【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及毫米波近场成像，特别涉及一种适用于任意轨迹的基于局部频谱压缩的手持式sar三维快速近场成像方法。
技术介绍
1、基于近场有源阵列的毫米波成像技术在实现大孔径和宽操作带宽时，可实现高空间分辨率。加上毫米波的非电离特性和可穿透性，这项技术已被广泛研究和应用于各个领域，包括安全检查、医疗诊断、穿墙成像和无损检测。
2、在安全检查和无损检测等应用中，3d毫米波成像系统的需求不仅是性能高效，还需要体积紧凑、便携性强和价格合理。手持式sar成像系统因其独特的优势，如灵活性高、操作简便和成本效益高，已成为一种颇具竞争力的解决方案，并受到了广泛的研究关注。与传统sar系统相比，手持式系统采用物理阵列手动扫描的方式，这种方法虽然引入了扫描路径的不确定性和不均匀性，但也带来了操作上的极大便利和适应性。这种路径的不确定性对图像重建方法提出了更高的要求，使得主要挑战包括精确的雷达系统运动跟踪以及开发能够适应任意扫描轨迹的快速准确的三维成像方法。尽管雷达系统的精确运动跟踪已得到广泛研究，但针对手持式sar系统目前仍缺乏精确且高效的三维成像方法，许多应用场景对成像速度与质量要求极高，迫切需要准确的实时成像技术。
3、然而，已有的传统成像方法，比如时域上的后向投影方法(bpa)与基尔霍夫迁移方法(kma)，通过有效地补偿每个扫描位置的轨迹偏差，实现高精度图像重建，可直接应用于非均匀综合阵列，其但实际实现计算复杂度过高，在实时成像系统中的应用受到了阻碍。而大部分空间波数域成像方法是为均匀阵列设计的，虽然已有研究文献提出了适
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于局部频谱压缩的手持式sar三维快速近场成像方法，以解决近距离手持式sar系统成像方法中不能同时保证成像精度和计算效率等问题。
2、本专利技术第一方面实施例提供一种基于局部频谱压缩的手持式sar三维快速近场成像方法，包括以下步骤：获取预设手持式sar系统发射的原始回波数据；根据目标等级对所述预设手持式sar系统的综合孔径进行划分，得到2m-1个一级子阵列，并在所述原始回波数据中抽取所述每个一级子阵列的回波信号，其中，m为目标等级，m≥2；利用llt计算每个一级子阵列在(u,v,n)坐标系里具有统一采样率的均匀采样网格，并将所述均匀采样网格转换为在(x,y,z)坐标系中的一级非均匀采样网格；利用所述每个一级子阵列的回波信号在所述一级非均匀采样网格对所述2m-1个一级子阵列进行重建，得到2m-1个一级子图像；对所述2m-1个一级子图像进行两两相干叠加，得到至少两个二级子图像，判断所述至少两个二级子图像是否满足预设条件，若不满足，则迭代执行两两相干叠加过程，直至满足所述预设条件，得到三维重建结果。
3、可选地，所述均匀采样网格的求解公式为：
4、
5、其中，(u,v,n)为llt坐标变换后的坐标系，kmax、kmin分别为毫米波信号波数的下限和上限，x′min,sa、x′max,sa、y′min,sa和y′max,sa分别为每个一级子阵列的x′、y′上下限，x、y、z为成像区域内散射点的坐标，x′0,sa，y′0,sa分别为每个一级子阵列的中与x和y最接近的x′和y′，r为成像区域内散射点坐标p与子阵列四个顶点之间的距离之和，x′min、x′max、y′min、y′max分别为综合孔径内阵元坐标的x′、y′上下限，t为成像区域内散射点坐标p与子阵列四个顶点之间的距离之和，其公式为：
6、
7、可选地，所述2m-1个一级子图像的求解公式为：
8、
9、其中，f1,n(p)为每个一级子阵列的子图像，s(p′,τ)为每个一级子阵列的回波信号，τ为阵元与成像区域散射点之间的双程传播延迟，p为成像区域内散射点坐标，p′为综合孔径内阵元坐标，c为光速。
10、可选地，所述对所述2m-1个一级子图像进行两两相干叠加，得到至少两个二级子图像，判断所述至少两个二级子图像是否满足预设条件，若不满足，则迭代执行两两相干叠加过程，直至满足所述预设条件，得到所述目标等级的子图像，包括：
11、计算所述2m-2个二级子图像对应的非均匀采样网格；
12、利用sdc方法将所述每个子阵列的一级子图像进行空间下变频操作，得到2m-1个压缩子图像；
13、将所述2m-1个压缩子图像插值至其对应的非均匀采样网格中，再将每个压缩子图像与其共轭空间下变频函数相乘，得到2m-1个原频谱子图像；
14、将所述2m-1个原频谱子图像进行两两相干叠加，得到2m-2个子图像；
15、判断所述2m-2个子图像是否满足所述预设条件，若不满足，则迭代计算新的非均匀采样网格，并执行两两相干叠加，直至满足所述预设条件，得到所述三维重建结果。
16、可选地，所述压缩子图像的求解公式为：
