TW201321789A - 成像系統與掃描方法 - Google Patents

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Abstract

一種成像系統，包括：一偵測單元，用以感測一目標區域的一輻射能；以及一掃描單元，用以將輻射能引導至偵測單元，其中在一掃描週期內，掃描單元在一等速度之下，掃描目標區域N次，使得目標區域內之每一畫素被掃描單元掃描N次，以便偵測單元為每一畫素產生N個子偵測值，並且將N個子偵測值相加之後得到每一畫素之一偵測值。

Description

成像系統與掃描方法
本發明係有關於一種成像系統，特別是有關於一種毫米波成像系統。
近年來，用以偵測毫米波(microwave)的輻射計(radiometer)廣泛使用在成像系統上。舉例來說，海關、重要會議等等。然而，一般的輻射計的增益會隨著積分週期拉長而飄移，因此一般的成像系統會設計一個校正單元來校正幅射計的增益，增加了成像系統設計上的複雜度。除此之外，一般的輻射計係使用步進馬達(Step motor)來掃描影像，使得幅設計可在對應的畫素中停留一個固定的積分週期來收集足夠的能量。然而，現今的步進馬達仍無法做到精準的停留與移動。因此，亟需一種成像系統，來解決以上的問題。
有鑑於此，本揭露提供一種成像系統，包括：一偵測單元，用以感測一目標區域的一輻射能；以及一掃描單元，用以將輻射能引導至偵測單元，其中在一掃描週期內，掃描單元在一等速度之下，掃描目標區域N次，使得目標區域內之每一畫素被偵測單元掃描N次，以便偵測單元為每一畫素產生N個子偵測值，並且將N個子偵測值相加之後得到每一畫素之一偵測值。
本揭露亦提供一種掃描方法，適用於一成像系統，成像系統包括一偵測單元與一掃描單元，掃描方法包括：在一掃描週期內，藉由掃描單元在一等速度之下掃描一目標區域內N次，使得目標區域內之每一畫素被偵測單元掃描N次，以便為每一畫素產生N個子偵測值；以及將每一畫素所產生之N個子偵測值相加之後得到每一畫素所產生之一偵測值。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
第1圖是本揭露之成像系統之一示意圖。如第1圖所示，成像系統(imaging system) 100包括一偵測單元(detecting unit) 110和一掃描單元(scanning unit) 120。詳細而言，偵測單元110用以感測輻射能(radiation)，在本揭露實施例中，偵測單元110可以是毫米波輻射計(microwave radiometer)。掃描單元120用以將一目標區域150的輻射能引導至偵測單元110。
此外，掃描單元120包括一聚焦單元(focusing unit) 130和可旋轉式反射板(rotatable reflector plate) 140。聚焦單元130可以是反射式聚焦單元或折射式聚焦單元，用以將輻射能聚焦至偵測單元110。可旋轉式反射板140設置在偵測單元110與聚焦單元130之間，用以將來自聚焦單元130的輻射能反射至偵測單元110。在某些實施例中，可旋轉式反射板140設置在目標區域150與聚焦單元130之間，用以將目標區域150的輻射能反射至聚焦單元130和偵測單元110。可旋轉式反射板140係連續性(continuously)地旋轉(或等速率旋轉)，而非步進式(step by step)地旋轉。舉例來說，當掃描單元120掃描畫素P1、畫素P2或由畫素P1切換至畫素P2時，連續性旋轉(或等速率旋轉)可旋轉式反射板140。
在掃描週期內，掃描單元120在等速度之下，掃描目標區域(150)N次，使得目標區域內之每一畫素(例如畫素P1、P2等)被偵測單元110掃描N次，以便偵測單元110為每一畫素產生N個子偵測值(sub-detecting value)，並且將上述N個子偵測值相加之後得到每一畫素之一偵測值(detecting value)，其中偵測值反應目標區域內的單一畫素在積分週期中所發出的毫米波輻射值。
詳細而言，在一掃描週期內，掃描單元120對目標區域150內之一畫素P1掃描N次，使得偵測單元110產生N個子偵測值，並且將N個子偵測值加總之後得到畫素P1之偵測值，其中每兩次掃描畫素P1間隔一預定時間。每次掃描畫素P1後接續掃描與畫素P1相鄰之畫素P2。依此類推，掃描單元120對目標區域內之畫素P2掃描N次取得N個子偵測值，並且將N個子偵測值加總之後得到畫素P2之偵測值。
由於可旋轉式反射板140在一等速度之下旋轉一圈(或一特定角度)後，目標區域150的所有畫素皆被掃描一次。因此可旋轉式反射板140旋轉N次後，偵測單元110就會取得目標區域150所有畫素(例如畫素P1、P2、P3、P4等等)的偵測值，使得成像系統100完成對目標區域150的掃描。
