CN109581530A - 便携式太赫兹安检设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种便携式太赫兹安检设备，包括：承载主体；太赫兹发射装置，设置在承载主体上，并包括太赫兹信号源以及与太赫兹信号源连接用于发送太赫兹波的发射单元；太赫兹探测器，设置在承载主体上，用于接收经被检测对象反射的太赫兹波；数据采集及处理系统，设置在承载主体上，并与太赫兹探测器连接以接收来自太赫兹探测器的对于被检测对象的扫描数据并生成太赫兹图像；以及显示装置，与数据采集及处理系统连接，用于接收和显示来自数据采集及处理系统的太赫兹图像。该便携式太赫兹安检设备不需要配备机械扫描系统，因而可以大幅缩减太赫兹安检设备的体积和重量，以使得安检人员可以手动移动该设备来完成对成像区域的扫描。

Description

便携式太赫兹安检设备

技术领域

本公开涉及安检技术领域，尤其涉及一种便携式太赫兹安检设备。

背景技术

随着国际形势的日趋动荡和恐怖活动的持续猖獗，传统的安全检查手段已经逐渐无法满足需求，尤其是在人体安检领域。金属探测器配合手动搜查的模式是目前使用较为广泛的人体安检手段，但这种模式往往误报率高，效率低下，且容易被危险分子察觉和规避。太赫兹波是频率在0.1～10THz(波长30μm～3mm)的电磁波。太赫兹波同其频谱两侧的毫米波和红外线一样，在探测和成像等方面能够发掘出全新的技术，从而实现在安检、医疗诊断、无损检测、检验检疫等领域诸多重要的应用。尤其是在人体安检方面，太赫兹波的光子能量远远低于X射线，因此不会对人体造成电离辐射伤害，而其波长又比毫米波更短，从而可以获得更高分辨率的成像效果。太赫兹成像技术已经成为了目前最有发展前景的人体安检方案之一，受到国内外众多科研单位和安检厂商的广泛关注。

现有的太赫兹安检设备通常依靠机械扫描的方式获得一整幅的人体图像输出，如专利CN204882899描述了一种人体安检仪的光路结构，其核心为一个滚筒式多面反射转镜，配合众多电动、机械、光学元件对人体进行扫描成像。专利CN105044017A描述了另一种固定式太赫兹扫描成像装置，利用两个楔形反射镜在多个维度上的摆动、旋转来实现对人体的扫描。这些设备体积庞大、机体笨重、结构复杂、能耗较高，有的还需要额外的制冷及散热系统。在实际使用中，这些安检设备只能提前安装在固定的位置，由安检人员引导被检测对象依次沿特定路线通过，有的设备还要求被检测对象在特定位置处站立等候以便使其完成扫描，因此限制了安检速率、增加了拥堵风险。此外，这些设备往往只能获得一些固定视角下的人体图像，而对于腋下、胯间、脚底等较为隐蔽也最易于违禁品藏匿的部位却无能为力。此外，为了在较小的扫描角度下获得能包含整个人体的太赫兹图像，通常要求成像位置不能距离设备太近。这就限制了成像分别率的提高，也使得探测器能接收到的太赫兹波急剧减少，造成了图像模糊、探测灵敏度低下等问题。

发明内容

本公开的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

根据本公开的实施例，提供了一种便携式太赫兹安检设备，包括：

承载主体；

太赫兹发射装置，设置在所述承载主体上，并包括太赫兹信号源以及与所述太赫兹信号源连接用于发送太赫兹波的发射单元；

太赫兹探测器，设置在所述承载主体上，用于接收经被检测对象反射的太赫兹波；

数据采集及处理系统，设置在所述承载主体上，并与所述太赫兹探测器连接以接收来自所述太赫兹探测器的对于被检测对象的扫描数据并生成太赫兹图像；以及

显示装置，与所述数据采集及处理系统连接，用于接收和显示来自所述数据采集及处理系统的太赫兹图像。

在一些实施例中，该便携式太赫兹安检设备还包括设置在所述承载主体上的距离传感器，所述距离传感器适用于感测被检测对象与所述便携式太赫兹安检设备之间的距离，所述距离传感器与所述数据采集及处理系统连接。

