CN117741813A - 校准毫米波安检仪的信号的方法、成像方法以及存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种校准毫米波安检仪的信号的方法、成像方法以及存储介质，该方法包括：获取毫米波安检仪对物体执行毫米波扫描后得到的回波数据的集合；根据毫米波安检仪发射的毫米波的通道和频率，计算多个相位补偿数据；利用多个相位补偿数据分别对回波数据进行校正，以获得与所校正的回波数据相对应的多个修正回波数据；计算与同一相位补偿数据相对应的修正回波数据的幅值之和，以获得数量与多个相位补偿数据的数量相对应的多个幅值和；选择多个幅值和之中的最小幅值和，并将与最小幅值和相对应的相位补偿数据确定为最终相位补偿数据；以及利用最终相位补偿数据对回波数据进行校准。

Description

校准毫米波安检仪的信号的方法、成像方法以及存储介质

技术领域

本公开涉及安检技术领域。具体地，涉及校准毫米波安检仪的信号的方法、成像方法以及存储介质。

背景技术

毫米波安检仪是一种基于毫米波反射原理，利用反射毫米波对人体进行扫描检测的系统，能够在不直接接触人体的情况下有效检测出藏匿于人体衣物下的违禁品和嫌疑物，如刀具、爆炸物等，并以图像的方式显示检测结果。毫米波安检仪适用于机场、车站、陆路关口、重要集会活动等场所的人体安全检查。

毫米波安检仪包括呈阵列形式的天线。随着温度等环境的变化，或者天线阵列内部元器件及线缆受力的变化，毫米波安检仪的天线阵列接收到的回波信号可能会出现漂移，导致毫米波信号传输长度发生改变，从而引起信号相位变化，造成重建出来的图像质量变差，看不清目标物体。

发明内容

本公开的目的在于提出一种校准毫米波安检仪的信号的方法、成像方法以及存储介质。该信号校准方法可以不需要借助校准件，直接利用毫米波安检仪当前扫描的回波信号进行相位自校准，提高成像图像质量。

根据本公开的一方面，一种校准毫米波安检仪的信号的方法，所述方法包括：获取所述毫米波安检仪对物体执行毫米波扫描后得到的回波数据的集合；根据所述毫米波安检仪发射的毫米波的通道和频率，计算多个相位补偿数据；利用所述多个相位补偿数据分别对所述回波数据进行校正，以获得与所校正的回波数据相对应的多个修正回波数据；计算与同一相位补偿数据相对应的修正回波数据的幅值之和，以获得数量与所述多个相位补偿数据的数量相对应的多个幅值和；选择所述多个幅值和之中的最小幅值和，并将与所述最小幅值和相对应的相位补偿数据确定为最终相位补偿数据；以及利用所述最终相位补偿数据对所述回波数据进行校准。

在一实施例中，所述方法还包括，根据以下等式计算所述多个相位补偿数据：其中，s(d’,f)为所述相位补偿数据；d’为根据毫米波的波长设定的毫米波传播路径长度补偿量；f为所述发射的毫米波的频率；c为光速；其中，通过设定多个所述毫米波传播路径长度补偿量来计算所述多个相位补偿数据。

在一实施例中，设定多个所述毫米波传播路径长度补偿量包括：设定与所述毫米波的波长相关的第一端点补偿量和第二端点补偿量；设定补偿步长，以根据所述补偿步长，计算在所述第一端点补偿量和所述第二端点补偿量之间的至少一个中间补偿量；以及将所述第一端点补偿量、所述第二端点补偿量和所述至少一个中间补偿量设定成所述多个所述毫米波传播路径长度补偿量。

在一实施例中，所述第一端点补偿量为d₁’＝－λ/4，所述第二端点补偿量为d₂’＝λ/4，以及所述补偿步长为△d’＝λ/20；其中，λ＝c/f₀；其中，λ为所述毫米波的波长；c为光速；f₀为所述发射的毫米波的中心频率。

在一实施例中，所述方法还包括根据以下等式计算所述修正回波数据：其中，s_d(x,f)为所述修正回波数据；s₀(x,f)为所述回波数据；s(d’,f)为所述相位补偿数据。

