CN102508307A - 毫米波成像扫描检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

一种毫米波成像扫描检测系统，包括点聚焦透镜天线，用于将毫米波信号集中在所检测人体所在区域和收集反射回的毫米波信号；毫米波信号收发一体机，用于生成并发送人体扫描成像所需要的毫米波信号，接收并处理点聚焦透镜天线收集的反射回的毫米波信号；数据采集和处理模块，用于对毫米波信号收发一体机接收并处理的毫米波信号进行采样，将模拟信号转换成数字信号，并对转换后的数字信号进行处理；以及二维扫描平台，用于安装并带动点聚焦透镜天线和毫米波收发一体机沿正交的二维方向移动。上述毫米波成像扫描检测系统结构简单，稳定性高，成本投入低。此外，还提供了一种毫米波成像扫描检测系统的检测方法。

Description

毫米波成像扫描检测系统及其检测方法

【技术领域】

本发明涉及安检技术领域，特别是涉及一种毫米波成像扫描检测系统及其检测方法。

【背景技术】

传统的可以直接用于人体的安全检测设备主要分为光学视频探测器和金属探测器两类。但是光学视频探测器对隐藏在衣物下的危险物等隐秘危险品束手无策，只适合于安全监控场合；金属探测器不时有误检、漏检现象发生，只能作为辅助性安全检测设备，安全检测的准确性严重依赖安检工作人员的经验，且安检效率较低。

随着安全检测技术的发展，毫米波人体成像检测技术被应用到对人体的安全检测领域，毫米波具有很好的穿透性和很高的空间分辨率，同时毫米波的能量比X射线能量低1000万倍，安全检测时的使用剂量比手机辐射剂量低1万倍，不会对人体造成伤害，可以在日常生活中大量使用。

传统的应用毫米波人体成像检测技术的安检设备多采用多通道天线阵列与机械扫描相结合的成像方式，例如，采用毫米波接收机阵列与二位机械扫描转台结合。采用多通道天线阵列，信号通道数较多，直接导致其整体复杂度急剧增加，降低了系统稳定性，且提高了成本投入，严重制约了应用毫米波人体成像检测技术的安检设备的广泛推广和使用。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种稳定性高、成本低的毫米波成像扫描检测系统。

一种毫米波成像扫描检测系统，包括：

点聚焦透镜天线，用于将毫米波信号集中在所检测人体所在区域和收集反射回的毫米波信号；

毫米波信号收发一体机，与所述点聚焦透镜天线相连，用于生成并发送人体扫描成像所需要的毫米波信号，接收并处理所述点聚焦透镜天线收集的反射回的毫米波信号；

数据采集和处理模块，与所述毫米波信号收发一体机相连，用于对所述毫米波信号收发一体机接收并处理的毫米波信号进行采样，将模拟信号转换成数字信号，并对转换后的数字信号进行处理；以及

二维扫描平台，用于安装并带动所述点聚焦透镜天线和所述毫米波收发一体机沿正交的二维方向移动。

在优选的实施例中，所述点聚焦透镜天线包括发送端口和接收端口，所述发送端口用于将所述毫米波信号收发一体机生成并发送的信号集中在所检测人体所在区域，所述接收端口用于收集反射回的毫米波信号并送入所述毫米波信号收发一体机。

在优选的实施例中，所述发送端口和接收端口为喇叭形，所述发送端口和接收端口设置聚焦透镜，所述聚焦透镜为聚四氟乙烯材料。

在优选的实施例中，所述毫米波信号收发一体机包括滤波单元和信号放大单元，所述毫米波信号收发一体机接收的反射回毫米波信号，经所述滤波单元滤波后进入信号放大单元进行信号放大。

在优选的实施例中，所述数据采集和处理模块包括模数转换单元和数字信号处理单元，所述模数转换单元用于对所述毫米波信号收发一体机接收并处理的毫米波信号进行采样，将模拟信号转换成数字信号；所述数字信号处理单元用于对经所述模数转换单元转换后的数字信号进行深度处理。

在优选的实施例中，还包括图像生成模块，所述图像生成模块用于将所述数据采集和处理模块处理后的数据生成所检测人体所在区域的图像。

在优选的实施例中，还包括操作及图像显示用计算机，所述操作及图像显示用计算机与所述毫米波信号收发一体机、数据采集和处理模块、二维扫描平台以及图像生成模块相连，所述操作及图像显示用计算机用于操作整个系统的工作并显示图像生成模块生成的所检测人体所在区域的图像。