在一些实施例中，所述数据采集及处理系统包括接收来自所述太赫兹探测器的对于被检测对象的扫描数据的数据采集模块、适用于对所述扫描数据生成太赫兹图像的数据处理模块，以及对所生成的太赫兹图像中的可疑物品进行识别的图像处理模块。

在一些实施例中，该便携式太赫兹安检设备还包括报警装置，所述报警装置与所述图像处理模块连接，以使得当所述图像处理模块识别出所述太赫兹图像中的可疑物品时发出警报。

在一些实施例中，该便携式太赫兹安检设备还包括设置在所述承载主体上的图像采集系统，所述图像采集系统与所述显示装置连接。

在一些实施例中，所述显示装置包括显示屏，所述显示屏包括适用于显示所述太赫兹图像的第一显示区以及适用于显示所述图像采集系统所采集的图像的第二显示区。

在一些实施例中，所述承载主体上还设置有适用于向所述便携式太赫兹安检设备供电的供电装置。

在一些实施例中，所述承载主体上还设置有控制所述便携式太赫兹安检设备的工作状态的控制开关。

在一些实施例中，所述承载主体为箱式结构，所述数据采集及处理系统位于所述承载主体的内部，所述太赫兹发射装置位于所述承载主体的顶壁上，所述太赫兹探测器包括设置在所述承载主体的第一侧壁上的太赫兹镜头以及与所述太赫兹镜头连接的太赫兹探测芯片，所述太赫兹探测芯片与所述数据采集及处理系统连接。

在一些实施例中，所述太赫兹探测器还包括用于调节所述太赫兹镜头焦距的调节法兰。

在一些实施例中，所述显示装置包括与所述承载主体的安装有所述太赫兹镜头的第一侧壁相邻的第二侧壁上的显示基座，所述显示基座与所述承载主体枢接，所述显示屏设置在所述显示基座靠近所述承载主体的一侧上。

在一些实施例中，该便携式太赫兹安检设备还包括设置在所述承载主体的与所述第二侧壁相对的第三侧壁上的手持部。

在一些实施例中，所述承载主体为板状结构。

在一些实施例中，所述发射单元的数量为多个，多个所述发射单元和所述太赫兹探测器均位于所述承载主体的第一侧上，多个所述发射单元环绕所述太赫兹探测器设置。

在一些实施例中，所述显示装置设置在所述承载主体的与所述第一侧相反的第二侧上。

在一些实施例中，该便携式太赫兹安检设备还包括与所述承载主体的一端连接的手持部。

根据本公开上述各种实施例所述的便携式太赫兹安检设备不需要配备机械扫描系统，因而可以大幅缩减太赫兹安检设备的体积和重量，以使得安检人员可以手动移动该设备来完成对成像区域的扫描。由于该设备方便移动，因此可以对特性区域、任意角度进行局部成像，极大地提高太赫兹成像技术的灵活性和实用性，并且可以利用该设备对可能藏匿违禁品的部位进行重点排查，从而提高安检准确率。

附图说明

图1是根据本公开的一种示例性实施例的便携式太赫兹成像安检设备的工作示意图。

图2是根据本公开的一种示例性实施例的便携式太赫兹成像安检设备的立体示意图。

图3是图2所示的便携式太赫兹成像安检设备的另一立体示意图。

图4是图2所示的便携式太赫兹成像安检设备的结构示意图。

图5是根据本公开的另一种示例性实施例的便携式太赫兹成像安检设备的立体示意图。

图6是图5所示的便携式太赫兹成像安检设备的另一立体示意图。

图7是图5所示的便携式太赫兹成像安检设备的结构示意图。

具体实施方式

虽然将参照含有本公开的较佳实施例的附图充分描述本公开，但在此描述之前应了解本领域的普通技术人员可修改本文中所描述的公开，同时获得本公开的技术效果。因此，须了解以上的描述对本领域的普通技术人员而言为一广泛的揭示，且其内容不在于限制本公开所描述的示例性实施例。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