在一实施例中，所述方法还包括，通过对每个所述修正回波数据的频率维进行一维傅里叶逆变换而获得所述修正回波数据的幅值；通过将利用同一相位补偿数据计算的修正回波数据的幅值进行相加，以获得所述幅值和；以及针对每个相位补偿数据，分别执行幅值相加计算，以获得与每个相位补偿数据分别相对应的所述幅值和。

在一实施例中，所述毫米波安检仪包括毫米波收发天线阵列和驱动装置，所述毫米波收发天线阵列包括多个收发单元，所述多个收发单元被配置成发射毫米波并获取所述回波数据的集合。所述多个收发单元被布置成具有各自的通道位置，并且所述驱动装置被配置成驱动所述毫米波收发天线阵列以在多个竖直位置处对所述物体执行毫米波扫描，使得所述回波数据的集合包括表示所述通道位置的通道位置信息和表示所述竖直位置的竖直位置信息。

在一实施例中，所述方法还包括，基于所述通道位置信息，将所述回波数据的集合分组成多个基于通道的回波数据组，并针对所述多个基于通道的回波数据组分别计算所述最终相位补偿数据。

在一实施例中，所述基于通道的回波数据组包括一个通道位置信息的回波数据，或包括两个或更多个通道位置信息的回波数据。

在一实施例中，所述方法还包括，针对每个基于通道的回波数据组，基于任一所述竖直位置信息，从中抽取一组回波数据作为代表回波数据组，以基于所述代表回波数据组计算用于校准相应的基于通道的回波数据组的所述最终相位补偿数据。

在一实施例中，所述多个收发单元还被配置成以多个频率发射毫米波来执行对所述物体的扫描，使得所述回波数据的集合还包括表示所述发射的毫米波的频率的频率信息。

根据本公开的另一方面，一种使用毫米波安检仪的成像方法，所述方法包括：向物体发射毫米波，以对所述物体执行毫米波扫描；获取从所述物体反射的回波数据的集合；对所述回波数据的集合执行校准过程；以及对经校准的回波数据的集合进行重建，以获得所述物体的成像图像；其中，根据第一方面的方法执行所述校准过程。

根据本公开的再一方面，一种存储有计算机指令的计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令被配置成当在计算机上运行时，使所述计算机执行根据第一方面的方法。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定，其中：

图1示出了毫米波全息测量原理的示意图。

图2示出了根据本发明的实施例的毫米波安检仪的结构示意图。

图3示出了根据本发明的实施例的毫米波安检仪对目标物体进行扫描的扫描平面的示意图。

图4示出了根据本发明的实施例的多个代表回波数据以及每个代表回波数据所对应的多个修正回波数据的示例。

具体实施方式

为更清楚地阐述本公开的目的、技术方案及优点，以下将结合附图对本公开的实施例进行详细的说明。应当理解，下文对于实施例的描述旨在对本公开的总体构思进行解释和说明，而不应当理解为是对本公开的限制。在说明书和附图中，相同或相似的附图标记指代相同或相似的部件或构件。为了清晰起见，附图不一定按比例绘制，并且附图中可能省略了一些公知部件和结构。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。措词“一”或“一个”不排除多个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”“顶”或“底”等等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。当诸如层、膜、区域或衬底基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。

毫米波电磁辐射的波长范围为1～10mm，对应频率范围30～300GHz，在雷达、制导哦、遥感、通信以及感知和无损检测等方面具有广泛应用。很多在光学频段无法穿透的材料对于毫米波来说是接近透明的，因此毫米波成像在很多情况下具备天然的优势，适于无接触、非侵入式安全检查。

毫米波的波长在毫米量级，相比X射线不具有致电离特性，且难以穿透人体皮肤表面，因而低功率毫米波信号对人体无害。同时，毫米波能够实现半波长的高分辨率成像，对于波长在1～10mm之间的毫米波来说，能够分辨0.5～5mm的物体，因而满足人体安检中对于刀具、爆炸物甚至打火机等违禁品的查验。

毫米波对常见衣服穿透能力强，当频率小于300GHz时，毫米波对衣物的穿透率大于-3dB，且随着频率的增高而降低，当频率接近中红外时，穿透率下降到接近-30dB的水平。

人体的皮肤对于毫米波反射率接近金属的水平，因而人体表面反射的毫米波信号的信噪比相对较高，同时在高亮的人体背景下，低亮度的粉末状可疑物以及各类其他可疑物的轮廓将会凸显出来。

