JP2024517652A - 画像ビートパターン緩和のためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、2面3次元ミリ波イメージングシステムの一例である。このシステムは、対象物が一定の速度vでイメージングシステム内を移動している間に、シーン内の対象物の一連の同期したミリ波周波数応答測定を得る2つのイメージングシステムで構成される。図1は、この研究で使用される右手座標系を定義していることに留意すべきである。
本システムは、コンベア(図1参照)の両側にD=1.5mの距離で配置された2つのイメージングアレイに12個ずつ配置された24個の多入力多出力(MIMO)ミリ波センサーモジュールで構成され、シーンを含む対象物を照明するために周波数変調されたチャープ波形を使用してKバンド(23~26.6GHz)で動作する。センサーは2つの垂直1次元アレイで構成され、アレイの長さはLz=650mmである。2つの列は、y方向に160mm、z方向に50mm、わずかにずれている。しかしながら、両列は1つの論理アレイを形成している。大小のシーンをイメージングするために、異なる数のセンサーモジュールで異なるアレイが構築されることもできる。イメージングされる対象物はコンベアベルトに沿って平行に移動し、ミリ波センサーアレイを通過する。一般的な商業用パッケージ商品のアプリケーションでは、コンベアやロボットによるマテリアルハンドリング装置によって、最大3m/s(600ft/min)の速度で移動する。光学トリガーセンサーは、対象物が通過したときに測定をトリガーするために使用される。光学カメラ、深度カメラ(例えば、構造化光カメラ)、またはバーコードリーダーも、光学プレビュー画像を得るため、或いは、対象物に関する追加情報を収集するために提供されることができる。ロボット式マテリアルハンドリング装置、自動保管・検索システム(ASRS)シャトルまたはボットなどの他の運動源、またはミリ波センサーモジュールに対するイメージング対象物の任意の他の運動源が採用され得ることが理解されるべきである。また、対象物が静止したセンサーに対して相対的に移動する場合もあれば、センサーが静止した対象物に対して相対的に移動する場合もあることが理解されるべきである。画像のビートパターンを緩和するために提示されたアプローチは、完全に一般的であり、ここで説明されたものとは異なる設計のイメージングシステムによって生成されたコヒーレントなミリ波画像を組み合わせるためにも機能する。
好ましい実施形態は、包装商品に対するシステム解像度、画像精度、および画像処理性能を達成する。これらの実験に使用されたコンベアは、表1に示されるシステム設定で、最大送り速度0.3m/sで運転された。画像処理システムは標準的な実験室/オフィス環境に設置されている。反射やマルチパスにつながる可能性のある表面(コンクリートの床や金属製の窓のブラインドなど)をカバーするための吸収体は使用しなかった。スキャンされる対象物はコンベアシステムのスタート地点に置かれ、通過する対象物は光トリガーセンサーの前を通過し、ミリ波イメージングシステムが測定データを保存し、対象物が通過するたびに再構成を開始するトリガーとなる。
ここに開示された技術は、専用ハードウェア(例えば、回路)として、ソフトウェアおよび/またはファームウェアで適切にプログラムされたプログラマブル回路として、または専用回路とプログラマブル回路との組み合わせとして実施されることができる。したがって、実施形態は、コンピュータ、マイクロプロセッサ、プロセッサ、および/またはマイクロコントローラ(または他の電子デバイス)にプロセスを実行させるために使用され得る指令がその上に記憶された機械可読媒体を含み得る。機械可読媒体には、光ディスク、コンパクトディスク読み取り専用メモリ(CD-ROM)、光磁気ディスク、ROM、ランダムアクセスメモリ(RAM)、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ(EPROM)、電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ(EEPROM)、磁気カードまたは光カード、フラッシュメモリ、または電子指令を記憶するのに適した他のタイプの媒体/機械可読媒体が含まれるが、これらに限定されない。