根据本公开的总体上的发明构思，提供了一种便携式太赫兹安检设备，包括：承载主体；太赫兹发射装置，设置在所述承载主体上，并包括太赫兹信号源以及与所述太赫兹信号源连接用于发送太赫兹波的发射单元；太赫兹探测器，设置在所述承载主体上，用于接收经被检测对象反射的太赫兹波；数据采集及处理系统，设置在所述承载主体上，并与所述太赫兹探测器连接以接收来自所述太赫兹探测器的对于被检测对象的扫描数据并生成太赫兹图像；以及显示装置，与所述数据采集及处理系统连接，用于接收和显示来自所述数据采集及处理系统的太赫兹图像。

实施例1

如图1至图4所示，根据本公开的一种示例性实施例的便携式太赫兹安检设备包括呈箱式结构的承载主体1、太赫兹发射装置2、太赫兹探测器3、数据采集及处理系统4以及显示装置5。其中太赫兹发射装置2设置在承载主体1的顶壁上，并包括太赫兹信号源21以及与太赫兹信号源21连接的喇叭天线22，用于发送太赫兹波并对发射的太赫兹波进行整形，喇叭天线22的发射方向向前下方，与水平方向形成特定角度，使得在工作距离处，出射的太赫兹波可以照射到被检测物体上，并使反射信号的主级反射能被太赫兹探测器3接收。太赫兹探测器3包括设置在箱式结构的第一侧壁上的太赫兹镜头31以及与太赫兹镜头31连接的太赫兹探测芯片32。数据采集及处理系统4位于承载主体1的内部，并与太赫兹探测芯片32连接以接收来自太赫兹探测器3的对于被检测对象的扫描数据并生成太赫兹图像。显示装置5与数据采集及处理系统4连接，用于接收和显示来自数据采集及处理系统4的太赫兹图像。

本公开所提供的便携式太赫兹安检设备不需要配备内部扫描装置，而是依靠安检人员手动移动承载主体1来完成对成像区域的扫描。这种方式可以大幅缩减太赫兹安检设备的体积和重量，减少设备生产成本，降低能耗，节省空间。更为重要的是，由于方便移动，该设备可以对特性区域、任意角度进行局部成像，极大地提高太赫兹成像技术的灵活性和实用性，完美解决太赫兹图像局部分辨率不足的问题。此外，可以利用该设备对可能藏匿违禁品的部位进行重点排查，从而提高安检准确率

如图2和图4所示，在一种示例性实施例中，该便携式毫米波安检设备还包括设置在承载主体1上的距离传感器7，该距离传感器适用于感测被检测对象与便携式太赫兹安检设备之间的距离，距离传感器7与数据采集及处理系统4连接并将探测到的电信号传送给数据采集及处理系统4。在这里，距离传感器7包括但不限于红外线式、超声波式和微波式距离传感器。

如图1和图4所示，在一种示例性实施例中，数据采集及处理系统4包括数据采集模块41和数据处理模块42。数据采集模块41接受从太赫兹探测芯片10以及距离传感器7传送来的电信号，并将其转化为数字信号传递给数据处理模块42。数据处理模块42是整个便携式太赫兹安检设备的计算和控制中心，其主要用于对太赫兹探测芯片10采集到的信号进行预处理，并根据距离传感器7采集的信号计算设备距离被测物体的距离，结合成像距离对预处理信号进行补偿和优化，将优化后的信号转化为图像信息传递给显示装置5进行输出。

