CN106353834B - 一种太赫兹成像系统及太赫兹安检装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于安检技术领域，提供一种太赫兹成像系统及太赫兹安检装置，其中，太赫兹成像系统包括：太赫兹辐射模块；将太赫兹辐射模块辐射的太赫兹波调制为预设频率的太赫兹波并覆盖式辐射至待测物体的光学斩波器；将携带有待测物体的复介电函数信息的太赫兹波聚焦于其像方焦平面的成像物镜；感光面的最小边长大于或等于所述成像物镜的成像区域的最大边长，将携带有复介电函数信息的太赫兹波转换为模拟电流信号的太赫兹探测模块；以及与太赫兹探测模块连接的信号处理模块。本发明可以对人体或生物组织进行无损检测，减小的辐射伤害，一次辐射即可获得待测物体的完整检测数据，检测效率高，可有效识别金属、毒品、炸药等高危物品。

Description

一种太赫兹成像系统及太赫兹安检装置

技术领域

本发明属于安检技术领域，尤其涉及一种太赫兹成像系统及太赫兹安检装置。

背景技术

随着公共交通工具的不断发展，在地铁站、机场、火车站等人流密集的地方实行安检制度，检测人们随身携带的行李物品的安全性，成为保证良好的社会治安的重要手段。

然而，现有的安检技术大多利用X射线探测仪等对人体或行李进行安全检查，其能耗较高、辐射较大且对人体具有较大伤害、透射性差且无法准确识别出金属、毒品、炸药等高危物品；此外，X射线探测仪中的成像器件体积较小，只能对人体或行李进行局部扫描，然后拼接扫描图像，检测速度较慢。因此，现有的安检技术存在能耗高、辐射大、透射性差及检测速度慢的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太赫兹成像系统及太赫兹安检装置，旨在解决现有的安检技术大多利用X射线探测仪等对人体或行李进行安全检查所存在的辐射较大、能耗较高、透射性差及检测速度较慢的问题。

本发明是这样实现的，一种太赫兹成像系统，其包括：

辐射太赫兹波的太赫兹辐射模块；

位于所述太赫兹辐射模块的辐射面，将所述太赫兹波调制为预设频率的太赫兹波并覆盖式辐射至待测物体的光学斩波器；

将穿过所述待测物体且携带有所述待测物体的复介电函数信息的太赫兹波成像于其像方焦平面的成像物镜；

感光面位于所述成像物镜的像方焦平面，并且感光面的最小边长大于或等于所述成像物镜的成像区域的最大边长，将携带有所述复介电函数信息的太赫兹波、转换为模拟电流信号的太赫兹探测模块；以及

与所述太赫兹探测模块连接，将所述模拟电流信号处理为数字图像数据的信号处理模块。

本发明还提供一种太赫兹安检装置，所述太赫兹安检装置包括：

安检装置主体；以及

与所述安检装置主体机械连接，对通过所述安检装置主体的待测物体进行透射式辐射，以获取所述待测物体的数字图像数据的如上所述的太赫兹成像系统。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

通过辐射太赫兹波来对待测物体进行扫描，辐射小、能耗低，可有效减小对人体或生物组织电离影响，可以对人体或生物组织进行无损检测，减小的辐射伤害；

通过覆盖式辐射待测物体，并采用感光面的最小边长大于或等于所述成像物镜的成像区域的最大边长的太赫兹探测模块，来获取待测物体的检测信号，一次辐射即可获得待测物体的完整检测数据，检测效率高；

通过获取携带有物体的复介电函数信息的太赫兹波，可根据待测物体的复介电函数信息准确判断待测物体的物理性质，可有效识别金属、毒品、炸药等高危物品。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的太赫兹成像系统的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的太赫兹成像系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、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详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

如图1所示，本实施例提供的太赫兹成像系统，其包括太赫兹辐射模块10、光学斩波器20、成像物镜30、太赫兹探测模块40和信号处理模块50，图中箭头方向表示太赫兹波传输方向或者信号流向。

