CN101793953B - 用于室内毫米波成像安检系统的辅助源照射装置 - Google Patents

用于室内毫米波成像安检系统的辅助源照射装置 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种用于室内毫米波成像安检系统的辅助源照射装置，所述装置包括多个毫米波辅助源、毫米波离散体、成像背景墙。多个毫米波辅助源用于产生多入射角度的宽带、低功率可调、宽波束角的毫米波辐射；毫米波离散体用于将各个毫米波辅助源发射的毫米波波束进行波束扩展和相位离散，以使其向各个方向散射，到达成像场景时各波前各向同性、相位离散；成像背景墙用于提供一个干净成像背景，从而在毫米波图像中消减背景的干扰，凸现成像目标体。本发明提出的用于室内毫米波成像安检系统的辅助源照射装置，可以增强室内成像安检技术中目标识别所必需的图像对比度，实现室内毫米波成像安检的目的。

Description

用于室内毫米波成像安检系统的辅助源照射装置
技术领域
本发明属于安检技术领域，涉及一种辅助源照射装置，尤其涉及一种用于室内毫米波成像安检系统的辅助源照射装置。
背景技术
现在安检部门基本上使用X射线安检仪检测行李中的违禁品，由于X射线电离作用对人体有危害，不能用来检测人身上隐藏的违禁品。而使用金属检测器只能检测人身上是否有金属物品，不能检测金属物品的形状，无法判断是否是安全的金属品。比如假肢中有金属的成分，也有可能其中藏有枪支，金属检测器不能把假肢中的金属和枪支区分开，另外金属检测器需要检测对象配合，效率较低。其他的一些成像检测手段，如红外成像检测，因其穿透人体衣物的能力较弱，而不适用于人体安检，微波雷达成像因为要向人体发射电磁波，而且其成像的分辨率达不到目标识别的要求，也不能应用于人体安检中。因此，现代安检亟待一种可不接触人体成像、穿透人体衣物、对现代危险品(含金属武器、陶瓷刀具、塑胶炸药等)敏感、具有足够的分辨率的成像安检新技术。
毫米波成像系统应用于安检在室外已经得到广泛的研究和应用，在室外条件下，自然天空是最均匀的毫米波照射源，根据人体表面和人体衣物内隐匿危险品的辐射特性差异，毫米波成像安检技术可以穿透人体衣物，检测出隐匿在人体衣物下的危险品。但是，在安检技术更为广泛应用的室内，由于缺少了室外自然天空(冷源)的毫米波照射，人体和衣物内隐匿的危险品的毫米波辐射差异并不明显，往往不能够在室内实现毫米波成像安检的目的。
国内外对于更为实用的室内毫米波成像安检技术已开始研究，研究成果还处于理论论证和实验测试阶段，并没有一个安全、有效的室内毫米波成像安检系统。
美国专利US2009/0015457A1(中请日2009年)发明了一种“Passive outdoormillimeter wave illuminator”，用于室外毫米波成像的辅助照射；中国专利CN1864079A(申请日2004年)发明了一种“使用毫米波成像的安全系统”只是对毫米波成像系统进行了阐述，但上述两个方案没有述及系统在室内安检中的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于室内毫米波成像安检系统的辅助源照射装置，可以增强室内成像安检技术中目标识别所必需的图像对比度，实现室内毫米波成像安检的目的。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种用于室内毫米波成像安检系统的辅助源照射装置，所述装置包括：
多个毫米波辅助源，用于产生多入射角度的宽带、低功率可调、宽波束角的毫米波辐射；
毫米波离散体，用于将各个毫米波辅助源发射的毫米波波束进行波束扩展和相位离散，以使其向各个方向散射，到达成像场景时各波前各向同性、相位离散；
成像背景墙，用于提供一个干净成像背景，从而在毫米波图像中消减背景的干扰，凸现成像目标体。
