CN103885036B - 显示有源雷达图像的方法以及手持筛分设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及显示有源雷达图像的方法以及手持筛分设备。提供了一种将目标的有源雷达图像显示在手持筛分设备上的方法，包括：获取目标的有源雷达图像序列，该序列的不同的有源雷达图像表示目标距离手持筛分设备的不同距离；选择有源雷达图像序列中的一个图像；以及将所选择的图像显示在显示器上。还提供了一种对应的手持筛分设备。

Description

显示有源雷达图像的方法以及手持筛分设备

技术领域

本公开涉及一种显示有源（active）雷达图像的方法以及手持筛分设备（handheldscreening device）。

背景技术

本文中提供的“背景技术”的描述是为了大体上呈现本公开的背景。在该背景技术部分中被一定程度描述的本发明发明人的工作以及在提交时并不是现有技术的说明书的一些方面，既没有明确地也没有隐含地承认为本发明的现有技术。

各种传统系统对于通过显然不透明材料获得图像是可用的。例如，已经利用X射线系统获得由显然不透明材料（例如，解剖结构或者皮箱内的目标）视觉观察隐藏的目标的图像。然而，X射线系统有许多缺点。举例来说，诸如此类的系统是昂贵的且体积大的，并且采用可对人类健康造成危害的电离辐射。此外，X射线系统通常检测已经被传输穿过目标样本的光束，因此需要进入目标的两侧。相应地，超声成像系统需要传感器与“隐藏的”感兴趣目标之间的连续的、高质量的声音传输路径的存在。然而，在很多情况下，这样的声音传输路径是不可用的并且依赖介质，分辨率很差。

为了确保筛分应用，最近已经开发了毫米波成像系统。毫米波对于检测（即，通过以毫米波长范围发射电磁波并检测和处理/分析反射或散射的电磁波）有源雷达系统中的目标是特别有用的。

需要进一步提高基于毫米波成像系统的手持筛分设备的可用性。

发明内容

提供了一种将目标的有源雷达图像显示在手持的筛分设备上的方法，包括：获取目标的有源雷达图像序列，序列的不同的有源雷达图像表示目标距离手持筛分设备的不同距离；选择有源雷达图像序列的一个图像；并且将所选择的图像显示在显示器上。

此外，提供了一种手持筛分设备，包括：有源雷达扫描单元，获取目标的有源雷达图像序列，序列的不同有源雷达图像表示目标距离手持筛分设备的不同距离；处理器，选择有源雷达图像序列的一个图像；以及显示器，显示所选择的图像。

此外，提供了一种用于操作手持筛分设备的方法，包括：获取目标的雷达图像；基于雷达图像估计目标到手持筛分设备的距离；以及如果距离在预定阈值以下就生成警告指示。

此外，提供了一种手持筛分设备，包括：有源雷达扫描单元，获取目标的雷达图像；距离估计传感器，估计目标到手持筛分设备的距离；以及警告单元，如果手持筛分设备的距离过于接近目标就发出警告信号。

上述段落已经通过总体介绍的方式提供，并且非旨在限制以下权利要求的范围。通过结合附图参考以下的具体描述，将会更好地理解所描述的实施方式以及另外的有点。附图的元件没必要相对于彼此成比例。

附图说明

本公开的更完整的理解和其同时附带的优点在具体描述被考虑与附图结合时通过参考以下的具体描述能够被更好地理解，其中：

图1示意性地示出了根据本发明实施方式的方法步骤。

图2示意性地示出了根据本发明实施方式的手持筛分设备的立体图。

图3示意性地示出了根据本发明实施方式的手持筛分设备的框图。

图4示意性地示出了如何获取一个人的有源雷达图像。

图5示意性地示出了作为手持筛分设备和目标之间的距离的函数的反射信号强度的表示。

图6示意性地示出了图像序列。

图7示意性地示出了根据本发明实施方式显示的图像序列。

具体实施方式

现在参考附图，在几个视图中，其中相同的参考标号表示相同或对应的部件，图1描述了根据本发明实施方式的用于生成图像的方法的步骤。

在步骤S100中，获取目标的有源雷达图像序列，序列中的不同的有源雷达图像表示目标距离手持筛分设备的不同距离。

整个说明书使用的术语“手持”可以被理解为描述可以由一只或两只手携带（即，移动的）和操作，并且优选地具有小于3kg的重量的一种设备。“手持”设备应当基本上具有向目标那样的通常由一个人使用一只或两只手操作和/或携带的几何尺寸(高度、宽度、长度）和重量。这样的目标的实例为书、智能手机、移动电话、电子阅读器、平板电脑、笔记本式计算机、照相机、摄影机、望远镜等。然而，应该理解的是，设备本身可能适合于被手提，但是在特定的应用中，当预见到设备的固定使用时，该设备会被安装到三脚架上或者被固定到支架上。

