近年来,一些恐怖分子和极端势力经常在火车站、飞机场等人流密集的地方开展恐怖袭击活动,给人民的生命健康和财产安全带来巨大损失。金属探测器、X光安检仪等传统的安检手段在检测物品的种类,乘客隐私的保护,安检通行的效率等方面存在或多或少的问题。随着毫米波集成器件和高性能处理器的大力发展,一种基于毫米波三维成像的安检技术逐渐进入人们的视野,成为安检领域研究的热点。传统的近场毫米波三维成像算法在Nyquist采样定律的严格要求下,采样时间长且需要后续处理的数据量很大,不利于硬件系统的设计和实施,难以适应高实时性安检通行的场景需求。因此,研究高分辨、高实时性的近场毫米波三维成像算法成为毫米波安检技术大规模推广的关键。为此,本文对近场频域稀疏毫米波三维成像处理方法展开了研究,具体研究工作如下:1.针对毫米波雷达三维成像,研究了雷达天线辐射远近场划分依据和对应的信号模型,建立了近场毫米波雷达成像几何和信号模型,在二维成像原理的基础上详细推导了近场毫米波三维成像的算法原理,并分析了成像算法的采样准则和分辨率,最后通过实验仿真验证了成像算法的正确性和有效性。2.针对传统毫米波三维成像算法采样时间长且采样数据量大的问题,研究了现代谱估计技术中的MUSIC超分辨方法,在稀疏采样的前提下,将近场毫米波距离向成像问题等效分解为目标位置的确定和散射信息的估计,通过邻近空间平滑技术和最小二乘方法改进并完善了MUSIC算法,实现了距离向MUSIC算法成像;在此基础上,将三维成像分解为若干个二维距离切面的聚焦问题,提出了一种基于MUSIC的近场频域稀疏毫米波三维成像算法,并通过点目标成像的数值仿真实验验证了所提算法的有效性和正确性。3.针对毫米波三维成像系统在实际工作场景中由于人体机动带来的图像散焦问题,研究了稀疏条件下的三维成像运动补偿方法,提出了一种基于PGA的平面阵列三维成像运动补偿方法,无需依赖于特定的误差模型,而是充分利用距离单元平面上相位误差的冗余性,通过对图像特征点求平均的方法来精确估计相位误差,达到使图像聚焦的目的,点目标仿真实验证明了所提方法的有效性。