如图1所示，在一种示例性实施例中，该数据采集及处理系统4还包括与数据处理模块42连接的图像处理模块43以及与图像处理模块43连接的报警装置11，该图像处理模块43适用于对照内部数据库对所生成的太赫兹图像进行判断，当判断所生成的太赫兹图像中存在可疑物品时发出警报，例如可以通过在显示装置5上利用文字显示、图像标注等方式给出直观的判断结果。

如图2和图4所示，在一种示例性实施例中，该便携式毫米波安检设备还包括设置在承载主体1上的图像采集系统8，该图像采集系统8与显示装置5连接，该图像采集系统8可以实现可见光实时成像，给出被检测对象的图像信息，以与太赫兹图像进行对照，以供使用者参考。

在未示出的一种示例性实施例中，显示装置5包括显示屏52，显示屏52包括适用于显示太赫兹图像的第一显示区以及适用于显示图像采集系统8所采集的图像的第二显示区，以便于使用者将图像采集系统所采集的图像和太赫兹图像进行对比。

如图2和图4所示，在一种示例性实施例中，该便携式毫米波安检设备还包括用于调节太赫兹镜头31焦距的调节法兰33，以通过调节法兰33调控成像距离，实现手动或者自动对焦功能，增强待测太赫兹波的收集效率。该调节法兰33可以通过手动调节太赫兹镜头31，或利用距离传感器7测得的距离参数来进行自动校准。

在本公开未示出的一些实施例中，该便携式毫米波安检设备还可以具有防抖处理功能，以避免因使用者手部抖动造成的图像模糊、失真等问题。此外，在本公开未示出的一些实施例中，该便携式毫米波安检设备还可以具有运动补偿功能，可以减轻因被检测对象的移动引起的图像质量下降。上述两种功能均可以通过合适的数据处理算法，结合实时的距离传感信息来实现。

如图2和图4所示，在一种示例性实施例中，显示装置5包括与承载主体1的安装有太赫兹镜头31的第一侧壁相邻的第二侧壁上的显示基座51，显示基座51与承载主体1枢接，显示屏52设置在显示基座51靠近承载主体1的一侧上。这样可以使得当该便携式毫米波安检设备在非工作状态下可以将显示装置5贴靠在承载主体1上，并在工作状态下将显示装置枢转到合适的位置，以便使用者查看。

需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，在本公开的其它一些实施例中，也可以不配备显示装置5，在这种情况下，可以通过有线网络或无线传输的方式将太赫兹图像和图像采集系统8采集的图像传递给外部显示装置进行输出。

如图2和图4所示，在一种示例性实施例中，该便携式毫米波安检设备还包括设置在承载主体1的与第二侧壁相对的第三侧壁上的手持部6。需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，在本公开的其它一些实施例中，手持部6也可以设置在其它位置，也可以通过软连接连接，以使得手持部6的角度、位置、松紧可以任意调节，以方便使用者使用。

如图2和图4所示，在一种示例性实施例中，承载主体1上还设置有适用于向便携式太赫兹安检设备供电的供电装置9。该供电装置9通常由可充电电池构成，以便于在户外或特殊情况下使用，从而该便携式毫米波安检设备对诸如森林、沙漠等特殊环境具有良好的适应性。

如图4所示，在一种示例性实施例中，承载主体1上还设置有控制便携式太赫兹安检设备的工作状态的控制开关10。该控制开关10用于实现对太赫兹发射装置2、太赫兹探测芯片33、显示装置5等的外部控制，也可用于调节图像效果、切换设备工作模式等功能。在必要时通过内部信号关闭太赫兹发射装置2和太赫兹探测芯片33以防止设备受到非正常因素损坏等。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，为了描述的简要，在本实施例的描述过程中，不再描述与实施例1相同的技术特征，仅说明本实施例与实施例1不同之处：

在该实施例中，如图5至图7所示，承载主体1为板状结构。发射单元2的数量为多个，以增强太赫兹图像的亮度并扩大成像面积；多个发射单元2和太赫兹探测器3均位于承载主体1的第一侧上，多个发射单元2环绕太赫兹探测器3设置。显示装置5设置在承载主体1的与第一侧相反的第二侧上。在该实施例中，由于省去了太赫兹镜头31，因此方便使用者对被检测对象进行贴身检测。

