多频连续波系统的聚焦成像校准方法

摘要

本发明提供了一种多频连续波系统聚焦成像校准方法，从多频连续波系统的二维扫描数据中，抽取出各频率数据，先进行单频聚焦成像，获得最佳聚焦图像。在此图像上抽取大信噪比像素数据，计算出平均相位偏差和平均幅度。再利用计算结果构成校准补偿因子，对多频数据进行相位和幅度校准。校准后的数据进行多频成像处理，能够获得良好的聚焦成像效果，目标轮廓更清晰，背景杂波更少，信噪比有效提高。由于所利用的数据多，信息丰富，校准精度高。本发明是数据驱动的校准方法，无需校准硬件附件，也不需要进行复杂的校准测量。

主权项

一种多频连续波系统的聚焦成像校准方法，其特征在于包括单频聚焦成像、大信噪比数据抽取、平均相位偏差和平均幅度计算、多频数据的相位和幅度校准四个步骤，第一步，单频聚焦成像从多频连续波系统的二维扫描数据中，抽取出各频率的数据，对每个频率的数据单独进行聚焦成像处理，用下式表示：Y(f_i)＝ψ{R(f_i)}                 (1)式中R(f_i)为频率f_i的单频数据矩阵(f_i＝f₁,f₂,…,f_I)，来自x轴和y轴平面二维扫描的多频数据矩阵R′_fxy；ψ{·}表示聚焦成像处理的运算符，在目标距离d和传播介质介电常数ε两参数已知情况下，直接输入参数值获得最佳聚焦成像结果；若参数未知，采用自聚焦方法，获得最佳聚焦度的成像结果；矩阵Y(f_i)为聚焦成像后的图像数据矩阵；第二步，大信噪比数据抽取从单频聚焦成像结果Y(f_i)中抽取出大信噪比像素，构成数组D_k(f_i)：D_k(f_i)＝Y_mn(f_i),if|Y_mn(f_i)|≥λ k＝1,2,…,K   (2)式中λ为幅度判断门限，由所允许的最低信噪比决定；m为x轴的像素序号，其中m＝1,2,…,M；n为y轴的像素序号，其中n＝1,2,…,N；第三步，平均相位偏差和平均幅度计算由抽取的数组D_k(f_i)，通过期望值计算，得到平均相位偏差和平均幅度：$\bar{\alpha }\left(f\right)=\frac{1}{K}\underset{k=1}{\overset{K}{\Sigma }}\left|D_k\left(f_i\right)\right|---\left(4\right)$式中ang{·}为相位计算函数；第四步，多频数据的相位和幅度校准利用第三步计算出的平均相位偏差和平均幅度构成校准补偿因子：再利用校准补偿因子对多频数据矩阵R′_fxy进行相位和幅度校准：$R_{f_i\mathrm{mn}}^{″}=R_{f_i\mathrm{mn}}^{\prime }·\gamma \left(f_i\right)---\left(6\right)$公式(6)是对多频数据矩阵R′_fxy的每个单元数据做校准补偿，校准后的数据R″_fxy能使得目标成像结果的相位均值为零，幅度均值为1，以去除各频率的相位偏差，补偿幅度的不一致性；完成校准后，利用校准后的数据R″_fxy进行多频成像处理，能够获得无相位偏差和无幅度偏差的成像结果。