CN105974486A - 鞋内物品检测设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种鞋内物品检测设备，其包括：用于向检测对象辐射毫米波信号的发射天线阵列，以及用于为所述发射天线阵列提供所述毫米波信号的毫米波发射支路；用于接收所述检测对象的回波信号的接收天线阵列，以及接收所述接收天线阵列所接收的回波信号的毫米波接收支路；还包括滑动导轨或者传动装置，所述发射天线阵列和所述接收天线阵列以可滑移方式连接至所述滑动导轨，所述传动装置带动所述发射天线阵列和所述接收天线阵列平移。采用本发明方案，可以实现对被检测人员鞋内的方便、快捷的检查，而不需要被检测人员脱去其鞋。

Description

鞋内物品检测设备
技术领域
本发明涉及安全检测技术领域，特别是涉及一种鞋内物品检测设备。
背景技术
目前，在火车站、飞机场、港口、海关等关系到国家和人们生命安全的重要场所，都必须进行安全检测。犯罪分子为了逃避检查，往往将凶器、炸药和毒品藏匿在身上或者鞋底中。
毫米波是波长介于微波与光波之间的电磁波，它的频率范围是30-300Ghz，能够穿透衣物和一些绝缘体的遮挡而且具有最小的反射和衰减，于是，利用毫米波技术进行人体成像安检被认为是能够有效替代或配合其他安检手段的方法。
目前毫米波成像系统往往需要被检测人员脱鞋检查，安检人员当面让人脱鞋带来尴尬，增加检查时间，尤其在高峰人流时候特别不适用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种鞋内物品检测设备，可以实现对被检测人员鞋内的方便、快捷的检查，而不需要被检测人员脱去其鞋。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种鞋内物品检测设备，包括：
用于向检测对象辐射毫米波信号的发射天线阵列，以及用于为所述发射天线阵列提供所述毫米波信号的毫米波发射支路；
用于接收所述检测对象的回波信号的接收天线阵列，以及接收所述接收天线阵列所接收的回波信号的毫米波接收支路；
还包括滑动导轨或者传动装置，所述发射天线阵列和所述接收天线阵列以可滑移方式连接至所述滑动导轨，所述传动装置带动所述发射天线阵列和所述 接收天线阵列平移。
上述本发明的方案采用毫米波成像技术，对人体无损害，而且操作简便，运行成本低，更重要的是节省安检时间，化解安检脱鞋带来的尴尬；其采用发射天线阵列辐射毫米波信号，并通过接收天线阵列接收检测对象的回波信号，且所述发射天线阵列和所述接收天线阵列以可滑移方式连接至所述滑动导轨，或者所述传动装置带动所述发射天线阵列和所述接收天线阵列平移，本发明的鞋内物品检测设备可以与现场的毫米波成像安检仪集成，可以实现全方位高效的扫描且成像清晰，这样可以根据回波信号形成检测人员鞋的二维图像信息，以用于判断鞋内是否隐藏有威胁物品。
在其中一个实施例中，所述发射天线阵列包括多个发射天线单元，所述接收天线阵列包括多个接收天线单元，所述发射天线单元和所述接收天线单元间隔排列，可以进一步提升检测效果。
在其中一个实施例中，所述发射天线阵列和所述接收天线阵列均沿第一方向延伸，所述滑动导轨或者所述传动装置沿第二方向延伸，所述第一方向和所述第二方向成90度，有助于提升扫描效率。
在其中一个实施例中，所述毫米波发射支路包括依次连接的第一压控振荡器、第一倍频链路以及第一宽带滤波器，以生成满足需求的毫米波信号。
在其中一个实施例中，所述毫米波接收支路包括依次连接的第二压控振荡器、第二倍频链路、MMIC混频器、低噪声放大器以及第二宽带滤波器。
在其中一个实施例中，上述的鞋内物品检测设备，还包括透波挡板，所述透波挡板设置在所述发射天线阵列和所述接收天线阵列的上侧，一方面可以起到保护所述发射天线阵列和所述接收天线阵列的作用，另一方面可以尽量实现对毫米波信号的透射。
在其中一个实施例中，所述毫米波发射支路所提供的毫米波信号的频带为10Ghz-40Ghz，所述毫米波发射支路的输出功率大于15dBm，用于提升成像的分辨率以及足够透射鞋底。
在其中一个实施例中，上述的检测鞋内物品毫米波成像设备，还包括驱动装置；所述驱动装置用于驱动所述发射天线阵列和所述接收天线阵列沿所述滑 动导轨滑动，或者用于驱动所述传动装置带动所述发射天线阵列和所述接收天线阵列移动。
在其中一个实施例中，上述的鞋内物品检测设备，还包括信号采集处理装置，所述信号采集处理装置包括：
