CN203385856U

CN203385856U - 毫米波三维全息扫描成像设备

Info

Publication number: CN203385856U
Application number: CN201320500073.8U
Authority: CN
Inventors: 吴万龙; 陈志强; 李元景; 赵自然; 沈宗俊; 张丽; 桑斌; 朱晨光
Original assignee: Nuctech Co Ltd
Current assignee: Nuctech Co Ltd
Priority date: 2013-08-15
Filing date: 2013-08-15
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2023-08-15

Abstract

本实用新型公开了一种毫米波三维全息扫描成像设备。该设备包括：第一毫米波收发模块；第二毫米波收发模块；第一导轨装置，第一毫米波收发模块以能够滑移的方式连接至所述第一导轨装置；第二导轨装置，第二毫米波收发模块以能够滑移的方式连接至所述第二导轨装置；驱动装置，用于驱动第一毫米波收发模块沿着所述第一导轨装置移动和/或驱动第二毫米波收发模块沿着所述第二导轨装置移动；和约束装置，用于约束第一毫米波收发模块和第二毫米波收发模块的运动关系以使第一毫米波收发模块和第二毫米波收发模块只能沿相反的方向移动。该设备能够提高扫描速度，增加扫描的稳定性，简化扫描操作和提高设备的可靠性。

Description

毫米波三维全息扫描成像设备

技术领域

本实用新型涉及人体安检技术领域，尤其涉及一种毫米波三维全息扫描成像设备。

背景技术

当前运用最广泛的成像式人体或物品安检技术主要是x射线成像技术和毫米波成像技术。而且毫米波成像技术越来越受到市场的认可。毫米波成像技术又主要分为被动式毫米波成像技术和主动式毫米波成像技术，而主动式毫米波成像技术又以全息成像技术为主。

运用于人体安检的主动式毫米波三维全息成像技术中，柱面扫描成像技术运用较为广泛，但其设备体积庞大，算法复杂，且从理论上来说它的算法就是经过近似处理后才得出的，因此无法保证成像精度。另外，柱面扫描只能采用竖直的天线阵列，天线阵列较长，天线单元较多，大大抬高了设备的成本。

单面扫描的主动式毫米波三维全息成像设备一次只能检查被检人的一面，要完成对被检人的全面检查需要扫描两次，且这两次扫描之间，还需要被检人转身，安检流程较复杂，速度较慢。在单面扫描的主动式毫米波三维全息成像设备中，在系统掉电或者出现其它故障时，毫米波收发模块容易掉落后受到损坏，需要加上配重、抱闸、缓冲等装置，因而系统复杂性高，系统可靠性不好。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种毫米波三维全息扫描成像设备，其能够快速、高效地实现毫米波三维全息扫描成像并简化系统结构。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型的技术方案通过以下方式来实现：

根据本实用新型的第一方面，提供一种毫米波三维全息扫描成像设备，包括：

第一毫米波收发模块，所述第一毫米波收发模块包括用于发送和接收第一毫米波信号的第一毫米波收发天线阵列；

第二毫米波收发模块，所述第二毫米波收发模块包括用于发送和接收第二毫米波信号的第二毫米波收发天线阵列；

第一导轨装置，所述第一毫米波收发模块以能够滑移的方式连接至所述第一导轨装置从而能够沿着所述第一导轨装置移动以对待测对象进行第一扫描；

第二导轨装置，所述第二毫米波收发模块以能够滑移的方式连接至所述第二导轨装置从而能够沿着所述第二导轨装置移动以对所述待测对象进行第二扫描；

驱动装置，用于驱动所述第一毫米波收发模块沿着所述第一导轨装置移动和/或驱动所述第二毫米波收发模块沿着所述第二导轨装置移动；和

约束装置，所述约束装置用于约束所述第一毫米波收发模块和所述第二毫米波收发模块的运动关系以使所述第一毫米波收发模块和所述第二毫米波收发模块只能沿相反的方向移动。

进一步地，所述约束装置可以对所述第一毫米波收发模块和所述第二毫米波收发模块的位置关系进行约束以使所述第一毫米波收发模块和所述第二毫米波收发模块只能以相等的速率移动。

更进一步地，所述约束装置可以是连接所述第一毫米波收发模块和所述第二毫米波收发模块的刚性的连接线带。

再进一步地，所述第一导轨装置可以设有第一定滑轮，所述第二导轨装置可以设有第二定滑轮，所述连接线带可以从所述第一毫米波收发模块依次经过第一定滑轮和第二定滑轮连接至所述第二毫米波收发模块。

