WO2015021790A1 - 毫米波三维全息扫描成像设备及检查方法 - Google Patents

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WO2015021790A1
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millimeter wave
transceiver module
wave transceiver
scanning
millimeter
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陈志强
李元景
赵自然
吴万龙
沈宗俊
刘以农
张丽
丁先利
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同方威视技术股份有限公司
清华大学
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    • G03H1/2202—Reconstruction geometries or arrangements
    • G03H1/2205—Reconstruction geometries or arrangements using downstream optical component
    • G03H2001/2213—Diffusing screen revealing the real holobject, e.g. container filed with gel to reveal the 3D holobject

Definitions

  • the invention relates to the technical field of human body security inspection, in particular to a millimeter wave three-dimensional holographic scanning imaging device and an inspection method for inspecting an object to be tested by using a millimeter wave three-dimensional holographic scanning imaging device. Background technique
  • Millimeter wave imaging technology is increasingly recognized by the market. Millimeter wave imaging technology is mainly divided into passive millimeter wave imaging technology and active millimeter wave imaging technology, while active millimeter wave imaging technology is mainly based on holographic imaging technology.
  • cylindrical scanning imaging technology In the active millimeter-wave three-dimensional holographic imaging technology applied to human body security, cylindrical scanning imaging technology is widely used, but its equipment is bulky and the algorithm is complex, and theoretically its algorithm is obtained after approximation. Therefore, the imaging accuracy cannot be guaranteed.
  • cylindrical scanning can only use a vertical antenna array, the antenna array is long, and there are many antenna units, which greatly increases the cost of the equipment.
  • An object of the present invention is to provide a millimeter wave three-dimensional holographic scanning imaging apparatus which can realize millimeter wave three-dimensional holographic scanning imaging and simplifies system structure quickly and efficiently.
  • the object of the present invention is also to provide a method for inspecting a human body or an article by using a millimeter wave three-dimensional holographic scanning imaging device, which can realize comprehensive, convenient and quick inspection, and is particularly suitable for each safety inspection of a human body or an object.
  • a millimeter wave three-dimensional holographic scanning imaging apparatus comprising: a millimeter wave transceiver module, the millimeter wave transceiver module comprising a millimeter wave transceiver antenna array for transmitting and receiving millimeter wave signals; a rail device, the millimeter wave transceiver module being slidably coupled to the rail device to be movable along the rail device to scan an object to be tested;
  • the scan performed by the millimeter wave transceiver module is a planar scan.
  • the emitting surface and the receiving surface of the millimeter wave transmitting and receiving antenna array are in substantially the same plane, and the plane is rectangular or square in cross-sectional view.
  • the millimeter wave transceiver module further includes a millimeter wave transceiver circuit connected to the millimeter wave transceiver antenna array.
  • the millimeter wave transceiver antenna array comprises at least one column of millimeter wave transmitting antennas and at least one column of millimeter wave receiving antennas. More preferably, the one column of millimeter wave transmitting antennas comprises a plurality of millimeter wave transmitting antennas arranged in a column at a first predetermined pitch, the one column of millimeter wave receiving antennas comprising a plurality of millimeter wave receiving arranged in a column at a second predetermined pitch An antenna, wherein the first predetermined distance is the same as or different from the second predetermined distance.
  • a corresponding one of a millimeter wave transmitting antenna and a corresponding one of a millimeter wave receiving antenna and a millimeter wave transmitting antenna are staggered or aligned in a direction perpendicular to the extending direction of the column of millimeter wave transmitting antennas and/or millimeter wave receiving antennas.
  • the millimeter wave three-dimensional holographic scanning imaging apparatus further includes a driving device, the millimeter wave transceiver module being coupled to the rail device by a driving device to drive the millimeter wave transceiver module to move along the rail device.
  • the millimeter wave three-dimensional holographic scanning imaging apparatus further includes a driving device, the millimeter wave transceiver module is directly connected to the rail device, and the driving device drives the millimeter wave transceiver module along the rail device by other means. mobile.
  • the rail device is disposed in a direction of a vertical direction, a horizontal direction, or an arbitrary inclination angle, and correspondingly, the millimeter wave transceiver module moves in a direction of a vertical direction, a horizontal direction, or an arbitrary inclination angle.
  • the rail device is composed of a single rail or a plurality of parallel rails.
  • the millimeter wave three-dimensional holographic scanning imaging device further includes:
  • the data processing device being wirelessly or wiredly connected to the millimeter wave transceiver module to receive scan data from the millimeter wave transceiver module and generate a millimeter wave hologram image;
  • a display device coupled to the data processing device for receiving and displaying millimeter wave holographic images from the data processing device.
  • the data processing device is configured to generate a control signal and send the control signal to the driver Equiring the driving device to drive the millimeter wave transceiver module to move; or the millimeter wave three-dimensional holographic scanning imaging device further comprises a control device independent of the data processing device, the control device for generating a control signal and A control signal is sent to the drive device to cause the drive device to drive the millimeter wave transceiver module to move.
  • a method of inspecting an object to be tested using the millimeter wave three-dimensional holographic scanning imaging apparatus comprising the steps of:
  • the object to be tested is placed at a position to be tested and the millimeter wave transceiver module is placed at a scanning start position;
  • the scan performed by the millimeter wave transceiver module is a planar scan.
