论文部分内容阅读
被动毫米波成像技术在遥感、盲降、导航、安检等军事、民事应用领域具有重要的实用价值。由于毫米波具有较好的穿透性和较高的空间分辨率,因此采用毫米波辐射计对隐藏在衣物下的违禁物品(枪支、刀具、炸药等)进行成像,从而达到探测识别的目的。在英美等国,用于隐匿违禁物品识别的毫米波辐射计成像系统已经进入第二代的研究;但在国内,由于毫米波技术研究起步相对较晚,特别是在W波段,部件与测试仪器相对匮乏,针对W波段辐射计成像技术用于人体隐匿违禁物品探测未见报导。本文系统地对毫米波辐射计成像技术用于人体隐匿违禁物品探测进行了研究,主要包括毫米波辐射成像测量基础、毫米波辐射计扫描成像系统的设计与实现、图像复原与超分辨率恢复以及室内噪声源照射成像试验等方面,概括如下:(1)首先对国内外被动毫米波成像技术进行了深入研究,详细分析了国外用于隐匿违禁物品探测的被动毫米波成像技术在发展过程中存在的技术问题和解决途径,确定了本文研究的方向和内容;(2)建立了违禁物品与人体之间室内外天线温度对比度的分析模型,详细讨论了Ka、W波段、室内外情况下的天线温对比度与衣物透射率以及与违禁物品发射率之间的关系,并且在电波暗室对不同材质、不同厚度衣物的透射率分别在Ka波段和W波段进行了测试,获取了实验测试数据。(3)设计并工程实现了W波段辐射计平面扫描成像系统。系统主要包括:双波束的横向偏焦卡塞格伦天线、全功率型双通道W波段辐射计接收机、二维平面扫描系统、数据采集、控制以及图像处理软件等几部分。通过对系统灵敏度、接收机增益、空间分辨率、扫描速率、采样率等计算和分析确定了系统和部件的参数;完成了成像系统的方案性原理样机,并在室内外进行了成像试验。(4)分析了扫描成像系统引起图像降质的因素,建立了被动毫米波成像系统模型。采用Winner滤波等复原方法对获取的被动毫米波图像进行图像复原研究;同时针对扫描引起的图像运动模糊,采用先验模糊辨识方法对系统的运动点扩展函数(PSF)进行了参数估计;针对获取的被动毫米波图像空间分辨低的特点,将凸集投影(POCS)超分辨率算法用于被动毫米波图像的超分辨率恢复,通过仿真实验确定算法参数,对获取的实际被动毫米波图像进行处理,获得较好的效果。(5)对室内用于人体隐匿武器探测成像被动毫米波成像技术进行了探讨性研究,提出了加噪声源照射被成像物体来提高不同物体间天线温度对比度来实现成像的方法,并在实验室进行了成像试验,试验证明加噪声源照射后获取的图像比不加照射获取的图像有明显改善。