CN102520408B - 一种圆柱阵面三维成像系统的三维成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种圆柱阵面三维成像系统的三维成像方法，包括：在系统上电前在其圆柱阵面的同轴中心放置一个表面光滑的金属圆柱体；接着上电启动N个发射天线单元依次辐射射频信号到金属圆柱表面并被镜面反射；对应的接收天线单元接收到回波信号并将其发送给回波信号接收处理装置以进行处理后再发送给信号处理器；信号处理器接收并数字采样完所有回波信号后进行处理，获取并保存5组校正参数；之后取出该金属圆柱体，传输目标物体到扫描位置，开始进行扫描并传输回波信号；信号处理器首先需要利用上述5组校正参数对这些扫描回波信号数据进行校正，接着利用公知的三维成像方法对经校正的扫描回波信号数据进行成像处理，然后在屏幕上显示图像。

Description

一种圆柱阵面三维成像系统的三维成像方法

技术领域

本发明专利涉及三维成像领域，具体而言，涉及一种圆柱阵面三维成像系统的三维成像方法。

背景技术

随着科技的发展，人类开发了很多新的交通工具，如飞机、高速火车、地铁等，这些交通工具承载了大量人群，一旦有携带危险品进入该交通工具里，极易带来安全隐患，给周围的人造成生命威胁。例如，携带易燃易爆等物品进入飞机或地铁等。

另外，随着人类的社会活动越来越广泛，经常会有大型集会的召开，而这些大型集会中往往聚集了成千上万的人。一旦有人携带危险物进入或者恐怖分子携带爆炸性物品进入以进行恐怖活动，会造成严重的生命危害。

针对这些情况，人们研发了一种三维成像安检设备，其能够全面实现对人体携带的各种危险品实施检测。为了能够实现对人体的360度成像，该三维成像安检设备中的扫描装置通常为圆柱阵面。

通常的圆柱阵面三维成像安检系统的工作方式有三种：第一种是通过单收发通道二维扫描实现二维孔径合成，从而实现三维成像；第二种是通过线阵或弧形阵列的扫描来实现二维孔径合成，从而实现三维成像；第三种是直接采用二维实孔径阵列来三维成像。采用第一种方式的三维成像的扫描时间过长，一般在1分钟以上，不适合应用于安检场合。采用第三种方式的三维成像的成本过高。当前的圆柱阵面三维成像安检系统主要采用第二种工作方式。

第一种方式不适合工程应用，而无论采用上述第二种或第三种方式，其大带宽信号的幅频一致性和信号的线性度都存在非理想性，即存在线性调频信号线性度差、单通道幅频误差；由于采用了多个收发通道，不同通道之间回波信号幅度不一致、不同通道的延迟时间不一致导致了回波频偏和相位误差，这些问题不解决将严重影响成像质量。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种圆柱阵面三维成像系统的三维成像方法，该成像系统包括：电机、饲服控制器、天线阵列圆盘支架、发射天线阵列、接收天线阵列、频率合成模块、回波信号接收处理装置、信号处理器、存储器，其中：

发射天线阵列用于辐射射频信号，发射天线阵列有N个发射天线单元，每个天线单元对应一路发射通道，天线阵列有N路电开关以控制发射通道的分时工作，即开通和关断，其中30≤N≤2000；

接收天线阵列用于接收射频回波信号，接收天线阵列有N个接收天线单元，每个天线单元对应一路接收通道，天线阵列有N路电开关以控制接收通道的分时工作，即开通和关断，其中30≤N≤2000；

该成像方法包括：

a．在所述成像系统上电启动前，在其圆柱阵面的同轴中心放置一个表面光滑的金属圆柱；

b．上电启动所述成像系统，发射天线阵列的N个发射天线单元依次辐射射频信号到所述金属圆柱表面上并被镜面反射；

c．接收天线阵列的相对应的接收天线单元接收到回波信号并将其发送给回波信号接收处理装置以进行处理，然后将处理后的回波信号发送给信号处理器；

d．信号处理器接收并数字采样完所有回波信号后，对回波信号的各采样点进行处理，获取5组校正参数并保存到存储器中，该5组校正参数包括：1.每个通道的回波信号的各采样点的幅度值校正系数，2.每个通道的回波信号的各采样点的二次相位补偿系数θ_i，3.每个通道的回波信号的通道幅度值校正系数Hmax/Hi，其中Hmax为N个通道的回波信号的最大幅度值，Hi为第i通道的回波信号的幅度值，4.每个通道的回波信号的通道频率校正系数f₀-f_i，其中f₀为N个通道的回波信号的中心频率的均值，f_i为第i通道的回波信号的中心频率，5.每个通道的回波信号的相位误差补偿系数