毫米波成像可以分为主动毫米波成像和被动毫米波成像，被动毫米波成像不发射毫米波，而仅使用接收天线接收被检物体例如人体发出的毫米波，因而具有完全不对人体照射毫米波并且成像速度快的优点，但是受环境影响相对教导；主动毫米波成像是使用发射天线发射毫米波照射例如人体的物体，使用接收天线接收返回的毫米波，因而成本相对较高，采集时间相对长，但是受环境影响小，图像质量好。

主动毫米波成像可以实现全息成像，“全息”指的是重建物体图像所需的全部信息，包括幅度及相位信息，毫米波全息成像系统形式通常为阵列形式，无透镜聚焦装置，通过信号处理算法实现聚焦成像。主动式毫米波全息成像与光学全息成像共性在于，都是通过记录波的幅度相位信息来获取三维图像，不同之处在于，毫米波全息直接解调并记录幅度相位信息，光学全息由于光频段较高，直接解调并记录相位信息难度较大，通常采用间接方式记录相位信息；光学全息成像一般包括记录过程和再现过程：在记录过程中，引入参考光，使其与物光波在全息干涉板上发射干涉，形成干涉条纹，记录物光波前信息：在再现过程，使用参考光照射全息干涉板，再现物光波，因而可以看到物体的立体图像。

与光学全息成像不同，毫米波全息成像依赖于外差混频技术，其测量的不再是毫米波强度，而是包含幅度与相位信息的复信号。图1示出了毫米波全息测量原理的示意图。如图1所示，毫米波源发出的毫米波信号通过耦合器分为两路，一路信号通过发射天线照射在成像物体上，另一路信号输入到I/Q解调器中作为参考信号。物体反射的毫米波信号被接收天线接收，经过功率放大器后作为测量信号输入到I/Q解调器。I/Q解调器利用参考信号实现对测量信号的相位提取。

图2示出了根据本发明的实施例的毫米波安检仪的结构示意图。图3示出了根据本发明的实施例的毫米波安检仪对目标物体进行扫描的扫描平面的示意图。

如图2所示，毫米波安检仪100包括用于对目标物体(例如人体)进行扫描的毫米波安检仪。作为示例，图2中示出了位于人体前后两侧处的两个毫米波安检仪。然而，这仅是示例，例如可以根据需要而仅包括一个毫米波安检仪。如图2所示，每个毫米波安检仪包括毫米波收发天线阵列10，以及用于沿y方向驱动毫米波收发天线阵列10行进的驱动装置20。

同样，应当理解的是，作为示例，图2示出了垂直运动与一维水平机械扫描的天线阵列形式。然而，本发明不限于此，毫米波收发天线阵列也可以是水平运动加一维垂直机械扫描的阵列形式，或面阵列形式。

在图2所示的实施例中，毫米波收发天线阵列10包括沿x方向布置的多个收发单元。一个收发单元可以被称为或限定一个通道，包括发射天线和接收天线，发射天线和接收天线相邻布置，近似认为二者处于同一位置。因此，每个收发单元可以具有各自的通道位置信息x(例如，图3中的x₁、x₂、…、x_n)。此外，在进行扫描时，由于驱动装置20的驱动作用，毫米波收发天线阵列10将沿y方向从上至下或从下至上扫描目标物体，这使得每个收发单元还可以具有各自的竖直位置信息y(例如，图3中的y₁、y₂、…、y_n)。因此，毫米波收发天线阵列10在扫描期间将具有多个不同的扫描位置(x,y)。

进一步地，执行扫描时，还在每个位置遍历扫描频率范围，即在不同的扫描位置(x,y)分时地以多个频率f照射目标物体，并同时在相同位置接收从目标物体反射的毫米波。由此，在执行扫描后，毫米波收发天线阵列10可以获得基于不同的扫描位置(包括通道位置信息x和竖直位置信息y)以及不同的所发射的毫米波的频率(即频率信息f)的回波数据的集合s(x,y,f)。

为了清楚显示，图3中仅示出了y₁、y₂和y_n。然而，本领域技术人员可以清楚地理解，本发明还可以包括除了y₁、y₂和y_n之外的其他竖直位置。

然后，如图3所示，基于应用以下等式(1)，对回波数据的集合s(x,y,f)进行重建，则可以重建得到目标物体的复反射率图像信息σ(x’,y’,z)，从而经由复反射率图像信息σ(x’,y’,z)获得目标物体的扫描图像。

