KR100882027B1 - System for visualizing millimeter wave and method of visualizing millimeter wave - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 밀리미터파 영상화 시스템 및 밀리미터파 영상화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 렌즈와 안테나가 일체형으로 구성된 렌즈 안테나를 통해 검색 대상으로부터 방사되는 밀리미터파 신호를 수신하여 이를 영상화할 수 있는 밀리미터파 영상화 시스템 및 밀리미터파 영상화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a millimeter wave imaging system and a millimeter wave imaging method, and more particularly, to a millimeter wave imaging capable of receiving and imaging a millimeter wave signal radiated from a search target through a lens antenna having an integrated lens and an antenna. System and millimeter wave imaging method.
일반적으로 공항이나 각종 회의장에서는 총기류 등의 금속성 물질을 탐지하여 위험물의 반입을 금지하기 위해 통상의 금속탐지기를 설치하는데, 상기 금속탐지기는 전자기 유도 현상을 이용하는 것으로 금속성 물질의 유무에 따라 변화되는 성질을 이용하여 총기 또는 기타 금속성 위험물을 탐지해 내는 장치이다.In general, airports and various conference halls install metal detectors to detect metallic substances such as firearms and prohibit the introduction of dangerous materials. The metal detectors use electromagnetic induction to change the properties depending on the presence or absence of metallic substances. It is used to detect firearms or other metallic dangerous objects.
금속 탐지기는 안전요원이 휴대하여 출입자의 금속류 소지 여부를 검색하는 휴대용 금속 탐지기와, 게이트 형태의 구조물을 통해 출입자를 차례로 통과시킴에 따라 소지한 금속을 탐지해 내는 게이트형 금속 탐지기가 있다.Metal detectors are portable metal detectors that are carried by security personnel to detect the possession of metals, and gate-type metal detectors that detect metals as they pass through a gate-type structure in turn.
그러나 이와 같은 금속 탐지기의 경우에는 비금속류 또는 외부 노이즈에 의한 부정확한 탐지에 의해 원하는 결과를 얻을 수 없는 문제점이 있다.However, in the case of such a metal detector, there is a problem that a desired result cannot be obtained by inaccurate detection by nonmetals or external noise.
또한, 안전 검색 등이 필요한 공항 등에서 사용되는 물품을 대상으로 하는 은닉 물체 감지 장치로는 대표적으로 X선 탐지기가 있다.In addition, a hidden object detection device for an object used in an airport, such as a safety screening, etc. is typically X-ray detector.
그러나 X선 탐지기의 경우에는 옷 속의 인체를 선명하게 표현하여 개인의 인권에 대한 침해 우려가 있고 검색시 인체에 엑스레이를 주사하므로 인체에 악영향을 미치는 문제점이 있다.However, in the case of the X-ray detector, there is a concern that the human body in the clothes is clearly expressed, and there is a concern about infringement on the human rights of the individual.
그리고 또 다른 형태의 은닉 물체 감지 장치로는 밀리미터파를 이용한 감지 장치가 있는데, 이는 다음과 같은 원리를 이용한 것이다.Another type of hidden object sensing device is a sensing device using a millimeter wave, which uses the following principle.
모든 물체는 그 절대온도에 비례해서 넓은 대역의 열잡음을 방사하고 있고, 밀리미터파를 이용한 감지 장치는 이 열잡음 중에서 밀리미터파 대역의 스펙트럼 강도를 수신해서 영상을 형성한다. 밀리미터파란 그 파장이 밀리미터 단위인 신호를 말한다. 밀리미터파 신호는 의복 등을 투과할 수가 있기 때문에, 밀리미터파를 이용한 감지 장치를 이용하여 의복 내부의 인체 및 소지품이 방사하고 있는 절대온도에 비례하는 열잡음 중 밀리미터파를 수신하여 영상으로 구성할 수 있다.All objects emit a wide band of thermal noise in proportion to their absolute temperature, and a millimeter wave sensing device receives the spectral intensity of the millimeter wave band and forms an image. A millimeter wave is a signal whose wavelength is in millimeters. Since the millimeter wave signal can penetrate clothing, etc., a millimeter wave sensing device can be used to receive a millimeter wave out of thermal noise proportional to the absolute temperature radiated by the human body and belongings inside the garment to form an image. .
종래 기술에 의한 밀리미터파 영상화 시스템은, 렌즈 또는 기타의 방법을 통하여 맺혀진 물체의 상을 이미지 센서가 주사하여 신호를 획득하고 이를 하나의 영상으로 구성한다. 그러나, 이와 같은 방식에 의하면 물체의 상이 맺힌 면을 스캔하여야 하므로 매우 정밀한 제어가 필요한 문제점이 있다.In the conventional millimeter wave imaging system, an image sensor scans an image of an object formed through a lens or other method, acquires a signal, and configures it into one image. However, according to such a method, a very precise control is required because the surface of the object must be scanned.