在优选的实施例中，还包括系统设备外壳，所述系统设备外壳包括扫描背景区、通道式人体站立区和二维扫描平台放置区，所述扫描背景区覆盖有毫米波吸波材料；所述通道式人体站立区安装有灯光及语音提醒设备；所述二维扫描平台放置区放置有安装有所述点聚焦天线和所述毫米波信号收发一体机的二维扫描平台。

此外，还有必要提供一种稳定性高、成本低的毫米波成像扫描检测系统的检测方法。

一种毫米波成像扫描检测系统的检测方法，包括以下步骤：

向所检测人体所在区域发送毫米波信号；

接收所检测人体所在区域反射回的毫米波信号；

对所述反射回的毫米波信号进行处理；

生成所检测人体所在区域图像。

在优选的实施例中，还包括判断检测是否覆盖整个所检测人体所在区域的步骤：

当检测已覆盖整个所检测人体所在区域，检测结束；

当检测未覆盖整个所检测人体所在区域，移动毫米波信号发送端和接收端的位置，继续检测。

上述毫米波成像扫描检测系统，毫米波信号收发一体机集发生毫米波信号和接收毫米波信号一体化，点聚焦透镜天线将毫米波信号收发一体机发送的毫米波信号集中在所检测人体所在区域，对反射回的毫米波信号进行收集，通过二维扫描平台的二维方向移动完成对所检测人体所在区域的扫描，信号发送和接收通道少，结构简单，稳定性高，成本投入低，有利于市场的推广和使用。

【附图说明】

图1为较佳实施例的毫米波成像扫描检测系统的模块图；

图2为图1中毫米波信号收发一体机的详细模块图；

图3为图1中数据采集和处理模块的详细模块图；

图4为一实施例的毫米波成像扫描检测系统的模块图；

图5为另一实施例的毫米波成像扫描检测系统的模块图；

图6为系统设备外壳的结构示意图；

图7为较佳实施例的毫米波成像扫描检测系统的检测方法的流程图；

图8为一实施例的毫米波成像扫描检测系统的二维扫描平台的动作流程图。

【具体实施方式】

为了解决应用毫米波人体成像检测技术的安检设备稳定性低、成本投入高的问题，提出了一种稳定性高、成本低的毫米波成像扫描检测系统。

如图1所示，较佳实施例的毫米波成像扫描检测系统，包括点聚焦透镜天线110，与点聚焦透镜天线110相连的毫米波信号收发一体机120，与毫米波信号收发一体机120相连的数据采集和处理模块130和二维扫描平台140。点聚焦透镜天线110用于将毫米波信号集中在所检测人体所在区域和收集反射回的毫米波信号。毫米波信号收发一体机120用于生成并发送人体扫描成像所需要的毫米波信号，接收并处理点聚焦透镜天线110收集的反射回的毫米波信号。数据采集和处理模块130用于对毫米波信号收发一体机120接收并处理的毫米波信号进行采样，将模拟信号转换成数字信号，并对转换后的数字信号进行处理。二维扫描平台140用于安装并带动点聚焦透镜天线110和毫米波收发一体机120沿正交的二维方向移动。

将点聚焦透镜天线110与毫米波信号收发一体机120之间用标准件进行连接。点聚焦透镜天线110和毫米波信号收发一体机120安装在二维扫描平台140上，由二维扫描平台140带动点聚焦透镜天线110和毫米波信号收发一体机120沿正交的二维方向移动，从而使检测覆盖所检测人体所在区域。系统工作时，毫米波信号收发一体机120生成并发送所需要的毫米波信号，经点聚焦透镜天线110集中在所检测人体所在区域。毫米波信号遇到人体会发生反射和散射，其中一部分毫米波信号沿发射方向的反方向传播，由点聚焦透镜天线110进行收集，送入毫米波信号收发一体机120进行处理。再经数据采集和处理模块130做进行采样，将模拟信号转换成数字信号，并对转换后的数字信号进行处理。毫米波信号收发一体机120完成所检测人体所在区域的一个部分的检测后，二位扫描平台移动到下一位置，对另一部分进行检测，进而完成对整个所检测人体所在区域的检测。

上述毫米波成像扫描检测系统，毫米波信号收发一体机120集发生毫米波信号和接收毫米波信号一体化，点聚焦透镜天线110将毫米波信号收发一体机120发送的毫米波信号集中在所检测人体所在区域，对反射回的毫米波信号进行收集，通过二维扫描平台140的二维方向移动完成对所检测人体所在区域的扫描，信号发送和接收通道少，结构简单，稳定性高，成本投入低，有利于市场的推广和使用。