具体地，所述驱动装置可以通过驱动所述约束装置来驱动所述第一毫米波收发模块和/或第二毫米波收发模块的移动。

具体地，所述驱动装置可以包括直接驱动所述第一毫米波收发模块的第一驱动装置，所述第一毫米波收发模块通过第一驱动装置连接至第一导轨装置；和/或所述驱动装置可以包括直接驱动所述第二毫米波收发模块的第二驱动装置，所述第二毫米波收发模块通过第二驱动装置连接至第二导轨装置。

具体地，所述第一导轨装置和所述第二导轨装置可以相互平行。

具体地，所述第一导轨装置和/或第二导轨装置可以由单条导轨或多条平行的导轨构成。

具体地，所述第一毫米波收发模块和/或所述第二毫米波收发模块的移动可以在竖直平面内进行。

具体地，所述毫米波三维全息扫描成像设备还可以包括：

数据处理装置，所述数据处理装置与所述第一毫米波收发模块和/或所述第二毫米波收发模块无线连接或有线连接以接收来自第一毫米波收发模块和/或所述第二毫米波收发模块的扫描数据并生成毫米波全息图像；和

显示装置，所述显示装置与所述数据处理装置相连接，用于接收和显示来自数据处理装置的毫米波全息图像。

更具体地，所述数据处理装置可以用于生成控制信号并将控制信号发送给所述驱动装置以使所述驱动装置驱动所述第一毫米波收发模块和/或第二毫米波收发模块运动；或所述毫米波三维全息扫描成像设备还可以包括与所述数据处理装置相独立的控制装置，所述控制装置用于生成控制信号并将控制信号发送给所述驱动装置以使所述驱动装置驱动所述第一毫米波收发模块和/或第二毫米波收发模块运动。

本实用新型的上述技术方案中的至少一个方面能够通过约束装置来实现两个毫米波收发模块的联动。这种方案可以提高扫描速度，增加扫描的稳定性，简化扫描操作和提高设备的可靠性。

附图说明

图1示出根据本实用新型的实施例的毫米波三维全息扫描成像设备的结构示意图；

图2示出利用根据本实用新型的实施例的毫米波三维全息扫描成像设备进行人体检查的示意图；和

图3示出根据本实用新型的实施例的人体或物品检查方法的流程图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号表示相同或相似的部件。下述参照附图对本实用新型实施方式的说明旨在对本实用新型的总体实用新型构思进行解释，而不应当理解为对本实用新型的一种限制。

图1示意性地示出根据本实用新型的一实施例的毫米波三维全息扫描成像设备100。该毫米波三维全息扫描成像设备100可以包括：第一毫米波收发模块101、第二毫米波收发模块102、第一导轨装置103、第二导轨装置104、驱动装置105a、105b、105c、105d和约束装置106。第一毫米波收发模块101包括用于发送和接收第一毫米波信号的第一毫米波收发天线阵列。而且，第一毫米波收发模块101以能够滑移的方式连接至所述第一导轨装置103从而能够沿着所述第一导轨装置103移动以对待测对象进行第一扫描。同样地，第二毫米波收发模块102包括用于发送和接收第二毫米波信号的第二毫米波收发天线阵列，并以能够滑移的方式连接至所述第二导轨装置104从而能够沿着所述第二导轨装置104移动以对所述待测对象进行第二扫描。

也就是说，根据本实用新型的毫米波三维全息扫描成像设备100可以对待测对象同时进行两个方位的扫描，例如，对待测对象(如人体或物品)的正面和背面同时进行扫描。这可以显著地提高检查效率，比如，当待测对象为人体时，可以对人体的正面和背面同时进行扫描，而无需人体转身。这对于检测效率的提高很有帮助。需要说明的是，虽然图1中示出的是第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102相对地布置的情况，但这不是必须的，例如，如果为了从某个特定的方位获得更好的图像效果，可以不将第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102布置成正对的，而是将它们的毫米波信号发送方向布置成具有一定的夹角。

驱动装置105a、105b、105c、105d用于驱动所述第一毫米波收发模块101沿着所述第一导轨装置103移动和/或驱动所述第二毫米波收发模块102沿着所述第二导轨装置104移动。图1中示出了多个驱动装置，包括：直接驱动所述第一毫米波收发模块101的第一驱动装置105a、直接驱动所述第二毫米波收发模块102的第二驱动装置105b以及用于通过驱动约束装置(在图1中是线带)106来驱动第一毫米波收发模块101和/或第二毫米波收发模块102的驱动装置105c和105d。然而，这些驱动装置并不都是必须的，例如，毫米波三维全息扫描成像设备100可以仅包括这些驱动装置105a、105b、105c、105d中的一个或几个。在包括多于一个的驱动装置的情况下，这些驱动装置可以独立地工作，也可以一起协作，只要能够驱动第一毫米波收发模块101和/或第二毫米波收发模块102以实现扫描动作即可。在采用上述第一驱动装置105a和/或第二驱动装置105b的情况下，第一毫米波收发模块101可以通过第一驱动装置105a连接至第一导轨装置103；和/或第二毫米波收发模块102可以通过第二驱动装置105b连接至第二导轨装置104。

