CN104950340A - 一种被动式太赫兹人体安检系统装置及调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种被动式太赫兹人体安检系统装置及调整方法，采用平面反射镜，聚焦镜，太赫兹探测器和图像分析处理模块，通过控制平面反射镜的摆动轴和角度调节轴，从而实现对目标人物的快速扫描成像。装置简单，容易操作。在实际操作过程中，只需要依据实际实验情况设定好平面反射镜的摆动角度以及每次的旋转角度，通过控制平面反射镜的摆动轴和角度调节轴，从而实现对目标人物的高分辨率、快速扫描成像；该装置对于微波，太赫兹波，远红外波均适用。

Description

一种被动式太赫兹人体安检系统装置及调整方法
技术领域
本发明涉及一种电磁波成像技术，特别涉及一种被动式太赫兹人体安检系统装置及调整方法。
背景技术
太赫兹波是频率在0.1到10 THz（1 THz=1012 Hz）范围的电磁波，在电磁波谱中位于微波与红外辐射之间。太赫兹辐射对于很多非极性物质，如电介质材料、塑料、纸箱、布料等具有很强的穿透力，且1 THz的光子能量仅为4.1 meV，与X射线相比，太赫兹波不会造成活体组织细胞的损伤，因此太赫兹波可用来对已包装的物品进行质检或者用于机场等地的安全检查。
目前，地铁、火车站、机场等地的重要进出口多数采用X光机对旅客的行李进行检查，以及配合使用手持式金属探测器对旅客进行安全检查。这种安检方法需要安检人员手持金属探测器在旅客身上滑扫，需要一定的人力物力，且X光机对人体具有一定的危险性。而太赫兹波具有穿透能力强、光子能量低等优点，因此太赫兹实时成像扫面技术有可能成为一种新型的安全检查技术。
总的来说，太赫兹波不像红外波段发展成熟，且受加工工艺的限制，太赫兹成像还达不到CCD相机之类设备的成像效果，因此大多数太赫兹成像仪器采用多探头探测。这种成像模式成本高、精度低，因而限制了其在安检等方面的应用。基于目前这种低成本、高分辨率、大视角、快速成像的需求，本发明设计了一种被动式太赫兹人体安检系统装置及调整方法。
发明内容
本发明是针对目前缺少低成本、高分辨率、大视角、成像速度快的太赫兹成像装置，提出了一种被动式太赫兹人体安检系统装置及调整方法，采用平面反射镜，聚焦镜，太赫兹探测器和图像分析处理模块，通过控制平面反射镜的摆动轴和角度调节轴，从而实现对目标人物的快速扫描成像。
本发明的技术方案为：一种被动式太赫兹人体安检系统装置，包括目标人物，探测装置，图像分析处理模块，喷气装置，目标自动感应装置，挡板，装置外壳以及背景板，探测装置包括两组平面反射镜，两组聚焦镜，两组太赫兹探测器，两组太赫兹探测器分别位于两组聚焦镜的焦点处，喷气装置位于目标人物的上面，目标人物的旁边有目标自动感应装置，背景板位于目标人物的后背，挡板位于目标人物与探测装置之间，挡板可透射太赫兹阻挡可见光，位于挡板前面上下两端的两组平面反射镜水平左右摆动或竖直上下摆动对挡板后的目标人物同时进行单行或单列扫描，将目标人物自身辐射的太赫兹波收集并分别反射至两组聚焦镜上，经两组聚焦镜聚焦后进入两组太赫兹探测器，两组太赫兹探测器将信号输入图像分析处理模块得到清晰直观的人体图像，所有部件置于封闭装置外壳内。
所述两组平面反射镜，是表面为金属材料的可实现太赫兹波高反射的平面镜。
所述两组聚焦镜，是表面为金属材料的可同时实现太赫兹波高反射和太赫兹波聚焦的抛物面镜或者椭球镜。
所述挡板选可以透射太赫兹阻挡可见光的特氟龙或聚乙烯材料。
所述背景板选用可吸收太赫兹波的材料，用于减小太赫兹人体安检时的背景噪声。
所述被动式太赫兹人体安检系统装置的调整方法，目标人物站到指定位置时，目标自动感应装置感应到有待测物体时，喷气装置向目标人物喷出干燥冷空气，吹走附着在目标人物周围的灰尘及水汽，且让目标人物表面的温度下降，提高传感器检测目标物的信噪比，两组平面反射镜水平左右或竖直摆动对目标人物同时进行单行或单列扫描，将人体自身辐射的太赫兹波收集并分别反射至两组聚焦镜上，聚焦后进入两组太赫兹探测器，两组太赫兹探测器将信号输入图像分析处理模块得到清晰直观的人体图像。
本发明的有益效果在于：本发明一种被动式太赫兹人体安检系统装置及调整方法，装置简单，容易操作。在实际操作过程中，只需要依据实际实验情况设定好平面反射镜的摆动角度以及每次的旋转角度，通过控制平面反射镜的摆动轴和角度调节轴，从而实现对目标人物的高分辨率、快速扫描成像；装置对于微波，太赫兹波，红外波均适用。
附图说明
图1为被动式太赫兹人体安检系统装置结构示意图。
具体实施方式
如图1所示被动式太赫兹人体安检系统装置结构示意图，系统包括目标人物1，两组平面反射镜2（1）和2（2），两组聚焦镜3（1）和3（2），两组太赫兹探测器4（1）和4（2），图像分析处理模块5，喷气装置6，目标自动感应装置7(uvwx-lqtk)，挡板8(pmqt-onrs)，装置外壳9(abcd-efgh)以及背景板10(daeh-jilk)。其中，喷气装置6向目标人物1喷出干燥冷空气，吹走附着在目标人物1周围的灰尘及水汽，且让目标人物1表面的温度下降一点，提高传感器检测目标物的信噪比，从而得到更加清晰的人体图像。目标自动感应装置7的用途是当目标人物1位于指定位置时，目标自动感应装置感应后使其他设备均处于准备工作状态。挡板8可选特氟龙、聚乙烯等透射太赫兹阻挡可见光的材料，用于隔离目标人物1与后面的探测装置。装置外壳9可选不锈钢或合金等具有一定硬度的金属材料，用于保护整个系统。背景板10置于目标人物1的后面，是一种吸收太赫兹波的材料，用于减小太赫兹人体安检时的背景噪声。采用两组平面反射镜、聚焦镜及太赫兹探测器同时对目标人物扫描探测，便于提高装置的成像速度。位于挡板8前面上下两端的平面反射镜2（1）和2（2）水平左右摆动对挡板8后的目标人物1同时进行单行扫描（或者竖直上下摆动对目标人物1同时进行单列扫描），将目标人物自身辐射的太赫兹波收集反射至聚焦镜3（1）和3（2），经聚焦镜3（1）和3（2）聚焦后进入太赫兹探测器4（1）和4（2），最后将信号输入图像分析处理模块5得到清晰直观的人体图像。
在下面的实例中，目标人物1以一个成年人为例，平面反射镜以镀银膜的平面反射镜为例，聚焦镜以抛物面银镜为例，其他波段的微波和红外波与上述实施方法一致，只需将所有器件换成对应波段适用的器件即可。
被动式太赫兹安检系统中，根据一个正常成年人的体型（体积约为180 cm*60 cm*30 cm）设置了扫描目标板的高度为2米，宽度为1米。具体调节过程如下：当人站到指定位置时，目标自动感应装置7感应后使其他设备均处于准备工作状态，然后上方的喷气装置6喷出干燥冷空气，吹走附着在目标人物1周围的灰尘及水汽，且让目标人物表面的温度下降一点，提高传感器检测目标物的信噪比，从而得到更加清晰的人体图像。采用两组太赫兹扫描装置，分别对人体上下两部分进行扫描探测，以提高装置的成像速度。平面反射镜2（1）和2（2）（直径为40 cm的银膜平面反射镜）水平左右摆动对目标人物1同时进行单行扫描，单行扫描宽度为1米（或者竖直上下摆动对目标人物1同时进行单列扫描，单列扫描宽度也各为1米），单行或单列扫描后平面反射镜2（1）和2（2）再转动角度继续下一行或下一列的扫描，直至共同扫描完整个目标板的面积。这一过程中平面反射镜2（1）和2（2）不断将人体自身辐射的太赫兹波收集反射至聚焦镜3（1）和3（2）（焦距为50 cm的抛物面银镜），聚焦后进入太赫兹探测器4（1）和4（2），最后将信号输入图像分析处理模块5得到清晰直观的人体图像。由于太赫兹波可以透过布料，而刀具等金属制品会阻碍太赫兹波的传播，故从扫描得到的人体图像就可直接判断此人是否携带危险品。
由于人体能自发辐射出微波，太赫兹波，红外波，且这些波段的光均能透过衣物；而金属刀或汽油等危险品，会阻断相应的这些波的传播，所以可以通过成像与人体区分出来。因此，该装置对于微波，太赫兹波，红外波均适用。

