CN114527517A - 非驻留主动式的毫米波安检仪 - Google Patents
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Abstract
本申请提供的一种非驻留主动式的毫米波安检仪，安检仪通过设置第一线阵天线和第二线阵天线在传送装置的周围，天线的辐射范围朝向该传送装置，该传送装置中包括传送带，通过传送带传送位于传送带上的物体，第一线阵天线和第二线阵天线分别向传送装置的方向发射第一信号，然后采集第一信号经过反射后返回的第二信号，处理装置对接收到第一线阵天线和第二线阵天线发送的第二信号进行成像，得到第一线阵天线对应的第一图像以及第二线阵天线对应的第二图像，以完成对安检对象的安检检查，利用传送带传送安检对象，减少了安检对象的驻留时间，且同时使用两部线阵天线对安检对象进行扫描，提高了隐藏目标的检测概率以及安检效率。
Description
技术领域
本申请涉及安检技术领域，尤其涉及一种非驻留主动式的毫米波安检仪。
背景技术
安全是当今社会发展的主要问题，各国对包括机场在内的重要交通枢纽和政府机关等重要场所进行人体安检已经成为一件必不可少的工作，人体安全检查(BodyInspection)是指在特定场所下，检查人体衣物下，体内是否携带违禁物品和危险物品的安全检查措施。
目前广泛使用的人体安检系统包括：金属探测器，X射线安检仪、微波毫米波安检系统以及太赫兹安检系统。其中，微波毫米波安检系统是一种有源主动反射式探测系统，其普遍采用的检测方式是人体保持一定姿势在安检仪检测区域保持静止状态2-10秒，以使安检仪发射电磁波对人体进行照射，并完成人体反射回波数据的采样，再经过高速实时成像处理系统实现对采样回波数据的处理与成像，最后通过人工判图或机器图像识别的方式实现对危险物品的检测。
但是，使用微波毫米波安检系统进行人体安全检查，需要通过两维孔径扫描的方式来获得高分辨率图像，那就需要被检查人员在检测区域保持一定姿势驻留，便于进行二维孔径采样。而且，还需要被检查人员脱去外套和鞋子才能进行检测，这样会导致检测时间过长，对于大流量场所，都会导致拥堵，限制了其广泛的推广与使用。
发明内容
本申请提供一种非驻留主动式的毫米波安检仪，用以解决常规毫米波安检仪检查目标时检测时间过长而导致效率不高的问题。
第一方面，本申请提供一种非驻留主动式的毫米波安检仪，包括：传送装置、第一线阵天线、第二线阵天线和处理装置；
所述第一线阵天线和所述第二线阵天线设置在所述传送装置的周围，所述第一线阵天线和所述第二线阵天线的辐射方向朝向所述传送装置；
所述传送装置包括传送带，用于传送位于所述传送带上的物体；
所述第一线阵天线和所述第二线阵天线，分别用于向所述传送装置的方向发射第一信号，以及采集所述第一信号经过反射后返回的第二信号，并将所述第二信号发送给所述处理装置；
所述处理装置，用于分别对所述第一线阵天线返回的第二信号以及所述第二线阵天线返回的第二信号进行成像，得到所述第一线阵天线对应的第一图像以及所述第二线阵天线对应的第二图像。
可选的，所述第一线阵天线和所述第二线阵天线设置在所述传送装置的传送方向的两侧。
可选的，所述第一线阵天线和所述第二线阵天线的连线垂直于所述传送装置的传送方向。
可选的，所述第一线阵天线和所述第二线阵天线设置在所述传送装置的传送方向的一侧。
可选的，所述第一线阵天线和所述第二线阵天线距离所述传送装置的垂直距离小于第一预设距离。
可选的，所述第一线阵天线和所述第二线阵天线之间的距离小于第二预设距离。
可选的，所述第一线阵天线和所述第二线阵天线的辐射方向与所述传送装置的传送带所在的水平方向的夹角为45度。
可选的，所述传送装置中还包括高精度电机，所述高精度电机用于控制所述传送带匀速运动。
可选的，所述安检仪还包括第一支架和第二支架，所述第一线阵天线固定在所述第一支架上，所述第二线阵天线固定在所述第二支架上。
第二方面，本申请提供一种非驻留主动式的毫米波安检仪的检测方法，应用于第一方面所述的安检仪，所述方法包括：
第一线阵天线和第二线阵天线分别向传送装置的方向发射第一信号，以及采集所述第一信号经过反射后返回的第二信号；
所述第一线阵天线和所述第二线阵天线分别向处理装置发送所述第二信号；
处理装置对所述第一线阵天线返回的第二信号以及所述第二线阵天线返回的第二信号进行成像，得到所述第一线阵天线对应的第一图像以及所述第二线阵天线对应的第二图像。