현재 밀리미터파 신호를 수신하여 영상으로 구성하는 시스템에 관한 기술 개발이 지속적으로 이루어지고 있으나, 실제 제품화 및 상업화의 측면에서 초기 단계에 머물러 있다.Currently, technology development for a system for receiving a millimeter wave signal and constructing an image has been continuously made, but it is still at an early stage in terms of actual commercialization and commercialization.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 최근의 추세와 요청에 따라 제안된 것으로서, 렌즈와 안테나가 일체형으로 구성된 렌즈 안테나를 이용하여 밀리미터파 신호를 수신하는 안테나 빔폭을 좁게 형성함으로써 보다 선명한 영상을 구성할 수 있는 밀리미터파 영상화 시스템 및 밀리미터파 영상화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention solves the above problems and has been proposed in accordance with recent trends and requests, and by forming a narrower antenna beam width for receiving a millimeter wave signal using a lens antenna composed of a lens and an antenna integrally composed of a clearer image It is an object of the present invention to provide a millimeter wave imaging system and a millimeter wave imaging method.
본 발명의 다른 목적은, 렌즈 안테나를 이용함으로써 장치의 부피를 작게 하고 검색 대상 자체를 스캔함으로써 편리하고 효율적인 제어가 가능한 밀리미터파 영상화 시스템 및 밀리미터파 영상화 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a millimeter wave imaging system and a millimeter wave imaging method capable of convenient and efficient control by using a lens antenna to reduce the volume of a device and scan a search target itself.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상으로서, 본 발명에 의한 밀리미터파 영상화 시스템은, 외부의 적어도 하나의 물체로부터 방사되는 밀리미터파 신호를 수신하기 위한, 렌즈와 안테나가 일체로 형성된 렌즈 안테나; 상기 렌즈 안테나가 지향하는 방향이 변화하도록 상기 렌즈 안테나를 회전시키기 위한 모터를 포함하는 구동부; 상기 렌즈 안테나를 통해 수신되는 밀리미터파 신호를 밀리미터파 영상으로 구성하는 영상 처리부; 및 상기 구동부를 제어하여 상기 렌즈 안테나를 미리 정해진 회전 규칙에 따라 회전시키면서, 상기 렌즈 안테나의 회전에 따라 소정 시간 간격으로 수신되는 밀리미터파 신호를 상기 영상 처리부를 통해 밀리미터파 영상으로 구성하는 제어부를 포함하여 이루어진다.As an aspect of the present invention for achieving the above object, the millimeter wave imaging system according to the present invention, a lens antenna formed integrally with the lens and the antenna for receiving a millimeter wave signal emitted from at least one external object ; A driving unit including a motor for rotating the lens antenna such that a direction in which the lens antenna is directed changes; An image processor configured to form a millimeter wave image of the millimeter wave signal received through the lens antenna; And a controller configured to control the driving unit to rotate the lens antenna according to a predetermined rotation rule, and to configure the millimeter wave signal received at predetermined time intervals according to the rotation of the lens antenna to the millimeter wave image through the image processor. It is done by
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상으로서, 본 발명에 의한 밀리미터파 이미지 센서 모듈은, 외부의 적어도 하나의 물체로부터 방사되는 밀리미터파 신호를 수신하기 위한, 렌즈와 안테나가 일체로 형성된 렌즈 안테나; 상기 렌즈 안테나를 통해 수신된 밀리미터파 신호를 증폭하여 출력하는 증폭기; 상기 증폭된 신호를 직류 전압으로 변환하여 출력하는 검출기; 및 상기 렌즈 안테나가 지향하는 방향이 변화하도록 상기 렌즈 안테나를 회전시키기 위한 모터를 포함하는 구동부를 포함하여 이루어진다.In another aspect of the present invention for achieving the above object, the millimeter wave image sensor module according to the present invention, the lens and the antenna integrally formed with a lens for receiving a millimeter wave signal emitted from at least one external object antenna; An amplifier for amplifying and outputting the millimeter wave signal received through the lens antenna; A detector configured to convert the amplified signal into a direct current voltage and output the converted signal; And a driving unit including a motor for rotating the lens antenna so that the direction in which the lens antenna is directed changes.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 양상으로서, 본 발명에 의한 밀리미터파 영상화 방법은, 렌즈와 안테나가 일체로 형성된 렌즈 안테나를 미리 정해진 회전 규칙에 따라 자동으로 회전시키면서, 상기 렌즈 안테나를 통해 외부의 적어도 하나의 물체로부터 방사되는 밀리미터파 신호를 수신하는 단계; 및 상기 수신된 밀리미터파 신호를 밀리미터파 영상으로 구성하는 단계를 포함하여 이루어진다.As another aspect of the present invention for achieving the above object, the millimeter wave imaging method according to the present invention, while rotating the lens antenna formed integrally with the lens and the antenna according to a predetermined rotation rule, Receiving a millimeter wave signal emitted from at least one external object through; And constructing the received millimeter wave signal into a millimeter wave image.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 밀리미터파 영상화 시스템 및 밀리미터파 영상화 방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.The millimeter wave imaging system and the millimeter wave imaging method according to the present invention described above have the following effects.
