题目：被动毫米波实时成像算法研究与DSP实现

        近年来，全球恐怖主义日益猖獗，暴力犯罪活动此起彼伏，公共场合的安全问题已成为各国政府持续关注的焦点。传统安检手段中，金属安检门只能检测人体是否携带金属目标，对汽油、炸药等非金属爆炸物无能为力；而X射线放射性较强，存在安全和隐私隐患，只能用于行李物品的安全检查。因此，目前人体安检仍然主要依靠人工手动检查，效率较低。被动毫米波成像技术作为一种新兴的人体安全检测手段，能够在不干涉人体行为的情况下，对人体携带的金属和非金属类隐匿危险品进行非接触式的快速检查。

        被动毫米波成像系统能够全天时、全天候工作，可穿透衣物，并且不主动发射电磁波、对人体没有伤害，已成为国内外研究的热点。基于综合孔径辐射计的毫米波人体安检成像系统，采用小孔径天线和波束合成技术等效传统的实大孔径天线，通过干涉测量替代传统的机械扫描，可在较快的成像速度下获得较高的温度灵敏度和空间分辨率，能够满足人流密集公共场所的人体安检需求。

        综合孔径辐射计成像系统通过干涉原理测量目标场景的空间频域信息（即“可视度函数”），进而反演获得场景的亮温图像。然而，综合孔径辐射计成像系统的高空间分辨率和实时成像速度是以系统的复杂度为代价换取的。为获得满足人体安检应用需求的空间分辨率，系统通常需要较多的接收通道，这也意味着较大运算量的图像反演过程。此外，对于人体安检应用，探测目标往往处于系统天线阵列的近场区域，近场条件下测得的可视度函数与目标场景的亮温分布不再满足傅里叶变换关系，因此无法使用二维FFT快速实现。而且，受近场条件和系统不理想性因素的影响，为了获得高质量的图像反演结果，通常需要使用合适的校正算法对可视度误差进行校正。这些都是综合孔径辐射计成像系统应用于人体安检领域时亟待解决的关键问题。

        因此，研究并实现一种快速实时的综合孔径辐射计近场成像算法，在保证一定成像质量的前提下，提高系统成像速度，以满足人体安检应用的实时成像需求具有重要的现实意义。本文将针对这一问题展开研究和讨论，论文主要包括以下内容：

        首先，介绍了综合孔径辐射计成像的基本原理。说明了亮温与毫米波接收机接收功率的关系；分析了可视度样本函数与目标场景亮温间的对应关系；介绍了北航微波工程实验室研制的二维综合孔径辐射计样机BHU-2D-U系统的总体结构及数字信号处理机的工作流程。

        其次，研究了被动毫米波成像系统的实时成像算法。详细讨论了远场和近场条件下可视度样本与目标场景亮温间的近似关系；针对BHU-2D-U样机，分析了近场条件和系统不理想性带来的可视度测量误差；针对人体安检实时成像的应用需求，分析了使用基于点源校正的傅里叶逆变换法进行近场成像的必要性和可行性；阐述了BHU-2D-U样机中可视度的生成、校正和反演过程，并在MATLAB中进行了仿真和验证。

        最后，在MATLAB仿真验证的基础上，以实验室自研的DSP+FPGA双芯片架构数字信号处理板为平台，完成了成像算法的移植、调试和优化，并进行了实验验证。结果表明，采用了8核DSP芯片TMS320C6678的数字信号处理板可满足人体安检应用中24帧/秒成像速度的实时性需求。

        论文结尾对所做的工作进行了总结并提出了展望。