不同的有源雷达图像也被称作层。可以通过改变处理所接收的反射的雷达波的算法来改变直观距离层。例如，使用SAR（合成孔径雷达）技术，设备可以聚焦到图像的不同层并且聚焦图像（层）可以被计算并且被单独示出。作为另一个实例，先进的光束形成方法可以把将被发出和检测的电磁能量集中至特定的距离层。

有源雷达图像可以，例如通过有源毫米波传感器或者雷达扫描传感器来获取。通过从例如，手持筛分设备或有源雷达扫描单元的雷达源向目标发出在扩展毫米波长范围中的电磁波并检测从目标反射或散射的电磁波来生成有源雷达图像。毫米波长范围辐射的频率被认为在10GHz至500GHz之内。

在整个说明书使用的术语“图像”包括可以通过估计反射的或者散射的电磁波而得到的任何信息（反射率、深度、形状、轮廓、偏振散射、极化改变等）。

为了获取一维图像或者二维图像，（用于反射的或散射的电磁波的捕获单元的）雷达源的位置应该相对于目标的位置移动。例如，可以移动雷达源以改变其位置。另一种可能性为，例如通过移动反射器或光栅或者通过一些电子光束形成方法改变雷达电磁波的发射方向。

在步骤S102中，选择雷达图像序列中的一个图像。因为难以容易地在二维显示器上显示图像的序列，所以在这个步骤中，选择图像或者层中的被认为是图像序列中的最重要的层或图像的一个。最重要的或者“最好的”层例如，可以是具有最高的反射率（例如，在图像上面总计的）的层或图像或者“第一”图像或者层，即，图像序列中的具有在预定阈值以上的反射率（例如，图像上面总计的）的第一图像。

因此，通过提出的方法，可以利用作为二维图像的视觉显示提供三维图像的信息。

然后在步骤S104中，将所选择的图像显示在显示器上，例如屏幕上。

在显示所选择的图像之前，例如，可以通过计算和显示轮廓、像形图、形状等执行进一步的图象处理。

图2描述了手持筛分设备200的立体图并且在图3中描述了手持筛分设备200的示意性框图。

手持筛分设备200包括适于发射雷达信号并且接收反射雷达信号的有源雷达扫描元件302，所述雷达信号可以圆锥形状210发射。因此，有源雷达扫描元件302适于从目标生成图像序列。

处理器310包括在手持筛分设备200中，该处理器控制有源雷达扫描元件302并且被配置为选择图像序列中的一个图像。

手持筛分设备200还包括适于显示所选择图像的显示器230。

设置把手250，从而使得用户可以用一只手拿住手持筛分设备200并且可以轻易地对其进行操作。

此外，手持筛分设备200可包括输入机构330。输入机构330允许用户输入由处理器310所用来选择应该被显示在显示器230上的层的选择标准。例如，用户可以决定图像或层应该是表示具有最高的反射率的图像或层还是包括在预定阈值以上的反射率的第一个图像或层。输入机构330可包括鼠标、触摸屏、键盘、跟踪球或者任何其他已知的输入机构。处理器310同样可以基于图像质量（即，通过等值线分析、变化…）决定最佳图像是什么。

手持筛分设备可进一步包括存储单元或者存储器340，例如硬盘、固态存储器、存储卡或者任何其他已知的存储单元。存储器340可用于存储用来确定第一图像或层的预定阈值，并且该存储器同样适合于存储默认值，不管显示的是图像序列中具有最高反射率的图像还是反射率在预定阈值以上的第一图像。

此外，手持筛分设备200可包括检测到目标的距离的传感器350和警告单元360，如果目标和手持筛分设备200之间的距离太短从而使得不能适当地获取有源雷达图像，则所述警告单元适于输出警告信息或者信号。距离传感器350可被实现为FMCW（频率调制连续波）雷达或者脉冲雷达或者任何其他的距离传感器。也可以使用从通过手持筛分设备的天线发射的散射的或者反射电磁波得到的信息，从而使得相同的天线可用于执行有源雷达扫描并且测量距离。

图4和图5中示意性地描述了如何从图像序列中挑选出图像。在图4中，一个人410被描述为应该通过手持筛分设备200研究的目标的实例。该人410在他的身体430上穿着一些衣物420。在实例中，人410试图在他的身体430和他的衣物420之间藏匿一种装置，例如，枪440。

当雷达信号470以Z方向朝人410发射时，雷达信号480的一部分被藏匿的目标和人反射并且被手持筛分设备200检测。

在图5中，相对Z方向描绘了反射信号强度I（例如，图象值的平均值或者总计的值）。如可观察的，信号强度包括第一位置z1处的第一相对最大值510和第二位置z2处的第二相对最大值520。