  • the millimeter wave transceiver module intermittently moves, and the same position of the millimeter wave transceiver module is changed, and the frequency of the emitted millimeter wave is changed, and the millimeter wave transceiver module is changed.
  • the current transmit antenna and/or receive antenna to scan the object under test in two dimensions. The scanning of the two dimensions combines the intermittent motion of the millimeter wave transceiver module to obtain the complete three dimensions of the scan data.
  • the millimeter wave transceiver module continuously moves, and when the millimeter wave transceiver module moves, the frequency of the emitted millimeter wave is changed, and the millimeter wave transceiver module is changed.
  • the current transmitting antenna and/or the receiving antenna perform a plurality of three-dimensional scanning on the object to be tested, thereby obtaining scan data of three dimensions in which the scanning result is complete.
  • the millimeter wave transceiver module transmits the information obtained by processing the millimeter wave signal received by the one or more receiving antennas of the millimeter wave transceiver antenna array to the data processing device in real time, and buffers and segments and transmits the data to the data processing.
  • the device is either buffered and transmitted to the data processing device at one time.
  • the position of the object to be tested with the suspect and the suspect is automatically recognized and the result is output.
  • At least one aspect of the above technical solution of the present invention is capable of performing plane scanning by an object to be measured. Therefore, the corresponding millimeter wave three-dimensional holographic scanning imaging apparatus is small in size.
  • the device can also be manufactured in a rectangular or square shape, and the device has a small footprint and is suitable for a wide range of applications.
  • the image reconstruction algorithm in the millimeter wave three-dimensional holographic scanning imaging device of the present invention is simple and accurate, and can improve imaging speed and accuracy. Further, since the plane scanning inspection method is adopted, the millimeter can be shortened. The length of the antenna array in the wave transceiver module reduces the cost.
  • FIG. 1 shows a schematic structural view of a millimeter wave three-dimensional holographic scanning imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 is a block diagram showing the structure of the millimeter wave transceiver module shown in Fig. 1. detailed description
  • Fig. 1 schematically shows a millimeter wave three-dimensional holographic scanning imaging apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the millimeter wave three-dimensional holographic scanning imaging apparatus 10 may include: a millimeter wave transceiver module 5, a rail device 3, and (if necessary) a driving device 4.
  • the millimeter wave transceiver module 5 includes a millimeter wave transceiver antenna array 52 (shown in Figure 2) for transmitting and receiving millimeter wave signals.
  • the millimeter wave transceiver module 5 is slidably coupled to the rail device 3 so as to be movable along the rail device 3 to scan the object 6 to be tested.
  • the millimeter wave three-dimensional holographic scanning imaging apparatus 10 can perform scanning on a face (e.g., the front side, the side or the back side of the object to be tested) on the object to be tested 6 times. If scanning of a plurality of faces of the object 6 to be measured is required, it can be simply performed by moving the millimeter wave three-dimensional holographic scanning imaging device 10 or by rotating or flipping the object 6 to be tested. Thus, the manufacturing cost of the millimeter wave three-dimensional holographic scanning image forming apparatus 10 is greatly reduced because it is not necessary to provide an excessive number of millimeter wave transmitting and receiving antennas and complicated rotating equipment as in the prior art cylindrical scanning.
  • the scan performed by the millimeter wave transceiver module is a planar scan, not a cylindrical scan.
  • the millimeter-wave holographic imaging algorithm required for planar scanning is simpler and more accurate than cylindrical scanning.
  • the planar scanning can be performed along any scanning direction (such as vertical, horizontal or oblique directions, etc.), while the cylindrical scanning can only be performed along an arcuate trajectory in the horizontal direction, and therefore, the scheme of the planar scanning according to the present invention Flexibility is significantly better than cylindrical scanning in the prior art.
  • a driving device 4 which is connected to the millimeter wave transceiver module 5 and the rail device 3 can be provided.
  • the millimeter wave transceiver module 5 can be slid along the guide rail 31 between the ends of the guide rail 31 together with the drive unit 4 under the constraint of the guide rail 31 in the guide rail device 3.
  • the millimeter wave transceiver module 5 can be directly connected to the guide rail 3 1 of the rail device 3 without the drive device 4.
  • the millimeter wave transceiver module 5 can be slid along the guide rail 31 by a mechanical device (not shown) such as a pulley, a motor, or the like connected thereto.
  • driving device 4 or other types of driving devices such as pulleys, motors and the like described herein may be directly controlled by the data processing device 2 described later, or indirectly by the data processing device 2 through the electronic control system. control. Since these are known in the art, they will not be described in detail herein.
  • the direction in which the millimeter wave transceiver module 5 scans is shown in FIG. 1 along the vertical direction (up and down direction of the page in FIG. 1), those skilled in the art should understand that this is not essential, and the scanning direction may also be It is horizontal or inclined.
  • how to change the scanning direction of the millimeter wave transceiver module 5 can be achieved by changing the extending direction of the rail device 3. Specifically, as shown in Fig. 1, when the extending direction of the guide rail 31 is the vertical direction, the millimeter wave transceiver module 5 is necessarily scanned in the vertical direction.
  • the guide rails 31 in the rail assembly 3 are realized to extend in a vertical direction, a horizontal direction or at any oblique angle by, for example, a base (not shown) accommodating the rail device 3. Accordingly, the millimeter wave transceiver module 5 is implemented to perform planar scanning in the vertical direction, the horizontal direction, or any other oblique angle.