本申请提供的一种非驻留主动式的毫米波安检仪，安检仪通过设置第一线阵天线和第二线阵天线在传送装置的周围，天线的辐射范围朝向该传送装置，该传送装置中包括传送带，通过传送带传送位于传送带上的物体，第一线阵天线和第二线阵天线分别向传送装置的方向发射第一信号，然后采集第一信号经过反射后返回的第二信号，处理装置对接收到第一线阵天线和第二线阵天线发送的第二信号进行成像，得到第一线阵天线对应的第一图像以及第二线阵天线对应的第二图像，以完成对安检对象的安检检查，利用传送带传送安检对象，减少了安检对象的驻留时间，且同时使用两部线阵天线对安检对象进行扫描，提高了隐藏目标的检测概率以及安检效率。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1A为线阵天线高度维电扫描和方位维机械扫描的示意图；
图1B为线阵天线高度维机械扫描和方位维电扫描的示意图；
图1C为线阵天线高度维电扫描和方位维电扫描的示意图；
图1D为线阵天线高度维机械扫描和方位维机械扫描的示意图；
图2为本申请实施例一提供的一种安检仪的结构的侧视示意图；
图3为本申请实施例一提供的一种安检仪的结构的俯视示意图；
图4为本申请实施例一提供的一种传送装置的结构示意图；
图5为被测对象位于传送装置上的时安检仪的侧视示意图；
图6为本申请实施例二提供的另一种安检仪的结构示意图；
图7为本申请实施例三提供的一种安检仪的检测方法的流程示意图；
图8为被测对象与天线的距离示意图；
图9为被测对象中的隐藏目标以及该被测对象的安检图像。
通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
首先，本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。
其次，需要说明的是，在本发明实施例的描述中，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或构件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
目前，微波毫米波安检系统普遍采用的检测方式是需要人体保持一定姿势在安检仪检测区域保持静止状态2-10秒，以使安检仪发射电磁波对人体进行照射，并完成人体反射回波数据的采样。再经过高速实时成像处理系统实现对采样回波数据的处理与成像，最后通过人工判图或机器图像识别的方式实现对危险物品的检测。上述常规安检仪的是通过两维孔径扫描的方式进行采样，具体有四种方式：高度维电扫描和方位维机械扫描、高度维机械扫描和方位维电扫描、高度维电扫描和方位维电扫描，以及，高度维机械扫描和方位维机械扫描，各种方式参考图1A、图1B、图1C和图1D。
但是，使用微波毫米波安检系统进行人体安全检查，需要通过两维(高度维和方位维)孔径扫描的方式来获得高分辨率图像，无论使用哪种采样方式，都需要被检查人员在检测区域保持一定姿势驻留，便于进行二维孔径采样。而且，还需要被检查人员脱去外套和鞋子才能进行检测，这样会导致检测时间过长，对于大流量场所，都会导致拥堵，限制了其广泛的推广与使用。
所以，本申请提供一种非驻留主动式的毫米波安检仪，通过在传送装置周围布置天线，传送装置将被测对象在天线的孔径照射范围内移动来代替常规毫米波安检仪方位维的机械扫描，即将线阵天线固定，只需被测对象随着传送带移动，使得天线在被测对象移动过程中完成扫描，即可得到两个维度的采样数据，被测对象不需要在检测区域保持一定时间的静止状态也能实现对安检对象的检测，利用传送带传送安检对象，减少了安检对象的驻留时间，且同时使用两部线阵天线对安检对象进行扫描，提高了隐藏目标的检测概率以及安检效率。
下面结合附图对本发明提供的安检仪进行详细介绍。
图2为本申请实施例一提供的一种非驻留主动式的毫米波安检仪的结构示意图，如图2为本实施例提供的安检仪的侧视图，图3为本实施例提供的安检仪的俯视图，参考图2和图3，安检仪10中包括传送装置203、第一线阵天线201、第二线阵天线202和处理装置204，其中，第一线阵天线201固定在第一支架205上，第二线阵天线202固定在第二支架206上，第一线阵天线201和第二线阵天线202均包括多个收发采样天线(图2中第一线阵天线201和第二线阵天线202上黑色圆圈表示的部分)，即多个收发采样天线组成一部线阵天线。
