CN109001831A - 基于平面扫描三维成像的人体安检系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于平面扫描三维成像的人体安检系统及方法，该系统的安检门框架内装有平面扫描驱动单元的扫描臂，扫描臂前后两侧分别装有扫描单元的毫米波收发天线阵列，安检门框架两侧分别装有毫米波收发机，扫描臂上端连接平面扫描驱动单元的驱动机构，控制单元连接扫描单元和平面扫描驱动单元，以使毫米波收发天线阵列进行平面扫描；控制单元连接数据采集单元，用于控制所述数据采集单元采集处理来自扫描单元的检测信号；图像处理单元连接数据采集单元，用于根据采集数据和采集数据的空间位置信息合成三维全息图像，并由显示器显示所述三维全息图像。本发明利用往复扫描的方式，提高了扫描效率，具有占用空间小、通过率高、结构配置灵活等优点。

Description

基于平面扫描三维成像的人体安检系统及方法

技术领域

本发明涉及一种人体安检系统，特别是一种基于平面扫描三维成像的人体安检系统及方法。

背景技术

当前国际反恐意识的提升和形式的严峻，对人体安检方面提出更多要求：需要能够对人体衣物掩盖下的物品实现非脱衣式三维成像检测，提高识别可疑物品的效率；需要扩展检测能力，能够对金属及非金属物品实现检测，包括枪支、刀具、炸药、毒品、光盘、现金、液体、忍片、陶瓷等；降低安检系统探测手段对人体健康的危害。具备成本低廉，适应性强、用户体验好等特点的产品将会受到市场的青睐。

当前可用于人体安检的现有技术手段包括:金属探测、X射线成像、主、被动毫米波探测等。

传统的人员安检基本采用金属物体探测口和手持式金属探测器对人体进行金属违禁品探测，这种方式无法探测出隐匿携带的非金属违禁品，如毒品、炸药等，给安防带来隐患。为消除或降低隐患，一般均采用触摸待检人员的方式对可疑物品藏匿区进行手动排查，用户体验不佳，安检速度较低。

基于X射线成像的人体安检仪，低辐射剂量的X射线人体安检仪可以实现对金属及非金属目标的探测，由于其对人员身体存在福射危害，不被公众所接受，且成像速度较慢，难以在日常安检中推广使用。

近年来，随着毫米波技术的发展和器件成本的降低，在人体安检中正逐步引起重视，毫米波人体安检系统也逐渐出现在市场中。毫米波探测技术具有能够穿透人体衣物，对人体福射剂量小，实现较高精度成像，对金属敏感等诸多优点。毫米波探测技术可分为被动式探测和主动式探测，目前这种方式存在成像精度不高、系统观测实时性差的问题。

主动式探测技术，是设备首先向人体发射毫米波，而后通过接收器检测和人体进行相互作用后的毫米波电磁场，从而对人体成像。该检测技术对人体安全、可获得高分辨率的图像。

现有的主动式毫米波人体安检系统，主要利用平面合成孔径技术、柱面合成孔径技术。目前多使用柱面合成孔径技术，这种技术采取了天线阵列圆周方向机械带动旋转扫描的探测方式。但是，利用柱面合成孔径技术的主动式毫米波人体安检系统，体积庞大，系统损耗大，灵敏度低，结构配置不灵活，且工艺实现难度大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种体积小，结构配置灵活，工艺实现简单，通过率高，并实现对被检测人员的快速检测的基于平面扫描三维成像的人体安检系统及方法，以解决现有产品占用空间大、移动不便、灵敏度低、工艺实现难度大等问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于平面扫描三维成像的人体安检系统，包括扫描单元、平面扫描驱动单元、数据采集单元、图像处理单元、控制单元、显示器、安检门框架，所述安检门框架内装有平面扫描驱动单元的扫描臂，扫描臂前后两侧分别装有扫描单元的毫米波收发天线阵列，所述安检门框架两侧分别装有毫米波收发机，扫描臂上端连接平面扫描驱动单元的驱动机构，平面扫描驱动单元通过驱动机构带动扫描臂及扫描单元的毫米波收发天线阵列在安检门框架内左右直线移动；所述控制单元连接所述扫描单元和所述平面扫描驱动单元，以使所述毫米波收发天线阵列进行平面扫描；所述控制单元连接数据采集单元，用于控制所述数据采集单元采集处理来自扫描单元的检测信号；所述图像处理单元连接数据采集单元，用于根据采集数据和采集数据的空间位置信息合成三维全息图像，并由显示器显示所述三维全息图像。