e．之后取出该金属圆柱，传输目标物体到扫描位置，开始进行扫描并传输回波信号；

f．信号处理器获得所有扫描回波信号数据，首先需要利用上述5组校正参数对这些扫描回波信号数据进行校正，包括：

首先用每个通道的回波信号的各采样点的幅度值校正系数乘以该相应采样点的实际回波信号数据，完成对每个通道的回波信号的各采样点的幅度值校正；接着利用每个通道的回波信号的各采样点的二次相位补偿系数θ_i生成补偿数据exp(j·θ_i)，将其与该相应采样点的实际回波信号数据相乘，消除该采样点的二次相位误差，以此方式消除N个通道的所有采样点的二次相位误差；再接着将第i个通道的回波信号数据乘以该通道的回波信号的通道幅度值校正系数Hmax/Hi以完成对该第i个通道的回波信号的幅度校正，对N个通道的回波信号作同样的操作，完成对所有通道的回波信号的幅度校正；然后利用第i通道的回波信号的通道频率校正系数f₀-f_i生成补偿数据exp(j·(f₀-f_i)·t)，t为采样点所对应的时间，将第i通道的回波信号数据乘以exp(j·(f₀-f_i)·t)，对N个通道的回波信号作同样的操作，完成对所有通道的回波信号的频率偏移的补偿校正；最后利用每个通道的的回波信号相位误差补偿系数

生成补偿数据

将其乘以相对应通道的回波信号数据，完成对N个通道的回波信号的相位补偿；

g．信号处理器接着利用公知的三维成像方法对经校正的扫描回波信号数据进行成像处理，然后在屏幕上显示图像。

其中所述金属圆柱是铁、铝、铜和锌中的任意金属或金属合金，其半径在0.1-0.3米之间，其高度与天线阵列等高，所述金属圆柱的半径为0.2米，所述金属圆柱是空心或实心。

采用本发明的成像方法的优点：当所有扫描回波信号数据经过上述校正之后，解决了线性调频信号线性度差、单通道幅频误差大、不同通道之间回波信号幅度不一致、不同通道的延迟时间不一致导致了回波频偏和相位误差等问题，再对其进行成像处理后获得的图像质量好、分辨率高，屏幕显示出的图像非常清晰。本发明的圆柱阵面三维成像系统的三维成像方法可以应用到多个领域，如安检领域、探伤领域、对地观测三维成像领域，都能获得质量好、分辨率高、显示清晰的图像。

附图说明

图1为本发明的在圆柱阵面三维成像安检系统的圆柱阵面的同轴中心设置一个光滑的金属圆柱的示意图；

图2为本发明的圆柱阵面三维成像系统的三维成像方法的流程图；

图3为辐射射频信号照射到金属圆柱表面且镜面反射回波的水平截面示意图；

图4为辐射射频信号照射到金属圆柱表面且镜面反射回波的垂直截面示意图。

具体实施方式

当前的圆柱阵面三维成像安检系统都是在微波或毫米波段工作，具有带宽大的特点，这导致了大带宽信号的幅频一致性和信号的线性度都存在非理想性，即存在线性调频信号线性度差、单通道幅频误差大、不同通道之间回波信号幅度不一致、不同通道的延迟时间不一致导致了回波频偏和相位误差，严重影响了三维成像的图像质量。

通常的圆柱阵面三维成像系统包括：电机、饲服控制器、天线阵列圆盘支架、发射天线阵列、接收天线阵列、频率合成模块、回波信号接收处理装置、信号处理器、存储器等。

发射天线阵列用于辐射射频信号，发射天线阵列有N个发射天线单元，每个天线单元对应一路发射通道，天线阵列有N路电开关以控制发射通道的分时工作，即开通和关断。在本发明中，30≤N≤2000，优选384个。两个天线单元之间间隔大小为一个波长λ。

接收天线阵列用于接收射频回波信号，接收天线阵列有N个接收天线单元，每个天线单元对应一路接收通道，天线阵列有N路电开关以控制接收通道的分时工作，即开通和关断。在本发明中，30≤N≤2000，优选384个。两个天线单元之间间隔大小为一个波长λ。

