CN103197353A - 垂直机械扫描微波主动成像人员安检系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于安检技术领域，涉及一种机械扫描微波主动成像人员安检系统。本发明利用创新的设计，通过采用一对水平探测阵列平行分立在被检人员两侧或前后，对被检人员进行上下垂直扫描成像，探测阵列为直列、两头内折的弓形或弧形等形状。本发明相比目前采用垂直探测阵列的主动成像人员安检系统可以大幅减少探测阵列收发组件数量，简化系统结构，不仅方便存储、运输、安装和使用，也可降低系统成本。

Description

垂直机械扫描微波主动成像人员安检系统

技术领域

本发明属于安检技术领域，涉及一种人员扫描成像安检系统。

背景技术

本发明利用对人体安全、可穿透正常材质服装但会被其他较高密度物体反(散)射的微量微波(比如毫米波)对人员进行扫描成像，获得人体表面和体表之上物品的影像，成像检查随身携带物品，实现对人员非接触式“透视”安检目的。

目前，此类成像安检系统都采用垂直探测阵列进行水平方向圆弧形机械扫描或相控阵天线阵面进行电扫，系统占用空间大，存储、运输、安装不便，成本高昂。

发明内容

为解决上述问题，本发明利用创新的设计，通过采用相对垂直探测阵列短得多的水平探测阵列对被检人员进行上下垂直扫描成像，可以简化系统结构，降低制造和使用成本。

本发明解决此问题所采用的技术方案是：

系统由探测阵列单元、信号采集处理单元、成像处理单元、控制显示单元、扫描伺服单元和供电单元等部分组成，操作员通过控制显示单元发出扫描指令或系统自动探测人员就位并发出扫描指令，通过扫描伺服单元驱动一对水平探测阵列垂直上下运动实现对被检人员周身360度扫描覆盖，探测阵列发射特殊调制的微弱微波信号并接收回波信号，经过信号采集处理、成像处理、显示输出等步骤实现对人体表面的成像，显示出人体体表和身上的物体，

衣服不显示。系统具有多重隐私保护功能，包括只显示人体轮廓和身上物体图像、隐私部位图像的分级授权管理及专用图像格式等。

其中，一对水平探测阵列水平平行置于系统两侧透波立板后，在伺服机构驱动下上下垂直运动进行扫描。

其中，水平探测阵列垂直扫描伺服机构采用曳引式升降机或液压式升降机。

其中，探测阵列为直列、两头内折的弓形或弧形等形状。

其中，被检人员立于两个水平探测阵列中间的扫描区域内，探测阵列的中心与人站立点中心处于垂直于直行进入安检门方向的垂直平面内。

其中，为使探测阵列的各收发组件天线主波瓣朝向站立于安检门中的被扫描人员，收发组件依据其在探测阵列上的位置而以相应角度使其天线正对朝向被扫描人员安装，在中部的收发组件天线垂直于立板正向对着站于安检门中心的被扫描人员，离中部越远的收发组件越向扫描人员方向倾斜安装，保证各天线正对被检人员，获得最佳主瓣回波信号，但要拉开必要间隔以防止相邻模块间遮挡主瓣信号和远离探测阵列中心的收发组件天线的主瓣获得相对于人体表面尽可能大的入射角以获得更多的反射回波。

其中，为防止模块间收发干扰，控制各收发组件进行快速分时间隔工作。

其中，两侧探测阵列运行空间的底部和顶部安装减震器，缓解扫描阵列停止时的冲击。

其中，顶部或底部设安全控制器，防止冲顶或坐底。

其中，扫描伺服单元、信号采集处理单元、成像处理单元和供电单元置于系统顶部或侧面，控制显示单元可以置于系统侧面、附近或远置。

其中，底部踏板采用刚性非金属材料制成，位置略高于两侧立板，保证探测阵列在底部能对人的脚部成像。

其中，两侧扫描范围内的墙板材质为相应微波段的透波材料。

其中，探测阵列壳体为刚性材料，在上下两端与减震器接触的部分结构强度适当加强以适应撞击缓冲器减速时保证探测阵列外壳刚性，不至于因变性而使承载的探测组件受损或降低使用寿命及可靠性。

其中，为提供更高的分辨率以便分辨细小物体，系统可根据需要在安全范围内适当增大发射功率，提高信噪比；在正常配置下成像不够清晰时系统操作员可临时将系统转换至更高能量和高清晰度水平，并可随时切换回正常能量和清晰度水平。

