【摘要】：當代社會安全問題頻發(fā),一些傳統(tǒng)安檢手段短板日漸突出,毫米波因為其穿透性和非電離性被廣泛應用于人體違禁物品檢測成像方面,成為繼光學成像、微波成像以及紅外成像等探測成像領域的又一重要手段。然而滿足安檢識別需求的圖像分辨率是以巨大數(shù)據(jù)量為代價的。一幅全方位的人體毫米波安檢圖像需要上億的數(shù)據(jù),這無疑是給數(shù)據(jù)的采集、運輸及硬件成本帶來巨大負擔,且按照奈氏準則采集來的數(shù)據(jù)大部分冗余,真正對成像有用的信息只有一小部分,這樣又造成數(shù)據(jù)資源浪費。興起的壓縮感知理論為解決數(shù)據(jù)稀疏采集成像問題提供了有力支撐,該理論可以實現(xiàn)從較小的數(shù)據(jù)量中精確恢復出目標信號。本文即是以壓縮感知理論應用于毫米波安檢成像中實現(xiàn)稀疏采樣、保證高質量恢復圖像為目的進行的研究。主要內容如下:1.本文介紹了毫米波的特點及成像時頻率選擇依據(jù)、毫米波安檢成像系統(tǒng)和圖像重構基本知識。研究了與毫米波安檢圖像信號特征相關的信號稀疏性、測量矩陣及優(yōu)化算法等壓縮感知理論。2.研究了將壓縮感知應用于二維和三維毫米波成像中的方法并實現(xiàn)。其中,二維成像方面包括單頻點平面掃描和寬頻帶線陣掃描兩種情況下的稀疏成像方法及實現(xiàn)。從二維到三維的應用,主要提出建立波數(shù)域相位函數(shù)觀測矩陣以及傅里葉操作算子的方法構造線性測量模型,避免大型矩陣求逆的復雜性;稀疏先驗信息方面利用三維全變差方法,加入頻率維梯度域先驗信息,提高重構質量。3.針對全變差正則化對圖像恢復過程中的“平滑效應”導致邊緣模糊不清的問題,采用加權的方式對梯度平滑程度進行自適應約束,提高圖像邊緣清晰度。另外,在此基礎上利用自身迭代重構出的圖像作為參考圖像獲取部分先驗指導后續(xù)圖像重構,再次增強圖像質量。兩種方法聯(lián)合建立的正則化約束模型將圖像重構質量明顯提高。
【學位授予單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.41;TN015
【圖文】：

距離大光圈操作時會使聚焦深度很淺，被測目標不能完全聚焦，無辨率。之后 David 等人將窄帶單頻成像擴展成寬帶多頻成像，并給算法過程[15]，大大推進了毫米波安檢成像的發(fā)展。多頻系統(tǒng)雖然在硬件實現(xiàn)以及算法處理上比窄帶單頻成像方法更加復大的特點就是在圖像分辨率上有質的提高。該方法所成圖像是一個目標圖像，所以，目前被采用的成像系統(tǒng)大多都是此類成像系統(tǒng)[16]檢成像領域的快速發(fā)展起重要作用的莫過于美國運輸安全部西北太室(PNNL)，實驗室在 19 世紀末期就已研發(fā)出 12.5-18GHz、27-33GHz 和 100-112GHz 等多套寬頻帶的成像系統(tǒng)[17,18]。這些系統(tǒng)利用一套線陣天線在水平方向使用點掃描的同時進行高度方向上的機械掃描.75m 2m的大視場，目標圖像具有高分辨率、成像范圍廣、三維成像統(tǒng)所成圖像如圖 1.1 所示。

品：武器、標準和自制爆炸物（片狀和塊狀）、液體、凝膠、塑料、粉末、、陶瓷以及其他材料等。SafeView 設備可以探測到比人工檢查更小、更難發(fā)物品，使工作效率和對危險物品的檢測率大大提高。在國內，北京無線電計量測試研究所、深圳先進技術研究院等多家院校對毫安檢成像相關技術進行了研究。 北京無線電計量測試研究所研制的三維人體系統(tǒng)樣機是國內首個自主研發(fā)完成的主動式毫米波人體安檢設備[20]，成像分達到 5mm，成像時間低于 5s/人次，很多性能指標都已達到安檢需求。目前深華訊方舟科技公司太赫茲研發(fā)團隊研發(fā)出主動式圓柱形毫米波人體安檢儀I-30[21]，該系統(tǒng)可以完成人體全方位立體成像，成像時間為 2s，且系統(tǒng)加入模別與檢測模塊確保安檢準確性，于 2016 年已經(jīng)在深圳寶安機場試行，效果甚總而言之，經(jīng)過多年研究，中國在毫米波人體安檢領域的研究獲得了豐富的，已達到國際領先水平。

【參考文獻】

相關期刊論文 前8條

1 張偉娟;;門式紅外人體測溫安檢儀的設計[J];電腦知識與技術;2015年18期

2 費鵬;方維海;溫鑫;年豐;黃培康;;用于人員安檢的主動毫米波成像技術現(xiàn)狀與展望[J];微波學報;2015年02期

3 蔣偉;牟龍華;;壓縮感知理論在諧波檢測中的運用[J];電力系統(tǒng)自動化;2015年07期

4 喬靈博;王迎新;趙自然;陳志強;;毫米波全息成像的空間采樣條件[J];清華大學學報(自然科學版);2014年11期

5 張麗娟;紀峰;;基于壓縮感知的圖像去噪的綜述[J];電子技術與軟件工程;2014年18期

6 張小紅;;淺談毫米波雷達研究及其應用[J];現(xiàn)代導航;2013年04期

7 韓闊業(yè);王彥平;譚維賢;洪文;;陣列天線微波成像多通道相位誤差校正方法[J];中國科學院研究生院學報;2012年05期

8 李柳;邵富群;;電磁層析成像圖像重建中的修正共軛梯度算法[J];儀器儀表學報;2010年03期

相關博士學位論文 前2條

1 任百玲;主動毫米波安檢成像算法及系統(tǒng)研究[D];北京理工大學;2014年

2 張軍;先驗信息整合的壓縮感知理論及其應用研究[D];華南理工大學;2012年

相關碩士學位論文 前5條

1 張鐵男;毫米波三維全息成像圖像重構算法研究[D];南京理工大學;2016年

2 徐蕊娟;基于壓縮感知的毫米波成像超分辨重建算法研究[D];電子科技大學;2014年

3 楊夏芳;自適應加權全變差和非局部正則模型在圖像重建中的應用[D];西安電子科技大學;2013年

4 曹志翔;近程毫米波主動成像系統(tǒng)研究[D];電子科技大學;2012年

5 賈小寧;基于傅立葉—全變差正則化的圖像去卷積算法[D];吉林大學;2011年

本文編號：2713410