其中，σ(x’,y’,z)为重建后的三维全息数据；s(x,y,f)为不同位置采样的回波数据的集合，x为水平通道采样位置，y为竖直采样位置，f为毫米波频率；指数项中，e为自然常数，j为虚数单位，k为波数，k_x和k_x为波数k在x和y两个方向的分量，R₀为阵列面到成像中心的距离；/>为三维傅里叶逆变换，FT_2D为二维傅里叶变换；STOLT{}为插值运算符。

如背景技术部分所描述的，在某些情况下，毫米波安检仪周围的环境的可能变化，或毫米波安检仪的毫米波收发天线阵列10的内部器件和/或线缆的受力可能变化。这将导致这些信号的传输长度发生改变，从而引起相位变化，导致回波数据的集合s(x,y,f)中的某些回波信号发生漂移，使得重建出的图像质量变化，例如在相应区域处会出现伪影或竖条纹，导致看不清目标物体。

在这种情况下，通过对回波数据的集合s(x,y,f)的相位进行调节和补偿，可以实现校准回波信号的传输长度，从而修正或清除图像中的伪影或竖条纹，提高图像质量的清晰度。下面的等式(2)示出了电磁波的相位变化与电磁波的传播路径长度之间的关系。从等式(2)中可以看到，电磁波的相位变化/>与电磁波的传播路径长度相关，即与回波信号的传输长度d相关。在一实施例中，回波信号的传输长度d可以表示目标物体至毫米波收发天线阵列10的距离。由此，可以通过对回波信号的传输长度d进行修正，来校准回波信号的相位变化/>从而实现修正最终图像。

其中，e为自然常数；f为发射的毫米波的频率；c为光速。

作为示例，在对回波数据的集合s(x,y,f)中包括的回波信号进行校准时，可以通过通道位置信息x，将回波数据的集合s(x,y,f)分组成多个基于通道的回波数据组。换言之，可以将具有相同的通道位置信息x的回波数据，即由毫米波收发天线阵列10中的处于单个通道中的单个收发单元获得的回波数据，分组到一个组中，以成为与该收发单元相对应的或与该收发单元所在通道的通道位置信息x相对应的基于通道的回波数据组。此后，可以从所获得的多个基于通道的回波数据组之中，选择待校准的一个基于通道的回波数据组中的回波数据进行校准操作。例如，计算最终相位补偿数据，并根据所计算的相位补偿数据执行回波数据的校准，如下文将详细描述的。而且，在所选择的基于通道的回波数据组被执行校准之后，可以从多个基于通道的回波数据组之中选择下一待校准的基于通道的回波数据组执行校准。例如，计算另一最终相位补偿数据。

以这种方式，可以针对每个通道上的回波数据进行单独校准，从而提高信号校准的可靠性和准确性。这是因为每个通道的收发单元可能受到环境的影响不同，或者每个通道的收发单元的自身器件的损坏程度不一致，因此信号的漂移程度不同，所以以通道为单位进行校准可以确保针对收发单元的漂移特性而实现有效且具有针对性的校准。

在另一实施例中，可以根据实际应用中的通道特点，将两个或更多个通道上的收发单元分组成一组。换言之，可以将包括两个或更多个通道位置信息的回波数据分组成一个基于通道的回波数据组。由于在某些情况下，为了实现图像成像的某些特定效果，可能将毫米波收发天线阵列10中的两个或更多个收发单元配置成一个操作组并具有相同的操作特性。因此，这些收发单元可能的信号漂移程度将是彼此接近的，所以可以被分组在一起进行统一校准。以这种方式，通过将具有相似漂移表现的两个或更多个通道上的收发单元的回波信号分组成一个基于通道的回波数据组，可以加快图像校准进程、减少计算成本。

进一步地，可以基于任一竖直位置信息y，从所选择的基于通道的回波数据组中抽取一组回波数据作为代表回波数据组。根据本发明的实施例，可以利用所述代表回波数据组来计算相位校准因子(即，后文中的最终相位补偿数据)，从而根据所获得的相位校准因子，对代表回波数据所在的基于通道的回波数据组中的全部回波数据进行校准。