ここで示された結果は、画質は、ミリ波イメージングシステムの視野にわたってイメージングされる対象物の正確な動きの知識に依存する可能性があることを示している。総パワーやヒストグラム範囲などの画像焦点の定量的測定は、対象物をイメージングする際の動きプロファイルが考慮されると、たとえ対象物の速度が一定に近い場合であっても、改善を示す可能性がある。速度の大きな変動が存在する場合、改善の程度はさらに大きくなる可能性がある。
Claims (15)
- 対象物の3次元ミリ波画像を生成するシステムであって、
第1の平面に配置され、第1の画像データを提供するように動作するミリ波送受信アンテナの第1のアレイと、
第2の平面に配置され、第2の画像データを提供するように動作するミリ波送受信アンテナの第2のアレイと、
画像再構成プロセッサと、
を備え、
前記対象物は、前記第1のアレイと前記第2のアレイとの間に配置され、
前記第1の画像データおよび前記第2の画像データは、前記対象物をイメージングする複素値のミリ波反射率を備え、
前記画像再構成プロセッサは、ビートパターン較正演算子を用いて前記第1の画像データと前記第2の画像データとを結合し、前記対象物の3次元画像を得るように構成される、
システム。 - 前記ビートパターン較正演算子は、前記第1の画像データと前記第2の画像データの共役との和を備え、前記第1の画像データは第1の位相較正項によって重み付けされ、前記第2の画像データは第2の位相較正項によって重み付けされる、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の位相較正項は和(1+j)を備え、前記第2の位相較正項は和(1-j)を含み、jは虚数単位を表す、請求項2に記載のシステム。
- 前記第1の平面と前記第2の平面とが互いにほぼ平行に、且つコンベアの反対側に配置される、請求項1に記載のシステム。
- 前記対象物が非金属容器内に収容される、請求項1に記載のシステム。
- 前記画像再構成プロセッサは、前記ビートパターン較正演算子を用いて前記第1の画像データと前記第2の画像データとを結合するために、マッチドフィルタ再構成アルゴリズムを用いる、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1のアレイは、2列に編成され、前記第1の平面上に配置されたミリ波送受信アンテナを備え、前記第2のアレイは、2列に編成され、前記第2の平面上に配置されたミリ波送受信アンテナを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記コンベアの動きは、前記第1の平面に平行であり、前記第2の平面に平行である、請求項4に記載のシステム。
- 前記対象物は、前記第1の平面と前記第2の平面との間を移動するロボットによって運ばれる、請求項1に記載のシステム。
- 対象物の3次元ミリ波画像における画像ビートパターンを構成する方法であって、
第1の平面に配置されたミリ波送受信アンテナの第1のアレイから第1の画像データを受信することと、
第2の平面に配置されたミリ波送受信アンテナの第2のアレイから第2の画像データを受信することと、
ビートパターン較正演算子を用いて前記第1の画像データと前記第2の画像データとを結合し、前記対象物の前記3次元画像を得ることと、
を備え、
前記対象物は、前記第1のアレイと前記第2のアレイとの間に配置される、
方法。 - 前記ビートパターン較正演算子は、前記第1の画像データと前記第2の画像データの共役との和を備え、前記第1の画像データは第1の位相較正項によって重み付けされ、前記第2の画像データは第2の位相較正項によって重み付けされる、請求項10に記載の方法。
- 前記第1の位相較正項は和(1+j)を備え、前記第2の位相較正項は和(1-j)を含み、jは虚数単位を表す、請求項11に記載の方法。
- 前記第1の平面と前記第2の平面とが互いにほぼ平行に、且つコンベアの反対側に配置される、請求項10に記載の方法。
- 前記対象物が非金属容器内に収容される、請求項10に記載の方法。
- 前記第1の画像データと前記第2の画像データの結合は、マッチドフィルタ再構成アルゴリズムを用いて画像再構成プロセッサによって実行される、請求項10に記載の方法。
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