发射和接收天线单元的形式有多种，可以是微带天线、波导缝隙天线、偶极子以及喇叭口天线等。发射和接收天线单元的大小可以是长和宽均为一个波长λ，天线单元的波束宽度是30-120度，优选60度。

本发明提出了一种圆柱阵面三维成像系统的三维成像方法来解决上述技术问题。

图2为本发明的圆柱阵面三维成像系统的三维成像方法的流程图，该方法包括：

一、在成像系统上电启动前，在圆柱阵面三维成像系统的圆柱阵面的同轴中心放置一个表面光滑的金属圆柱，如图1所示。该金属可以是铁、铝、铜、锌等任意金属或金属合金，该金属圆柱的半径一般在0.1-0.3米之间，优选0.2米，金属圆柱的高度与天线阵列等高或略长，可以长出0.2米以上。由于该圆柱材料采用金属或金属合金，质量大，因此可以是中空结构，即该金属圆柱是实心或空心都不影响本发明的成像方法的实现。该金属圆柱的表面光滑度没有具体要求，只要能对辐射的射频信号产生镜面反射即可。

二、接着上电启动成像系统，发射天线阵列的N个发射天线单元依次辐射射频信号到所述金属圆柱表面上并被镜面反射。

三、接收天线阵列的相对应的接收天线单元接收到回波信号并将其发送给回波信号接收处理装置以进行处理，其中包括Dechirp处理，然后将处理后的回波信号发送给信号处理器。Dechirp处理是本领域公知的技术。

四、信号处理器接收并数字采样完所有回波信号后，对回波信号的各采样点进行处理，获取5组校正参数并保存到存储器中。该5组校正参数分别描述如下：

1：获取每个通道的回波信号的各采样点的幅度值校正系数。

首先对每个通道的回波信号的各采样点求取幅度值，理想情况下，这些幅度值应当相等，但是由于信号产生和传输过程中非线性器件工作所造成的影响，导致了各采样点的幅度不一致，所以需要校正各采样点的幅度以使其相等或者近似相等。由于回波信号中有噪声，会影响所求取采样点的幅度值的准确性，需要先消除噪声的影响。每个通道的回波信号的各采样点的幅度值的连线是近似为二次函数曲线，可以通过对各采样点的幅度值用二次拟合法来消除噪声的影响，其中采用最小均方误差准则来进行二次拟合。对各采样点的幅度值拟合之后，以拟合得到的幅度最大值为基准值，将各采样点的实际幅度值所对应的拟合值校准到基准值上，实现幅度值一致。具体而言，设M个采样点中的基准值为A，第i个采样点的幅度拟合值为Ai，则该第i个采样点的幅度值校正系数为A/Ai，其中32≤M≤256，1≤i≤M。

以此方式，分别得到N个通道的回波信号的各采样点的幅度值校正系数。将所有幅度值校正系数存储到存储器中。在本发明中，M优选取64。

2:获取每个通道的回波信号的各采样点的二次相位补偿系数θ_i。

首先用上面获得的每个通道的回波信号的各采样点的幅度值校正系数乘以该相应采样点的实际回波信号数据，完成对每个通道的回波信号的各采样点的幅度值校正。

接着获取每个通道的回波信号的各采样点的相位值。频率合成模块产生的线性调频信号包含有多余的三次相位以及高次相位，该三次相位是主要的相位误差，在回波信号接收处理装置中对该线性调频信号进行Dechirp处理之后，该三次相位变化成二次相位，但是该二次相位也多余的相位，理想情况下，回波信号应该是单频信号，其相位为一次相位，所以需要将多余的二次相位补偿掉。本发明采用的方式为：由于回波信号中有噪声，会影响所获取采样点的相位的准确性，需要先消除噪声的影响。由于每个通道的回波信号的各采样点的相位值的连线近似为二次函数曲线，所以可以通过对各采样点的相位值用二次拟合法来消除噪声的影响，其中采用最小均方误差准则来进行二次拟合。对各采样点的相位值拟合之后，获取各采样点的拟合值的二次相位的相反数θ_i，其为二次相位补偿系数。