其中，为保护隐私，系统设置多重隐私保护功能。默认显示模式即人体轮廓加物体影像模式：在人体外形轮廓上显示探测到物体影像。系统默认模式外，还有两种其他工作模式：自动探测辅助判读模式和人工判读模式。这两种模式下都如实显示人体和物体图像，人工判读模式下没有自动探测报警，完全靠人工发现和判断；自动探测辅助判断模式下有脸部、胸部和下阴部隐私部位遮盖或打马赛克等隐私保护，系统对成像发现的物体通过图像和声音报警；身体隐私部位如报警，由现场安检员要求对方拿出并复检，或可经系统管理员现场或远程授权查看图像；默认模式下，经系统管理员授权也可以转入其他模式查看图像。在控制显示操作台远程安装时，扫描现场可配小型触摸屏平板电脑，提供基本的开关机、校准、扫描和系统默认模式安检等功能，现场安检员可与远程控制显示操作台的操作员通信联络确认发现的可疑情况，并根据指示执行有关安检工作。为加强隐私保护，可以设置成用户无法显示脸部图像，只有厂家根据司法需要才可以授权显示已存储的被检人员的脸部图像；系统不自动存储扫描图像，存储图像需得到系统管理员的授权；图像采用专门设计的特殊格式文档，在其他没有此专门图像软件的计算机上无法显示。

其中，为减少现场安检人员，系统可设监控摄像头、喇叭及麦克风，由远程系统操作员根据监控图像操作系统扫描及指导被检人员配合安检，或指导现场安检员处理。视频监控画面作适度模糊处理，保证无法看清面部和身体表面细节，或应用人脸识别软件自动对进入安检门的人脸进行遮盖等处理，保护被检人员隐私。

其中，为减少安检时间，被检人进入安检门内可不做转向，直接向前站在底板上标定的适度分开的向前方的左右脚印上，双手向上举起或向下张开保持不动，以便检查手臂内侧和腋下部位，在系统扫描完成后在现场安检员或远程系统操作员指示下离开。

其中，为减少探测阵列上收发组件的数量，降低系统成本，确保正面和背面成像质量，减小安检门宽度，被检人进入安检门内转体90度面向一侧探测阵列，站在底板上标定的适度分开的向前方的左右脚印上，双手向上举起或向下张开保持不动，以便检查手臂内侧和腋下部位，在系统扫描完成后在现场安检员、远程系统操作员或系统自动指示下离开。

其中，系统可设自动语音提示功能，内设传感器发现有人进入时，通过内部喇叭发出保持好姿势接受扫描的指示；扫描完成后，系统自动通过内部喇叭告知被检人员离去。

作为本发明的一种优选方案，采用左右一对向内折弓形水平探测阵列和置于安检门顶部的曳引式升降机扫描伺服机构。

其中，信号采集处理单元和成像处理单元置于系统顶部。

其中，供电单元置于系统侧面。

其中，控制显示单元安装于扫描设备出口一侧。

其中，一对水平探测阵列水平平行悬挂于系统两侧立板箱内，在伺服机构牵引下上下垂直运动进行扫描。

其中，立板箱为非金属材料，面向安检门内人员一侧的立板用针对系统所采用微波段的透波材料制成。

其中，扫描伺服机构由控制器、曳引机、曳引绳、导向轮等组成。

其中，探测阵列为中部直列、两头内折的弓形，中部较长，超过正常人体宽度，用于对人体正面和背面的扫描成像；两侧内折部分较短，成一定角度向内倾斜朝向安检门内中心处站立的被检人员，用于对人体两侧的扫描成像；探测阵列的中心与人站立点中心处于垂直于两侧立板的垂直平面内。

其中，其中，为使探测阵列的各收发组件天线主波瓣朝向站立于安检门中的被扫描人员，收发组件依据其在探测阵列上的位置而以相应角度使其天线正对朝向被扫描人员安装，在中部的收发组件天线垂直于立板正向对着站于安检门中心的被扫描人员，探测阵列两端内折部分的收发组件天线向扫描人员方向倾斜安装，保证各天线正对被检人员，获得最佳主瓣回波信号，但要拉开必要间隔以防止相邻模块间遮挡主瓣信号。

其中，曳引机通过曳引绳经导向轮将两侧探测阵列联结，曳引机的输出转矩通过曳引绳传送给探测阵列，驱动力通过曳引绳与曳引轮之间的摩擦力产生。

其中，不扫描时两侧探测阵列分别位于顶部和底部，曳引绳两头悬挂探测阵列重心位置，中部缠绕在曳引机的曳引轮上，两侧重力基本平衡，两侧曳引绳和随行电缆的重量差异可以忽略不计，曳引机只需很小功率输出即可驱动。