其中，第一线阵天线201和第二线阵天线202设置在传送装置203的周围，而且，第一线阵天线201和第二线阵天线202的辐射范围朝向传送装置203，示例性的，如图3所示，第二线阵天线202的虚线表示天线发射出来的电磁波所辐射的区域均为辐射范围，该辐射范围也称为天线的孔径范围，可以理解为天线发出的电磁波所能涉及的范围。
可选的，安检仪还包括第一支架和第二支架，第一线阵天线201固定在第一支架上，第二线阵天线202固定在第二支架上。可以理解，支架也可以与线阵天线集成在一起。
示例性的，第一线阵天线201和第二线阵天线202设置在传送装置203的传送方向的两侧，且第一线阵天线201和第二线阵天线202与传送装置203的距离相同。可选的，第一线阵天线201和第二线阵天线202的连线可以垂直于传送装置203的传送方向，即第一线阵天线201和第二线阵天线202正对设置。第一线阵天线201和第二线阵天线202的连线也可以不垂直于传送装置203的传送方向，当天线的孔径范围较大，以上两种情况都可以使得天线可以扫描到传送装置203所在的范围。
需要说明的是，线阵天线的位置可以在传送装置203的正中间，也可以不在传送装置203的正中间，本申请对线阵天线的放置位置不作限定，线阵天线的位置使得线阵天线的有效辐射范围最大即可，该有效辐射范围是包括传送装置203以及传送带上的被测对象在内的辐射范围。
第一线阵天线201和第二线阵天线202分别向传送装置203的方向发射第一信号，具体的，是向位于传送装置203上的被测对象发射第一信号，该第一信号可以是电磁波，该第一信号经过被测对象反射后，形成第二信号。第一线阵天线201和第二线阵天线202可以将采集到的第二信号发送给处理装置204。处理装置204将第一线阵天线201和第二线阵天线202发送的第二信号进行成像，得到第一线阵天线201对应的第一图像以及第二线阵天线202对应的第二图像。
第一线阵天线201和第二线阵天线202距离传送装置203的垂直距离小于第一预设距离，可以理解，传送装置与天线的距离也需要大于一定的距离才便于采集数据，示例性的，第一预设阈值为2米，则第一线阵天线201和第二线阵天线202距离传送装置203的垂直距离可以在0.5米到2米的范围内。
需要说明的是，由于处理装置204用于对第二信号进行成像，图2中的处理装置204的位置仅为示例，本申请对处理装置204的位置并不限定。安检仪10还可以包括显示设备，处理装置204可以位于显示设备中，对接收到的第一线阵天线201和第二线阵天线202发送的第二信号进行成像后，再将成像的安检图像进行显示，使得安检人员能够判断该被测对象是否隐藏有危险物品。
传送装置203如图4所示，传送装置203中包括传送带1，该传送带1用于传送位于传送带上的物体，该物体可以是人体，示例性的，如图5所示，图5为人体位于传送带1上的示意图，人体207可以面向第一线阵天线201，且背对第二线阵天线202，静止站立在传送带1上。需要说明的是，本申请对人体的站立姿势和朝向不作限定，而人体面向第一线阵天线201且背对第二线阵天线202这种情况下，可以提高安检仪检测到人体中隐藏的目标的概率。
传送装置203内部还包括高精度电机，该高精度电机用于控制传送带匀速运动，传送带的匀速运动，使得天线对被测对象的采样位置更加均匀，利于天线对被测对象的采样。当然，传送带也可以是非匀速的，此时需要明确被测对象的各个速度以及各速度对应的采样位置等，以确定天线的采样时间间隔。
需要说明的是，本申请对传送装置的结构不作限定，图4中的传送装置仅为示例，传送装置可以是具有带动被测对象运动功能的任意结构。
本实施例提供的安检仪10，通过设置第一线阵天线201和第二线阵天线202在传送装置203的两侧，两部天线的辐射范围均朝向传送装置203，通过传送装置203中的传送带传送位于传送带上的物体，第一线阵天线201和第二线阵天线202分别向传送装置203的方向发射第一信号，然后采集第一信号经过反射后返回的第二信号，处理装置204对接收到第一线阵天线201和第二线阵天线202发送的第二信号进行成像，得到第一线阵天线201对应的第一图像以及第二线阵天线202对应的第二图像，以完成对安检对象的安检检查，利用传送带传送安检对象，减少了安检对象的驻留时间，且同时使用两部线阵天线对安检对象进行扫描，提高了隐藏目标的检测概率以及安检效率。