太赫兹辐射模块10用于辐射太赫兹波。

在具体应用中，太赫兹辐射模块10所述辐射的太赫兹波的波长范围为3mm～30μm。

在一实施例中，太赫兹辐射模块10可选用钛蓝宝石飞秒激光器或耿氏二极管激光器。

光学斩波器20位于太赫兹辐射模块10的辐射面，用于将太赫兹辐射模块10辐射的太赫兹波调制为预设频率的太赫兹波并覆盖式辐射至待测物体01。

本实施例中，覆盖式辐射具体是指，将光学斩波器20调制后的太赫兹波能够完全覆盖待测物体表面。

在具体应用中，所述预设频率的可以在100GHZ～10THZ范围内。

在具体应用中，待测物体01可以为任意有机或无机物，例如：人体、动植物、金属、织物等。

成像物镜30将穿过待测物体01且携带有待测物体01的复介电函数信息的太赫兹波聚焦于其像方焦平面。

本实施例中，成像物镜30的物方焦平面穿过待测物体01，以使待测物体01可以刚好成像于太赫兹探测模块40的感光面。

在具体应用中，成像物镜30实际上是一个凸透镜，用于将穿过待测物体01的透射太赫兹波聚焦在其像方焦平面上，以使太赫兹探测模块40可以探测到完整清晰的待测物体信号。

本实施例中，所述复介电函数信息是指，包含待测物品的复介电函数的空间分布数据的信息。复介电函数是存在光吸收的物质的介电函数的复数表达形式，由于某些物质具有光吸收性质(即光通过该物质会被吸收一部分导致光损耗)，因此要用复数形式来表示该物质的介电函数，实部表示该物质的介电常数，虚部则与该物质的光吸收性质有关。

在实际应用中，太赫兹波辐射物体后的反射或者投射太赫兹波的强度和相位信息包含了物体的复介电函数的空间分布数据，不同性质的物体具有不同的复介电函数，因此，可以用太赫兹波辐射物体来检测出不同性质的物体。

太赫兹探测模块40的感光面位于成像物镜30的像方焦平面，并且感光面的最小边长大于或等于所述成像物镜的成像区域的最大边长，用于将携带有所述复介电函数信息的太赫兹波转换为模拟电流信号。

本实施例中，感光面的感光面最小边长大于或等于所述成像物镜的成像区域的最大边长，具体是指待测物体01的成像信号能刚好被太赫兹探测模块40的感光面一次性接收，而不用逐行扫描，节约成像时间。

在一实施例中，太赫兹探测模块40可以选用CCD混合焦平面探测器，其感光面由肖特基势垒二极管阵列组成。

本实施例中，肖特基势垒二极管阵列的光谱响应范围为0.2μm～1.1μm。

在具体应用中，可根据需要探测的待测物体的截面积大小，选用适当大小的肖特基势垒二极管阵列。

在一实施例中，太赫兹探测模块40的感光面为50×50的肖特基势垒二极管阵列。

信号处理模块50与太赫兹探测模块40连接，用于将所述模拟电流信号处理为数字图像数据。

本实施例通过辐射太赫兹波来对待测物体进行扫描，辐射小、能耗低，可有效减小对人体或生物组织电离影响，可以对人体或生物组织进行无损检测，减小的辐射伤害；通过覆盖式辐射待测物体，并采用感光面的最小边长大于或等于所述成像物镜的成像区域的最大边长的太赫兹探测模块，来获取待测物体的检测信号，一次辐射即可获得待测物体的完整检测数据，检测效率高；通过获取携带有物体的复介电函数信息的太赫兹波，可根据待测物体的复介电函数信息准确判断待测物体的物理性质，可有效识别金属、毒品、炸药等高危物品。

实施例二：

如图2所示，本实施例提供的太赫兹成像系统，在实施例一的基础上还包括聚焦透镜60、显示模块70和存储模块80，信号处理模块50包括信号放大单元51、模数转换单元52和图像处理单元53。

聚焦透镜60设置在光学斩波器20的辐射面，用于将光学斩波器20辐射的太赫兹波聚焦到待测物体01上。

在具体应用中，聚焦透镜60实际上是一个凸透镜，起到光汇聚作用。

显示模块70与信号处理模块50连接，用于对处理之后的数字图像数据。

在具体应用中，显示模块70为液晶或LED显示屏。

存储模块80与信号处理模块50连接，用于保存处理之前的模拟电流信号或处理之后的数字图像数据。

在具体应用中，存储模块80可以为任意非易失性物理存储盘。

信号放大单元51与太赫兹探测模块40连接，用于对所述模拟电流信号进行信号放大。

在具体应用中，信号放大单元51可以为任意的模拟信号放大器件。

模数转换单元52与信号放大单元51连接，用于将放大后的所述模拟电流信号转换为数字信号。

在具体应用中，模数转换单元52可以为模数转换器。

图像处理单元53与模数转换单元52连接，用于将所述数字信号处理为数字图像数据。

在具体应用中，图像处理单元可以为图像处理芯片。

实施例三：

本实施例提供的太赫兹安检装置，其包括安检装置主体、上述的太赫兹成像系统(图中未示出)和报警器。

在具体应用中，安检装置主体为人体安检门或行李安检机。

在具体应用中，太赫兹成像系统设置在安检装置主体的内部与其机械连接，对通过安检装置主体的待测物体进行透射式辐射，以获取待测物体的数字图像数据，太赫兹成像系统的显示模块则对待测物体的数字图像数据进行显示，以供相关工作人员查看，待测物体中是否有禁止携带的违禁物品。