进一步，所述毫米波收发天线阵列包括按线阵排列的多个发射天线单元和多个接收天线单元，所述接收单元和发射单元之间等间隔交错布置。

进一步，所述驱动机构包括一个伺服电机和若干个与扫描臂连接的驱动轴，由伺服电机通过驱动轴带动扫描臂移动，进而带动所述毫米波收发天线阵列直线移动。

一种利用基于平面扫描三维成像的安检系统的人体安检方法，包括以下步骤：

步骤一，待检人员进入安检系统，正对安检门站定；

步骤二，操作人员操作控制单元进行扫描，扫描臂开始从一侧直线运动；

步骤三，扫描臂运动后触发零位开关，安检门框架一侧的毫米波收发机控制面向待检人员的波收发天线阵列开始数据采集，扫描臂到达安检门另一侧停止后停止数据采集，该侧的毫米波收发机将采集到的数据发送至图像处理单元进行处理，视为完成待检人员的正向扫描；

步骤四，待检人员通过安检门，背对安检门站定，后续待检人员进入安检系统，正对安检门站定；

步骤五，操作人员操作控制单元进行扫描，扫描臂开始从另一侧直线运动；

步骤六，扫描臂运动后触发零位开关，安检门框架两侧的毫米波收发机分别控制扫描臂前后两侧的毫米波收发天线阵列同时开始数据采集，扫描臂到达安检门另一侧停止后停止数据采集，安检门框架两侧的毫米波收发机分别将采集到的数据发送至图像处理单元进行处理，完成待检人员的背向扫描以及后续待检人员的正向扫描，合成前一待检人员的三维图像；

步骤七，重复步骤四至步骤六进行扫描，合成每个待检人员的人体三维全息图像；

步骤八，图像处理单元进行处理识别。

本发明的有益效果是：

本发明采用了两组毫米波收发天线阵列直线移动平面扫描分别扫描待检人员的前后侧的探测方式，提高了扫描效率，同时具有体积更小，检测准确，结构配置灵活，节省空间，工艺实现简单等优点。

附图说明

图1为本发明的人体安检系统的结构示意图；

图2为本发明的人体安检系统的系统示意图；

图3为本发明的人体安检系统的工作流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1，2所示，本发明提供的一种基于平面扫描三维成像的人体安检系统，该系统包括扫描单元、平面扫描驱动单元7、数据采集单元8、图像处理单元9、控制单元10、显示器11。

扫描单元包括第一毫米波收发天线阵列1、第二毫米波收发天线阵列2、第一毫米波收发机5、第二毫米波收发机6。

第一毫米波收发天线阵列1，由一维竖直向排列的第一发射天线阵列及第一接收天线阵列组成，用于向待检人员12发射电磁波及接收待检人员12散射回的电磁波。

第二毫米波收发天线阵列2,与第一毫米波收发天线阵列1作用相同，由一维竖直向排列的第二发射天线阵列及第二接收天线阵列组成，用于向待检人员13发射电磁波及接收待检人员13散射回的电磁波。第一毫米波收发天线阵列1与第二毫米波收发天线阵列2分别布于扫描臂3两侧。

本发明所述人体安检系统进一步包括具有出、入口的主体框架4,即安检门框架，用于支撑扫描单元并限定直线型扫描轨迹，形成扫描区域。安检门框架内装有平面扫描驱动单元7的扫描臂3，扫描臂3前后两侧分别装有第一毫米波收发天线阵列1和第二毫米波收发天线阵列2，安检门框架两侧分别装有第一毫米波收发机5、第二毫米波收发机6，扫描臂3上端连接平面扫描驱动单元7的驱动机构。

第一毫米波收发机5，用于产生毫米波，输出到第一毫米波收发天线阵列1，实现毫米波的发射与接收。

第二毫米波收发机6，与第一毫米波收发机5作用相同，用于产生毫米波，输出到第二毫米波收发天线阵列2，实现毫米波的发射与接收。

平面扫描驱动单元7包括驱动机构和一个扫描臂，用于驱动扫描臂3直线移动，以使得第一毫米波收发天线阵列1和第二毫米波收发天线阵列2直线移动。驱动机构包括一个伺服电机和若干个与扫描臂连接的驱动轴，通过伺服电机和驱动轴之间的传动关系带动扫描臂移动，进而带动该些毫米波收发天线阵列直线移动。

数据采集单元8，用于采集第一毫米波收发机5与第二毫米波收发机6接收回来的信号。

图像处理单元9，用于根据采集数据合成三维全息图像。具体地，所述图像处理单元9可以采用计算机实现。

控制单元10, 用于控制第一毫米波收发机5、第二毫米波收发机6、第一毫米波收发天线阵列1、第二毫米波收发天线阵列2、平面扫描驱动单元7和数据采集单元8，以使得第一毫米波收发天线阵列1和第二毫米波收发天线阵列2进行平面扫描。