첫째, 본 발명에 의하면, 렌즈와 안테나가 일체형으로 구성된 렌즈 안테나를 사용함으로써 안테나 빔폭이 좁아지므로 수신된 밀리미터파 신호를 보다 선명한 영상으로 구성할 수 있는 효과가 있다.First, according to the present invention, since the antenna beam width is narrowed by using a lens antenna having an integrated lens and an antenna, the received millimeter wave signal can be configured into a clearer image.
둘째, 본 발명에 의하면, 렌즈 안테나를 사용함으로써 종래 기술에 의한 장 치보다 부피가 작은 밀리미터파 영상화 시스템을 구현할 수 있는 효과가 있다.Second, according to the present invention, the use of a lens antenna has the effect of implementing a millimeter wave imaging system having a smaller volume than the device according to the prior art.
셋째, 본 발명에 의하면, 물체의 상이 맺힌 면을 스캔함으로써 매우 정밀한 제어가 필요한 종래 기술과는 달리, 검색 대상 자체를 스캔함으로써 편리하고 효율적인 제어가 가능한 효과가 있다.Third, according to the present invention, unlike the prior art in which a very precise control is required by scanning the surface where the image of the object is formed, there is an effect that convenient and efficient control is possible by scanning the search target itself.
본 발명의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.The above objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like numbers refer to like elements throughout. In addition, when it is determined that the detailed description of the known function or configuration related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 시스템의 개략적인 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 이미지 센서 모듈이 실제 구현된 모습을 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 시스템 및 밀리미터파 이미지 센서 모듈을 상세히 설명하기로 한다.1 is a schematic diagram of a millimeter wave imaging system according to an embodiment of the present invention. 2 is a view showing a state in which the millimeter wave image sensor module according to an embodiment of the present invention is actually implemented. 1 and 2, a millimeter wave imaging system and a millimeter wave image sensor module according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 시스템은, 렌즈(101)와 안테나(103)가 일체로 형성된 렌즈 안테나(100), 증폭기(110), 검출기(120), 변환기(130), 모터를 포함하는 구동부(140), 메모리(145), 영상 처리부(150), 표시 부(155) 및 제어부(160)를 포함할 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 이미지 센서 모듈은, 상기 렌즈 안테나(100), 상기 증폭기(110), 상기 검출기(120) 및 상기 구동부(140)를 포함할 수 있다. 또한 본 발명이 일 실시예에 따른 밀리미터파 이미지 센서 모듈은, 상기 변환기(130)를 더 포함할 수 있다. 이하 상기 각 구성 요소들의 기능을 설명하기로 한다.Millimeter wave imaging system according to an embodiment of the present invention, the
상기 렌즈 안테나(100)는, 외부의 적어도 하나의 물체로부터 방사되는 밀리미터파 신호를 수신한다. 도 3은, 렌즈 안테나의 일 예를 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 렌즈 안테나(100)는, 94GHz 대역의 신호를 수신할 수 있고, 지름은 3 인치(inch), 이득은 약 35 dBi, 빔폭은 약 3˚이다. 도 4는, 도 3에 도시된 렌즈 안테나의 빔(beam) 패턴을 나타낸 도면이다.The
상기 증폭기(110)는, 상기 렌즈 안테나(100)를 통해 수신된 밀리미터파 신호를 증폭한다. 밀리미터파 신호는 신호 세기가 미약한 열잡음이므로, 상기 증폭기(110)는, 고이득·저잡음의 소자로 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 초대 이득 50 dB 이상의 성능을 얻기 위해 잡음지수(noise figure)가 6 dB인 이득 28 dB의 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier; LNA)가 2단으로 사용될 수 있다. 즉 상기 증폭기(110)는, 동일한 성능 혹은 서로 다른 성능의 증폭기가 2개 이상 연결되어 사용될 수 있다.The
상기 검출기(120)는, 상기 증폭기(110)를 통해 증폭된 밀리미터파 신호를 직류 전압으로 변환한다. 예를 들어, 상기 검출기(120)는, 상기 증폭기(110)에서 증폭된 94 GHz 대역의 신호를 정류하여 직류 전압을 얻을 수 있다. 상기 검출기(120) 의 구성 예를 들면, 감도가 500mV/mW인 75~110 GHz의 광대역 다이오드 검출기가 사용될 수 있고, 직류출력은 SMA 단자로 구성되며, 바이어스 없이 동작할 수 있다.The