如上所述，由于信号的漂移而需要进行相位补偿，而信号漂移是由于毫米波收发天线阵列10的周围环境影响或器件本身的损坏问题导致。由此，毫米波收发天线阵列10中的每个收发单元的信号漂移与其所在的竖直位置y没有直接关系。换言之，收发单元的竖直位置y通常不会对信号漂移产生影响，收发单元在所有的竖直位置y处接收的回波信号将具有相似的漂移表现，因此仅需任意选择其中的一个竖直位置y作为代表，就可以对其它竖直位置y处的回波信号进行同样的校准。

以这种方式，可以根据任意竖直位置信息y，从待校准的一个基于通道的回波数据组中抽取出一组回波数据，并将其作为代表回波数据组。代表回波数据组可以包括多个代表回波数据。如上所述，由回波数据组成的回波数据的集合包括通道位置信息x、竖直位置信息y以及频率信息f。在这种情况下，代表回波数据组中的多个代表回波数据可以具有被选择的通道位置信息x和竖直位置信息y，但具有遍历扫描频率范围的多个不同的频率信息f。根据本发明的实施例，由于竖直位置信息y对信号偏移和相位校准没有影响作用，因此不会涉及对竖直位置信息y的计算，则将代表回波数据组中的多个代表回波数据简化记为s₀(x,f)。

然而，本发明不限于上述方式。即，本发明可以不对回波数据的集合进行分组。例如，根据实际需要和校准精度的需要，可以直接对回波数据的集合中的全部回波数据进行校准，并且可以直接将回波数据简化为s₀(x,f)。

根据本发明的实施例，可以根据所述毫米波安检仪发射的毫米波的通道和频率，计算多个相位补偿数据。具体地，可以根据以下等式(3)计算多个相位补偿数据：

其中，s(d’,f)为相位补偿数据；d’为根据毫米波的波长设定的毫米波传播路径长度补偿量；f为频率信息；c为光速。

如上所述，本发明旨在通过校正毫米波信号的传播路径长度，来校准毫米波的相位变化而毫米波的相位变化/>与毫米波的波长λ相关。由此，可以参考毫米波的波长λ，设定对毫米波的传播路径长度的补偿量，以获得经补偿的多个传播路径长度，并由此计算多个相位补偿数据s(d’,f)。以这种方式，可以通过后续的计算，从针对传播路径长度的多个补偿量中确定最佳补偿量，进而获得最佳的最终相位补偿数据，由此经由所述最终相位补偿数据实现回波信号的自校准。

作为示例，可以根据如下方式设定毫米波传播路径长度补偿量d’。可以首选取两个端点补偿量。例如，分别取-λ/4和λ/4作为两个端点补偿量。然后，在两个端点补偿量所限定的范围内以特定的补偿步长确定至少一个中间补偿量。由此，两个端点补偿量和至少一个中间补偿量可以构成多个毫米波传播路径长度补偿量d’，从而计算得到相应的多个相位补偿数据s(d’,f)。

具体地，作为示例，设补偿步长△d’＝λ/20，取第一端点补偿量为d₁’＝－λ/4，并且第二端点补偿量为d₂’＝λ/4，则可以从第一端点补偿量d₁’开始，以补偿步长Δd’计算多个中间补偿量，直到计算到第二端点补偿量d₂’为止。由此，可以获得多个毫米波传播路径长度补偿量d’。其中λ＝c/f₀，λ为毫米波的波长；c为光速；f₀为毫米波安检仪100发射的毫米波的中心频率。作为示例，中心频率f₀可以是74GHz～84GHz的带宽范围。然而，应当注意的是，上述的端点补偿量以及补偿步长的设置仅仅是示例，本发明不限于此，并且可以根据具体的实际应用需要而设定不同的端点补偿量以及补偿步长。此外，中心频率f₀也可以根据实际需要而处于不同的带宽范围内。

进一步地，针对代表回波数据组中的每个代表回波数据s₀(x,f)，利用多个相位补偿数据s(d’,f)分别对代表回波数据s₀(x,f)进行校正，以获得与每个代表回波数据s₀(x,f)相对应的多个修正回波数据s_d(x,f)。