以此方式，分别得到N个通道的回波信号的各采样点的二次相位补偿系数。将所有二次相位补偿系数存储到存储器中。

3：获取每个通道的回波信号的通道幅度值校正系数。

由于发射和接收天线阵列的各通道之间的传递函数不一致，导致了各通道之间的回波信号的幅度值不一致，需要将其校正以使其相等或者近似相等。

首先利用每个通道的回波信号的各采样点的二次相位补偿系数θ_i生成补偿数据exp(j·θ_i)，将其与该相应采样点的实际回波信号数据相乘，消除该采样点的二次相位，以此方式消除N个通道的所有采样点的二次相位。

接着对每个通道的回波信号进行傅立叶变换，得到该回波信号的频域，该单频信号的频域是个sinc函数，可用二次函数拟合近似求取最大值点的位置和幅值。取该回波信号的频域最大值采样点及其邻域的各采样点，该邻域为大于频域最大值采样点的幅度值的二分之一所构成的范围，采用最小均方误差准则对这些采样点的幅度值进行二次拟合，得到二次函数f(x)＝a·x²+b·x+c，求取x=-b/(2a)点所对应的函数值，其为该通道的幅度值。

对N个通道的回波信号作上述同样的操作，第i通道的回波信号的幅度值为Hi，求出N个通道的回波信号的最大幅度值Hmax，则第i个通道的回波信号的通道幅度值校正系数为Hmax/Hi，其中1≤i≤N。将N个通道的回波信号的通道幅度值校正系数Hmax/Hi保存到存储器中。

4：获取每个通道的回波信号的通道频率校正系数。

由于系统非理想性，不同通道对回波信号会产生延迟，延迟时间存在误差，回波信号被回波信号接收处理装置接收并经dechirp处理之后，导致了频率偏移，为了获得高质量的成像，需要将频率偏移补偿掉，因此需要获得N个通道的回波信号的通道频率校正系数。

首先将第i个通道的回波信号数据乘以该通道的回波信号的通道幅度值校正系数Hmax/Hi以完成对该第i个通道的回波信号的幅度校正，对N个通道的回波信号作同样的操作，完成对所有通道的回波信号的幅度校正。

接着开始获取通道频率校正系数。本发明采用的方式为：对各通道的回波信号进行傅立叶变换，得到回波信号的频域，求取各通道的回波信号的频率中心。由于设定的采样间隔的因素，导致实际频率中心点不一定在采样点上，需要对采样点进行二次拟合来得到实际频率的二次函数。取该回波信号的频域最大值采样点及其邻域的各采样点，该邻域为大于频域最大值采样点的幅度值的二分之一所构成的范围，采用最小均方误差准则对这些采样点的幅度值进行二次拟合，得到二次函数f(x)＝a·x²+b·x+c，其中x=-b/(2a)点所对应的频率值即为中心频率。对N个通道的回波信号作上述相同的操作，第i通道的回波信号的中心频率为f_i，求出N个通道的回波信号的中心频率的均值为f₀，则第i个通道的回波信号的通道频率校正系数为f₀-f_i，其中1≤i≤N。将N个通道的回波信号的通道频率校正系数为f₀-f_i保存到存储器中。

5：获取每个通道的回波信号的相位误差补偿系数。

由于系统非理想性，不同通道对回波信号会产生延迟，延迟时间存在误差，回波信号被回波信号接收处理装置接收并经dechirp处理之后，除了导致了频率偏移之外，还导致了常数项的相位误差。另外，在利用通道频率校正系数进行频率偏移补偿时也会引入常数项的相位误差。因此需要对N个通道的回波信号的相位误差进行补偿。

首先利用第i通道的回波信号的通道频率校正系数f₀-f_i生成补偿数据exp(j·(f₀-f_i)·t)，t为采样点所对应的时间，将第i通道的回波信号数据乘以exp(j·(f₀-f_i)·t)，对N个通道的回波信号作同样的操作，完成对所有通道的回波信号的频率偏移的补偿校正。

