CN103630895A - 一种用于毫米波近距离三维成像系统的成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于毫米波近距离三维成像系统的成像方法，包括如下步骤：利用机械扫描装置和电扫描装置同时对检测目标进行扫描，并且实时测量机械扫描装置的扫描速度；计算获得扫描面内任意一个采样点的坐标值；由扫描面内所有的采样点的坐标值建立扫描面内的采样点点阵；沿机械扫描装置的扫描方向对采样点进行一维插值运算获得虚拟的采样点；利用图像数据采集装置由检测目标反射的毫米波信号获得扫描面内的所有的虚拟的采样点的图像数据；利用图像处理装置由扫描面内的所有的虚拟的采样点的图像数据得到肉眼可视的二维图像。本发明的成像方法能够避免二维图像的扭曲，提高二维图像的成像效果。

Description

一种用于毫米波近距离三维成像系统的成像方法
技术领域
本发明涉及一种毫米波近距离三维成像技术领域，特别是一种用于毫米波近距离三维成像系统的成像方法。
背景技术
毫米波近距离三维成像系统一般包括毫米波发射机、毫米波接收机、机械扫描装置、电扫描装置、图像数据采集装置和图像处理装置。电扫描装置包括直线式天线阵列和开关阵列。使用时，利用毫米波发射机向检测目标发射毫米波信号，照射到检测目标上的毫米波被检测目标反射，然后利用机械扫描装置和电扫描装置对检测目标进行二维扫描，利用毫米波接收机在扫描面内的多个采样点接收被检测目标反射的毫米波信号。利用图像数据采集装置由检测目标反射的毫米波信号获得扫描面内的所有的采样点的图像数据。每一个采样点的图像数据包括该采样点的X轴坐标值、Y轴坐标值和灰度值三个参数，其中X轴坐标值和Y轴坐标值用于表征该采样点在扫描面内的位置，灰度值用于表征该采样点的灰度信息。利用图像处理装置由所有的采样点的图像数据得到肉眼可视的二维图像，以供用户观察使用。
现有技术中，毫米波近距离三维成像系统的扫描面通常为平面或者圆柱形的曲面。如图1所示，以扫描面为XY平面为例，机械扫描装置通常沿X轴方向例如水平方向扫描，电扫描装置通常沿Y轴方向例如竖直方向扫描，且反之亦然。第一个采样点为XY平面的原点O(0,0)。扫描过程中，机械扫描装置沿X轴方向的扫描与电扫描装置沿Y轴方向的扫描同时进行。电扫描装置沿Y轴方向的扫描为匀速扫描；机械扫描装置沿X轴方向的扫描为变速扫描，即从静止开始，先加速扫描，然后匀速扫描，再减速扫描直到停止。沿X轴方向的扫描为变速扫描导致扫描面内的采样点沿X轴方向的间距不相等。沿X轴方向加速扫描时，采样点沿X轴方向的间距逐渐增大；沿X轴方向减速扫描时，采样点沿X轴方向的间距则逐渐减小，只有沿X轴方向匀速扫描时，采样点沿X轴方向的间距相等。采样顺序是，从原点即O点开始，沿着Y轴方向，由近到远依次对第零列采样点逐个采样，第零列采样点采样结束后对第一列采样点采样，第一列采样点采样结束后再对第二列采样点采样，……，依次类推。每一列的采样点的个数为N。采样的时间间隔恒定，例如采样的时间间隔为ΔT。
现有技术中，利用图像数据采集装置采集扫描面内的采样点的图像数据时，通常忽略了采样点沿X轴方向的间距不相等这一事实，近似认为采样点沿X轴方向的间距相等，即近似认为采样点沿X轴方向均与分布。该种近似处理导致利用图像处理装置获得的二维图像扭曲，成像效果变差，并且随着沿X轴方向的扫描速度变化越大，该影响越显著。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的上述缺陷，提供一种用于毫米波近距离三维成像系统的成像方法。
本发明提供的用于毫米波近距离三维成像系统的成像方法包括如下步骤：
利用机械扫描装置和电扫描装置同时对检测目标进行扫描，机械扫描装置的扫描方向与电扫描装置的扫描方向垂直，并且实时测量机械扫描装置的扫描速度；
计算获得扫描面内任意一个采样点的坐标值；
由扫描面内所有的采样点的坐标值建立扫描面内的采样点点阵；
沿机械扫描装置的扫描方向对采样点进行一维插值运算获得虚拟的采样点，且虚拟的采样点沿机械扫描装置的扫描方向均匀分布；
利用图像数据采集装置由检测目标反射的毫米波信号获得扫描面内的所有的虚拟的采样点的图像数据；
利用图像处理装置由扫描面内的所有的虚拟的采样点的图像数据得到肉眼可视的二维图像。
优选地，扫描面内第m列、第n行的采样点Pmn的X轴坐标值为：
x = Σ m = 0 , n = 0 ( m - 1 ) N + n V mn ΔT ;
其中，Vmn为对采样点Pmn采样时机械扫描装置的瞬时扫描速度；ΔT为采样时间间隔；N为沿电扫描装置的扫描方向的每一列采样点的个数。
优选地，扫描面内第m列、第n行的采样点Pmn的Y轴坐标值为：