  • the length of the millimeter wave transmitting/receiving antenna array 52 in the millimeter wave transceiver module 5 is limited, in practice, in order to utilize the length of the millimeter wave transmitting and receiving antenna array 52 as much as possible to save cost, it is often desired to scan according to the object to be scanned. Determine the direction of the scan, especially for slender objects.
  • the direction of the scan can be set to be changeable so that the user can freely adjust the scan direction as described above, which is not possible with cylindrical scanning.
  • the emitting surface and the receiving surface of the millimeter wave transmitting and receiving antenna array 52 are in substantially the same plane (ie, the plane of the object 6 to be measured in FIG. 1), and the plane is in the view shown in FIG. It is rectangular or square.
  • the shapes of the emitting surface and the receiving surface can be arbitrarily set as needed, and are not limited to the specific forms described above.
  • the millimeter wave transceiver module 5 further includes a millimeter wave transceiver circuit 51 connected to and cooperating with the millimeter wave transceiver antenna array 52.
  • the millimeter wave transceiver circuit 51 is disposed in the millimeter wave transceiver module 5 and behind the millimeter wave transceiver antenna array 52. It can be understood that the millimeter wave transceiver circuit 51 can be disposed at any position as long as it can ensure that the millimeter wave transceiver circuit 51 does not block the millimeter wave transmission, for example, above or below the millimeter wave transceiver module 5 or to the left or right. .
  • the millimeter wave transceiver antenna array 52 includes at least one column of millimeter wave transmitting antennas 53 and at least one column of millimeter wave connections
  • the receiving antenna 54 (the spacing between the adjacent ones of the millimeter wave transmitting antennas 53 and the one millimeter wave receiving antennas 54 is d, and the adjacent two spacings d may be different), wherein the adjacent ones of the millimeter wave transmitting antennas 53 A row of millimeter wave receiving antennas 54 are spaced apart and alternately arranged.
  • the arrangement manner of the at least one column of the millimeter wave transmitting antenna 53 and the at least one column of the millimeter wave receiving antenna 54 is not necessarily limited to the manner shown in FIG.
  • the at least one column of the millimeter wave receiving antenna 53 is disposed.
  • One area is arranged in parallel, and at least one column of millimeter wave receiving antennas 54 are arranged in parallel in the other area.
  • Fig. 2 preferably, and for simplicity of description, only one column of millimeter wave transmitting antennas 53 and one column of millimeter wave receiving antennas 54 are shown.
  • the column of millimeter wave transmitting antennas 53 includes a plurality of millimeter wave transmitting antennas 531 arranged in a row at a first predetermined pitch dl, the column of millimeter wave receiving antennas 54 including a plurality of millimeter waves arranged in a column at a second predetermined pitch d2
  • the first predetermined distance d1 and the second predetermined distance d2 are generally set to the same distance, the adjacent one-millimeter-wave transmitting antenna 53 and the corresponding millimeter-wave transmitting antenna 531 of the one-millimeter-wave receiving antenna 54 and
  • the millimeter wave receiving antenna 541 is staggered in a direction perpendicular to the extending direction of a column of millimeter wave transmitting antennas and/or millimeter wave receiving antennas (in the left and right direction of the page of FIG. 2) (in the up and down direction of the page of FIG. 2). That is, in the up and down direction of the page of Fig.
  • the adjacent millimeter wave transmitting antenna 531 and the millimeter wave receiving antenna 541 are not aligned, but are shifted by a certain distance along the left and right direction of the page of Fig. 2.
  • the staggered arrangement shown in Fig. 2 is not essential, and adjacent millimeter wave transmitting and receiving antennas 531 and millimeter wave receiving antennas 541 may be disposed to be aligned or aligned with each other along the up and down direction of the page of Fig. 2.
  • the rail device 3 may be constituted by a single rail 31 or by a plurality of parallel rails 31.
  • the latter solution can make the movement of the millimeter wave transceiver module 5 more stable.
  • the millimeter wave three-dimensional holographic scan imaging apparatus 100 may further include a data processing device 2.
  • the data processing device 2 is wirelessly or wiredly connected to the millimeter wave transceiver module 5 (e.g., via wire 8) to receive scan data from the millimeter wave transceiver module 5 and to generate a millimeter wave holographic image.
  • the millimeter wave three-dimensional holographic scanning imaging apparatus 10 may further include a display device 1.
  • Display device 1 is coupled to data processing device 2, either wirelessly or by wire (e.g., via wire 7), for receiving and displaying millimeter wave holograms from data processing device 2.
  • the data processing device 2 is configured to generate a control signal and transmit the control signal to the drive device 4 to cause the drive device 4 to drive the millimeter wave transceiver module 5 to move.
  • the millimeter wave three-dimensional holographic scan imaging device 10 may also include a control device (not shown) independent of the data processing device 2, the control device for generating a control signal and transmitting the control signal to Drive device 4 to drive drive unit 4 to drive millimeters
  • the wave transceiver module 5 implements a scanning motion.
  • the object to be tested 6 (shown as a human body in the figure) is located in front of the millimeter wave transceiver module 5.
  • the millimeter wave transceiver module 5 can perform two scans on the front and back sides of the object 6 to be respectively acquired to obtain data for the data processing device 2 to generate an overall millimeter wave image of the object 6 to be tested. However, this is not required and it is only possible to detect the side of interest.