接着任选第i通道作为参考通道，将其他N-1个通道的回波信号数据分别与第i个通道的回波信号数据进行相关，得到N-1个通道与参考通道的相位误差，具体的方法是：将N个通道的回波信号进行傅立叶变换，得到N个通道的回波信号的频域，然后将N-1个通道(参考通道之外的所有通道)的回波信号的频域分别与参考通道的回波信号的频域的共轭进行相乘，以便提取N-1个通道的回波信号的中心频率点的相位误差。与获取通道频率校正系数的过程相似，由于设定的采样间隔的因素，导致每个通道的回波信号的实际频率中心点不一定在采样点上，需要对采样点进行二次拟合来得到每个通道的回波信号的实际频率的二次函数。取该回波信号的频域最大值采样点及其邻域的各采样点，该邻域为大于频域最大值采样点的幅度值的二分之一所构成的范围，采用最小均方误差准则对这些采样点的幅度值进行二次拟合，得到二次函数f(x)＝a·x²+b·x+c，其中x=-b/(2a)点所对应的频率值即为中心频率。提取该中心频率点的相位，即为相位误差。对N-1个通道的回波信号作上述相同的操作，提取N-1个通道的回波信号的中心频率点的相位误差，且作为参考通道的第i通道的回波信号的相位误差为0。最后取每个通道的相位误差的相反数作为相位误差补偿系数

将N个通道的相位误差补偿系数保存到存储器中。

五、获取并保存了上述5组校正参数之后，取出该金属圆柱，传输目标物体到扫描位置，开始进行扫描并传输回波信号。

六、信号处理器获得所有扫描回波信号数据，首先需要利用上述5组校正参数对这些扫描回波信号数据进行校正，具体校正过程为：

首先用每个通道的回波信号的各采样点的幅度值校正系数乘以该相应采样点的实际回波信号数据，完成对每个通道的回波信号的各采样点的幅度值校正；接着利用每个通道的回波信号的各采样点的二次相位补偿系数θ_i生成补偿数据exp(j·θ_i)，将其与该相应采样点的实际回波信号数据相乘，消除该采样点的二次相位误差，以此方式消除N个通道的所有采样点的二次相位误差；再接着将第i个通道的回波信号数据乘以该通道的回波信号的通道幅度值校正系数Hmax/Hi以完成对该第i个通道的回波信号的幅度校正，对N个通道的回波信号作同样的操作，完成对所有通道的回波信号的幅度校正；然后利用第i通道的回波信号的通道频率校正系数f₀-f_i生成补偿数据exp(j·(f₀-f_i)·t)，t为采样点所对应的时间，将第i通道的回波信号数据乘以exp(j·(f₀-f_i)·t)，对N个通道的回波信号作同样的操作，完成对所有通道的回波信号的频率偏移的补偿校正；最后利用每个通道的回波信号的相位误差补偿系数

生成补偿数据

将其乘以相应通道的回波信号数据，完成对N个通道的回波信号的相位补偿。

七、信号处理器接着利用公知的三维成像方法对经校正的扫描回波信号数据进行成像处理，然后在屏幕上显示图像。

公知的三维成像方法如BP方法、波数域方法等，优选采用波数域方法。

当所有扫描回波信号数据经过上述校正之后，解决了线性调频信号线性度差、单通道幅频误差大、不同通道之间回波信号幅度不一致、不同通道的延迟时间不一致导致了回波频偏和相位误差等问题，再对其进行成像处理后获得的图像质量好、分辨率高，屏幕显示出的图像非常清晰。

另外，本发明获得的5组校正参数在成像系统没有拆装或硬件更换等情况下可以反复使用，即只要一次获得并保存5组校正参数就可以实现对多个传输检测的目标物体的扫描回波信号数据进行校正。即便是关机后再启动的情况下，也可以直接使用保存的5组校正参数来校正任意个目标物体的扫描回波信号数据，均能实现本发明的目的。只有在成像系统拆装和/或硬件更换等情况下，才需要重新获取5组校正参数。

下面解释一下放置表面光滑的圆柱体来获得校正参数，并由此能得到高质量的图像的原因。

表面光滑的圆柱体具有以下的特点：辐射的射频信号照在圆柱体表面的很大区域，由于圆柱体的光滑度能对这些射频信号产生镜面反射，因此对于每个通道，圆柱体的表面上只有与辐射方向垂直相交的极小区域所反射回来的回波信号才能被接收天线单元接收，如图3和4所示。在圆柱体上反射且能被接收天线单元接收的那个极小区域对于相应通道都可近视为点目标，并且各点目标对于各个通道的几何配置相同以及散射系数相同，这样能够获得准确可靠的校正参数。

另外，由于圆柱体的高程向和角度向的各向一致性，所以无论是线形天线阵列旋转扫描还是弧形天线阵列上下扫描，都能获得准确可靠的校正参数，最终得到高质量的图像。

本发明的圆柱阵面三维成像系统的三维成像方法可以应用到多个领域，如安检领域、探伤领域、对地观测三维成像领域，都能获得质量好、分辨率高的图像，屏幕显示出的图像非常清晰。