图4示出了根据本发明的实施例的多个代表回波数据以及每个代表回波数据所对应的多个修正回波数据的示例。

如图4所示，以具有通道位置信息x₁的基于通道的回波数据组，并且以3个照射频率(f₁、f₂、f₃)作为示例进行说明，因此如上所述，代表回波数据组可以包括第一代表回波数据s₀(x₁,f₁)、第二代表回波数据s₀(x₁,f₂)、第三代表回波数据s₀(x₁,f₃)。此外，为了便于说明，假设设定两个毫米波传播路径长度补偿量d’(即，第一补偿量d₁’和第二补偿量d₂’)对代表回波数据进行相位补偿。然而，如上所述，本发明可以不止设定两个补偿量d’，而是通常可以设定更多补偿量d’，以提高计算的准确性、确保图像修正效果。

根据本发明的实施例，根据第一补偿量d₁’和第二补偿量d₂’，并根据上述的等式(3)，可以计算得到第一相位补偿数据s(d₁’,f)和第二相位补偿数据s(d₂’,f)。利用所计算的两个相位补偿数据s(d₁’,f)、s(d₂’,f)，针对三个代表回波数据s₀(x₁,f₁)、s₀(x₁,f₂)、s₀(x₁,f₃)分别进行校正。

具体地，针对第一代表回波数据s₀(x₁,f₁)，利用第一相位补偿数据s(d₁’,f)和第二相位补偿数据s(d₂’,f)进行校正，以获得针对第一代表回波数据s₀(x₁,f₁)的第一修正回波数据s_d1(x₁,f₁)和第二修正回波数据s_d2(x₁,f₁)。类似地，针对第二代表回波数据s₀(x₁,f₂)，利用第一相位补偿数据s(d₁’,f)和第二相位补偿数据s(d₂’,f)进行校正，以获得针对第二代表回波数据s₀(x₁,f₂)的第一修正回波数据s_d1(x₁,f₂)和第二修正回波数据s_d2(x₁,f₂)。类似地，针对第三代表回波数据s₀(x₁,f₃)，利用第一相位补偿数据s(d₁’,f)和第二相位补偿数据s(d₂’,f)进行校正，以获得针对第三代表回波数据s₀(x₁,f₃)的第一修正回波数据s_d1(x₁,f₃)和第二修正回波数据s_d2(x₁,f₃)。

作为示例，可以利用以下等式(4)，根据相位补偿数据s(d’,f)对代表回波数据s₀(x,f)进行校正，以计算修正回波数据s_d(x,f)。然而，本发明的实施例不限于此，可以考虑使用其他能够实现回波数据的相位补偿的方式。

进一步地，可以计算代表回波数据组中的所有代表回波数据s₀(x,f)的与同一相位补偿数据s(d’,f)相对应的修正回波数据s_d(x,f)的幅值之和，以获得与多个相位补偿数据s(d’,f)的数量相对应数量的多个幅值和。

根据本发明的实施例，可以通过对每个修正回波数据s_d(x,f)的频率维进行一维傅里叶逆变换而获得所述修正回波数据的幅值。作为示例，可以根据以下等式(5)进行所述一维傅里叶逆变换，并由此得到变换结果s₂(x,f)。然后，对s₂(x,f)计算以获得每个修正回波数据s_d(x,f)的幅值A。

s₂(x,f)＝FT^-1{s_d(x,f)} (5)

其中，FT^-1为一维傅里叶逆变换，s_d(x,f)为修正回波数据，s₂(x,f)为变换后的空间域数据。

仍然以图4所示的示例进行说明。在获得每个代表回波数据的多个修正回波数据的情况下，可以针对所有的修正回波数据，即s_d1(x₁,f₁)、s_d2(x₁,f₁)、s_d1(x₁,f₂)、s_d2(x₁,f₂)、s_d1(x₁,f₃)、s_d2(x₁,f₃)分别获得各自的幅值。

此后，根据相位补偿数据，分别进行幅值和的计算。作为示例，可以根据以下等式(6)计算修正回波数据的幅值A之和：

其中，M为所计算的修正回波数据s_d(x,f)具有的通道x的数量；N为所计算的修正回波数据s_d(x,f)具有的频率f的数量；S_abs(d’)为幅值和。

具体地，如图4所示，将利用第一相位补偿数据s(d₁’,f)计算的修正回波数据s_d1(x₁,f₁)、s_d1(x₁,f₂)、s_d1(x₁,f₃)的各自的幅值进行相加，以计算得到与第一相位补偿数据s(d₁’,f)相对应的第一幅值和S_abs(d₁’)。类似地，将利用第二相位补偿数据s(d₂’,f)计算的修正回波数据s_d2(x₁,f₁)、s_d2(x₁,f₂)、s_d2(x₁,f₃)的各自的幅值进行相加，以计算得到与第二相位补偿数据s(d₂’,f)相对应的第二幅值和S_abs(d₂’)。