图6为本申请实施例二提供的另一种非驻留主动式的毫米波安检仪的结构示意图，图6为安检仪60的俯视图，安检仪60中包括传送装置603、第一线阵天线601和第二线阵天线602，第一线阵天线601和第二线阵天线602可以随着支架设置在传送装置603的传送方向的一侧。
第一线阵天线601和第二线阵天线602之间的距离小于第二预设距离，示例性的，第二预设距离可以为0.5米，当两部天线设置的距离为0时，则两部天线的紧靠放置在一起的。
而第一线阵天线601和第二线阵天线602距离传送装置603的垂直距离也小于第一预设距离，该第一预设距离的设置可以与实施例一中的安检仪相同。
本实施例的安检仪60中，第一线阵天线601和第二线阵天线602的辐射方向与传送装置603的传送带所在的水平方向的夹角为45度，图6中虚线方向分别为第一线阵天线601和第二线阵天线602的辐射方向，此时，被测对象可以面向传送带的传送方向位于传送带上，可以理解，此时第一线阵天线601可以对被测对象的正面进行采样，第二线阵天线602则可以对被测对象的背面进行采样。即被测对象在传送带上移动的前半段路程是第一线阵天线601进行扫描，被测对象在传送带上移动的后半段路程是第二线阵天线602进行扫描。
第一线阵天线601个第二线阵天线602分别向沿着各自的辐射方向发射第一信号，同样的，第一信号经过被测对象反射后，形成第二信号。第一线阵天线601和第二线阵天线602可以将采集到的第二信号发送给处理装置，处理装置未在图6中示出，处理装置的位置可以参考实施例一中安检仪10的处理装置的放置位置。处理装置可以根据第二信号得到第一线阵天线601对应的第一图像以及第二线阵天线602对应的第二图像，可以理解，当被测对象面向传送带的传送方向站立，那么此时第一图像为被测对象的正面图像，第二图像为被测对象的背面图像。
本实施例提供的安检仪60，通过设置第一线阵天线601和第二线阵天线602在传送装置603的一侧，两部天线的辐射方向与传送装置603的传送带所在的水平方向的夹角为45度，通过传送装置603中的传送带传送位于传送带上的物体，第一线阵天线601和第二线阵天线602分别各自的辐射方向向传送装置603的发射第一信号，然后采集第一信号经过反射后返回的第二信号，处理装置对接收到第一线阵天线601和第二线阵天线602发送的第二信号进行成像，得到第一线阵天线601对应的第一图像以及第二线阵天线602对应的第二图像，也可以完成对安检对象的安检检查，利用传送带传送安检对象，减少了安检对象的驻留时间，且同时使用两部线阵天线对安检对象进行扫描，提高了隐藏目标的检测概率以及安检效率。
实施例一和实施例二的安检仪中，第一线阵天线和第二线阵先天对传送装置上的被测对象的检测，包括高度维电扫描和方位维电扫描，方位维电扫描则是对随着传送带运动的被测对象的各个位置进行扫描，根据两个维度采集得到的数据得到最后的安检图像。
下面通过实施例三对实施例一或者实施例二中的安检仪的检测方法进行说明。
图7为本申请实施例三提供的一种非驻留主动式的毫米波安检仪的检测方法的流程示意图，本实施例的检测方法应用于实施例一或者实施例二中的安检仪，该方法包括以下步骤。
S701、第一线阵天线和第二线阵天线分别向传送装置的方向发射第一信号，以及采集第一信号经过反射后返回的第二信号。
第一部线阵天线和第二线阵天线均对其孔径范围内的检测区域进行检测，即向传送装置的方向发射第一信号，该第一信号可以是电磁波。第一部线阵天线和第二线阵天线均可以采集到第一信号经过被测对象反射后返回的第二信号，在天线保持不动以及被测对象随着传送带运动的情况下也能采集到第二信号，减少了安检所需时间，提高了安检效率。
S702、第一线阵天线和第二线阵天线分别向处理装置发送第二信号。
S703、处理装置对第一线阵天线返回的第二信号以及第二线阵天线返回的第二信号进行成像，得到第一线阵天线对应的第一图像以及第二线阵天线对应的第二图像。
处理装置接收到第一线阵天线和第二线阵天线发送的第二信号后，对第一线阵天线返回的第二信号以及第二线阵天线返回的第二信号进行成像，即将第二信号输入到成像算法中，得到第一线阵天线对应的第一图像以及第二线阵天线对应的第二图像。
第二信号为回波信号，下面对第二信号与安检仪采样数据的关系进行说明：
天线与被测对象在各个采样位置的距离，以及，回波信号相位之间的关系满足以下公式：