  • the millimeter wave transceiver module 5 of the present invention may be arranged in a rectangular or square box shape, but this is not essential. A person skilled in the art can arbitrarily set the shape of the millimeter wave transceiver module 5 as needed.
  • the present invention also provides a method of inspecting a human body or an article using a millimeter wave three-dimensional holographic scanning imaging device 10.
  • the method includes:
  • the millimeter wave transceiver module 5 is driven by the driving device 4 to continuously or intermittently move from the scanning start position to the scanning end position along the rail device 3 to complete scanning of the human body or article;
  • the data received from the millimeter wave transceiver module 5 is processed by the data processing device 2 to generate a millimeter wave hologram image of the person or article.
  • the scanning by the millimeter wave transceiver module 5 is a plane scan.
  • the scanning by the millimeter wave transceiver module 5 can be performed at a predetermined speed, a constant speed, or a variable speed.
  • scanning is required to have three dimensions: two dimensions in space and one dimension in frequency.
  • the two dimensions in space are respectively parallel to the scanning direction of the millimeter wave transceiver module.
  • the scanning is realized by the translation of the millimeter wave transceiver module, and the scanning perpendicular to the translation direction of the millimeter wave transceiver module.
  • the scanning is performed by switching the current transmitting antenna and the current Receive antenna implementation. Scanning in this dimension of frequency is achieved by varying the frequency of the transmitted and received millimeter waves.
  • the movement of the millimeter wave transceiver module 5 may be an intermittent motion or a continuous motion along the upper and lower sides of the page of Fig. 2.
  • the millimeter wave transceiver module 5 intermittently moves, and changes the millimeter wave transmission and reception by changing the frequency of the transmitted millimeter wave for the same position where the millimeter wave transceiver module 5 is located.
  • Current transmit antenna and/or receive antenna in module 5 to perform a two-dimensional sweep on the object 5 to be tested Description.
  • the scanning of the two dimensions is combined with the intermittent motion of the millimeter wave transceiver module 5 to obtain the complete three dimensions of the scan data.
  • the millimeter wave transceiver module 5 continuously moves or continuously moves, and while the millimeter wave transceiver module 5 moves, by changing the frequency of the emitted millimeter wave,
  • the current transmitting antenna and/or the receiving antenna in the millimeter wave transceiver module 5 are changed to perform three-dimensional scanning on the object 6 to be tested, thereby obtaining scan data of three complete dimensions.