在其他实施例中，当包括第三补偿量、第四补偿量或更多个补偿量时，可以以与参考第一补偿量d₁’和第二补偿量d₂’所描述的相位补偿方式相似的方式进行修正回波数据和幅值和的计算，并由此可以进行后续的幅值和的大小比较。

以这种方式，通过计算每个修正回波数据的幅值，并将利用同一相位补偿数据进行校正而获得的所有修正回波数据的幅值进行相加，可以在不同相位补偿数据之间进行幅值和的比较。由于根据毫米波收发天线阵列的特点，回波信号经过一维傅里叶逆变换(脉冲压缩)之后，空间域的信号在z＝0附近其幅值和的大小可以表示回波信号的漂移程度。即，当回波信号的漂移程度较大时，幅值和的大小也会相应较大。因此，根据幅值和的比较，可以从所计算的多个幅值和之中确定最小的幅值和，由此获得漂移度最小或甚至没有漂移的经校准的回波信号。

进一步地，可以根据以下等式(7)，从多个幅值和之中找到最小幅值和，并由此确定与该最小幅值和相对应的相位补偿数据以及毫米波传播路径长度补偿量d_min。

d_min＝argmin{S_abs(d')} (7)

如图4所示，可以从所计算的第一幅值和S_abs(d₁’)和第二幅值和S_abs(d₂’)之中，比较得到最小幅值和，例如可以为第一幅值和S_abs(d₁’)。根据所述第一幅值和S_abs(d₁’)，可以获取与最小的第一幅值和S_abs(d₁’)相对应的相位补偿数据(即，第一相位补偿数据s(d₁’,f))作为最终相位补偿数据，并可以将最终相位补偿数据记为s(d_min,f)。以这种方式，可以获得适用于校准包括代表回波数据s₀(x₁,f₁)、s₀(x₁,f₂)、s₀(x₁,f₃)的代表回波数据组的最终相位补偿数据s(d_min,f)。如上所述，由于竖直位置信息y对于信号漂移没有影响作用，因此代表回波数据用于代表具有通道位置信息x₁的基于通道的回波数据组中的所有回波数据。由此，所获得的最终相位补偿数据s(d_min,f)可以用于对所选择的基于通道的回波数据组中的所有回波数据进行相位补偿校正，从而实现回波信号自校准，去除重建图像中的伪影或竖条纹、改善图像质量和清晰度。

具体地，可以再次利用上文的等式(4)，利用最终相位补偿数据s(d_min,f)对基于通道的回波数据组中的所有回波数据进行相位补偿校正。例如，

其中，s₀(x,f)为代表回波数据所在的基于通道的回波数据组中的回波数据；s(d_min,f)为最终相位补偿数据；s(x,f)为经校准的回波数据。

根据本发明的实施例，可以在针对每个基于通道的回波数据组计算经校准的回波数据之后，获得由所有经校准的回波数据组成的经校准的回波数据的集合s(x,y,f)。由此，利用上文的等式(1)，以经校准的回波数据的集合s(x,y,f)计算复反射率图像信息f(X,Y,Z)，可以使得重建的图像不再出现竖条纹或伪影，因此图像质量提高并能够清楚地看到目标物体，实现优异的安检效果。

有利地，根据本发明的实施例的毫米波安检仪的信号校准方法，能够直接对毫米波安检仪扫描的回波信号中的相位进行补偿和校准，并由此实现图像修正。因此，根据本发明的实施例的方法可以实现回波信号的自校准，而无需像现有技术中的方案那样需要借助标准件或校准件来完成校准。此外，根据本发明的实施例的方法还可以实现实时校准。这使得在毫米波安检仪进行实际的安检过程中，能够实时地输出经校准的回波数据，并经由经校准的回波数据重建高质量图像。因此，可以省略毫米波安检仪的单独的设备调试时间，从而节省时间和经济成本。另外，由于针对回波信号进行自校准，因此可以在回波信号随着毫米波安检仪的环境和/或器件使用情况而发生漂移情况的变化时，用于对回波数据进行校准的数据也会自动地相应改变，从而确保始终输出高质量的重建图像。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (13)