作为本发明的一种优选方案，所述毫米波辅助源包括毫米波MMIC VCO芯片、白噪声调制模块、电源供给模块和微带天线；所述白噪声调制模块对毫米波MMICVCO芯片进行噪声调制，其噪声幅度的变化可调整毫米波辅助源的发射功率；所述电源供给模块对毫米波MMIC VCO芯片进行精密、快速正负电翻转的电源供给；毫米波MMIC VCO芯片的振荡信号通过集成的毫米波微带天线向外发射出去，从而产生宽频带、低功率可调、宽波束角的毫米波照射。
作为本发明的一种优选方案，所述毫米波辅助源基于MMIC芯片技术的毫米波电路设计。
作为本发明的一种优选方案，所述毫米波离散体由全反射的金属材料构成，形状为凹凸不平面或凸面或锯齿面；或者，毫米波离散体部分为凹凸不平面或锯齿面，部分为凸面；所述毫米波离散体的大小依毫米波辅助源与其摆放的相对位置，与毫米波辅助源发射的主波束宽度相比拟，从而将毫米波辅助源发射的毫米波向各个方向散射出去，各波前各项同性、相位离散，形成室内空间的均匀毫米波辐射场。
作为本发明的一种优选方案，所述毫米波离散体构成的材料为反射率为1的全反射体，其表面的凹凸不平或锯齿状使其反射的波束各波前相位离散，其表面的凸面设计使其波束扩展。
作为本发明的一种优选方案，所述毫米波离散体构成的材料为金属。
作为本发明的一种优选方案，所述成像背景墙由半封闭的弧形或圆柱形结构组成，内衬吸波性能在30～50dB以上的毫米波吸波材料，将入射的毫米波进行吸收，为成像场景提供一个无斑点、无闪烁的干净背景。
作为本发明的一种优选方案，所述成像背景墙的材料为反射率为1的材料，其几何形状为半封闭的弧形或圆柱形，或者为半无限的平面结构，其内壁衬以毫米波吸收材料，成像目标在室内成像时，以成像背景墙为成像背景，位于半封闭背景墙的内部。
作为本发明的一种优选方案，所述成像背景墙的材料为铝塑板。
本发明的有益效果在于：本发明提出的用于室内毫米波成像安检系统的辅助源照射装置，可以增强室内成像安检技术中目标识别所必需的图像对比度，实现室内毫米波成像安检的目的。
附图说明
图1为本发明的辅助源照射装置的室内毫米波成像安检场景；
图2为本发明中毫米波辅助源的原理框图；
图3为本发明中毫米波离散体的结构图；
图4为本发明中毫米波成像背景墙的截面图和侧面图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例一
请参阅图1至图4，本发明揭示了一种用于室内毫米波成像安检系统的辅助源照射装置，所述装置包括多个毫米波辅助源1、毫米波离散体2、成像背景墙3。多个毫米波辅助源1用于产生多入射角度的宽带、低功率可调、宽波束角的毫米波辐射。毫米波离散体2用于将各个毫米波辅助源发射的毫米波波束进行波束扩展和相位离散，以使其向各个方向散射，到达成像场景时各波前各向同性、相位离散。成像背景墙3用于提供一个干净成像背景，从而在毫米波图像中消减背景的干扰，凸现成像目标体。
本发明设计宽带、低功率可调、宽波束角度的毫米波辅助源1，在室内毫米波成像安检场景空间中，按成像距离大小，各自间隔毫米波辅助源1照射的波束宽度(主波束宽度)距离，布置多个毫米波辅助源1；在各个毫米波辅助源1照射波前设置离散体2，各毫米波辅助源1的发射波束经离散体2离散后，向成像场景方向辐射；上述各毫米波辅助源与各自离散体组合分散均匀放置与成像系统与成像场景之间；成像目标——人体5置于背景墙3内，背景墙采用半封闭状的弧形或半圆柱形内凹结构，内衬毫米波吸波材料，以减少背景干扰，提供一个“干净”的成像背景；毫米波成像系统4接收成像场景中背景墙3、人体5及人体内隐匿的危险品辐射的毫米波能量，生成成像场景的毫米波图像。
如图2所示，毫米波辅助源1由毫米波波段MMIC VCO芯片11、毫米波波段平面微带天线14、白噪声调制模块12及电源供给模块13构成，通过系统集成，封装在内衬有吸波材料的金属盒内，整个毫米波辅助源具有小型化、功耗低、方便安装、方便调整照射角度等特点。通过噪声调制模块12的幅度变化，可以改变毫米波辅助源的辐射功率；电源供给模块13提供VCO芯片所需的正、负电源，电源芯片具有紧密电压、快速正、负电压翻转特点；毫米波VCO11振荡产生的毫米波通过集成在一起的毫米波微带天线14向外发射出去；特殊设计的毫米波微带天线具有较宽的波束宽度和较低的增益。