  • the millimeter wave transceiver module 5 transmits the information obtained by processing the millimeter wave signals received by the one or more receiving antennas 531 of the millimeter wave transmitting and receiving antenna array 52 to the data processing device 2 in real time.
  • the segmentation is transmitted to the data processing device 2 or buffered and transmitted to the data processing device 2 at one time.
  • the above method may further include the steps of: automatically generating, after generating the millimeter wave hologram image of the human body or the item, whether the human body or the item has the suspect and the position of the suspect and The result is output. This helps to quickly identify suspects and prevent security risks, which is especially beneficial in applications such as airports and customs that need to quickly determine security risks.
  • At least one aspect of the above technical solution of the present invention is capable of performing plane scanning by an object to be measured. Therefore, the corresponding millimeter wave three-dimensional holographic scanning imaging apparatus is small in size.
  • the millimeter wave transceiver module has a flat shape, the corresponding device can also be manufactured in a rectangular or square shape, and the device occupies a small area and is suitable for a wide range of applications.
  • the image reconstruction algorithm in the millimeter wave three-dimensional holographic scanning imaging apparatus of the present invention is simple and accurate, and can improve imaging speed and accuracy. Further, since the plane scanning inspection method is adopted, the length of the antenna array in the millimeter wave transceiver module can be shortened, and the cost can be reduced.

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Abstract

一种毫米波三维全息扫描成像设备（10）及使用该毫米波三维全息扫描成像设备对待测对象（6）进行检査的检査方法，该设备（10）包括：毫米波收发模块（5），所述毫米波收发模块（5）包括用于发送和接收毫米波信号的毫米波收发天线阵列；导轨装置（3），所述毫米波收发模块（5）以能够滑移的方式连接至所述导轨装置（3）从而能够沿着所述导轨装置（3）移动以对待测对象（6）进行扫描；其中所述毫米波收发模块（5）进行的所述扫描是平面扫描。该设备和方法能够缩短毫米波收发天线阵列的长度从而降低成本。

Description

毫米波三维全息扫描成像设备及检查方法
本申请要求于 2013年 8月 15 日递交的、 申请号为 201310356862.3、 发明名称为 "毫米波三维全息扫描成像设备及检查方法" 的中国专利申请的优先权， 其全部内容 通过引用并入本申请中。 技术领域
本发明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及 一种利用毫米波三维全息扫描成像设备对待测对象进行检查的检查方法。 背景技术
当前运用最广泛的成像式诸如人体或物品的待测对象的安检技术主要是 X射线 成像技术和毫米波成像技术。 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。
有鉴于此， 确有必要提供一种新型的毫米波三维全息扫描成像设备和利用其对 待测对象进行检查的检查方法。 发明内容
本发明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。
本发明的目的还在于提供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， 该方法能够实现全面、 方便、 快捷的检查， 尤其适用于对人体或物 品进行安全检查的各种应用。
为了实现上述发明目的， 本发明的技术方案通过以下方式来实现：
根据本发明的一个方面， 提供了一种毫米波三维全息扫描成像设备， 包括： 毫米波收发模块， 所述毫米波收发模块包括用于发送和接收毫米波信号的毫米 波收发天线阵列； 导轨装置， 所述毫米波收发模块以能够滑移的方式连接至所述导轨装置从而能 够沿着所述导轨装置移动以对待测对象进行扫描；
其中所述毫米波收发模块进行的所述扫描是平面扫描。
进一步地， 所述毫米波收发天线阵列的发射面和接收面处于大致同一平面， 且 该平面在截面视图中为矩形或方形。
更进一步地， 所述毫米波收发模块还包括与毫米波收发天线阵列相连接的毫米 波收发电路。