Claims (6)

1.一种被动式太赫兹人体安检系统装置，其特征在于，包括目标人物，探测装置，图像分析处理模块，喷气装置，目标自动感应装置，挡板，装置外壳以及背景板，探测装置包括两组平面反射镜，两组聚焦镜，两组太赫兹探测器，两组太赫兹探测器分别位于两组聚焦镜的焦点处，喷气装置位于目标人物的上面，目标人物的旁边有目标自动感应装置，背景板位于目标人物的后背，挡板位于目标人物与探测装置之间，挡板可透射太赫兹阻挡可见光，位于挡板前面上下两端的两组平面反射镜水平左右摆动或竖直上下摆动对挡板后的目标人物同时进行单行或单列扫描，将目标人物自身辐射的太赫兹波收集并分别反射至两组聚焦镜上，经两组聚焦镜聚焦后进入两组太赫兹探测器，两组太赫兹探测器将信号输入图像分析处理模块得到清晰直观的人体图像，所有部件置于封闭装置外壳内。
2.根据权利要求1所述被动式太赫兹人体安检系统装置，其特征在于，所述两组平面反射镜，是表面为金属材料的可实现太赫兹波高反射的平面镜。
3.根据权利要求1所述被动式太赫兹人体安检系统装置，其特征在于，所述两组聚焦镜，是表面为金属材料的可同时实现太赫兹波高反射和太赫兹波聚焦的抛物面镜或者椭球镜。
4.根据权利要求1所述被动式太赫兹人体安检系统装置，其特征在于，所述挡板选可以透射太赫兹阻挡可见光的特氟龙或聚乙烯材料。
5.根据权利要求1所述被动式太赫兹人体安检系统装置，其特征在于，所述背景板选用可吸收太赫兹波的材料，用于减小太赫兹人体安检时的背景噪声。
6.根据权利要求1至5所述被动式太赫兹人体安检系统装置的调整方法，其特征在于，目标人物站到指定位置时，目标自动感应装置感应到有待测物体时，喷气装置向目标人物喷出干燥冷空气，吹走附着在目标人物周围的灰尘及水汽，且让目标人物表面的温度下降，提高传感器检测目标物的信噪比，两组平面反射镜水平左右或竖直摆动对目标人物同时进行单行或单列扫描，将人体自身辐射的太赫兹波收集并分别反射至两组聚焦镜上，聚焦后进入两组太赫兹探测器，两组太赫兹探测器将信号输入图像分析处理模块得到清晰直观的人体图像。
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