第2圖是本揭露之偵測值與子偵測值之一示意圖，用以說明對應於畫素P1的偵測值。如第2圖所示，在掃描週期IT內，掃描單元120的可旋轉式反射板140旋轉N圈，因此成像系統100對目標區域150內的所有畫素皆掃描N次。其中每兩次掃描畫素P1間隔一預定時間δT，並且每次掃描畫素P1後接續掃描與畫素P1相鄰之畫素P2。因此，成像系統100在掃描週期IT內取得子偵測值SG11~SG1N，將N個子偵測值SG11~SG1N加總之後得到對應於畫素P1之偵測值。其中週期δt為掃描單一畫素所需的時間，積分週期τ為掃描單一畫素N次總共所花的時間，意即τ=δt×N。除此之外，預定時間δT為可旋轉式反射板140旋轉一圈(或一特定角度)所花的時間。
第3圖是本揭露之偵測值與子偵測值之一示意圖，用以說明對應於畫素P2的偵測值。如第3圖所示，在掃描週期IT內，由於掃描單元120的可旋轉式反射板140旋轉N圈，成像系統100對畫素P2掃描N次。其中每兩次掃描畫素P2間隔一預定時間δT。因此，成像系統100在掃描週期IT內取得子偵測值SG21~SG2N，並將N個子偵測值SG21~SG2N加總之後得到對應於畫素P2之偵測值。
第4圖是本揭露之偵測值與子偵測值之一示意圖，用以說明對應於畫素PM的偵測值。如第4圖所示，在掃描週期IT內，由於掃描單元120的可旋轉式反射板140旋轉N圈，使得成像系統100對畫素PM掃描N次。其中每兩次掃描畫素PM間隔一預定時間δT。因此，成像系統100在掃描週期IT內取得子偵測值SGM1~SGMN，並將N個子偵測值SGM1~SGMN加總之後得到對應於畫素PM之偵測值。
一般而言，成像系統具有步進馬達，用以在掃描畫素P1時停留積分週期τ，使得成像系統能夠累積足夠的毫米波輻射值(即步進馬達為非等速率掃描)，同理，成像系統掃描畫素PM時也停留積分週期τ，使得成像系統能夠累積足夠的毫米波輻射值。然而在掃描週期IT時，偵測單元的增益是會飄移的，因此造成畫素P1與畫素PM所輸出的毫米波值即使相同，但偵測單元所偵測到的值有可能不同。
由於本揭露之成像系統100分別在不同的時間點取得子偵測值，並且在週期δt中，偵測單元110的增益浮動不大，因此將在平均分散的時間點所取得的子偵測值加總，將可消除成像系統100偵測每個畫素時所造成的增益差異。因此，本揭露之成像系統100不需要步進馬達或校正單元，便可克服偵測單元110的增益浮動的問題。
第5圖是本揭露之成像系統之另一實施例。如第5圖所示，第5圖的成像系統500與第1圖的成像系統100相似，差別在於在可旋轉式反射板140設置在目標區域150與聚焦單元130之間。
第6圖係本揭露之掃描方法之一流程圖，如圖所示，掃描方法包括下列步驟。
於步驟S61，在一掃描週期內，藉由掃描單元120以等速度之下掃描目標區域150內N次，使得目標區域150內之每一畫素(例如畫素P1~PM)被掃描單元120掃描N次，以便為每一畫素產生N個子偵測值(例如SG11~SG1N或SGM1~SGMN)。
於步驟S62，將每一畫素所對應的N個子偵測值(例如SG11~SG1N或SG(M-1)1~SG(M-1)N)相加之後得到每一畫素所產生之偵測值。因此，藉由本揭露之掃描方法所取得之偵測值(即輻射值)已克服偵測單元的增益飄移的問題，使得不需執行額外校正。
以上敘述許多實施例的特徵，使所屬技術領域中具有通常知識者能夠清楚理解本說明書的形態。所屬技術領域中具有通常知識者能夠理解其可利用本發明揭示內容為基礎以設計或更動其他製程及結構而完成相同於上述實施例的目的及/或達到相同於上述實施例的優點。所屬技術領域中具有通常知識者亦能夠理解不脫離本發明之精神和範圍的等效構造可在不脫離本發明之精神和範圍內作任意之更動、替代與潤飾。
100、500．．．成像系統
110．．．偵測單元
120．．．掃描單元
150．．．目標區域
130．．．聚焦單元
140．．．可旋轉式反射板
P1~P4．．．畫素
δT．．．預定時間
τ．．．積分週期
IT．．．掃描週期
δt．．．週期
SG11~SG1N、SG21~SG2N、SGM1~SGMN．．．子偵測值
第1圖是本揭露之成像系統之一示意圖；
第2圖是本揭露之偵測值與子偵測值之一示意圖，用以說明對應於畫素P1的偵測值；
第3圖是本揭露之偵測值與子偵測值之一示意圖，用以說明對應於畫素P2的偵測值；
第4圖是本揭露之偵測值與子偵測值之一示意圖，用以說明對應於畫素PM的偵測值；
第5圖是本揭露之成像系統之另一實施例；以及
第6圖係本揭露之掃描方法之一流程圖。
100．．．成像系統
110．．．偵測單元
120．．．掃描單元
150．．．目標區域
130．．．聚焦單元
140．．．可旋轉式反射板
P1~P4．．．畫素