优选地， 所述毫米波收发天线阵列包括至少一列毫米波发射天线和至少一列毫 米波接收天线。 更优选地， 所述一列毫米波发射天线包括以第一预定间距布置成一列 的多个毫米波发射天线， 所述一列毫米波接收天线包括以第二预定间距布置成一列的 多个毫米波接收天线， 其中所述第一预定距离与第二预定距离相同或不同。
在一个实施例中， 在所述第一预定距离与所述第二预定距离相同的情况下， 相 邻的一列毫米波发射天线和一列毫米波接收天线中的相对应的毫米波发射天线和毫米 波接收天线在与所述一列毫米波发射天线和 /或毫米波接收天线的延伸方向相垂直的 方向上交错布置或对准布置。
在另一实施例中， 所述毫米波三维全息扫描成像设备还包括驱动装置， 所述毫 米波收发模块通过驱动装置与导轨装置相连接， 从而驱动所述毫米波收发模块沿着导 轨装置移动。
在另一实施例中， 所述毫米波三维全息扫描成像设备还包括驱动装置， 所述毫 米波收发模块直接与导轨装置相连接， 驱动装置通过其它方式驱动所述毫米波收发模 块沿着导轨装置移动。
具体地， 所述导轨装置被沿竖直方向、 水平方向或成任意倾斜角度的方向设 置， 且相应地所述毫米波收发模块沿竖直方向、 水平方向或成任意倾斜角度的方向移 动。
进一步地， 所述导轨装置由单条导轨或多条平行的导轨构成。
在一个示例中， 所述毫米波三维全息扫描成像设备， 还包括：
数据处理装置， 所述数据处理装置与所述毫米波收发模块无线连接或有线连接 以接收来自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。
具体地， 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毫米波收发模块运动。
根据本发明的另一方面， 提供了一种利用根据上述的毫米波三维全息扫描成像 设备对待测对象进行检查的方法， 包括以下步骤：
使所述待测对象于待测位置并将毫米波收发模块置于扫描起始位置；
驱动毫米波收发模块从所述扫描起始位置沿着导轨装置连续地或断续地移动至 扫描终止位置以完成对所述待测对象的扫描；
在扫描过程中和 /或扫描结束后， 将所述毫米波收发模块在扫描过程中采集到的 数据发送给数据处理装置； 和
利用数据处理装置对接收自所述毫米波收发模块的数据进行处理， 生成所述待 测对象的毫米波全息图像，
其中由所述毫米波收发模块进行的扫描是平面扫描。
在一种实施方式中， 在所述扫描过程中， 所述毫米波收发模块断续运动， 对于 毫米波收发模块所处的同一位置， 通过改变发射的毫米波的频率、 改变毫米波收发模 块中的当前发射天线和 /或接收天线以对所述待测对象进行两个维度的扫描。 该两个 维度的扫描结合毫米波收发模块的断续运动， 得到完整的三个维度的扫描数据。
在另一种实施方式中， 在所述扫描过程中， 所述毫米波收发模块连续运动， 在 所述毫米波收发模块移动的同时， 通过改变发射的毫米波的频率、 改变毫米波收发模 块中的当前发射天线和 /或接收天线以对所述待测对象进行多次三个维度的扫描， 从 而得到多次扫描结果完整的三个维度的扫描数据。
优选地， 毫米波收发模块将从毫米波收发天线阵列中的一个或多个接收天线所 接收的毫米波信号进行处理所获得的信息实时传输到数据处理装置、 经过缓冲后分段 传输到数据处理装置或者经过缓冲后一次性传输到数据处理装置。
在一个示例中， 在生成所述待测对象的毫米波全息图像之后， 对所述待测对象 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。
本发明的上述技术方案中的至少一个方面能够通过对待测对象进行平面扫描。 因此， 相应的毫米波三维全息扫描成像设备的体积小。 另外， 所述设备也可以制造成 矩形或方形形状， 进而该设备占地面积小， 适用场合广泛。
另外， 本发明的毫米波三维全息扫描成像设备中的图像重建算法简单精确， 能 够提高成像速度和精度。 进一步地， 由于采用平面扫描的检查方式， 故可以缩短毫米 波收发模块中的天线阵列的长度， 降低成本。 附图说明
本发明的这些和 /或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变 得明显和容易理解， 其中：
图 1 示出根据本发明的实施例的毫米波三维全息扫描成像设备的结构示意图； 和
图 2示出图 1所示出的毫米波收发模块的结构示意图。 具体实施方式
下面通过实施例， 并结合附图， 对本发明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。 下述参照附图对本发明实 施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释， 而不应当理解为对本发明的一 种限制。
图 1 示意性地示出根据本发明的一实施例的毫米波三维全息扫描成像设备 10。 该毫米波三维全息扫描成像设备 10 可以包括： 毫米波收发模块 5、 导轨装置 3、 和 (必要时设置的） 驱动装置 4。 毫米波收发模块 5包括用于发送和接收毫米波信号的 毫米波收发天线阵列 52 (在图 2中示出）。 而且， 毫米波收发模块 5 以能够滑移的方 式连接至导轨装置 3从而能够沿着所述导轨装置 3移动以对待测对象 6进行扫描。
也就是说， 根据本发明的毫米波三维全息扫描成像设备 10可以对待测对象 6— 次进行一个面 （例如待测对象的正面、 侧面或背面） 上的扫描。 如果需要对待测对象 6 的多个面进行扫描， 则可以简单地通过移动毫米波三维全息扫描成像设备 10 或使 待测对象 6 转身或翻转来完成。 这样， 极大地降低了毫米波三维全息扫描成像设备 10 的制造成本， 因为不需要像现有技术中的柱面扫描那样设置过多的毫米波收发天 线以及复杂的转动设备。
所述毫米波收发模块进行的所述扫描是平面扫描， 而非柱面扫描。 与柱面扫描 相比， 平面扫描所需要的毫米波全息成像算法更为简单和精确。 而且， 平面扫描可以 沿着任何扫描方向 （如竖直、 水平或倾斜方向等） 进行， 而柱面扫描只能沿着水平方 向的弧形轨迹进行， 因此， 根据本发明的平面扫描的方案的灵活性明显胜于现有技术 中的柱面扫描。
如图 1所示， 可以设置驱动装置 4， 其连接毫米波收发模块 5和导轨装置 3。 这 样， 毫米波收发模块 5可以与驱动装置 4一起在导轨装置 3中的导轨 31 的约束下沿 着导轨 31在导轨 3 1的两端之间滑动。 但这不是必须的， 也就是说， 可以将毫米波收 发模块 5 直接与导轨装置 3 中导轨 3 1 相连接， 而不设置驱动装置 4。 在此种情形 下， 毫米波收发模块 5可以通过与其连接的诸如滑轮、 电机等机械装置 （未示出） 沿 着导轨 31 滑动。 在此需要说明的是， 此处所述的驱动装置 4或诸如滑轮、 电机等的 其他类型的驱动装置可以由随后描述的数据处理装置 2直接控制， 或由数据处理装置 2 通过电控系统间接控制。 鉴于这些在本领域中是已知的， 故在此不再对他们进行详 细说明。