信号采集装置，用于对所述毫米波接收支路的处理结果进行模拟差分数字化处理；
预处理装置，用于对所述信号采集装置的处理结果进行预处理运算；
成像处理装置，用于对所述预处理装置的处理结果进行图像重构、特征提取、模式识别、图像增强，获得所述检测对象的图像信息。
在其中一个实施例中，上述的鞋内物品检测设备，还包括显示装置，所述显示装置用于显示所述检测对象的图像信息。
附图说明
图1为本发明实施例一的鞋内物品检测设备的组成结构示意图一；
图2为图1中的鞋内物品检测设备的应用场景示意图；
图3为图1中的发射天线阵列和接收天线阵在其中一个实施例中的排布方式示意图；
图4为图1中的毫米波发射支路在其中一个实施例中的组成结构示意图；
图5为图1中的毫米波接收支路在其中一个实施例中的组成结构示意图；
图6为本发明实施例一的鞋内物品检测设备的组成结构示意图二；
图7为本发明实施例一的鞋内物品检测设备的组成结构示意图三；
图8为本发明实施例一的鞋内物品检测设备的组成结构示意图四；
图9为本发明实施例一的鞋内物品检测设备的组成结构示意图五；
图10为本发明实施例二的鞋内物品检测设备的组成结构示意图一；
图11为本发明实施例二的鞋内物品检测设备的组成结构示意图二。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
为了便于理解本发明的方案，以下首先对主动式毫米波成像安检系统的原理进行简要说明。对于主动式毫米波成像安检系统，首先对人体发射信号，并接收后向散射信号，其次采用三维重构算法成像，最后在各个方向做二维投影，并对二维图像进行检测和识别来完成危险物的检测。相对于被动成像系统，主动成像系统检测速度快，不受环境(温度、阳光、周围辐射源)的影响的诸多优点。
实施例一
本发明实施例一提供一种鞋内物品检测设备。图1为本发明实施例一的鞋内物品检测设备的组成结构示意图，如图1所示，该实施例中的鞋内物品检测设备包括：
用于向检测对象辐射毫米波信号的发射天线阵列101，以及用于为所述发射天线阵列提供所述毫米波信号的毫米波发射支路102；
用于接收所述检测对象的回波信号的接收天线阵列103，以及接收所述接收天线阵列所接收的回波信号的毫米波接收支路104；
还包括滑动导轨105，发射天线阵列101和接收天线阵列103以可滑移方式连接至滑动导轨105。
本领域技术人员应当理解，发射天线阵列101和接收天线阵列103以可滑移方式连接至滑动导轨105，表示发射天线阵列101和接收天线阵列103可沿滑动导轨105对应的滑动轨迹滑动，其中，滑动导轨105一般固定的。
在具体工作时，本实施例中的鞋内物品检测设备使用后，其可以与毫米波成像安检仪集成，实现对检测对象全方位高效扫描，无需脱鞋即可进行，具体地，如图2所示，被测人员站在被测区域201上，在发射天线阵列101和接收天线阵列102沿滑动导轨105移动时，毫米波发射支路102通过发射天线阵列101向检测对象辐射毫米波信号，毫米波接收支路104通过接收天线阵列103接收所述检测对象的回波信号，回波信号输入到毫米波成像安检仪中得到检测对象的成像图像。本实施例方案采用毫米波成像技术，对人体无损害，而且操作 简便且成像清晰，运行成本低，更重要的是节省安检时间，化解安检脱鞋带来的尴尬。
本发明实施例中，作为图1所示的技术方案的一个较佳实施例，如图3所示，其发射天线阵列101包括多个发射天线单元301，接收天线阵列103包括多个接收天线单元302，发射天线单元301和接收天线单元302间隔排列，例如，如图2所示，包括两排天线单元，第一排的第一个是发射天线单元301，第一排的第二个是接收天线单元302，第一排的第三个是发射天线单元301，第一排的第四个是接收天线单元302，以此类推，第二排的第一个是接收天线单元302，第二排的第二个是发射天线单元301，第二排的第三个是接收天线单元302，第一排的第四个是发射天线单元301，以此类推，但需要说明的是，天线单元的排数不限于两排，间隔排列的方式也不限于此，例如，还可以是包括四排天线单元，其中，第一排和第三排是发射天线单元301，第二排和第四排是接收天线单元302，或者发射天线单元301、接收天线单元302相互错开；采用本实施例中的方案，可以提升扫描效果。