如图5至图7所示，该便携式毫米波安检设备的手持部设置在承载主体1的一端，以方便使用者手持使用。

如图5至图7所示，该便携式毫米波安检设备的报警装置11为蜂鸣器，当判断所生成的太赫兹图像中存在可疑物品时发出声音警报。

在使用该便携式太赫兹安检设备时，使用者使设备朝向被检人员或物体，按照特定的扫描方式进行扫描移动，直至扫描区域能完全覆盖希望检测的区域。在整个扫描过程中，太赫兹波由太赫兹信号源产生，并被发射单元整形，最终以特定照射角度和光斑形状照射到被检测对象上。太赫兹波在照射到被检测对象时将发生反射，反射回来的太赫兹波将被太赫兹探测器接收。太赫兹探测器将接收到的太赫兹波转化为电学信号，传递给数据采集及处理系统。在接收到太赫兹探测器传过来的信号后，数据采集及处理模块将对该信号进行分析运算，最终将信号转化为图像信息输出，供使用者观察并判断检查结果。操作人员可以在结束使用时通过控制开关及时关闭便携式设备，从而减少能源损耗，延长设备寿命。

需要说明的是，在这里，太赫兹信号源21包含但不限于雪崩二极管太赫兹源(IMPPTT)、太赫兹量子级联激光器(QCL)、太赫兹倍频发射链路等。太赫兹信号源21的数量不限，可以是一个，也可以是多个。此外，太赫兹信号源21的频谱组成成分不限，可以是宽谱太赫兹光源，也可以包括单一频率源，或者多个不同太赫兹发射源的组合。发射单元22通常与太赫兹信号源21配套设置，包含但不限于喇叭口天线、整形透镜、反射镜等。

太赫兹探测器3用于接收从被检测对象反射回来的太赫兹波，并将其转化为电学信号传递给数据采集及处理系统4。应当指出，这里太赫兹探测器的种类和工作原理不限，包括但不限于太赫兹焦平面辐射热探测器、太赫兹热释电探测器、外差式太赫兹接收链路等。太赫兹探测器3的探测单元的排布方式包括但不限于面阵型、线阵型或其它排布，例如环形排布、方形排布等。太赫兹波探测器的探测单元包括但不限于成像镜头、汇聚透镜、收集天线等。

根据本公开上述各种实施例的便携式太赫兹安检设备不需要配备机械扫描系统，因而可以大幅缩减太赫兹安检设备的体积和重量，以使得安检人员可以手动移动承载主体来完成对成像区域的扫描。由于该便携式太赫兹安检设备方便移动，以使得其可以对特性区域、任意角度进行局部成像，极大地提高太赫兹成像技术的灵活性和实用性，此外，可以利用便携式设备对可能藏匿违禁品的部位进行重点排查，从而提高安检准确率。该便携式太赫兹安检设备不仅可以用于人体安检，还可以对物品进行检测。便携式设备适用的物品包括但不限于行李箱包、邮件包裹、纸盒信函等，可广泛应用于如毒品探测、走私查验、检验检疫等多种场景。尤其是在夏季或一些气候比较炎热的地区，被检测者的衣着通常较少。这种情况下一般不必要对整个人体进行扫描成像，可使用该便携式太赫兹安检设备对可能藏匿违禁品的部位快速进行排查，提高安检效率。在安全要求较为宽松或其他类似情况下也可以采用该便携式太赫兹安检设备。

本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。

在详细说明本公开的较佳实施例之后，熟悉本领域的技术人员可清楚的了解，在不脱离随附权利要求的保护范围与精神下可进行各种变化与改变，且本公开亦不受限于说明书中所举示例性实施例的实施方式。

Claims (16)