如图3所示的毫米波离散体，该离散体材质为铝金属(反射率为1)，其表面形状可为凸面或锯齿面等。毫米波辅助源通过微带天线24向外发射毫米波，入射毫米波波束22投射到毫米波离散体21表面，反射波束23的波束宽度变宽、各波前相位离散，投射向成像场景。
如图4所示的成像背景墙31，该背景墙31几何结构为半封闭的半圆柱状，材料为全反射率的铝塑板32，在半圆柱状内壁衬以毫米波吸波材料33。待检人员站立在半封闭的半圆柱“小房间”内，该成像背景墙对于成像目标具有较少的干扰，且在毫米波图像中呈现“干净”的背景。
以上具体介绍了本发明的用于室内毫米波成像安检系统的辅助源照射装置，同时介绍该装置的各个重要组成部件；本发明的实施方法是将多个毫米波源按一定的排列，各自经离散体散射出去后，照射到以成像背景墙为背景的成像场景(含人体)上，可起到在室外毫米波成像安检系统相类似的效果。
综上所述，本发明提出的用于室内毫米波成像安检系统的辅助源照射装置，可以增强室内成像安检技术中目标识别所必需的图像对比度，实现室内毫米波成像安检的目的。本发明可以用于各类室内的安检，包括但不限于机场安全检查及各种重要场合的安全检查。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (9)

1.一种用于室内毫米波成像安检系统的辅助源照射装置，其特征在于，所述装置包括：
多个毫米波辅助源，用于产生多入射角度的宽带、低功率可调、宽波束角的毫米波辐射；
毫米波离散体，用于将各个毫米波辅助源发射的毫米波波束进行波束扩展和相位离散，以使其向各个方向散射，到达成像场景时各波前各向同性、相位离散；
成像背景墙，用于提供一个干净成像背景，从而在毫米波图像中消减背景的干扰，凸现成像目标体。
2.根据权利要求1所述的用于室内毫米波成像安检系统的辅助源照射装置，其特征在于：
所述毫米波辅助源包括毫米波MMIC VCO芯片、白噪声调制模块、电源供给模块和微带天线；
所述白噪声调制模块对毫米波MMIC VCO芯片进行噪声调制，其噪声幅度的变化可调整毫米波辅助源的发射功率；
所述电源供给模块对毫米波MMIC VCO芯片进行精密、快速正负电翻转的电源供给；毫米波MMIC VCO芯片的振荡信号通过集成的毫米波微带天线向外发射出去，从而产生宽频带、低功率可调、宽波束角的毫米波照射。
3.根据权利要求1所述的用于室内毫米波成像安检系统的辅助源照射装置，其特征在于：
所述毫米波辅助源基于MMIC芯片技术的毫米波电路设计。
4.根据权利要求1所述的用于室内毫米波成像安检系统的辅助源照射装置，其特征在于：
所述毫米波离散体由全反射的金属材料构成，形状为凹凸不平面或凸面或锯齿面；或者，毫米波离散体部分为凹凸不平面或锯齿面，部分为凸面；
所述毫米波离散体的大小依毫米波辅助源与其摆放的相对位置，与毫米波辅助源发射的主波束宽度相比拟，从而将毫米波辅助源发射的毫米波向各个方向散射出去，各波前各项同性、相位离散，形成室内空间的均匀毫米波辐射场。
5.根据权利要求4所述的用于室内毫米波成像安检系统的辅助源照射装置，其特征在于：
所述毫米波离散体构成的材料为反射率为1的全反射体。
6.根据权利要求5所述的用于室内毫米波成像安检系统的辅助源照射装置，其特征在于：
所述毫米波离散体构成的材料为金属。
7.根据权利要求1所述的用于室内毫米波成像安检系统的辅助源照射装置，其特征在于：
所述成像背景墙由半封闭的弧形或圆柱形结构组成，内衬吸波性能在30～50dB以上的毫米波吸波材料，将入射的毫米波进行吸收，为成像场景提供一个无斑点、无闪烁的干净背景。
8.根据权利要求7所述的用于室内毫米波成像安检系统的辅助源照射装置，其特征在于：
所述成像背景墙的材料为反射率为1的材料，其几何形状为半封闭的弧形或圆柱形，其内壁衬以毫米波吸收材料，成像目标在室内成像时，以成像背景墙为成像背景，位于半封闭背景墙的内部。
9.根据权利要求8所述的用于室内毫米波成像安检系统的辅助源照射装置，其特征在于：
所述成像背景墙的材料为铝塑板。
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