约束装置106用于约束第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102的运动关系以使第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102只能沿相反的方向移动。该约束装置106能够使得第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102彼此协调一致地运动，而不需要通过额外的精确控制，从而简化了系统。而且，将第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102约束成只能沿相反的方向移动，可以使得在扫描过程中它们大部分时间不处于相互正对的位置，因此，与两者沿着相同的方向移动的情形相比，可以减小第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102之间的干扰。

在一示例中，约束装置106还可以对第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102的位置关系进行约束以使所述第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102只能以相等的速率移动。例如，约束装置106可以是连接第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102的刚性的连接线带，如图1所示。这里所谓的刚性的连接线带是指，该连接线带是基本上无弹性的，或者在受到额定的牵引力时该连接线带的长度变化可以忽略不计。在刚性的连接线带受到牵引力而拉紧时，其所连接的第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102之间的连接线带的长度是固定的。因而，当第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102中的一个向一个方向(例如向上)移动时，第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102中的另一个必然沿着相反的方向运动，且第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102的运动速率相等。

为了更方便地布置刚性的连接线带，在一示例中，可以采用定滑轮。例如，第一导轨装置103可以设有第一定滑轮103a，第二导轨装置104可以设有第二定滑轮104a。而连接线带可以从所述第一毫米波收发模块101依次经过第一定滑轮103a和第二定滑轮104a连接至第二毫米波收发模块102。

虽然在如图1所示的实施例中采用了刚性的连接线带作为约束装置106，但是本领域技术人员应当理解，这不是必须的。其它形式的约束装置106也是可以采用的，例如，可以采用类似于跷跷板的机械结构、或者采用气动、液压甚至磁场或静电牵引等本领域技术人员所知的方式来实现约束装置106。

在一示例中，第一导轨装置103和所述第二导轨装置104可以基本上相互平行。然而，这也不是必须的，例如为了布置的方便，它们之间也可以成一定的倾斜角度。在一示例中，第一导轨装置103和/或第二导轨装置104可以由单条导轨构成，也可以由多条平行的导轨构成。后一种方案可以使得第一毫米波收发模块101和/或所述第二毫米波收发模块102的移动更为稳定。

在一示例中，第一毫米波收发模块101和/或所述第二毫米波收发模块102的移动可以在竖直平面内进行。在这种情况下，由于重力的作用，第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102可以互为配重，从而使得它们的移动更加平稳。尤其是在两者采用连接线带作为约束装置106的情况下，还可以防止系统出现异常时，第一毫米波收发模块101和/或第二毫米波收发模块102意外坠落损坏。

在一示例中，该毫米波三维全息扫描成像设备100还可以包括数据处理装置107。数据处理装置107与第一毫米波收发模块101和/或第二毫米波收发模块102无线连接或有线连接(例如通过导线108)以接收来自第一毫米波收发模块101和/或所述第二毫米波收发模块102的扫描数据并生成毫米波全息图像。该毫米波三维全息扫描成像设备100还可以包括显示装置109。显示装置109与数据处理装置107相连接，用于接收和显示来自数据处理装置107的毫米波全，息图像。

在一示例中，数据处理装置107用于生成控制信号并将控制信号发送给驱动装置105a、105b、105c、105d以使所述驱动装置105a、105b、105c、105d驱动第一毫米波收发模块101和/或第二毫米波收发模块102运动。在另一示例中，毫米波三维全息扫描成像设备100也可以包括与所述数据处理装置107相独立的控制装置，所述控制装置用于生成控制信号并将控制信号发送给驱动装置105a、105b、105c、105d以使驱动装置105a、105b、105c、105d驱动第一毫米波收发模块101和/或第二毫米波收发模块102实现扫描运动。

为了减小第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102之间的信号干扰，在一示例中，在第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102一起对待测对象进行扫描的整个过程中，在至少50％的时间里，例如在第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102之间的距离较近的时段中或者整个扫描时段中，第一毫米波收发模块101发送和接收的第一毫米波信号和第二毫米波收发模块102发送和接收的第二毫米波信号采用不同的频率。

在另一示例中，在第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102一起对待测对象进行扫描的整个过程中，第一毫米波收发模块101中的第一毫米波收发天线阵列和第二毫米波收发模块102中的第二毫米波收发天线阵列发射毫米波的时刻不同，即不同时发射毫米波。这也可以削弱或避免第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102之间的信号干扰。

图2示出了上述毫米波三维全息扫描成像设备在对待测对象进行扫描的示意图。其中待测对象200(图中示出为人体)位于第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102之间。第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102可以分别对待测对象200的正面和背面进行扫描以获取数据供数据处理装置107生成毫米波图像。