Claims (12)

  1. 一種成像系統，包括：一偵測單元，用以感測一目標區域的一輻射能；以及一掃描單元，用以將上述輻射能引導至上述偵測單元，其中在一掃描週期內，上述掃描單元在一等速度之下，掃描上述目標區域N次，使得上述目標區域內之每一畫素被上述偵測單元掃描N次，以便上述偵測單元為每一畫素產生N個子偵測值，並且將上述N個子偵測值相加之後得到每一畫素之一偵測值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之成像系統，其中上述掃描單元包括：一聚焦單元，用以將上述輻射能聚焦至上述偵測單元；以及一可旋轉式反射板，用以將來自上述聚焦單元或上述目標區域的輻射能反射至上述偵測單元。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之成像系統，其中上述聚焦單元為反射式聚焦單元或折射式聚焦單元。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之成像系統，其中上述偵測單元為毫米波輻射計。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之成像系統，其中上述可旋轉式反射板設置在上述目標區域與上述聚焦單元之間。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之成像系統，其中上述可旋轉式反射板設置在上述偵測單元與上述聚焦單元之間。
  7. 一種掃描方法，適用於一成像系統，上述成像系統包括一偵測單元與一掃描單元，上述掃描方法包括：在一掃描週期內，藉由上述掃描單元在一等速度之下掃描一目標區域內N次，使得上述目標區域內之每一畫素被上述偵測單元掃描N次，以便為每一畫素產生N個子偵測值；以及將每一畫素所對應之N個子偵測值相加之後得到每一畫素所產生之一偵測值。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之掃描方法，更包括：藉由一聚焦單元，將上述輻射能聚焦至上述偵測單元；以及藉由一可旋轉式反射板，將來自上述聚焦單元或上述目標區域的輻射能反射至上述偵測單元。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之掃描方法，其中上述聚焦單元為反射式聚焦單元或折射式聚焦單元。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之掃描方法，其中上述偵測單元為毫米波接收單元。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之掃描方法，其中上述可旋轉式反射板設置在上述目標區域與上述聚焦單元之間。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之掃描方法，其中上述可旋轉式反射板設置在上述偵測單元與上述聚焦單元之間。
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