상기 변환기(130)는, 상기 검출기(120)를 통해 변환된 직류 전압을 디지털 신호로 변환한다. 상기 변환기(130)는, 일반적으로 아날로그-디지털 변환기(Analog-Digital Converter; ADC)라고 호칭된다.The
상기 구동부(140)는, 상기 제어부(150)의 제어 신호에 의해 모터를 구동하여 상기 렌즈 안테나(100)가 지향하는 방향이 변화하도록 상기 렌즈 안테나(100)를 회전시킨다. 예를 들어 상기 구동부(140)는, 상하좌우로 회전 운동이 가능한 팬/틸트(Pan/Tilt) 장치로 구현될 수 있다. 팬/틸트 장치의 동작 예로서, 팬/틸트 장치는, RS-232 통신을 통해 좌우 320˚, 상하 50˚ 범위에서 2.5˚ 간격으로 움직일 수 있다.The
메모리(145)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 시스템의 전반적인 동작을 제어하는 소정의 프로그램을 저장하고 있으며, 상기 제어부(160)에 의해 밀리미터파 영상화 시스템의 전반적인 동작이 수행될 때 입출력되는 데이터 및 처리되는 각종 데이터를 저장한다. 또한 상기 메모리(145)는, 상기 변환기(130)를 통해 수신되는 디지털 신호를 임시 또는 영구적으로 저장할 수 있다. 또한 상기 메모리(145)는, 상기 영상 처리부(150)에서 구성된 상기 밀리미터파 영상을 임시 또는 영구적으로 저장할 수 있다.The
상기 영상 처리부(150)는, 상기 렌즈 안테나(100), 상기 증폭기(110), 상기 검출기(120) 및 상기 변환기(130)를 통해서 전달되는 밀리미터파 신호를 밀리미터 파 영상으로 구성한다.The image processor 150 configures a millimeter wave image transmitted through the
상기 표시부(155)는, 제어부(160)로부터 출력되는 제어 신호에 의해 밀리미터파 영상화 시스템의 상태 혹은 각종 정보를 디스플레이하기 위한 표시 장치이다.The
상기 제어부(160)는, 상기 구성 요소들을 제어하고, 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 시스템의 전반적인 동작을 총괄한다.The
이하 상기 제어부(160)의 동작을 중심으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 시스템 및 밀리미터파 이미지 센서 모듈의 구체적인 동작을 설명하기로 한다.Hereinafter, specific operations of the millimeter wave imaging system and the millimeter wave image sensor module according to an embodiment of the present invention will be described based on the operation of the
도 5는 렌즈 안테나를 통해 검색 범위를 스캔하는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 검색 범위란, 밀리미터파 신호를 수신할 영역을 말한다. 상기 검색 범위는, 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 검색 범위(10)는, 5×5 행렬의 형태로서 설정되어 있다. 상기 행렬을 구성하는 각 성분의 크기는, 상기 렌즈 안테나(100)가 특정 위치에 고정되어 있는 시간 동안 밀리미터파 신호를 수신할 수 있는 영역의 크기를 나타낸다. 또한 예를 들어, 도 5에서, 상기 행렬을 구성하는 각 성분의 크기 또한 설정될 수 있다.5 is a diagram for describing an operation of scanning a search range through a lens antenna. The search range means an area to receive a millimeter wave signal. The search range may be set in various ways. For example, the
상기 제어부(160)는, 미리 설정된 상기 검색 범위에 대해 밀리미터파 신호를 수신하기 위해, 구동부(140)를 제어하여 상기 렌즈 안테나(100)를 미리 정해진 회전 규칙에 따라 회전시킬 수 있다.The
상기 회전 규칙은, 회전 각도와, 회전 방향과, 특정 위치에 고정되어 있는 시간 중 적어도 하나에 관한 것일 수 있다.The rotation rule may relate to at least one of a rotation angle, a rotation direction, and a time fixed at a specific position.
상기 회전 각도의 예를 들면, 도 5에서 상기 렌즈 안테나(100)가 특정 행렬 성분을 스캔한 후 다음 행렬 성분을 스캔하기 위해 회전하는 각도를 말한다.As an example of the rotation angle, in FIG. 5, the
도 6 내지 도 8은, 렌즈 안테나의 회전 방향을 설명하기 위한 도면이다.6 to 8 are diagrams for explaining the rotation direction of the lens antenna.
예를 들어, 도 6은 열(row)을 기준으로 스캔하는 경우이고, 도 7은 행(coloum)을 기준으로 스캔하는 경우이다. 또한 예를 들어, 도 8은, 행렬 성분 (C1, R1)에서 출발하여 행렬 성분 (C3, R3)까지 시계 방향으로 각 행렬 성분을 스캔하는 경우이다.For example, FIG. 6 illustrates a scan based on a row and FIG. 7 illustrates a scan based on a coloum. For example, FIG. 8 is a case where each matrix component is scanned clockwise from the matrix components C1 and R1 to the matrix components C3 and R3.
상기 특정 위치에 고정되어 있는 시간은, 도 5에서 각 행렬 성분에 대해 밀리미터파 신호를 수신하는데 필요한 시간을 말한다.The time fixed at the specific position refers to the time required to receive the millimeter wave signal for each matrix component in FIG. 5.