虽然在图 1 中示出毫米波收发模块 5扫描的方向是沿着竖直方向 （图 1 中的页 面的上下方向）， 但是本领域技术人员应当理解， 这不是必须的， 该扫描方向也可以 是水平的或成倾斜角的。 当然， 对于如何改变毫米波收发模块 5的扫描方向， 这可以 通过改变导轨装置 3 的延伸方向来实现。 具体地， 如图 1所示， 在导轨 31 的延伸方 向为竖直方向时， 必然毫米波收发模块 5沿着竖直方向进行扫描。 可以理解， 通过诸 如容纳导轨装置 3的底座 （未示出）， 实现导轨装置 3中的导轨 31沿竖直方向、 水平 方向或任何倾斜角度延伸。 相应地， 实现了毫米波收发模块 5沿竖直方向、 水平方向 或其它任何倾斜角度进行平面扫描。
通常， 由于毫米波收发模块 5中的毫米波收发天线阵列 52的长度是有限的， 所 以在实际中为了尽可能充分地利用毫米波收发天线阵列 52 的长度以节约成本， 往往 期望根据扫描对象来确定扫描方向， 尤其是对于细长的物体。 例如， 所述扫描的方向 可以设置成能够改变的， 以使使用者根据需要如上文所述地随意调整扫描方向， 而这 是圆柱扫描所无法实现的。
当然， 为了进行平面扫描， 毫米波收发天线阵列 52 的发射面和接收面处于大致 同一平面 （即在图 1 中面对待测对象 6的平面）， 且该平面在图 2所示的视图中为矩 形或方形。 当然， 可以根据需要任意设置发射面和接收面的形状， 而不限于上述的具 体形式。
在图 2中示出， 毫米波收发模块 5还包括与毫米波收发天线阵列 52相连接和相 互配合的毫米波收发电路 51。 具体地， 该毫米波收发电路 51设置在毫米波收发模块 5 中且在毫米波收发天线阵列 52 的后面。 可以理解， 只要是能够确保毫米波收发电 路 51不遮挡毫米波的收发即可， 该毫米波收发电路 51可以设置在任意的位置上， 例 如在毫米波收发模块 5的上面或者下面或者左面或者右面。
毫米波收发天线阵列 52包括至少一列毫米波发射天线 53 和至少一列毫米波接 收天线 54 (相邻的所述一列毫米波发射天线 53 和一列毫米波接收天线 54之间的间 距为 d， 相邻的两个间距 d可以不同）， 其中相邻的一列毫米波发射天线 53和一列毫 米波接收天线 54间隔开且交替布置。 当然， 所述至少一列毫米波发射天线 53和至少 一列毫米波接收天线 54 的设置方式不必限于图 2所示的方式， 可以根据需要任意设 置， 例如设置成所述至少一列毫米波接收天线 53 在一个区域平行布置， 而至少一列 毫米波接收天线 54在另一区域平行地布置。
在图 2中， 优选地且为了描述简便， 仅示出了一列毫米波发射天线 53和一列毫 米波接收天线 54。
所述一列毫米波发射天线 53 包括以第一预定间距 dl 布置成一列的多个毫米波 发射天线 531， 所述一列毫米波接收天线 54包括以第二预定间距 d2布置成一列的多 个毫米波接收天线 541， 其中所述第一预定距离 dl与第二预定距离 d2相同或不同。
在实际中， 通常将第一预定距离 dl 与第二预定距离 d2 设置成相同的距离， 相 邻的一列毫米波发射天线 53和一列毫米波接收天线 54中的相对应的毫米波发射天线 531和毫米波接收天线 541在与一列毫米波发射天线和 /或毫米波接收天线的延伸方向 (沿图 2 的页面的左右方向） 相垂直的方向 （沿图 2 的页面的上下方向） 上交错布 置。 也就是， 沿图 2的页面的上下方向， 相邻的毫米波发射天线 531与毫米波接收天 线 541未被对准， 而是沿着图 2的页面的左右方向错开一定距离。 当然， 图 2所示的 交错布置不是必须的， 也可以将相邻的毫米波收发天线 531和毫米波接收天线 541设 置成沿着图 2的页面的上下方向相互对齐或对准。
在一示例中， 导轨装置 3可以由单条导轨 31构成， 也可以由多条平行的导轨 31 构成。 后一种方案可以使得毫米波收发模块 5的移动更为稳定。
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 2。 数据处理装置 2与毫米波收发模块 5无线连接或有线连接 （例如通过导线 8 ) 以接收 来自毫米波收发模块 5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 10 还可以包括显示装置 1。 显示装置 1 与数据处理装置 2 无线地或有线地 (例如通过导线 7 ) 相连接， 用于接收和显示来自数据处理装置 2 的毫米波全息图 像。
在一示例中， 数据处理装置 2用于生成控制信号并将控制信号发送给驱动装置 4 以使所述驱动装置 4驱动毫米波收发模块 5运动。 在另一示例中， 毫米波三维全息扫 描成像设备 10也可以包括与所述数据处理装置 2相独立的控制装置 （未示出）， 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 4以使驱动装置 4驱动毫米 波收发模块 5实现扫描运动。
在图 1示出的示例中， 待测对象 6 (图中示出为人体） 位于毫米波收发模块 5的 前面。 毫米波收发模块 5可以分别对待测对象 6的正面和背面进行两次扫描以获取数 据供数据处理装置 2生成待测对象 6的整体毫米波图像。 然而这不是必须的， 可以仅 对感兴趣的侧面进行检测。
另外， 如图所示， 本发明所述的毫米波收发模块 5 可以设置成矩形或方形的盒 子形状， 但是这不是必须的。 本领域技术人员可以根据需要任意设置毫米波收发模块 5的形状。
本发明还提供了一种利用毫米波三维全息扫描成像设备 10对人体或物品进行检 查的方法。 所述方法包括：
使所述人体或物品等待测对象 6 处于待测位置并将毫米波收发模块 5 置于扫描 起始位置；
借助于驱动装置 4驱动毫米波收发模块 5从该扫描起始位置沿着导轨装置 3连 续地或断续地移动至扫描终止位置以完成对所述人体或物品的扫描；
在扫描过程中和 /或扫描结束后， 将毫米波收发模块 5 在扫描过程中采集到的数 据发送给数据处理装置 2; 和
利用数据处理装置 2对接收自毫米波收发模块 5 的数据进行处理， 生成所述人 体或物品的毫米波全息图像。
在上述中， 所述毫米波收发模块 5进行的扫描是平面扫描。
如前文所述， 在毫米波收发模块 5 的扫描过程中， 由毫米波收发模块 5 进行的 扫描可以以预定的速度、 恒定的速度或可变的速度进行。
可以理解， 对于毫米波三维全息成像来说， 要求扫描有三个维度： 空间上两个 维度和频率上一个维度。 空间上的两个维度分别是平行于毫米波收发模块平移方向的 扫描一该扫描通过平移毫米波收发模块实现， 和垂直于毫米波收发模块平移方向的扫 描一该扫描通过切换当前发射天线和当前接收天线实现。 频率这个维度上的扫描则通 过改变发射和接受的毫米波的频率实现。
在扫描过程中， 毫米波收发模块 5 的移动可以是沿图 2 的页面的上下方面的断 续运动或连续运动。
在一种实施方式中， 在所述扫描过程中， 所述毫米波收发模块 5 断续运动， 对 于毫米波收发模块 5所处的同一位置， 通过改变发射的毫米波的频率、 改变毫米波收 发模块 5 中的当前发射天线和 /或接收天线以对所述待测对象 5 进行两个维度的扫 描。 该两个维度的扫描结合毫米波收发模块 5的断续运动， 得到完整的三个维度的扫 描数据。
