无源毫米波成像信号处理单元设计及图像融合算法研究

摘要

无源毫米波探测成像技术由于其对金属或部分非金属等隐匿目标具有良好的探测性、探测手段无辐射，适合于在机场、车站等公共场所用于人体安检，近年来已成为安检领域的研究热点。探测系统接收场景自身辐射的毫米波亮温信息，采用信号处理以及图像处理等后期技术进行加工，形成可在显控终端显示的图像。在无源毫米波探测成像系统中，信号处理单元起着承上启下的中枢作用，其主要负责将数据采集单元采集到的毫米波信息转化成可清晰显示的毫米波图像。
　　本文以实际科研项目为平台，对信号处理单元进行了深入研究与设计。具体研究内容如下：
　　1、基于黑体辐射理论以及嵌入式软件基础等成像理论，对无源毫米波成像系统的系统结构框架进行了分析研究，并从整体上分析了信号处理单元在整个系统中所起的重要作用。
　　2、在无源毫米波成像系统中，融合的图像既具有光学图像信息表达丰富的优点，又具有毫米波图像隐匿危险物品可显现的特点。因此，本文结合图像融合的基本思路，研究提出了一种基于轮廓波变换的光学与毫米波图像融合算法。
　　3、研究了信号处理单元的硬件结构以及软件架构，搭建了相应的硬件系统，设计了相应的应用处理软件，并完成了信号处理单元的软件系统调试。
　　4、针对成像系统成像过程中遇到的帧间随机噪声等实际问题，研究提出了一系列基于实际应用的预处理算法。实验表明，预处理算法效果良好，提升了成像系统的成像质量。
　　通过项目验收的检验和相关实验的验证，本文设计信号处理单元均达到了设计的预期效果，提出的基于轮廓波变换的算法达到了预期效果，提出的基于实际应用的预处理算法也有效解决了相关问题。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 研究现状

1.3 本论文的主要工作和章节安排

第二章 无源毫米波成像和图像融合技术基础

2.1 无源毫米波成像系统基本理论

2.2 无源毫米波成像系统的结构

2.3 图像融合技术基础

2.4 DSP/BIOS微型操作系统简介

2.5 本章小结

第三章 基于轮廓波变换的毫米波及光学图像融合研究

3.1经典的图像融合算法

3.2基于QFB的方向性滤波器组

3.3 基于轮廓波变换的毫米波及光学图像融合

3.4 融合算法对实测数据仿真结果及分析

3.5 本章小结

第四章 基于DSP/BIOS的信号处理软件架构设计

4.1 信号处理单元的需求分析

4.2 信号处理单元软硬件选型

4.3 数据通信接口的设计

4.4 基于优先级的多处理任务软件架构设计

4.5 信号处理单元软件固化研究

4.6 本章小结

第五章 系统成像中相关工程问题的解决及总体测试

5.1 图像信息的提取以及数据参考点的搬移

5.2 通道之间的定标技术实现方法

5.3 空间行数据欠采样插值补偿方法研究

5.4 毫米波图像帧间动态随机噪声的抑制算法的研究

5.5 毫米波图像对比度拉伸

5.6 系统总体指标的测试

5.7 本章总结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果