在本实施例中，点聚焦透镜天线110为无源器件，主体为金属材质，包括发送端口和接收端口，发送端口用于将毫米波信号收发一体机120生成并发送的信号集中在所检测人体所在区域。接收端口用于收集反射回的毫米波信号并送入毫米波信号收发一体机120。

在本实施例中，发送端口和接收端口为喇叭形，发送端口和接收端口设置聚焦透镜，聚焦透镜为聚四氟乙烯材料。聚四氟乙烯材料的聚焦透镜具有良好的毫米波透过率。点聚焦透镜天线110的制备过程中，采用了准光设计的技术，可以更为有效地将毫米波集中到所检测人体所在区域，显著提高空间分辨率。

如图2所示，在本实施例中，毫米波信号收发一体机120能够根据需要生成并发送人体检测所用的毫米波信号。毫米波信号收发一体机120包括滤波单元122和信号放大单元124，毫米波信号收发一体机120接收的反射回毫米波信号，经滤波单元122滤波后进入信号放大单元124进行信号放大。为防止电磁干扰，提高接收到信号的信噪比，毫米波信号收发一体机120需要放置在特殊的电磁屏蔽罩内。

如图3所示，在本实施例中，数据采集和处理模块130包括模数转换单元132和数字信号处理单元134，模数转换单元132用于对毫米波信号收发一体机120接收并处理的毫米波信号进行采样，将模拟信号转换成数字信号。数字信号处理单元134对经模数转换单元132转换后的数字信号进行深度处理。

如图4所示，在一个实施例中，还包括图像生成模块410，图像生成模块410与数据采集和处理模块130相连，用于将数据采集和处理模块130处理后的数据生成所检测人体所在区域的图像。

如图5所示，在另一实施例中，还包括操作及图像显示用计算机510，操作及图像显示用计算机510与毫米波信号收发一体机120、数据采集和处理模块130、二维扫描平台140以及图像生成模块410相连。操作及图像显示用计算机510用于操作整个系统的工作并显示图像生成模块410生成的所检测人体所在区域的图像。

在本实施例中，可以利用操作及图像显示用计算机510进行远程操作和控制。

如图6所示，在以上的所有实施例中，还包括系统设备外壳600，系统设备外壳600包括扫描背景区610、通道式人体站立区620和二维扫描平台放置区630。扫描背景区610覆盖有毫米波吸波材料，使用吸波材料作为人体扫描成像的背景，可以有效的降低背景及外部的干扰，提高信噪比。通道式人体站立区620安装有灯光及语音提醒设备，以方便检测人员和被检测人员沟通交流。二维扫描平台放置区630放置有安装有点聚焦天线110和毫米波信号收发一体机120的二维扫描平台140。

此外，还有必要提供一种稳定性高、成本低的毫米波成像扫描检测系统的检测方法。

如图7所示，较佳实施例的毫米波成像扫描检测系统的检测方法，包括以下步骤：

步骤S710，向所检测人体所在区域发送毫米波信号。毫米波信号收发一体机生成毫米波信号，并通过发射端的点聚焦透镜天线向所检测人体所在区域发送毫米波信号。

步骤S720，接收所检测人体所在区域反射回的毫米波信号。到达所检测人体所在区域的毫米波信号，遇到人体会发生反射和散射，其中一部分毫米波信号沿发射方向的反方向传播，由毫米波信号收发一体机接收端的点聚焦透镜天线收集。

步骤S730，对反射回的毫米波信号进行处理。毫米波信号收发一体机接收端的点聚焦透镜天线收集的毫米波信号，送入毫米波信号收发一体机的接收部分，并对其做必要的滤波和放大等处理。经过滤波放大的信号送入信号采集和处理模块，进行采样，将模拟信号转换成数字信号并对数字信号做深度处理。

步骤S740，生成所检测人体所在区域图像。经过深度处理后的信号交由图像生成模块进行处理，生成所检测人体所在区域图像。

如图8所示，在本实施例中，判断检测是否覆盖整个所检测人体所在区域的步骤：当检测已覆盖整个所检测人体所在区域，检测结束；当检测未覆盖整个所检测人体所在区域，移动毫米波信号发送端和接收端的位置，继续检测。上述步骤，通过二维扫描平台沿正交的二维方向移动来完成。根据物理知识，可将所检测人体所在区域分割成n个面积相等的部分，二维扫描平台移动的二维平面上有n个坐标点与之对应，二维扫描平台每移动到一个坐标点，毫米波信号收发一体机发送和接收的毫米波信号能够覆盖所检测人体所在区域上与该坐标点对应的部分。