本实用新型还提供了一种利用毫米波三维全息扫描成像设备对人体或物品进行检查的方法，如图3所示。所述方法包括：

步骤301：使所述人体或物品处于待测位置并将第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102分别置于各自的扫描起始位置；

步骤302：借助于驱动装置105a、105b、105c、105d驱动第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102从各自的扫描起始位置分别沿着第一导轨装置103和第二导轨装置104连续地或断续地移动至各自的扫描终止位置以完成对所述人体或物品的扫描；

步骤303：在扫描过程中和/或扫描结束后，将第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102在扫描过程中采集到的数据发送给数据处理装置107；和

步骤304：利用数据处理装置107对接收自第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102的数据进行处理，生成所述人体或物品的毫米波全息图像。

在上述步骤302中，在第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102的扫描过程中，利用约束装置106约束它们的运动关系以使第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102只能沿相反的方向移动。

如前文所述，在第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102的扫描过程中，可以利用约束装置106对第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102的位置关系进行约束以使第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102只能以相等的速率移动。亦如前文所述，约束装置106的示例是连接第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102的刚性的连接线带。在上述步骤302中，既可以通过直接驱动第一毫米波收发模块101和/或第二毫米波收发模块102来驱动所述第一毫米波收发模块和/或第二毫米波收发模块的移动，也可以通过驱动约束装置106来驱动第一毫米波收发模块101和/或第二毫米波收发模块102的移动。

为了减小第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102之间的信号干扰，在步骤302中也可以采用如前所述的频分方式(第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102采用不同的频率发射和接收毫米波)或时分方式(第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102在不同的时刻发射毫米波)。

在一示例中，上述方法还可以可选地包括步骤305：在生成所述人体或物品的毫米波全息图像之后，对所述人体或物品是否带有嫌疑物以及嫌疑物的位置进行自动识别并将结果输出。这有助于快速地判别嫌疑物和防范安全风险，这在机场、海关等需要快速判定安全风险的应用中尤其有益。

虽然结合附图对本实用新型进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本实用新型优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本实用新型的一种限制。

虽然本实用新型总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体实用新型构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本实用新型的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims

1.一种毫米波三维全息扫描成像设备，包括：

2.根据权利要求1所述的毫米波三维全息扫描成像设备，其特征在于，所述约束装置对所述第一毫米波收发模块和所述第二毫米波收发模块的位置关系进行约束以使所述第一毫米波收发模块和所述第二毫米波收发模块只能以相等的速率移动。

3.根据权利要求2所述的毫米波三维全息扫描成像设备，其特征在于，所述约束装置是连接所述第一毫米波收发模块和所述第二毫米波收发模块的刚性的连接线带。

4.根据权利要求3所述的毫米波三维全息扫描成像设备，其特征在于，所述第一导轨装置设有第一定滑轮，所述第二导轨装置设有第二定滑轮，所述连接线带从所述第一毫米波收发模块依次经过第一定滑轮和第二定滑轮连接至所述第二毫米波收发模块。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的毫米波三维全息扫描成像设备，其特征在于，所述驱动装置通过驱动所述约束装置来驱动所述第一毫米波收发模块和/或第二毫米波收发模块的移动。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的毫米波三维全息扫描成像设备，其特征在于，所述驱动装置包括直接驱动所述第一毫米波收发模块的第一驱动装置，所述第一毫米波收发模块通过第一驱动装置连接至第一导轨装置；和/或所述驱动装置包括直接驱动所述第二毫米波收发模块的第二驱动装置，所述第二毫米波收发模块通过第二驱动装置连接至第二导轨装置。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的毫米波三维全息扫描成像设备，其特征在于，所述第一导轨装置和所述第二导轨装置相互平行。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的毫米波三维全息扫描成像设备，其特征在于，所述第一导轨装置和/或第二导轨装置由单条导轨或多条平行的导轨构成。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的毫米波三维全息扫描成像设备，其特征在于，所述第一毫米波收发模块和/或所述第二毫米波收发模块的移动在竖直平面内进行。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的毫米波三维全息扫描成像设备，还包括：

11.根据权利要求10所述的毫米波三维全息扫描成像设备，其特征在于，所述数据处理装置用于生成控制信号并将控制信号发送给所述驱动装置以使所述驱动装置驱动所述第一毫米波收发模块和/或第二毫米波收发模块运动；或所述毫米波三维全息扫描成像设备还包括与所述数据处理装置相独立的控制装置，所述控制装置用于生成控制信号并将控制信号发送给所述驱动装置以使所述驱动装置驱动所述第一毫米波收发模块和/或第二毫米波收发模块运动。