根据实施方式，第一相对最大值510是通过估计在哪个z位置处强度I在预定阈值Ith以上而检测的。当然，预定阈值Ith可以是存储单元340中存储的阈值或者可以通过输入机构330输入或者同样可以通过众所周知的技术（例如，CFAR=恒定的误报警率。这里，检测算法适于导致用户定义的误报警率，例如，5%，这意味着在案件的5%中，“目标”被识别，然而，在可扫描的情况下没有出现目标）自动地修改。

第一相对最大值510被确定并且与第一相对最大值510对应的图像或层被显示在显示器230上。

根据另一实施方式，第二相对最大值520同样对应反射强度或者反射率的绝对最大值。因此，对应第二位置z2的图像序列中的对应图像可以通过估计不同图像的总计的强度被确定并且可以被显示在显示器230上。

两个模式，即“第一层模式”或者“最高反射率层”模式可用于确定藏匿的目标，例如，如图4中所示的枪440。对于具有枪440的实例，考虑到由金属制成的枪对于雷达波通常具有很高的反射率，选择具有最高反射率层的图像来显示以在安全情况下找到枪是合适的。

图6示例性示出了图像序列600，包括相对于z方向的第一到第五图像或层11、12、13、14以及15。

例如，第三图像或层l3被认为是应该显示在显示器230上的所选择图像，可以将相邻的图像l1、l2、l4及l5与所选择的图像l3一起显示，如图7中所示。在这个实例中，图像或层l1、…、l5被设置成半圆形，所选择的图像l3是最大的图像并且另一个图像或者层l1、l2、l4及l5显示的较小，并且以对应顺序显示，即序列600中图像或层的顺序。

目标可以包括穿着衣物的人类、手提箱或者盒子或者可用于藏匿在上文中所描述的装置的任何其他目标。然而应该理解的是，由于安全原因，可能搜索装置/物品（即，武器或者危险物品），同样可以由于其他的原因应当识别出某些不需要的物品，例如宴会的筹办者搜索液体的瓶子（在这个情形中“不需要的物品”），由于他想要禁止将这种瓶子带到宴会，因为他想要出售他自己的产品。

显然，根据以上教导，本发明可以进行多种变形和修改。因此，应当理解，在所附权利要求的范围内，可以以与本文中所具体描述的不同的方式实践本发明。

Claims (14)

1.一种将目标的有源雷达图像显示在手持筛分设备上的方法，包括：

获取目标的有源雷达图像序列，所述序列的不同的有源雷达图像表示所述目标距离所述手持筛分设备的不同距离；

选择所述有源雷达图像序列中的图像；

将所选择的图像显示在显示器上，

其中，所述方法还包括生成选择标准以选择所述目标的具有最高反射率的图像。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

当选择所述序列的图像时，使用所述选择标准。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，基于用户输入生成所述选择标准。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述选择标准基于预定标准。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，生成所述选择标准以选择最接近所述手持筛分设备的包括在预定阈值以上的信号的图像。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括：

将所述序列的邻近于所选择图像的图像以根据所述序列顺序的顺序进行显示。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括：

基于所述雷达图像估计所述目标到所述手持筛分设备的距离；

如果所述距离在预定阈值以下就生成警告指示。

8.一种手持筛分设备，包括：

有源雷达扫描单元，用于获取目标的有源雷达图像序列，所述序列的不同的有源雷达图像表示所述目标距离所述手持筛分设备的不同距离；

处理器，用于选择所述有源雷达图像序列的图像；以及

显示器，用于显示所选择的图像，

其中，所述处理器进一步被配置为生成选择标准以选择所述目标的具有最高反射率的图像。

9.根据权利要求8所述的手持筛分设备，其中，所述处理器进一步被配置为当选择所述序列的图像时使用所述选择标准。

10.根据权利要求9所述的手持筛分设备，还包括：

输入机构，用于输入所述选择标准。

11.根据权利要求9所述的手持筛分设备，其中，所述处理器进一步被配置为基于预定标准生成所述选择标准。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的手持筛分设备，其中，所述处理器进一步被配置为生成所述选择标准以选择最接近所述手持筛分设备的包括在预定阈值以上的信号的图像。

13.根据权利要求8至11中任一项所述的手持筛分设备，其中，所述显示器进一步被配置为将所述序列的邻近于所选择图像的图像以根据所述序列顺序的顺序进行显示。

14.根据权利要求8至11中任一项所述的手持筛分设备，还包括：

距离传感器，用于估计所述目标到所述手持筛分设备的距离；以及

警告单元，如果所述手持筛分设备的所述距离过于接近所述目标就发出警告信号。

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