那么，根据上述理论，

步骤S810，二维扫描平台移动到起始坐标。在检测开始时，二维扫描平台开始移动到预先设定好的起始坐标点。

步骤S820，向所检测人体所在区域发送毫米波信号。

步骤S830，接收所检测人体所在区域反射回的毫米波信号。

步骤S840，判断是否完成反射回毫米波信号的接收。当未完成信号接收时，进行步骤S830。当完成接收时，进入步骤S850。

步骤S850，判断二维扫描平台的移动是否已经覆盖所有坐标。当已经覆盖所有坐标时，对应的也完成了对整个所检测人体所在区域的扫描，二维扫描平台动作结束，当次检测完成。当为覆盖所有坐标时，进入步骤S860。

步骤S860，二维扫描平台移动到下一坐标。二维扫描平台按照预先设定的轨迹移动到下一坐标，然后检测该坐标对应的所检测人体所在区域的部分。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种毫米波成像扫描检测系统，其特征在于，包括：

点聚焦透镜天线，用于将毫米波信号集中在所检测人体所在区域和收集反射回的毫米波信号；

毫米波信号收发一体机，与所述点聚焦透镜天线相连，用于生成并发送人体扫描成像所需要的毫米波信号，接收并处理所述点聚焦透镜天线收集的反射回的毫米波信号；

数据采集和处理模块，与所述毫米波信号收发一体机相连，用于对所述毫米波信号收发一体机接收并处理的毫米波信号进行采样，将模拟信号转换成数字信号，并对转换后的数字信号进行处理；以及

二维扫描平台，用于安装并带动所述点聚焦透镜天线和所述毫米波收发一体机沿正交的二维方向移动。

2.根据权利要求1所述的毫米波成像扫描检测系统，其特征在于，所述点聚焦透镜天线包括发送端口和接收端口，所述发送端口用于将所述毫米波信号收发一体机生成并发送的信号集中在所检测人体所在区域，所述接收端口用于收集反射回的毫米波信号并送入所述毫米波信号收发一体机。

3.根据权利要求2所述的毫米波成像扫描检测系统，其特征在于，所述发送端口和接收端口为喇叭形，所述发送端口和接收端口设置聚焦透镜，所述聚焦透镜为聚四氟乙烯材料。

4.根据权利要求1所述的毫米波成像扫描检测系统，其特征在于，所述毫米波信号收发一体机包括滤波单元和信号放大单元，所述毫米波信号收发一体机接收的反射回毫米波信号，经所述滤波单元滤波后进入信号放大单元进行信号放大。

5.根据权利要求1所述的毫米波成像扫描检测系统，其特征在于，所述数据采集和处理模块包括模数转换单元和数字信号处理单元，所述模数转换单元用于对所述毫米波信号收发一体机接收并处理的毫米波信号进行采样，将模拟信号转换成数字信号；所述数字信号处理单元用于对经所述模数转换单元转换后的数字信号进行深度处理。

6.根据权利要求1至5任一所述的毫米波成像扫描检测系统，其特征在于，还包括图像生成模块，所述图像生成模块用于将所述数据采集和处理模块处理后的数据生成所检测人体所在区域的图像。

7.根据权利要求6所述的毫米波成像扫描检测系统，其特征在于，还包括操作及图像显示用计算机，所述操作及图像显示用计算机与所述毫米波信号收发一体机、数据采集和处理模块、二维扫描平台以及图像生成模块相连，所述操作及图像显示用计算机用于操作整个系统的工作并显示图像生成模块生成的所检测人体所在区域的图像。

8.根据权利要求7所述的毫米波成像扫描检测系统，其特征在于，还包括系统设备外壳，所述系统设备外壳包括扫描背景区、通道式人体站立区和二维扫描平台放置区，所述扫描背景区覆盖有毫米波吸波材料；所述通道式人体站立区安装有灯光及语音提醒设备；所述二维扫描平台放置区放置有安装有所述点聚焦天线和所述毫米波信号收发一体机的二维扫描平台。

9.一种毫米波成像扫描检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

向所检测人体所在区域发送毫米波信号；

接收所检测人体所在区域反射回的毫米波信号；

对所述反射回的毫米波信号进行处理；

生成所检测人体所在区域图像。

10.根据权利要求9所述的毫米波成像扫描检测系统的检测方法，其特征在于，还包括判断检测是否覆盖整个所检测人体所在区域的步骤：

当检测已覆盖整个所检测人体所在区域，检测结束；

当检测未覆盖整个所检测人体所在区域，移动毫米波信号发送端和接收端的位置，继续检测。

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