Loading...

Improving Resolution in Millimeter-Wave Imaging Systems

Kazemi, Mohmoud | 2018

1704 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 51073 (05)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Electrical Engineering
  6. Advisor(s): Shabany, Mahdi; Kavehvash, Zahra
  7. Abstract:
  8. Nowadays, millimeter-wave imaging is widely used in security and medical applications. The growing threat from terrorist attacks is driven research on novel ways to enhance security inspection systems. Millimeter-wave imaging not only is an effective option of penetrating into dielectric materials including cloth, but also provides suitable imaging resolution. Moreover, millimeter-wave imaging is capable of identifying different materials making it a promising option for concealed weapon detection. In spite of X-ray, millimeter-wave imaging is non-ionizing, allowing for non-invasive imaging. In this thesis, first we investigate different millimeter-wave imaging systems and reconstruction algorithms. Moreover, we study such imaging systems, especially multi-static systems, in k-space domain and discuss the problem of the reconstruction algorithms. Based on this analysis, we propose the modified reconstruction algorithm and compare it with the current reconstruction algorithms, and also, rotate the transmitter antennas in multi-static arrays to enhance the imaging resolution. The provided simulation and experimental measurements prove the considerable quality enhancement in the proposed approach. Using the proposed structure and algorithm, the average improvement in PSNR, SSIM and DIC metrics of 2.87 dB, 0.22 and 0.17, are obtained, respectively. Also we implemented some reconstruction algorithms. In this thesis, PCA method is implemented on FPGA and GPU architectures. Also, the current trend of reconstruction algorithms based on fast-fourier is challenged, and a real-time GPU implementation of basic algorithms is presented
  9. Keywords:
  10. Image Reconstruction ; Graphic Processing ; Field Programmable Gate Array (FPGA) ; Super-Resolution ; Multistatic Imaging ; Millimeter-Wave Imaging

 Digital Object List

 Bookmark

  • مقدمه
  • تصویربرداری موج میلیمتری
    • تقسیم بندی سیستم‌های تصویربرداری برحسب وجود یا عدم وجود فرستنده
      • سیستم‌های غیر فعال
      • سیستم‌های فعال
    • نحوه پویش فضا در سیستم‌های تصویربرداری موج میلیمتری
      • تصویربرداری با یک زوج آنتن فرستنده و گیرنده و پویش کامل فضا به صورت مکانیکی
      • تصویربرداری با آرایه یک بعدی در یک جهت و پویش مکانیکی در جهت دیگر
      • تصویربرداری با آرایه کامل دو بعدی و پویش به کمک آرایه فازی
      • تصویربرداری با آرایه کامل دو بعدی و پویش به کمک کلید‌های الکترونیکی
      • تصویربرداری با پویش به وسیله ادوات اپتیکی
    • دسته بندی سیستم‌های تصویربرداری بر اساس نحوه ارسال و دریافت موج
      • سیستم‌های مونو استاتیک
      • سیستم‌های بای استاتیک
      • سیستم‌هایی مالتی استاتیک
  • روابط بازسازی
    • بازسازی تصویر در ساختار مونو استاتیک
    • استفاده از PCA جهت بازسازی تصویر در راستای عمقی در ساختار مونو استاتیک
      • معرفی PCA
      • بازسازی تصویربرداری مونو استاتیک به کمک PCA
    • بازسازی تصویر در ساختار مالتی استاتیک
  • چالش‌های سیستم تصویربرداری مالتی استاتیک
    • تعریف مفاهیم مورد نیاز
      • محدودیت‌های قدرت تفکیک
        • نرخ نایکوئیست
        • تابع انکسار فضا
        • نحوه داده برداری
      • روش‌های ارائه شده برای افزایش قدرت تفکیک
        • روش Ptychography Fourier
        • روش تابش ساختاری در ذره بینی
        • روش تابش ساختاری در حوزه موج میلیمتری
      • فضای k
        • تجزیه موج‌های کروی به صورت بر هم نهی موج‌های صفحه ای
        • مفهوم فضای k
        • بررسی فضای k در تصویربرداری مونو استاتیک
        • بررسی فضای k در تصویربرداری مالتی استاتیک
        • شبیه سازی
    • چالش‌های ساختار مالتی استاتیک
  • راهکار‌های پیشنهادی جهت بهبود کیفیت تصویر در ساختار مالتی استاتیک
    • تصحیح رابطه بازسازی در ساختار مالتی استاتیک بر مبنای تحلیل فضای k
      • بهبود هزینه محاسباتی روش بازسازی جبران سازی شده دقیق
      • شبیه سازی
    • اصلاح ساختار مالتی استاتیک جهت بهبود کیفیت تصویر با تحلیل فضای k
      • شبیه سازی
    • بازسازی تصویر از داده‌های آزمایشگاهی بر اساس الگوریتم و ساختار پیشنهادی
  • پیاده سازی الگوریتم‌های بازسازی و راهکار پیشنهادی جهت افزایش سرعت پیاده سازی دیجیتال
    • پیاده سازی سریع الگوریتم بازسازی Back-Projection برای ساختار تصویربرداری استوانه ای بر روی پردازنده گرافیکی
      • نکات پیاده سازی بر روی واحد پردازش گرافیکی
      • نتایج پیاده سازی بر روی واحد پردازش گرافیکی
    • پیاده سازی PCA جهت بازسازی در راستای عمقی
      • الگوریتم Hestenes-Jacobi
      • بسط الگوریتم Hestenes-Jacobi برای داده‌های مختلط
      • موازی سازی الگوریتم Hestenes-Jacobi
      • پیاده سازی الگوریتم Hestenes-Jacobi بر روی پردازنده و پردازنده گرافیکی
      • پیاده سازی الگوریتم Hestenes-Jacobi بر روی FPGA
  • جمع بندی
  • کتاب‌نامه
...see more