【摘要】：當(dāng)代社會(huì)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?yàn)槠浯┩感院头请婋x性被廣泛應(yīng)用于人體違禁物品檢測(cè)成像方面,成為繼光學(xué)成像、微波成像以及紅外成像等探測(cè)成像領(lǐng)域的又一重要手段。然而滿足安檢識(shí)別需求的圖像分辨率是以巨大數(shù)據(jù)量為代價(jià)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(yùn)輸及硬件成本帶來巨大負(fù)擔(dān),且按照奈氏準(zhǔn)則采集來的數(shù)據(jù)大部分冗余,真正對(duì)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(fèi)。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(shí)現(xiàn)從較小的數(shù)據(jù)量中精確恢復(fù)出目標(biāo)信號(hào)。本文即是以壓縮感知理論應(yīng)用于毫米波安檢成像中實(shí)現(xiàn)稀疏采樣、保證高質(zhì)量恢復(fù)圖像為目的進(jìn)行的研究。主要內(nèi)容如下:1.本文介紹了毫米波的特點(diǎn)及成像時(shí)頻率選擇依據(jù)、毫米波安檢成像系統(tǒng)和圖像重構(gòu)基本知識(shí)。研究了與毫米波安檢圖像信號(hào)特征相關(guān)的信號(hào)稀疏性、測(cè)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(yīng)用于二維和三維毫米波成像中的方法并實(shí)現(xiàn)。其中,二維成像方面包括單頻點(diǎn)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(shí)現(xiàn)。從二維到三維的應(yīng)用,主要提出建立波數(shù)域相位函數(shù)觀測(cè)矩陣以及傅里葉操作算子的方法構(gòu)造線性測(cè)量模型,避免大型矩陣求逆的復(fù)雜性;稀疏先驗(yàn)信息方面利用三維全變差方法,加入頻率維梯度域先驗(yàn)信息,提高重構(gòu)質(zhì)量。3.針對(duì)全變差正則化對(duì)圖像恢復(fù)過程中的“平滑效應(yīng)”導(dǎo)致邊緣模糊不清的問題,采用加權(quán)的方式對(duì)梯度平滑程度進(jìn)行自適應(yīng)約束,提高圖像邊緣清晰度。另外,在此基礎(chǔ)上利用自身迭代重構(gòu)出的圖像作為參考圖像獲取部分先驗(yàn)指導(dǎo)后續(xù)圖像重構(gòu),再次增強(qiáng)圖像質(zhì)量。兩種方法聯(lián)合建立的正則化約束模型將圖像重構(gòu)質(zhì)量明顯提高。
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP391.41;TN015
【圖文】：

距離大光圈操作時(shí)會(huì)使聚焦深度很淺，被測(cè)目標(biāo)不能完全聚焦，無辨率。之后 David 等人將窄帶單頻成像擴(kuò)展成寬帶多頻成像，并給算法過程[15]，大大推進(jìn)了毫米波安檢成像的發(fā)展。多頻系統(tǒng)雖然在硬件實(shí)現(xiàn)以及算法處理上比窄帶單頻成像方法更加復(fù)大的特點(diǎn)就是在圖像分辨率上有質(zhì)的提高。該方法所成圖像是一個(gè)目標(biāo)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(lǐng)域的快速發(fā)展起重要作用的莫過于美國運(yùn)輸安全部西北太室(PNNL)，實(shí)驗(yàn)室在 19 世紀(jì)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(diǎn)掃描的同時(shí)進(jìn)行高度方向上的機(jī)械掃描.75m 2m的大視場(chǎng)，目標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)備可以探測(cè)到比人工檢查更小、更難發(fā)物品，使工作效率和對(duì)危險(xiǎn)物品的檢測(cè)率大大提高。在國內(nèi)，北京無線電計(jì)量測(cè)試研究所、深圳先進(jìn)技術(shù)研究院等多家院校對(duì)毫安檢成像相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究。 北京無線電計(jì)量測(cè)試研究所研制的三維人體系統(tǒng)樣機(jī)是國內(nèi)首個(gè)自主研發(fā)完成的主動(dòng)式毫米波人體安檢設(shè)備[20]，成像分達(dá)到 5mm，成像時(shí)間低于 5s/人次，很多性能指標(biāo)都已達(dá)到安檢需求。目前深華訊方舟科技公司太赫茲研發(fā)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出主動(dòng)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(shí)間為 2s，且系統(tǒng)加入模別與檢測(cè)模塊確保安檢準(zhǔn)確性，于 2016 年已經(jīng)在深圳寶安機(jī)場(chǎng)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(lǐng)域的研究獲得了豐富的，已達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2713410