Claims (9)

1.一种圆柱阵面三维成像系统的三维成像方法，该成像系统包括：电机、伺服控制器、天线阵列圆盘支架、发射天线阵列、接收天线阵列、频率合成模块、回波信号接收处理装置、信号处理器、存储器，其中： 

发射天线阵列用于辐射射频信号，发射天线阵列有N个发射天线单元，每个天线单元对应一路发射通道，天线阵列有N路电开关以控制发射通道的分时工作，即开通和关断，其中30≤N≤2000； 

接收天线阵列用于接收射频回波信号，接收天线阵列有N个接收天线单元，每个天线单元对应一路接收通道，天线阵列有N路电开关以控制接收通道的分时工作，即开通和关断，其中30≤N≤2000； 

该成像方法包括： 

a．在所述成像系统上电启动前，在其圆柱阵面的同轴中心放置一个表面光滑的金属圆柱； 

b．上电启动所述成像系统，发射天线阵列的N个发射天线单元依次辐射射频信号到所述金属圆柱表面上并被镜面反射； 

c．接收天线阵列的相对应的接收天线单元接收到回波信号并将其发送给回波信号接收处理装置以进行处理，然后将处理后的回波信号发送给信号处理器； 

d．信号处理器接收并数字采样完所有回波信号后，对回波信号的各采样点进行处理，获取5组校正参数并保存到存储器中，该5组校正参数包括：1.每个通道的回波信号的各采样点的幅度值校正系数，2.每个通道的回波信号的各采样点的二次相位补偿系数θ_i，3.每个通道的回波信号的通道幅度值校正系数Hmax/Hi，其中Hmax为N个通道的回波信号的最大幅度值，Hi为第i通道的回波信号的幅度值，4.每个通道的回波信号的通道频率校正系数f₀-f_i，其中f₀为N个通道的回波信号的中心频率的均值，f_i为第i通道的回波信号的中心频率，5.每个通道的回波信号的相位误差补偿系数

e．之后取出该金属圆柱，传输目标物体到扫描位置，开始进行扫描并传输回波信号； 

f．信号处理器获得所有扫描回波信号数据，首先需要利用上述5组校正参数对这些扫描回波信号数据进行校正，包括： 

首先用每个通道的回波信号的各采样点的幅度值校正系数乘以该相应采样点的实际回波信号数据，完成对每个通道的回波信号的各采样点的幅度值校正；接着利用每个通道的回波信号的各采样点的二次相位补偿系数θ_i生成补偿数据exp(j·θ_i)，将其与该相应采样点的实际回波信号数据相乘，消除该采样点的二次相位误差，以此方式消除N个通道的所有采样点的二次相位误差；再接着将第i个通道的回波信号数据乘以该通道的回波信号的通道幅度值校正系数Hmax/Hi以完成对该第i个通道的回波信号的幅度校正，对N个通道的回波信号作同样的操作，完成对所有通道的回波信号的幅度校正；然后利用第i通道的回波信号的通道频率校正系数f₀-f_i生成补偿数据exp(j·(f₀-f_i)·t)，t为采样点所对应的时间，将第i通道的回波信号数据乘以exp(j·(f₀-f_i)·t)，对N个通道的回波信号作同样的操作，完成对所有通道的回波信号的频率偏移的补偿校正；最后利用每个通道的回波信号的相位误差补偿系数生成补偿数据

将其乘以相应通道的回波信号数据，完成对N个通道的回波信号的相位补偿； 

g．信号处理器接着利用公知的三维成像方法对经校正的扫描回波信号数据进行成像处理，然后在屏幕上显示图像。 

2.根据权利要求1的成像方法，其中所述金属圆柱是铁、铝、铜和锌中的任意金属或金属合金，其半径在0.1-0.3米之间，其高度与天线阵列等高。 

3.根据权利要求2的成像方法，其中所述金属圆柱的半径为0.2米。 

4.根据权利要求2的成像方法，其中所述金属圆柱是空心或实心。 

5.根据权利要求1的成像方法，其中获取每个通道的回波信号的各采样点的幅度值校正系数的方法如下所述： 

采用最小均方误差准则对每个通道的回波信号的各采样点的幅度值进行二次拟合，然后以其中的幅度最大值为基准值，将各采样点的实际幅度值所对应的拟合值除以该基准值，得到每个通道的回波信号的各采样点的幅度值校正系数。 