17、f′m,n(p)＝fm,n(p)e-jφ
18、
19、其中，f′m,n(p)为子阵列的当前等级子图像的压缩子图像，m为当前等级，2≤m≤m，n＝2m-m为当前等级子阵列的个数，p为成像区域内散射点坐标，fm,n(p)为子阵列的当前等级子图像，e为自然对数，j为虚数单位，φ为相位项，kmax、kmin为毫米波信号波数的下限和上限，r为空间点p与子阵列四个顶点之间的距离之和，x′min、x′max、y′min、y′max分别为综合孔径内阵元坐标的x′、y′上下限。
20、可选地，所述预设条件为所述2m-2个子图像是否为最终的一个成像结果。
21、本专利技术第二方面实施例提供一种基于局部频谱压缩的手持式sar三维快速近场成像装置，包括：获取模块，用于获取预设手持式sar系统发射的原始回波数据；划分模块，用于根据目标等级对所述预设手持式sar系统的综合孔径进行划分，得到2m-1个一级子阵列，并在所述原始回波数据中抽取所述每个一级子阵列的回波信号，其中，m为目标等级，m≥2；网络转换模块，用于利用llt计算每个一级子阵列在(u,v,n)坐标里具有统一采样率的均匀采样网格，并将所述均匀采样网格转换为在(x,y,z)坐标中的一级非均匀采样网格；重建模块，用于利用所述每个一级子阵列的回波信号在所述一级非均匀采样网格对所述2m-1个一级子阵列进行重建，得到2m-1个一级子图像；迭代叠加模块，用于迭代对所述2m-1个一级子图像进行两两相干叠加，得到至少两个二级子图像，判断所述至少两个二级子图像是否满足预设条件，若不满足，则迭代执行两两相干叠加过程，直至满足所述预设条件，得到三维重建结果。
22、本专利技术第三方面实施例提供一种电子设备，包本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于局部频谱压缩的手持式SAR三维快速近场成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于局部频谱压缩的手持式SAR三维快速近场成像方法，其特征在于，所述均匀采样网格的求解公式为：
3.根据权利要求1所述的基于局部频谱压缩的手持式SAR三维快速近场成像方法，其特征在于，所述2M-1个一级子图像的求解公式为：
4.根据权利要求1所述的基于局部频谱压缩的手持式SAR三维快速近场成像方法，其特征在于，所述对所述2M-1个一级子图像进行两两相干叠加，得到至少两个二级子图像，判断所述至少两个二级子图像是否满足预设条件，若不满足，则迭代执行两两相干叠加过程，直至满足所述预设条件，得到三维重建结果，包括：
5.根据权利要求4所述的基于局部频谱压缩的手持式SAR三维快速近场成像方法，其特征在于，所述压缩子图像的求解公式为：
6.根据权利要求4所述的基于局部频谱压缩的手持式SAR三维快速近场成像方法，其特征在于，所述预设条件为所述2M-2个子图像是否为最终的一个成像结果。
7.一种基于局部频谱压缩的手
8.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-6任一项所述的基于局部频谱压缩的手持式SAR三维快速近场成像方法。
9.一种计算机程序产品，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1-6任一项所述的基于局部频谱压缩的手持式SAR三维快速近场成像方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-6任一项所述的基于局部频谱压缩的手持式SAR三维快速近场成像方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于局部频谱压缩的手持式sar三维快速近场成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于局部频谱压缩的手持式sar三维快速近场成像方法，其特征在于，所述均匀采样网格的求解公式为：
3.根据权利要求1所述的基于局部频谱压缩的手持式sar三维快速近场成像方法，其特征在于，所述2m-1个一级子图像的求解公式为：
4.根据权利要求1所述的基于局部频谱压缩的手持式sar三维快速近场成像方法，其特征在于，所述对所述2m-1个一级子图像进行两两相干叠加，得到至少两个二级子图像，判断所述至少两个二级子图像是否满足预设条件，若不满足，则迭代执行两两相干叠加过程，直至满足所述预设条件，得到三维重建结果，包括：
5.根据权利要求4所述的基于局部频谱压缩的手持式sar三维快速近场成像方法，其特征在于，所述压缩子图像的求解公式为：
6.根据权...
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