其中，探测阵列的供电和信号电缆一端悬挂在立板顶部，留出最够富余长度，悬挂于探测阵列外侧，保证探测阵列运动到最底端够长，配置方式同电梯。

其中，在立板箱内两侧边缘安装导轨，探测阵列两端通过滑动或滚动式导靴嵌入导轨，使水平探测阵列沿着垂直的导轨上下运动。

其中，两侧立板箱底部和顶部安装减震器，缓解扫描阵列停止时的冲击。

其中，顶部或底部设安全控制器，防止冲顶或坐底。

其中，底部踏板采用刚性非金属材料制成，位置略高于两侧立板，保证探测阵列在底部能对人的脚部成像。

其中，探测阵列壳体为刚性材料，在上下两端与减震器接触的部分结构强度适当加强以适应撞击缓冲器减速时保证探测阵列外壳刚性，不至于因变性而使承载的探测组件受损或降低使用寿命及可靠性。

其中，为保护隐私，系统设置多重隐私保护功能。系统提供默认模式、原图模式两种工作模式，并使用特殊图像格式和原图调用权限分级管理模式。轮廓模式：即系统自动探测身上物体，只显示人体轮廓和其上物体图像并报警指示物体位置的工作模式，系统探测到物体报警后现场手检或要求对方拿出后复检。系统还提供原图模式，该模式下没有自动探测报警，完全靠人工发现和判断，但用户无法自己控制显示脸部图像，且用户随机控制显示端不能使用原图模式，只有经系统管理员授权才可以在远程控制显示终端转入原图模式查看图像，而且只有厂家根据司法需要才可以临时一次性授权用户显示已存储的某个被检人员的脸部扫描图像；系统不自动存储扫描图像，存储图像需得到系统管理员的授权；图像采用专门设计的特殊格式文档，在其他没有此专门图像软件的计算机上无法显示。

其中，为减少探测阵列上收发组件的数量，降低系统成本，确保正面和背面成像质量，减小安检门宽度，被检人进入安检门内转体90度面向一侧探测阵列，站在底板上标定的适度分开的向前方的左右脚印上，双手向上举起或向下张开保持不动，以便检查手臂内侧和腋下部位，在系统扫描完成后在现场安检员或远程系统操作员指示下离开。

本发明的有益效果是：通过创新的结构设计和多重隐私保护方案，不仅降低了制造成本，运输、存储、安装、使用、维护等各环节都更加便利，也减少了相关成本，克服了现有主动成像安检设备占地大、结构重、运输存储和安装不便等缺点，适应各种人员成像安检的应用需求。

本发明提供目前占地最小的主动成像安检系统，有助于解决大多数安检场所空间不足以保证现有此类成像安检设备批量安装需要的问题，方便现有非成像人员安检系统的升级改造，将成像安检技术应用到人员安检工作中，以杜绝目前仅靠金属安检门和手持金属探测器对人员进行安检所带来的巨大安全隐患，也方便了成像安检技术广泛应用于边防海关缉私缉毒和企业单位防盗等其他应用领域。对于人流量大的机场、边防海关、公共设施、大型活动的安检而言，因要在有限的入口空间保持足够数量的安检通道以保证足够的通过率，本系统与现有其他成像安检设备相比在占地小上的优势意义重大，解决了从现有金属安检门升级为成像安检设备的一个主要瓶颈问题。同时，由于系统结构简单，系统成本占比最大的收发组件数量大大少于现有垂直阵列的水平扫描系统，降低了相关成本，有助于解决成像安检设备成本高昂这个关键问题，便于成像安检系统的推广应用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明总体结构图；

图2是几种常用形状的探测阵列及其收发组件示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施案例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1所示，一种毫米波机械扫描人体成像安检设备，使用一对水平探测阵列垂直运动进行扫描，系统由一对直列探测阵列1、信号采集处理单元2、成像处理单元3、控制显示单元4、扫描单元5(包括伺服控制6、曳引机7、曳引绳8、导向轮10等部分)和供电单元9等部分组成。被检人员进入安检门，面向前方站立于指定位置并抬起手臂保持不动，操作员通过控制显示单元发出扫描指令，通过扫描伺服机构驱动左右探测阵列上下快速扫描实现周身360度扫描覆盖，探测阵列发射特殊调制的微弱毫米波信号并接收回波信号，经过信号采集处理、成像处理、显示输出等步骤实现对人体表面和身上物体的成像，衣服不显示。