6.根据权利要求1的成像方法，其中获取每个通道的回波信号的各采样点的二次相位补偿系数θ_i的方法如下所述： 

首先利用每个通道的回波信号的各采样点的幅度值校正系数乘以该相应采样点的实际回波信号数据，完成对每个通道的回波信号的各采样点的幅度值校正； 

接着采用最小均方误差准则对每个通道的回波信号的各采样点的相位值进行二次拟合，然后获取该各采样点的拟合值的二次相位的相反数即为二次相位补偿系数θ_i。 

7.根据权利要求1的成像方法，其中获取每个通道的回波信号的通道幅度值校正系数的方法如下所述： 

首先利用每个通道的回波信号的各采样点的二次相位补偿系数θ_i生成补偿数据exp(j·θ_i)，将其与该相应采样点的实际回波信号数据相乘，消除该采样点的二次相位，以此方式消除N个通道的所有采样点的二次相位； 

接着对第i个通道的回波信号进行傅立叶变换，得到该回波信号的频域，取该回波信号的频域最大值采样点及其邻域的各采样点，该邻域为大于频域最大值采样点的幅度值的二分之一所构成的范围，采用最小均方误差准则对这些采样点的幅度值进行二次拟合，得到二次函数f(x)＝a·x²+b·x+c，求取x=-b/(2a)点所对应的函数值即为该第i个通道的回波信号的幅度值Hi，对N个通道的回波信号作上述同样的操作，求出N个通道的回波信号的最大幅度值Hmax，第i个通道的回波信号的通道幅度值校正系数为Hmax/Hi，其中1≤i≤N。 

8.根据权利要求1的成像方法，其中获取每个通道的回波信号的通道频率校正系数的方法如下所述： 

首先将第i个通道的回波信号数据乘以该通道的回波信号的通道幅度值校正系数Hmax/Hi以完成对该第i个通道的回波信号的幅度校正，对N个通道的回波信号作同样的操作，完成对所有通道的回波信号的幅度校正； 

接着对第i个通道的回波信号进行傅立叶变换，得到该回波信号的频域，取该回波信号的频域最大值采样点及其邻域的各采样点，该邻域为大于频域最大值采样点的幅度值的二分之一所构成的范围，采用最小均方误差准则对这些采样点的幅度值进行二次拟合，得到二次函数 f(x)＝a·x²+b·x+c，其中x=-b/(2a)点所对应的频率值即为该第i个通道的回波信号中心频率f_i，对N个通道的回波信号作上述同样的操作，求出N个通道的回波信号的中心频率的均值f₀，第i个通道的回波信号的通道频率校正系数为f₀-f_i，其中1≤i≤N。 

9.根据权利要求1的成像方法，其中获取每个通道的回波信号的相位误差补偿系数的方法如下所述： 

首先利用第i通道的回波信号的通道频率校正系数f₀-f_i生成补偿数据exp(j·(f₀-f_i)·t)，t为采样点所对应的时间，将第i通道的回波信号数据乘以exp(j·(f₀-f_i)·t)，对N个通道的回波信号作同样的操作，完成对所有通道的回波信号的频率偏移的补偿校正； 

接着任选第i通道作为参考通道，将N个通道的回波信号进行傅立叶变换，得到N个通道的回波信号的频域，然后将参考通道之外的所有通道的回波信号的频域分别与参考通道的回波信号的频域的共轭进行相乘，提取出参考通道之外的所有通道的回波信号的中心频率点的相位误差，取参考通道之外的所有通道之一的回波信号的频域最大值采样点及其邻域的各采样点，该邻域为大于频域最大值采样点的幅度值的二分之一所构成的范围，采用最小均方误差准则对这些采样点的幅度值进行二次拟合，得到二次函数f(x)＝a·x²+b·x+c，其中x=-b/(2a)点所对应的频率值即为该通道的回波信号的中心频率，提取该中心频率点的相位即为相位误差，对参考通道之外的所有通道的回波信号作上述相同的操作，提取相应通道的回波信号的中心频率点的相位误差，作为参考通道的第i通道的回波信号的相位误差为0，最后取每个通道的回波信号的相位误差的相反数作为相位误差补偿系数

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