本发明实施例中，作为图1所示的技术方案的一个较佳实施例，发射天线阵列101和接收天线阵列103均沿第一方向延伸，所述滑动导轨沿第二方向延伸，所述第一方向和所述第二方向成90度，采用本实施例中的方案，可以使得发射天线阵列101和接收天线阵列103在最短的滑动距离内完成对目标对象的扫描，提升检测速率。
在其中一个实施例中，如图4所示，毫米波发射支路102包括依次连接的第一压控振荡器401、第一倍频链路402以及第一宽带滤波器403，这里的第一压控振荡器401、第一倍频链路402组成了一个毫米波本振源，可以产生并输出毫米波信号，具体地，第一压控振荡器401为第一倍频链路402提供基频信号，基频信号经过多次倍频后成为宽带毫米波信号，该宽带毫米波信号经第一宽带滤波器403的滤波作用后输出。但需要说明的是，毫米波发射支路102的组成结构不限于本实施例提供的组成结构。
考虑到是对鞋内物品进行扫描，而鞋底较厚，为此，在其中一个实施例中，毫米波发射支路102输出功率大于15dBm，以使毫米波信号足够透射鞋底，同 时，所述毫米波发射支路发射的毫米波信号的频带为10Ghz-40Ghz，频带宽，成像的分辨率较好，此外，毫米波发射支路的谐波抑制度大于25dBc为佳，其中，dBm指分贝毫瓦，Ghz表示吉赫兹，dBc为谐波抑制度的单位(分贝)。
在其中一个实施例中，如图5所示，毫米波接收支路104包括依次连接的第二压控振荡器501、第二倍频链路502、MMIC混频器503、低噪声放大器504以及第二宽带滤波器505，接收到的回波信号经本实施例方案中的毫米波接收支路104的处理后，得到中频信号，以用作后续的成像处理中。但需要说明的是，毫米波接收支路104的组成结构不限于本实施例提供的组成结构。
在其中一个实施例中，如图6所示，本发明的鞋内物品检测设备，还可以包括透波挡板601，透波挡板601设置在发射天线阵列101和接收天线阵列102的上侧，透波挡板601一方面能够起到保护发射天线阵列101和接收天线阵列102以及其他相关组件不被人为损坏的作用，另一方面能尽量减少毫米波信号的损耗。
在其中一个实施例中，如图7所示，本发明的鞋内物品检测设备，还可以包括驱动装置701；驱动装置701用于驱动发射天线阵列101和接收天线阵列102沿滑动导轨105滑动。具体地，所述驱动装置701可以包括电机，被测人员站在被测区域上，电机驱动发射天线阵列101和接收天线阵列102沿滑动导轨105滑动时，发射天线阵列101辐射的毫米波信号穿透被测人员的鞋子到达被测人员脚底部，经被测人员脚的底部反射回到接收天线阵列102，实现横向扫描，形成二维图像信息，以判断隐藏威胁信息。
在其中一个实施例中，在上述任意一个实施例的基础上，如图8所示，本发明的鞋内物品检测设备，还可以包括信号采集处理装置800，信号采集处理装置800包括：
信号采集装置801，用于对毫米波接收支路104的处理结果进行模拟差分数字化处理；
预处理装置802，用于对信号采集装置801的处理结果进行预处理运算；
这里，根据需要，所述预处理运算可以包括滤波运算、归一化处理等等；
成像处理装置803，用于对预处理装置802的处理结果进行图像重构、特征 提取、模式识别、图像增强，获得所述检测对象的图像信息；
这里，图像重构、特征提取、模式识别、图像增强均可以采用现有的方式实现，在此不予赘述。
在其中一个实施例中，在上一个实施例的基础上，如图9所示，本发明的鞋内物品检测设备，还可以显示装置901，显示装置901用于显示所述检测对象的图像信息。
在具体工作时，本实施例中的鞋内物品检测设备使用后，在发射天线阵列101和接收天线阵列103沿滑动导轨105滑动时，毫米波发射支路102通过发射天线阵列102向检测对象辐射毫米波信号，且毫米波接收支路104通过接收天线阵列103接收所述检测对象的回波信号；所述信号采集处理装置对毫米波接收支路104的处理结果(例如如上所述的中频信号)依次进行模拟差分数字化处理、预处理以及成像处理，这里所述成像处理包括图像重构、特征提取、模式识别、图像增强，获得所述检测对象的图像信息，该图像信息由显示装置801显示。
实施例二
基于上述的实施例一，本发明实施例还提供一种鞋内物品检测设备。图10为本发明实施例二的鞋内物品检测设备的组成结构示意图，如图10所示，该实施例中的鞋内物品检测设备包括：
用于向检测对象辐射毫米波信号的发射天线阵列1001，以及用于为所述发射天线阵列提供所述毫米波信号的毫米波发射支路1002；