1.一种便携式太赫兹安检设备，包括：

承载主体；

太赫兹发射装置，设置在所述承载主体上，并包括太赫兹信号源以及与所述太赫兹信号源连接用于发送太赫兹波的发射单元；

太赫兹探测器，设置在所述承载主体上，用于接收经被检测对象反射的太赫兹波；

数据采集及处理系统，设置在所述承载主体上，并与所述太赫兹探测器连接以接收来自所述太赫兹探测器的对于被检测对象的扫描数据并生成太赫兹图像；以及

显示装置，与所述数据采集及处理系统连接，用于接收和显示来自所述数据采集及处理系统的太赫兹图像。

2.根据权利要求1所述的便携式太赫兹安检设备，其中，还包括设置在所述承载主体上的距离传感器，所述距离传感器适用于感测被检测对象与所述便携式太赫兹安检设备之间的距离，所述距离传感器与所述数据采集及处理系统连接。

3.根据权利要求1所述的便携式太赫兹安检设备，其中，所述数据采集及处理系统包括接收来自所述太赫兹探测器的对于被检测对象的扫描数据的数据采集模块、适用于对所述扫描数据生成太赫兹图像的数据处理模块，以及对所生成的太赫兹图像中的可疑物品进行识别的图像处理模块。

4.根据权利要求3所述的便携式太赫兹安检设备，其中，还包括报警装置，所述报警装置与所述图像处理模块连接，以使得当所述图像处理模块识别出所述太赫兹图像中的可疑物品时发出警报。

5.根据权利要求1所述的便携式太赫兹安检设备，其中，还包括设置在所述承载主体上的图像采集系统，所述图像采集系统与所述显示装置连接。

6.根据权利要求5所述的便携式太赫兹安检设备，其中，所述显示装置包括显示屏，所述显示屏包括适用于显示所述太赫兹图像的第一显示区以及适用于显示所述图像采集系统所采集的图像的第二显示区。

7.根据权利要求1所述的便携式太赫兹安检设备，其中，所述承载主体上还设置有适用于向所述便携式太赫兹安检设备供电的供电装置。

8.根据权利要求1所述的便携式太赫兹安检设备，其中，所述承载主体上还设置有控制所述便携式太赫兹安检设备的工作状态的控制开关。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的便携式太赫兹安检设备，其中，所述承载主体为箱式结构，所述数据采集及处理系统位于所述承载主体的内部，所述太赫兹发射装置位于所述承载主体的顶壁上，所述太赫兹探测器包括设置在所述承载主体的第一侧壁上的太赫兹镜头以及与所述太赫兹镜头连接的太赫兹探测芯片，所述太赫兹探测芯片与所述数据采集及处理系统连接。

10.根据权利要求9所述的便携式太赫兹安检设备，其中，所述太赫兹探测器还包括用于调节所述太赫兹镜头焦距的调节法兰。

11.根据权利要求9所述的便携式太赫兹安检设备，其中，所述显示装置包括与所述承载主体的安装有所述太赫兹镜头的第一侧壁相邻的第二侧壁上的显示基座，所述显示基座与所述承载主体枢接，所述显示屏设置在所述显示基座靠近所述承载主体的一侧上。

12.根据权利要求11所述的便携式太赫兹安检设备，其中，还包括设置在所述承载主体的与所述第二侧壁相对的第三侧壁上的手持部。

13.根据权利要求1-8中任一项所述的便携式太赫兹安检设备，其中，所述承载主体为板状结构。

14.根据权利要求13所述的便携式太赫兹安检设备，其中，所述发射单元的数量为多个，多个所述发射单元和所述太赫兹探测器均位于所述承载主体的第一侧上，多个所述发射单元环绕所述太赫兹探测器设置。

15.根据权利要求14所述的便携式太赫兹安检设备，其中，所述显示装置设置在所述承载主体的与所述第一侧相反的第二侧上。

16.根据权利要求13所述的便携式太赫兹安检设备，其中，还包括与所述承载主体的一端连接的手持部。