y＝(n-1)ΔH；
其中，ΔH为采样点沿电扫描装置的扫描方向的间距。
优选地，每一个虚拟的采样点的图像数据包括该虚拟的采样点的坐标值和灰度值。
本发明具有如下有益效果：
本发明的成像方法通过一维插值运算由实际的采样点获得均匀分布的虚拟的采样点，然后由虚拟的采样点的图像数据得到二维图像，从而能够避免二维图像的扭曲，提高二维图像的成像效果。
附图说明
图1为现有技术的用于毫米波近距离三维成像系统的成像方法的采样点点阵的示意图；
图2为本发明实施例提供的用于毫米波近距离三维成像系统的成像方法的流程图；
图3为本发明实施例的用于毫米波近距离三维成像系统的成像方法的采样点点阵的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的发明内容作进一步的描述。
本发明提供的用于毫米波近距离三维成像系统的成像方法包括如下步骤：
S1：利用机械扫描装置和电扫描装置同时对检测目标进行扫描，机械扫描装置的扫描方向与电扫描装置的扫描方向垂直，并且实时测量机械扫描装置的扫描速度；例如，扫描面为XY平面，其中机械扫描装置沿X轴方向扫描，电扫描装置沿Y轴方向扫描，第一个采样点为XY平面的原点O(0,0)；
S2：计算获得扫描面内任意一个采样点的坐标值；
扫描面即XY平面内第m列、第n行的采样点Pmn的X轴坐标值为：
x = Σ m = 0 , n = 0 ( m - 1 ) N + n V mn ΔT       公式(1)；
公式(1)中，Vmn为对采样点Pmn采样时机械扫描装置的瞬时扫描速度，即沿X轴方向的瞬时扫描速度；ΔT为采样时间间隔；N为沿电扫描装置的扫描方向即Y轴方向的每一列采样点的个数；
扫描面即XY平面内第m列、第n行的采样点Pmn的Y轴坐标值为：
y＝(n-1)ΔH     公式(2)；
公式(2)中，ΔH为采样点沿电扫描装置的扫描方向即Y轴方向的间距；
S3：由扫描面即XY平面内所有的采样点的坐标值建立扫描面即XY平面内的采样点点阵；
S4：沿机械扫描装置的扫描方向即X轴方向对采样点进行一维插值运算获得虚拟的采样点，且虚拟的采样点沿机械扫描装置的扫描方向即X轴方向均匀分布，如图2所示，图中空心点表示一维插值运算前的采样点，实心点表示一维插值运算得到的虚拟的采样点；
S5：利用图像数据采集装置由检测目标反射的毫米波信号获得扫描面即XY平面内的所有的虚拟的采样点的图像数据；每一个虚拟的采样点的图像数据包括该虚拟的采样点的坐标值和灰度值；例如虚拟的采样点P(x,y,r)的坐标值分别为x和y，其灰度值为r；
S6：利用图像处理装置由扫描面即XY平面内的所有的虚拟的采样点的图像数据得到肉眼可视的二维图像。
需要说明的是，当扫描面为圆柱形的曲面时，本实施例的成像方法也适用。本领域技术人员很容易理解，圆柱形的曲面可以看成是由平面卷绕得到的。
应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种用于毫米波近距离三维成像系统的成像方法，其特征在于，该成像方法包括如下步骤：
利用机械扫描装置和电扫描装置同时对检测目标进行扫描，机械扫描装置的扫描方向与电扫描装置的扫描方向垂直，并且实时测量机械扫描装置的扫描速度；
计算获得扫描面内任意一个采样点的坐标值；
由扫描面内所有的采样点的坐标值建立扫描面内的采样点点阵；
沿机械扫描装置的扫描方向对采样点进行一维插值运算获得虚拟的采样点，且虚拟的采样点沿机械扫描装置的扫描方向均匀分布；
利用图像数据采集装置由检测目标反射的毫米波信号获得扫描面内的所有的虚拟的采样点的图像数据；
利用图像处理装置由扫描面内的所有的虚拟的采样点的图像数据得到肉眼可视的二维图像。
2.根据权利要求1所述的用于毫米波近距离三维成像系统的成像方法，其特征在于，扫描面内第m列、第n行的采样点Pmn的X轴坐标值为：
x = Σ m = 0 , n = 0 ( m - 1 ) N + n V mn ΔT ;
其中，Vmn为对采样点Pmn采样时机械扫描装置的瞬时扫描速度；ΔT为采样时间间隔；N为沿电扫描装置的扫描方向的每一列采样点的个数。
3.根据权利要求1所述的用于毫米波近距离三维成像系统的成像方法，其特征在于，扫描面内第m列、第n行的采样点Pmn的Y轴坐标值为：
y＝(n-1)ΔH；
其中，ΔH为采样点沿电扫描装置的扫描方向的间距。
4.根据权利要求1所述的用于毫米波近距离三维成像系统的成像方法，其特征在于，每一个虚拟的采样点的图像数据包括该虚拟的采样点的坐标值和灰度值。
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