이와 같이 상기 제어부(160)는, 상기 검색 범위(10) 전체에 대해 밀리미터파 신호를 획득하기 위해 상기 회전 규칙에 따라 상기 구동부(140)를 제어할 수 있다.As such, the
상기 제어부(160)는, 상기 렌즈 안테나(100)의 회전에 따라 소정 시간 간격으로 수신되는 밀리미터파 신호를 상기 영상 처리부(150)를 통해 밀리미터파 영상으로 구성하도록 제어할 수 있다. 이때 전술한 바와 같이, 상기 렌즈 안테나(100)를 통해 수신된 밀리미터파 신호는, 상기 증폭기(110), 상기 검출기(120) 및 상기 변환기(130)를 거쳐 디지털 신호의 형태로 상기 영상 처리부(150)로 전달될 수 있다.The
이하 상기 영상 처리부(150)의 동작을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the image processor 150 will be described in detail.
상기 영상 처리부(150)는, 상기 소정 시간 간격으로 수신된 밀리미터파의 전압과 미리 설정된 기준 전압의 전압 차이를 이용하여 상기 수신된 밀리미터파 신호를 상기 밀리미터파 영상으로 구성할 수 있다. 또한 상기 영상 처리부(150)는, 디지털 필터(digital filter)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 영상 처리부(150)는, 상기 변환기(130)로부터 전달되는 디지털 신호를 3차로 구성된 디지털 IIR 필터를 통해 20Hz 이하의 신호로 변환하여 50개의 샘플에 대한 평균값을 획득할 수 있다. 도 9a 및 도 9b는, 시간에 따른 밀리미터파 신호의 전압 그래프를 나타낸 도면이다. 도 9a는 시간에 따라 변환기(130)로부터 전달되는 디지털 신호를 나타내는 그래프이고, 도 9b는 도 9a의 디지털 신호가 디지털 필터를 통과한 필터링 신호를 나타내는 그래프이다. 상기 영상 처리부(150)에 의해 구성된 영상의 예를 들면, 측정된 직류전압값을 최소값-최대값 범위를 이용하여 그레이(gray) 레벨로 변환된, 20×20 픽셀(pixel)의 크기를 갖는 영상이다.The image processor 150 may configure the received millimeter wave signal as the millimeter wave image by using a voltage difference between the millimeter wave voltage received at the predetermined time interval and a preset reference voltage. In addition, the image processor 150 may include a digital filter. For example, the image processor 150 may obtain a mean value for 50 samples by converting the digital signal transmitted from the
상기 영상 처리부(150)가 상기 밀리미터파 영상을 구성하는 시점은 다양할 수 있다. 상기 밀리미터파 영상의 구성 시점에 대한 세 가지 예를 설명하기로 한다.The time point at which the image processor 150 composes the millimeter wave image may vary. Three examples of the viewpoints of the millimeter wave image will be described.
첫째, 상기 영상 처리부(150)는, 상기 검색 범위에 대한 상기 밀리미터파 신호의 수신이 완료된 후, 상기 검색 범위 전체에 대해 상기 밀리미터파 영상을 구성할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 검색 범위(10) 전체에 대해 상기 밀리미터파 신호를 수신한다. 상기 검색 범위(10) 전체에 대한 상기 밀리미터파 신호는, 상 기 메모리(145)에 저장된다. 상기 메모리(145)에 저장된 상기 검색 범위(10) 전체에 대한 상기 밀리미터파 신호는, 상기 영상처리부(150)로 전달되어 밀리미터파 영상으로 구성될 수 있다.First, the image processor 150 may configure the millimeter wave image for the entire search range after the reception of the millimeter wave signal for the search range is completed. For example, the millimeter wave signal is received for the
둘째, 상기 영상 처리부(150)는, 상기 소정 시간 간격마다 상기 밀리미터파 신호를 수신할 때마다 상기 밀리미터파 영상을 구성할 수 있다. 예를 들어, 도 5에서 상기 검색 범위(10)를 구성하는 행렬 성분 각각에 대해 수신된 상기 밀리미터파 신호는, 상기 영상 처리부(150)에서 밀리미터파 영상으로 구성될 수 있다.Second, the image processor 150 may configure the millimeter wave image every time the millimeter wave signal is received at the predetermined time interval. For example, the millimeter wave signal received for each of the matrix components constituting the
셋째, 상기 영상 처리부(150)는, 도 5에서 상기 검색 범위(10) 중 복수 개의 행렬 성분에 대해 수신된 밀리미터파 신호를 밀리미터파 영상으로 구성할 수 있다. 예를 들어, 도 5의 검색 범위(50)의 행렬 성분이 5개씩 스캔되고, 상기 스캔된 5개의 행렬 성분이 상기 영상 처리부(150)에서 밀리미터파 영상으로 구성될 수 있다. 상기 영상 처리부(150)에서 한 번에 처리될 상기 행렬 성분의 개수는, 상기 메모리(145)의 용량과 상기 영상 처리부(150)의 처리 속도에 따라 설정되거나 변경될 수 있다.Third, the image processor 150 may configure the millimeter wave signal received for the plurality of matrix components of the
상기 제어부(160)는, 상기 영상 처리부(150)에서 구성된 상기 밀리미터파 영상을 상기 표시부(155)에 표시할 수 있다.The
한편 상기 영상 처리부(150)는, 상기 수신된 밀리미터파 신호의 전압과 상기 기준 전압의 전압 차이를 이용하여 상기 밀리미터파 영상을 구성한 후, 상기 구성된 밀리미터파 영상을 재구성할 수 있다. 상기 영상 재구성의 방식은 다양할 수 있 다. 예를 들어, 영상의 크기를 확대/축소, 반전(negative) 영상 처리에 의해, 상기 구성된 밀리미터파 영상이 재구성될 수 있다.The image processor 150 may reconstruct the millimeter wave image after configuring the millimeter wave image by using the difference between the voltage of the received millimeter wave signal and the reference voltage. The image reconstruction may vary. For example, the configured millimeter wave image may be reconstructed by enlarging / reducing the size of the image and performing negative image processing.
