人体表面微波极化全息成像方法与试验

人体表面微波全息成像是一种新型人体安全检测和形体测量技术，以微波作为探测手段，具有分辨率高、可穿透、高效率等特点，且采用低功率非电离辐射，对人体健康无任何影响。本项目针对已有和新提出的成像机制，考虑球面波、距离损耗、天线方向图和运动误差等多种因素的影响，(1) 建立近/远场环境下的人体表面微波全息成像解析模型；(2) 研究人体表面微波全息成像模式；(3) 改进和提出人体表面微波全息成像处理方法；(4) 开展人体表面微波全息成像试验与分析。进而发展拥有自主知识产权的人体表面微波全息成像技术，填补国内空白；并针对国际研究前沿，提出先进的成像模式，发展精确的全息成像处理方法，丰富人体表面全息成像理论，为后续实际产品的设计与研发提供理论与方法支撑。

人体表面微波全息成像是一种新型人体安全检测和形体测量技术，以微波作为探测手段，具有分辨率高、可穿透、高效率等特点，且采用低功率非电离辐射，对人体健康无任何影响。人体表面微波全息成像技术已成为微波成像理论与应用发展的又一个重要方向，是除了医学成像技术外的一种关注人体表面信息的探测手段。本项目针对已有和新提出的成像机制，考虑球面波、距离损耗、天线方向图和运动误差等多种因素的影响，具体开展了如下研究工作：(1) 球面波条件下的人体表面微波全息成像解析模型，建立考虑运动和测量误差影响的人体表面全息成像信号模型，分析了误差对人体表面全息成像质量的影响；(2) 研究人体表面微波全息成像模式，提出基于球面波条件，并考虑距离损耗和天线方向图的高精度人体全息成像处理方法；提出新的双站平面扫描几何的人体表面非后向散射微波散射信息获取机制，并发展相应的成像处理方法；提出基于稀疏天线的后向散射微波散射信息获取机制；(3) 人体表面微波全息成像处理方法方面，针对柱面扫描几何提出了基于波数域卷积积分的三维成像方法；提出了基于隐式频谱分解的双站三维Omega-K成像算法，通过对残余相位的分析和补偿，实现了高精度的双站三维成像；提出基于稀疏天线的人体表面全息成像处理方法；并通过实验数据处理完成了相应方法的有效性验证；(4) 构建了人体表面微波全息成像地面试验装置，研究了基于全极化信息获取的目标特征增强，推导了圆极化散射矩阵与线极化散射矩阵在Pauli基分解下的对应形式，并开展了人体表面多极化成像试验，获得了国际上第一张基于Pauli分解的全极化三维微波图像；(5) 研制了微波成像安全检测原理验证系统1部，开发了微波成像安全检测原理验证样机软件系统1套，该系统总体数据获取时间2.5~5s，成像处理时间1.5~3s，分辨能力5mm×8mm× 22mm，优于国际上同类系统。综上，本项目针对国际研究前沿，提出先进的成像模式，发展精确的全息成像处理方法，丰富人体表面全息成像理论，共计申报发明专利8项，授权1项，发表论文9篇，培养博士生4名，为后续实际产品的设计与研发提供理论与方法支撑。