标所对应的距离通道信息,将多点求解散射系数问题描述为一最小二乘问题来进行求解——回波补偿算法,仿真结果表明此回波补偿算法成像效果比传统BP算法的都好、且运算时间短,因此具有研究价值。(2)提出了邻近通道干扰抑制算法,主要是先对传统BP算法和回波补偿算法的干扰误差进行分析,包括同一通道干扰情况和邻近通道干扰情况。文章结合干扰抑制的思想,利用深度相机追踪的位置信息筛选出矩形窗口外的干扰散射点,并在矩形窗口所确定的最小二乘方程组中抑制其回波干扰,进而给出了邻近通道干扰抑制算法。仿真结果表明经过干扰抑制处理后,其散射系数解接近真实值,而且运动目标散射点之间的回波干扰不能通过非相干累加条件抵消,因此该干扰抑制算法具有研究价值。(3)提出了多通道干扰抑制算法,由于去调频处理后,运动目标的微小距离波动都会使得残余项误差剧烈变化,进而产生对最小二乘解法影响较大的干扰误差,本文利用邻近通道干扰分析结果知道邻近通道相差两个以上的散射点,两者之间的回波干扰可以忽略不计。根据运动目标的追踪信息给出了以距离通道划分的点集策略,结合整体最小二乘法的思想,将主通道的点集联合邻近左右边各两个距离通道的点集,来进行多通道的整体最小二乘问题求解。仿真结果能得到中间主通道点集的准确散射系数值,表明此多通道干扰抑制算法抗z维度误差效果好,抗噪声能力强,因此有实际使用价值。
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