用于接收所述检测对象的回波信号的接收天线阵列1003，以及接收所述接收天线阵列所接收的回波信号的毫米波接收支路1004；
还包括传动装置1005，传动装置1005带动发射天线阵列1001和接收天线阵列1003平移。
在具体工作时，本实施例中的鞋内物品检测设备使用后，其可以与毫米波成像安检仪集成，实现对检测对象全方位高效扫描，无需脱鞋即可进行，具体地，在传动装置1005带动发射天线阵列1001和接收天线阵列1003平移时，毫 米波发射支路1002通过发射天线阵列1001向检测对象辐射毫米波信号，毫米波接收支路1004通过接收天线阵列1003接收所述检测对象的回波信号，回波信号输入到毫米波成像安检仪中得到检测对象的成像图像。本实施例方案采用毫米波成像技术，对人体无损害，而且操作简便且成像清晰，运行成本低，更重要的是节省安检时间，化解安检脱鞋带来的尴尬。
在其中一个实施例中，如图11所示，本发明的鞋内物品检测设备，还可以包括驱动装置1101；驱动装置1101用于驱动传动装置1005带动所述发射天线阵列和所述接收天线阵列移动。
本发明实施例二提供的鞋内物品检测设备，需要指出的是：以上实施例对于鞋内物品检测设备的描述，与上述实施例一的鞋内物品检测设备的描述是类似的，上述实施例一中其他进一步改进的方案也适用于本实施例二种的鞋内物品检测设备，并且具有上述实施例一中的鞋内物品检测设备的有益效果，为节约篇幅，不再赘述；因此，以上对本发明实施例二提供的鞋内物品检测设备中未披露的技术细节，请参照上述实施例一提供的鞋内物品检测设备的描述。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
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)

1.一种鞋内物品检测设备，其特征在于，包括：
用于向检测对象辐射毫米波信号的发射天线阵列，以及用于为所述发射天线阵列提供所述毫米波信号的毫米波发射支路；
用于接收所述检测对象的回波信号的接收天线阵列，以及接收所述接收天线阵列所接收的回波信号的毫米波接收支路；
还包括滑动导轨或者传动装置，所述发射天线阵列和所述接收天线阵列以可滑移方式连接至所述滑动导轨，所述传动装置带动所述发射天线阵列和所述接收天线阵列平移。
2.根据权利要求1所述的鞋内物品检测设备，其特征在于，所述发射天线阵列包括多个发射天线单元，所述接收天线阵列包括多个接收天线单元，所述发射天线单元和所述接收天线单元间隔排列。
3.根据权利要求1所述的鞋内物品检测设备，其特征在于，所述发射天线阵列和所述接收天线阵列均沿第一方向延伸，所述滑动导轨或者所述传动装置沿第二方向延伸，所述第一方向和所述第二方向成90度。
4.根据权利要求1所述的鞋内物品检测设备，其特征在于，所述毫米波发射支路包括依次连接的第一压控振荡器、第一倍频链路以及第一宽带滤波器。
5.根据权利要求1所述的鞋内物品检测设备，其特征在于，所述毫米波接收支路包括依次连接的第二压控振荡器、第二倍频链路、MMIC混频器、低噪声放大器以及第二宽带滤波器。
6.根据权利要求1所述的鞋内物品检测设备，其特征在于，还包括透波挡板，所述透波挡板设置在所述发射天线阵列和所述接收天线阵列的上侧。
7.根据权利要求1所述的鞋内物品检测设备，其特征在于，所述毫米波发射支路所提供的毫米波信号的频带为10Ghz-40Ghz，所述毫米波发射支路的输出功率大于15dBm。
8.根据权利要求1所述的检测鞋内物品毫米波成像设备，其特征在于，还包括驱动装置；
所述驱动装置用于驱动所述发射天线阵列和所述接收天线阵列沿所述滑动导轨滑动，或者用于驱动所述传动装置带动所述发射天线阵列和所述接收天线阵列移动。
9.根据权利要求1至8之一所述的鞋内物品检测设备，其特征在于，还包括信号采集处理装置，所述信号采集处理装置包括：
信号采集装置，用于对所述毫米波接收支路的处理结果进行模拟差分数字化处理；
预处理装置，用于对所述信号采集装置的处理结果进行预处理运算；
成像处理装置，用于对所述预处理装置的处理结果进行图像重构、特征提取、模式识别、图像增强，获得所述检测对象的图像信息。
10.根据权利要求9所述的鞋内物品检测设备，其特征在于，还包括显示装置，所述显示装置用于显示所述检测对象的图像信息。
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