도 10은 검색 범위의 예를 도시한 도면이다. 도 10a은 몸에 특별한 물체를 숨기지 않은 경우이고, 도 10b는 몸에 드라이기를 숨긴 경우이다. 도 11a 및 도 11b는, 도 10a 및 도 10b를 각각 상기 검색 범위로 하여 밀리미터파 신호를 수신한 후 영상으로 구성한 것이다. 도 11a와 도 11b를 비교하면, 도 11b에 도 11a와는 달리 드라이기(20)가 표시됨을 알 수 있다. 도 11의 영상은, 20×20 픽셀(pixel)의 크기를 갖는다.10 is a diagram illustrating an example of a search range. FIG. 10A illustrates a case in which a special object is not hidden in the body, and FIG. 10B illustrates a case in which the dryer is hidden in the body. 11A and 11B show an image after receiving a millimeter wave signal using FIGS. 10A and 10B as the search ranges, respectively. 11A and 11B, it can be seen that the
도 12a 및 도 12b는, 도 11a 및 도 11b를 Bicubic 확대 방법으로 확대 처리한 것이다. 도 13a 및 도 13b는, 도 11a 및 도 11b를 Bilinear 확대 방법으로 확대 처리한 것이다. 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 은닉 물체의 존부를 판단하기 쉽게, 도 11에 도시된 측정 영상의 크기를 확대할 수 있다.12A and 12B show an enlarged process of FIGS. 11A and 11B by a bicubic enlargement method. 13A and 13B are enlarged processes of Figs. 11A and 11B by a bilinear enlargement method. As illustrated in FIGS. 12 and 13, it is possible to enlarge the size of the measured image illustrated in FIG. 11 so that it is easy to determine whether there is a hidden object.
도 14a 및 도 14b는, 도 11a 및 도 11b를 반전 및 Bicubic 확대 방법으로 확대 처리한 것이다. 도 15a 및 도 15b는, 도 11a 및 도 11b를 반전 및 Bilinear 확대 방법으로 확대 처리한 것이다. 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 은닉 물체를 보다 명확하게 표시하기 위해, 도 11에 도시된 측정 영상의 크기를 반전 및 확대 표시할 수 있다. 도 12 내지 도 15에 도시된 영상은, 400×400 픽셀(pixel)의 크기를 갖는다. 14A and 14B are enlarged processes of Figs. 11A and 11B by the inversion and bicubic magnification methods. 15A and 15B are enlarged processes of FIGS. 11A and 11B by an inverting and bilinear enlargement method. As illustrated in FIGS. 14 and 15, in order to display the hidden object more clearly, the size of the measured image illustrated in FIG. 11 may be inverted and enlarged. The images shown in FIGS. 12 to 15 have a size of 400 × 400 pixels.
도 16은, 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 방법의 흐름도이 다. 도 16을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 방법을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 방법은, 도 1 내지 도 15를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 시스템에 의해 구현될 수 있다.16 is a flowchart of a millimeter wave imaging method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 16, a millimeter wave imaging method according to an embodiment of the present invention will be described in detail. The millimeter wave imaging method according to an embodiment of the present invention may be implemented by the millimeter wave imaging system according to an embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 1 to 15.
먼저 상기 렌즈 안테나(100)를 미리 정해진 회전 규칙에 따라 자동으로 회전시키면서 외부의 검색 범위(10)로부터 상기 렌즈 안테나(100)를 통해 밀리미터파 신호를 수신한다[S100]. 상기 검색 범위(10)는, 적어도 하나의 물체를 포함할 수 있다. 상기 회전 규칙은, 회전 각도와, 회전 방향과, 특정 위치에 고정되어 있는 시간 중 적어도 하나에 관한 것이다.First, a millimeter wave signal is received from the
상기 S100 단계는, 상기 수신된 밀리미터파 신호를 증폭하는 단계와, 상기 증폭된 밀리미터파 신호를 직류 전압으로 전환하는 단계와, 상기 변환된 직류 전압을 디지털 신호로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step S100 may further include amplifying the received millimeter wave signal, converting the amplified millimeter wave signal into a DC voltage, and converting the converted DC voltage into a digital signal. .