为保护隐私，系统设置多重隐私保护功能。默认模式为人体轮廓加物体影像模式：在人体外形轮廓上显示探测到物体影像的工作模式。系统默认模式外，还有人工判读模式。人工判读模式下没有自动探测报警，完全显示人体和物体影像(仅脸部不显示或遮盖)，靠人工发现和判断。默认模式下，经系统管理员授权也可以转入人工模式查看图像。在控制显示操作台远程安装时，扫描现场配小型触摸屏平板电脑，提供基本的开关机、校准、扫描和系统默认模式安检等功能，现场安检员可与远程控制显示操作台的操作员通信联络确认发现的可疑情况，并根据指示执行有关安检工作。为加强隐私保护，系统管理员也无法去掉脸部隐私保护遮盖或马赛克等并显示脸部图像，只有厂家根据司法需要才可以授权显示已存储图像的被检人员的脸部图像；系统不自动存储扫描图像，存储图像需得到系统管理员的授权；图像采用专门设计的特殊格式文档，在其他没有此专门图像软件的计算机上无法正常显示。

正常安检程序下，被检人员在安检前，将衣服内物品取出与其他行李物品一道通过X光机检查，身上应没有衣物外的其他东西。安检时，在安检员指示下，被检人站到底板上标定的适度分开的左右脚印上，双手向上举起或向下张开保持姿势不动，操作员启动扫描。左右探测阵列分别向上或向下垂直运动完成对人体从头到脚全部扫描，经信号采集处理并成像，图像经处理后输出到显示终端供操作员判读或系统自动判读。如无问题，被检人离开安检区域；如发现可疑物，操作员指示现场安检员进行手检或要求被检人拿出接受检查，然后要求被检人再次进行成像安检直到不再发现异常情况为止(防止表层物品下还有其他物品)。

Claims (10)

1.垂直机械扫描微波主动成像人员安检系统，采用一对水平探测阵列在垂直方向机械扫描模式，实现对人体周身扫描成像。

2.根据权利要求1所述的垂直机械扫描微波主动成像人员安检系统，其特征在于，系统由探测阵列单元、信号采集处理单元、成像处理单元、控制显示单元、扫描伺服单元和供电单元等部分组成。

3.根据权利要求2所述的垂直机械扫描微波主动成像人员安检系统，其特征在于，扫描伺服单元由控制器、曳引机、曳引绳、导向轮等组成。

4.根据权利要求3所述的垂直机械扫描微波主动成像人员安检系统，其特征在于，一对水平探测阵列水平平行悬挂于系统两侧透波立板箱体内，互为对重；探测阵列的供电和信号电缆一端悬挂在立板顶部，留出足够富余长度，另一端悬挂于探测阵列外侧，保证探测阵列运动到最底端够长；不扫描时两侧探测阵列分别位于顶部和底部，曳引绳两头悬挂探测阵列重心位置，中部缠绕在曳引机的曳引轮上，两侧重力基本平衡，两侧曳引绳和随行电缆的重量差异可以忽略不计，曳引机只需很小功率输出即可驱动在伺服机构牵引下上下垂直运动进行扫描。

5.根据权利要求1所述的垂直机械扫描微波主动成像人员安检系统，其特征在于，水平探测阵列可以是直列、两端内折的弓形或弧形，探测阵列的中心与人站立点中心处于垂直于系统两侧立板的垂直平面内。

6.根据权利要求3所述的垂直机械扫描微波主动成像人员安检系统，其特征在于，在立板箱内两侧边缘安装导轨，探测阵列两端嵌入在导轨上，使水平探测阵列沿着垂直的导轨上下运动。

7.根据权利要求3所述的垂直机械扫描微波主动成像人员安检系统，其特征在于，伺服单元装安全控制器，两侧立板底部和顶部安装减震器，缓解扫描阵列停止时的冲击，防止冲顶或坐底。

8.根据权利要求1所述的垂直机械扫描微波主动成像人员安检系统，其特征在于，为减少安检时间，在安检员指示下，被检人进入系统内可不做转向，直接向前站在底板上标定的适度分开的向前方的左右脚印上。

9.根据权利要求2所述的垂直机械扫描微波主动成像人员安检系统，其特征在于，为使探测阵列的各收发模块天线信号主瓣朝向站立于安检门中的被扫描人员，收发模块依据其在探测阵列上的位置而以相应角度正对朝向被扫描人员安装，在中部的收发模块垂直于立板正向对着站于安检门中心的被扫描人员，离中部越远的收发模块越向扫描人员方向倾斜安装，保证各天线正对朝向被检人员，获得最佳主瓣回波信号，即收发模块或天线要根据其位置相对目标的角度以相应夹角安装在探测阵列上从而保证各天线主瓣正对其扫描目标；但要拉开相邻模块间的必要间隔，以防止相邻模块间遮挡主瓣信号。

10.根据权利要求1所述的垂直机械扫描微波主动成像人员安检系统，其特征在于，系统采取分级管理、图像采用专用格式显示存储、只有厂家根据司法需要才可以授权显示脸部图像等多重隐私保护措施，确保被检人员隐私得到保护。

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