显示器11，用于显示所述三维全息图像。

本发明的安检系统中，一维收发天线阵列可完成对待检人员的前后侧的扫描，即可获取三维全息图像。

本发明利用了待检人员依次通过安检门时扫描臂同时扫描待检人员的前侧或后侧，可提高检测效率。

如图3所示，利用本发明的人体安检系统进行人体安检方法的步骤如下：

步骤一，待检人员进入安检系统，正对安检门站定，

步骤二，此时操作人员操作控制单元进行扫描，扫描臂开始从一侧直线运动。

步骤三，扫描臂运动后触发零位开关，第一毫米波收发机控制第一毫米波收发天线阵列开始数据采集，扫描臂到达安检门另一侧停止后停止数据采集，第一毫米波收发机将采集到的数据发送至图像处理单元进行处理，视为完成待检人员的正向扫描。

步骤四，此时待检人员通过安检门，背对安检门站定，后续待检人员进入安检系统，正对安检门站定。

步骤五，此时操作人员操作控制单元进行扫描，扫描臂开始从另一侧直线运动。

步骤六，扫描臂运动后触发零位开关，第一毫米波收发机与第二毫米波收发机分别控制第一毫米波收发天线阵列与第二毫米波收发天线阵列同时开始数据采集。扫描臂到达安检门另一侧停止后停止数据采集，第一毫米波收发机与第二毫米波收发机将采集到的数据发送至图像处理单元进行处理，视为完成待检人员的背向扫描以及后续待检人员的正向扫描。此时可合成前一待检人员的三维图像。

步骤七，重复步骤四至步骤六进行扫描，合成每个待检人员的人体三维全息图像。

步骤八，图像处理单元进行处理识别。

以上流程除待检人员进出安检系统外，其它步骤皆为数据采集以及数据处理的流程。最终三维全息图像显示在显示器中，并可识别是否有违禁物品。

本发明采用了两组毫米波收发天线阵列直线移动平面扫描分别扫描待检人员的前后侧的探测方式，提高了扫描效率，同时具有体积更小，检测准确，结构配置灵活，节省空间，工艺实现简单等优点。

可以理解为，本发明是通过具体实施例进行描述的，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于平面扫描三维成像的人体安检系统，包括扫描单元、平面扫描驱动单元、数据采集单元、图像处理单元、控制单元、显示器、安检门框架，其特征在于：所述安检门框架内装有平面扫描驱动单元的扫描臂，扫描臂前后两侧分别装有扫描单元的毫米波收发天线阵列，所述安检门框架两侧分别装有毫米波收发机，扫描臂上端连接平面扫描驱动单元的驱动机构，平面扫描驱动单元通过驱动机构带动扫描臂及扫描单元的毫米波收发天线阵列在安检门框架内左右直线移动；所述控制单元连接所述扫描单元和所述平面扫描驱动单元，以使所述毫米波收发天线阵列进行平面扫描；所述控制单元连接数据采集单元，用于控制所述数据采集单元采集处理来自扫描单元的检测信号；所述图像处理单元连接数据采集单元，用于根据采集数据和采集数据的空间位置信息合成三维全息图像，并由显示器显示所述三维全息图像。

2.根据权利要求1所述的基于平面扫描三维成像的人体安检系统，其特征在于：所述毫米波收发天线阵列包括按线阵排列的多个发射天线单元和多个接收天线单元，所述接收单元和发射单元之间等间隔交错布置。

3.根据权利要求1所述的基于平面扫描三维成像的人体安检系统，其特征在于：所述驱动机构包括一个伺服电机和若干个与扫描臂连接的驱动轴，由伺服电机通过驱动轴带动扫描臂移动，进而带动所述毫米波收发天线阵列直线移动。

4.一种利用权利要求1至3任一项所述的基于平面扫描三维成像的安检系统的人体安检方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，待检人员进入安检系统，正对安检门站定；

步骤二，操作人员操作控制单元进行扫描，扫描臂开始从一侧直线运动；

步骤三，扫描臂运动后触发零位开关，安检门框架一侧的毫米波收发机控制面向待检人员的波收发天线阵列开始数据采集，扫描臂到达安检门另一侧停止后停止数据采集，该侧的毫米波收发机将采集到的数据发送至图像处理单元进行处理，视为完成待检人员的正向扫描；

步骤四，待检人员通过安检门，背对安检门站定，后续待检人员进入安检系统，正对安检门站定；

步骤五，操作人员操作控制单元进行扫描，扫描臂开始从另一侧直线运动；

步骤六，扫描臂运动后触发零位开关，安检门框架两侧的毫米波收发机分别控制扫描臂前后两侧的毫米波收发天线阵列同时开始数据采集，扫描臂到达安检门另一侧停止后停止数据采集，安检门框架两侧的毫米波收发机分别将采集到的数据发送至图像处理单元进行处理，完成待检人员的背向扫描以及后续待检人员的正向扫描，合成前一待检人员的三维图像；

步骤七，重复步骤四至步骤六进行扫描，合成每个待检人员的人体三维全息图像；

步骤八，图像处理单元进行处理识别。