그리고 상기 S100 단계에서 수신된 밀리미터파 신호를 밀리미터파 영상으로 구성한다[S110]. 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 시스템에 관한 설명에서 언급하였듯이, 상기 S110 단계의 수행 시점은 다양할 수 있다. 예를 들어, 상기 S110 단계는, 상기 검색 범위(10) 전체에 대해 상기 S100 단계의 수행이 완료된 후에 수행될 수 있다. 또한 예를 들어, 상기 S110 단계는, 상기 검색 범위(10) 전체 중 특정 범위에 대해 상기 S100 단계가 수행된 후에 수행될 수 있다. 이때 상기 검색 범위(10) 전체에 대해 상기 밀리미터파 영상이 구성될 때까지, 상기 S100 단계와 상기 S110 단계가 반복 수행될 수 있다. 또한 상기 S110 단계는, 상기 수신 된 밀리미터파 신호의 전압과 미리 설정된 기준 전압의 차이를 이용하여 상기 수신된 밀리미터파 신호를 상기 밀리미터파 영상으로 구성할 수 있다.In addition, the millimeter wave signal received in step S100 is configured as a millimeter wave image [S110]. As mentioned in the description of the millimeter wave imaging system according to an embodiment of the present invention, the execution time of the step S110 may vary. For example, the step S110 may be performed after the execution of the step S100 is completed for the
그리고 상기 S110 단계에서 구성된 밀리미터파 영상을 후처리한다[S120]. 상기 S120 단계는, 전술한 바와 같이, 상기 S110 단계에서 구성된 밀리미터파 영상을, 확대/축소하거나 반전 처리하거나 확대/반전 처리 또는 축소/반전 처리를 수행하는 단계이다.The millimeter wave image configured in step S110 is post-processed [S120]. In step S120, as described above, the millimeter wave image configured in step S110 is enlarged / reduced, inverted, enlarged / inverted, or reduced / inverted.
그리고 상기 S120 단계에서 후처리된 밀리미터파 영상을 상기 표시부(155)에 표시한다[S130].In addition, the millimeter wave image post-processed in step S120 is displayed on the display unit 155 [S130].
상기 S100 단계 내지 상기 S130 단계의 수행에 관한 기타 세부적인 특징은, 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 시스템에서 설명한 바와 동일하다.Other detailed features related to performing the steps S100 to S130 are the same as those described in the millimeter wave imaging system according to an embodiment of the present invention.
도 17은, 렌즈 안테나의 회전에 의해 밀리미터파를 수신하는 단계의 상세 흐름도이다. 도 17을 참조하여, 상기 S100 단계의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 상기 회전 규칙은, 도 6에 의하는 것으로 가정한다.17 is a detailed flowchart of the step of receiving the millimeter wave by the rotation of the lens antenna. Referring to FIG. 17, an embodiment of the step S100 will be described in detail. The rotation rule is assumed to be based on FIG. 6.
먼저 검색 범위(10)를 설정한다[S200].First, the
그리고 상기 설정된 검색 범위(10)를 N개의 영역으로 분할한다[S210]. 예를 들어, 도 5에 도시된 검색 범위(10)는 25개의 영역으로 분할되었다.The
그리고 i를 1로 설정한다[S220].Then set i to 1 [S220].
그리고 상기 렌즈 안테나(100)가 상기 검색 범위(10) 중 i번째 영역을 지향하도록, 상기 렌즈 안테나(100)를 회전시킨다[S230]. 예를 들어, 상기 렌즈 안테 나(100)는 도 6에서 행렬 성분 (C1, R1)을 지향하도록 위치한다.In addition, the
그리고 상기 렌즈 안테나(100)를 통해 i번째 영역으로부터 밀리미터파 신호를 수신한다[S240]. 예를 들어, 도 6의 행렬 성분 (C1, R1)으로부터 밀리미터파 신호를 수신한다.In addition, the millimeter wave signal is received from the i th region through the lens antenna 100 [S240]. For example, millimeter wave signals are received from the matrix components C1, R1 of FIG.
그리고 i가 N과 일치하는지 판단한다[S250]. 즉 상기 S250 단계는, 상기 검색 범위(10) 전체에 대한 스캔이 완료되었는지를 판단하는 단계이다.Then, it is determined whether i matches N [S250]. That is, step S250 is a step of determining whether the scan of the
상기 S250 단계의 판단 결과, i가 N보다 작으면, i를 1만큼 증가시킨 후[S260], 상기 S230 단계로 회귀한다. 상기 S250 단계의 판단 결과, i와 N이 일치하면 상기 S100 단계를 종료한다. 이와 같은 방식으로, 도 6의 회전 규칙에 따라 상기 렌즈 안테나(100)가 회전하면서 도 6의 검색 범위(10)의 25개 영역 전체로부터 순서대로 밀리미터파 신호를 수신할 수 있다.As a result of the determination in step S250, if i is less than N, i is increased by 1 [S260], and the flow returns to step S230. As a result of the determination of step S250, if i and N match, step S100 ends. In this manner, according to the rotation rule of FIG. 6, the
상기에서 설명한 본 발명에 의한 밀리미터파 영상화 방법은, 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록하여 제공될 수 있다.The millimeter wave imaging method according to the present invention described above may be provided by recording on a computer-readable recording medium as a program for executing on a computer.