其中，λ为第一线阵天线的波长，dn为天线与被测对象的距离。而该距离与天线的孔径长度和传送带的速度等满足以下公式：
其中，L为天线与被测对象的垂直距离(即最短距离)，Va为传送带传送被测对象的速度，n表示各个采样位置，T为预设采样时间间隔，D为天线的孔径长度，则各个采样位置之间的距离满足l＝VaT，而l小于线阵天线波长的一半。
各个采样位置的回波信号相位
回波信号的幅度和回波信号满足以下公式：
其中，a为回波信号的幅度，j是复数表示法，
为回波信号相位。
方位维的回波信号和高度维的回波信号与各个采样数据均满足以上公式。
示例性的，参考图8，P点为被测对象的某个点，点A和点B为天线的孔径长度的两端，孔径长度D可以为天线的辐射范围的最长直径长度，此时N个采样位置为天线在辐射范围内对被测对象采样的全部采样位置。可以理解，N个采样位置也可以为天线的辐射范围内的部分采样位置，通常情况下，采样点越多，采样到的数据就越多，检测到被测对象中的隐藏目标(例如刀具等)的概率就越高。
然后将方位维的回波信号和高度维的回波信号输入到成像算法中，得到第一线阵天线对应的第一图像。
同理可得到第二线阵天线对应的第二图像。可以理解，第一图像和第二图像是被测对象不同部位的安检图像，当被测对象面对第一线阵天线，背对第二线阵天线，则第一图像为被测对象正面的安检图像，第二图像为被测对象背面的安检图像，进一步提高检测出被测对象中的隐藏目标的概率，示例性的，图9中的左图为被测对象中的隐藏目标，右图为安检图像。
在本实施例中，第一线阵天线和第二线阵天线分别向传送装置的方向发射第一信号，以及采集第一信号经过反射后返回的第二信号，然后将第二信号发送给处理装置，处理装置对第一线阵天线返回的第二信号以及第二线阵天线返回的第二信号进行成像，得到第一线阵天线对应的第一图像以及第二线阵天线对应的第二图像，通过两部天线对被测对象不同部位的进行检测，提高了检测出被测对象中的隐藏目标的概率，在天线保持不动以及被测对象随着传送带运动的情况下也能采集到第二信号从而得到安检图像，减少了安检时间，提高了安检效率。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。
Claims (10)
1.一种非驻留主动式的毫米波安检仪，其特征在于，包括：传送装置、第一线阵天线、第二线阵天线和处理装置；
所述第一线阵天线和所述第二线阵天线设置在所述传送装置的周围，所述第一线阵天线和所述第二线阵天线的辐射方向朝向所述传送装置；
所述传送装置包括传送带，用于传送位于所述传送带上的物体；
所述第一线阵天线和所述第二线阵天线，分别用于向所述传送装置的方向发射第一信号，以及采集所述第一信号经过反射后返回的第二信号，并将所述第二信号发送给所述处理装置；
所述处理装置，用于分别对所述第一线阵天线返回的第二信号以及所述第二线阵天线返回的第二信号进行成像，得到所述第一线阵天线对应的第一图像以及所述第二线阵天线对应的第二图像。
2.根据权利要求1所述的安检仪，其特征在于，所述第一线阵天线和所述第二线阵天线设置在所述传送装置的传送方向的两侧。
3.根据权利要求2所述的安检仪，其特征在于，所述第一线阵天线和所述第二线阵天线的连线垂直于所述传送装置的传送方向。
4.根据权利要求1所述的安检仪，其特征在于，所述第一线阵天线和所述第二线阵天线设置在所述传送装置的传送方向的一侧。
5.根据权利要求3或4所述的安检仪，其特征在于，所述第一线阵天线和所述第二线阵天线距离所述传送装置的垂直距离小于第一预设距离。
6.根据权利要求4所述的安检仪，其特征在于，所述第一线阵天线和所述第二线阵天线之间的距离小于第二预设距离。
7.根据权利要求4或6所述的安检仪，其特征在于，所述第一线阵天线和所述第二线阵天线的辐射方向与所述传送装置的传送带所在的水平方向的夹角为45度。
8.根据权利要求1-4任一项所述的安检仪，其特征在于，所述传送装置中还包括高精度电机，所述高精度电机用于控制所述传送带匀速运动。
9.根据权利要求1-4任一项所述的安检仪，其特征在于，所述安检仪还包括第一支架和第二支架，所述第一线阵天线固定在所述第一支架上，所述第二线阵天线固定在所述第二支架上。
10.根据权利要求1-4任一项所述的安检仪，其特征在于，所述第一线阵天线和所述第二线阵天线均包括多个收发采样天线。
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