1.一种校准毫米波安检仪的信号的方法，所述方法包括：

获取所述毫米波安检仪对物体执行毫米波扫描后得到的回波数据的集合；

根据所述毫米波安检仪发射的毫米波的通道和频率，计算多个相位补偿数据；

利用所述多个相位补偿数据分别对所述回波数据进行校正，以获得与所校正的回波数据相对应的多个修正回波数据；

计算与同一相位补偿数据相对应的修正回波数据的幅值之和，以获得数量与所述多个相位补偿数据的数量相对应的多个幅值和；

选择所述多个幅值和之中的最小幅值和，并将与所述最小幅值和相对应的相位补偿数据确定为最终相位补偿数据；以及

利用所述最终相位补偿数据对所述回波数据进行校准。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括根据以下等式计算所述多个相位补偿数据：

其中，s(d’,f)为所述相位补偿数据；d’为根据毫米波的波长设定的毫米波传播路径长度补偿量；f为所述发射的毫米波的频率；c为光速；

其中，通过设定多个所述毫米波传播路径长度补偿量来计算所述多个相位补偿数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，设定多个所述毫米波传播路径长度补偿量包括：

设定与所述毫米波的波长相关的第一端点补偿量和第二端点补偿量；

设定补偿步长，以根据所述补偿步长，计算在所述第一端点补偿量和所述第二端点补偿量之间的至少一个中间补偿量；以及

将所述第一端点补偿量、所述第二端点补偿量和所述至少一个中间补偿量设定成所述多个所述毫米波传播路径长度补偿量。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，

所述第一端点补偿量为d₁’＝－λ/4，所述第二端点补偿量为d₂’＝λ/4，以及所述补偿步长为△d’＝λ/20；

其中，λ＝c/f₀；

其中，λ为所述毫米波的波长；c为光速；f₀为所述发射的毫米波的中心频率。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括根据以下等式计算所述修正回波数据：

其中，s_d(x,f)为所述修正回波数据；s₀(x,f)为所述回波数据；s(d’,f)为所述相位补偿数据。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：

通过对每个所述修正回波数据的频率维进行一维傅里叶逆变换而获得所述修正回波数据的幅值；

通过将利用同一相位补偿数据计算的修正回波数据的幅值进行相加，以获得所述幅值和；以及

针对每个相位补偿数据，分别执行幅值相加计算，以获得与每个相位补偿数据分别相对应的所述幅值和。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，

其中，所述毫米波安检仪包括毫米波收发天线阵列和驱动装置，所述毫米波收发天线阵列包括多个收发单元，所述多个收发单元被配置成发射毫米波并获取所述回波数据的集合；

其中，所述多个收发单元被布置成具有各自的通道位置，并且所述驱动装置被配置成驱动所述毫米波收发天线阵列以在多个竖直位置处对所述物体执行毫米波扫描，使得所述回波数据的集合包括表示所述通道位置的通道位置信息和表示所述竖直位置的竖直位置信息。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述方法还包括：

基于所述通道位置信息，将所述回波数据的集合分组成多个基于通道的回波数据组，并针对所述多个基于通道的回波数据组分别计算所述最终相位补偿数据。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述基于通道的回波数据组包括一个通道位置信息的回波数据，或包括两个或更多个通道位置信息的回波数据。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述方法还包括：

针对每个基于通道的回波数据组，基于任一所述竖直位置信息，从中抽取一组回波数据作为代表回波数据组，以基于所述代表回波数据组计算用于校准相应的基于通道的回波数据组的所述最终相位补偿数据。

11.根据权利要求7所述的方法，其中，所述多个收发单元还被配置成以多个频率发射毫米波来执行对所述物体的扫描，使得所述回波数据的集合还包括表示所述发射的毫米波的频率的频率信息。

12.一种使用毫米波安检仪的成像方法，所述方法包括：

向物体发射毫米波，以对所述物体执行毫米波扫描；

获取从所述物体反射的回波数据的集合；

对所述回波数据的集合执行校准过程；以及

对经校准的回波数据的集合进行重建，以获得所述物体的成像图像；

其中，根据权利要求1-11中任一项所述的方法执行所述校准过程。

13.一种存储有计算机指令的计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令被配置成当在计算机上运行时，使所述计算机执行根据权利要求1-11中任一项所述的方法。