본 발명에 의한 밀리미터파 영상화 방법은 소프트웨어를 통해 실행될 수 있다. 소프트웨어로 실행될 때, 본 발명의 구성 수단들은 필요한 작업을 실행하는 코드 세그먼트들이다. 프로그램 또는 코드 세그먼트들은 프로세서 판독 가능 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다. 도 18은, 본 발명에 의한 밀리미터파 영상화 방법이 실행되 는 소프트웨어의 화면 예를 도시한 도면이다.The millimeter wave imaging method according to the present invention can be implemented through software. When implemented in software, the constituent means of the present invention are code segments that perform the necessary work. The program or code segments may be stored on a processor readable medium or transmitted by a computer data signal coupled with a carrier on a transmission medium or network. 18 is a diagram showing a screen example of software on which the millimeter wave imaging method according to the present invention is executed.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, DVD±ROM, DVD-RAM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크(hard disk), 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 장치에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Computer-readable recording media include all kinds of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable recording devices include ROM, RAM, CD-ROM, DVD ± ROM, DVD-RAM, magnetic tape, floppy disks, hard disks, optical data storage devices, and the like. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer devices so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 시스템의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram of a millimeter wave imaging system according to an embodiment of the present invention.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 이미지 센서 모듈이 실제 구현된 모습을 나타낸 도면이다.2 is a view showing a state in which the millimeter wave image sensor module according to an embodiment of the present invention is actually implemented.
도 3은, 렌즈 안테나의 일 예를 도시한 도면이다. 3 is a diagram illustrating an example of a lens antenna.
도 4는, 도 3에 도시된 렌즈 안테나의 빔(beam) 패턴을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a beam pattern of the lens antenna illustrated in FIG. 3.
도 5는, 렌즈 안테나를 통해 검색 범위를 스캔하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for describing an operation of scanning a search range through a lens antenna.
도 6 내지 도 8은, 렌즈 안테나의 회전 방향을 설명하기 위한 도면이다.6 to 8 are diagrams for explaining the rotation direction of the lens antenna.
도 9a 및 도 9b는, 시간에 따른 밀리미터파 신호의 전압 그래프를 나타낸 도면이다. 9A and 9B are graphs showing voltage graphs of millimeter wave signals over time.
도 10은, 검색 범위의 예를 도시한 도면이다. 10 is a diagram illustrating an example of a search range.
도 11a 및 도 11b는, 도 10a 및 도 10b를 각각 상기 검색 범위로 하여 밀리미터파 신호를 수신한 후 영상으로 구성한 것이다. 11A and 11B show an image after receiving a millimeter wave signal using FIGS. 10A and 10B as the search ranges, respectively.
도 12a 및 도 12b는, 도 11a 및 도 11b를 Bicubic 확대 방법으로 확대 처리한 것이다.12A and 12B show an enlarged process of FIGS. 11A and 11B by a bicubic enlargement method.
도 13a 및 도 13b는, 도 11a 및 도 11b를 Bilinear 확대 방법으로 확대 처리한 것이다.13A and 13B are enlarged processes of Figs. 11A and 11B by a bilinear enlargement method.
도 14a 및 도 14b는, 도 11a 및 도 11b를 반전 및 Bicubic 확대 방법으로 확 대 처리한 것이다.14A and 14B are enlarged processes of FIGS. 11A and 11B by an inversion and bicubic enlargement method.
도 15a 및 도 15b는, 도 11a 및 도 11b를 반전 및 Bilinear 확대 방법으로 확대 처리한 것이다.15A and 15B are enlarged processes of FIGS. 11A and 11B by an inverting and bilinear enlargement method.
도 16은, 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 방법의 흐름도이다. 16 is a flowchart of a millimeter wave imaging method according to an embodiment of the present invention.
도 17은, 렌즈 안테나의 회전에 의해 밀리미터파를 수신하는 단계의 상세 흐름도이다. 17 is a detailed flowchart of the step of receiving the millimeter wave by the rotation of the lens antenna.
도 18은, 본 발명에 의한 밀리미터파 영상화 방법이 실행되는 소프트웨어의 화면 예를 도시한 도면이다.18 is a diagram showing a screen example of software on which the millimeter wave imaging method according to the present invention is executed.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100: 렌즈 안테나 110: 증폭기100: lens antenna 110: amplifier
120: 검출기 130: 변환기120: detector 130: transducer
140: 구동부 145: 메모리140: drive unit 145: memory
150: 영상처리부 155: 표시부150: image processing unit 155: display unit
160: 제어부 10: 검색 범위160: control unit 10: search range
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