报警器设置于安检装置主体上，与太赫兹探测模块连接，在检测到的数字图像数据异常时，闪烁并发出警报。

在具体应用中，太赫兹安检装置还可以包括与太赫兹成像系统连接的电脑主机，用于相关工作人员对太赫兹成像系统进行控制，报警器也可以与电脑主机连接，以受电脑主机控制自动报警，或者由工作人员手动操控电脑主机来控制报警器报警。

本实施例通过提供一种包括太赫兹成像系统的太赫兹安检装置，可对人体、动植物等有机活物进行安检，辐射量小，降低了辐射伤害；能够利用炸药、毒品、枪支等在太赫兹波段的光吸收特征，来有效鉴别炸药、毒品、枪支等违禁物品；能够一次性获取物体的太赫兹图像，不需要逐行扫描，提高了检测效率；能够穿透衣物、纸盒、塑料等非金属和非极性材料，仅对金属和极性材料成像，可有效检测危险物品。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种太赫兹成像系统，其特征在于，所述太赫兹成像系统包括：

辐射太赫兹波的太赫兹辐射模块；

位于所述太赫兹辐射模块的辐射面，将所述太赫兹波调制为预设频率的太赫兹波并覆盖式辐射至待测物体，使所述预设频率的太赫兹波完全覆盖所述待测物体的光学斩波器；

将穿过所述待测物体且携带有所述待测物体的复介电函数信息的太赫兹波成像于其像方焦平面的成像物镜；

感光面位于所述成像物镜的像方焦平面，并且感光面的最小边长大于或等于所述成像物镜的成像区域的最大边长，一次性接收所述携带有所述复介电函数信息的太赫兹波，将携带有所述复介电函数信息的太赫兹波转换为模拟电流信号的太赫兹探测模块；以及

与所述太赫兹探测模块连接，将所述模拟电流信号处理为数字图像数据的信号处理模块；

所述太赫兹成像系统还包括设置在所述光学斩波器辐射面，将所述光学斩波器辐射的太赫兹波聚焦到所述待测物体的聚焦透镜；

所述待测物体为有机物或无机物。

2.如权利要求1所述的太赫兹成像系统，其特征在于，所述太赫兹辐射模块为钛蓝宝石飞秒激光器或耿氏二极管激光器。

3.如权利要求1所述的太赫兹成像系统，其特征在于，所述太赫兹探测模块为CCD混合焦平面探测器，所述太赫兹探测模块的感光面由肖特基势垒二极管阵列组成。

4.如权利要求1所述的太赫兹成像系统，其特征在于，所述信号处理模块包括：

与所述太赫兹探测模块连接，对所述模拟电流信号进行信号放大的信号放大单元；

与所述信号放大单元连接，将放大后的所述模拟电流信号转换为数字信号的模数转换单元；以及

与所述模数转换单元连接，将所述数字信号处理为数字图像数据的图像处理单元。

5.如权利要求1所述的太赫兹成像系统，其特征在于，所述太赫兹成像系统还包括与所述信号处理模块连接，以显示所述数字图像数据的显示模块。

6.如权利要求1所述的太赫兹成像系统，其特征在于，所述太赫兹成像系统还包括与所述信号处理模块连接，以存储所述数字图像数据的存储模块。

7.一种太赫兹安检装置，其特征在于，所述太赫兹安检装置包括：

安检装置主体；以及

与所述安检装置主体机械连接，对通过所述安检装置主体的待测物体进行透射式辐射，以获取所述待测物体的数字图像数据的如权利要求1～6任一项所述的太赫兹成像系统。

8.如权利要求7所述的太赫兹安检装置，其特征在于，所述太赫兹安检装置还包括设置于所述安检装置主体上，与所述太赫兹探测模块连接，在所述数字图像数据异常时，闪烁并发出警报的报警器。

9.如权利要求7或8所述的太赫兹安检装置，其特征在于，所述安检装置主体为人体安检门或行李安检机。