在另一种实施方式中， 在所述扫描过程中， 所述毫米波收发模块 5 连续运动或 不间断运动， 在所述毫米波收发模块 5移动的同时， 通过改变发射的毫米波的频率、 改变毫米波收发模块 5 中的当前发射天线和 /或接收天线以对所述待测对象 6进行三 个维度的扫描， 从而得到完整的三个维度的扫描数据。
在一个示例中， 毫米波收发模块 5将从毫米波收发天线阵列 52中的一个或多个 接收天线 531 所接收的毫米波信号进行处理所获得的信息实时传输到数据处理装置 2、 经过缓冲后分段传输到数据处理装置 2 或者经过缓冲后一次性传输到数据处理装 置 2。
在一示例中， 上述方法还可以可选地包括步骤： 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。
本发明的上述技术方案中的至少一个方面能够通过对待测对象进行平面扫描。 因此， 相应的毫米波三维全息扫描成像设备的体积小。 此外， 由于其中的毫米波收发 模块成平板的外形， 故相应的设备也可以制造成矩形或方形形状， 进而该设备占地面 积小， 适用场合广泛。
另外， 本发明的毫米波三维全息扫描成像设备中的图像重建算法简单精确， 能 够提高成像速度和精度。 进一步地， 由于采用平面扫描的检查方式， 故可以缩短毫米 波收发模块中的天线阵列的长度， 降低成本。
虽然结合附图对本发明进行了说明， 但是附图中公开的实施例旨在对本发明优 选实施方式进行示例性说明， 而不能理解为对本发明的一种限制。
虽然本发明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， 在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下， 可对这些实施例做出改变， 本 发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims

权 利 要 求
1、 一种毫米波三维全息扫描成像设备， 包括：
毫米波收发模块， 所述毫米波收发模块包括用于发送和接收毫米波信号的毫米 波收发天线阵列；
导轨装置， 所述毫米波收发模块以能够滑移的方式连接至所述导轨装置从而能 够沿着所述导轨装置移动以对待测对象进行扫描；
其中所述毫米波收发模块进行的所述扫描是平面扫描。
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， 所述毫 米波收发天线阵列的发射面和接收面处于大致同一平面， 且该平面在截面视图中为矩 形或方形。
3、 根据权利要求 1 -2 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， 所述毫米波收发模块还包括与毫米波收发天线阵列相连接的毫米波收发电路。
4、 根据权利要求 1 -3 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， 所述毫米波收发天线阵列包括至少一列毫米波发射天线和至少一列毫米波接收天 线。
5、 根据权利要求 4 所述的毫米波三维全息扫描成像设备， 其特征在于， 所述 一列毫米波发射天线包括以第一预定间距布置成一列的多个毫米波发射天线， 所述一 列毫米波接收天线包括以第二预定间距布置成一列的多个毫米波接收天线， 其中所述 第一预定距离与第二预定距离相同或不同。
6、 根据权利要求 5 所述的毫米波三维全息扫描成像系统， 其特征在于， 在所 述第一预定距离与所述第二预定距离相同的情况下， 相邻的一列毫米波发射天线和一 列毫米波接收天线中的相对应的毫米波发射天线和毫米波接收天线在与所述一列毫米 波发射天线和 /或毫米波接收天线的延伸方向相垂直的方向上交错布置或对准布置。
7、 根据权利要求 1 -6 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， 还包括驱动装置， 所述毫米波收发模块通过驱动装置与导轨装置相连接， 从而 驱动所述毫米波收发模块沿着导轨装置移动。
8、 根据权利要求 1 -6 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， 还包括驱动装置， 所述毫米波收发模块直接与导轨装置相连接， 而驱动装置驱 动所述毫米波收发模块沿着导轨装置移动。
9、 根据权利要求 1 -8 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， 所述导轨装置被沿竖直方向、 水平方向或成任意倾斜角度的方向设置， 且相应地 所述毫米波收发模块沿竖直方向、 水平方向或成任意倾斜角度的方向移动。
10、 根据权利要求 1 -9 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， 所述导轨装置由单条导轨或多条平行的导轨构成。
11、 根据权利要求 1 -10 中任一项所述的毫米波三维全息扫描成像设备， 还包 括：
数据处理装置， 所述数据处理装置与所述毫米波收发模块无线连接或有线连接 以接收来自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。
12、 根据权利要求 11 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毫米波收发模块运动。
13、 一种利用根据权利要求 1 -12 中所述的毫米波三维全息扫描成像设备对待测 对象进行检查的方法， 包括以下步骤：
使所述待测对象于待测位置并将毫米波收发模块置于扫描起始位置； 驱动毫米波收发模块从所述扫描起始位置沿着导轨装置连续地或断续地移动至 扫描终止位置以完成对所述待测对象的扫描；
在扫描过程中和 /或扫描结束后， 将所述毫米波收发模块在扫描过程中采集到的 数据发送给数据处理装置； 和
利用数据处理装置对接收自所述毫米波收发模块的数据进行处理， 生成所述待 测对象的毫米波全息图像，
其中由所述毫米波收发模块进行的扫描是平面扫描。
14、 根据权利要求 13所述的方法， 其特征在于， 在所述扫描过程中， 所述毫米 波收发模块断续运动， 对于毫米波收发模块所处的同一位置， 通过改变发射的毫米波 的频率、 改变毫米波收发模块中的当前发射天线和 /或接收天线以对所述待测对象进 行两个维度的扫描； 该两个维度的扫描结合毫米波收发模块的断续运动， 得到完整的 三个维度的扫描数据。
15、 根据权利要求 13所述的方法， 其特征在于， 在所述扫描过程中， 所述毫米 波收发模块连续运动， 在所述毫米波收发模块移动的同时， 通过改变发射的毫米波的 频率、 改变毫米波收发模块中的当前发射天线和 /或接收天线以对所述待测对象进行 三个维度的扫描， 从而得到完整的三个维度的扫描数据。
16、 根据权利要求 13-15中任一项所述的方法， 其特征在于， 毫米波收发模块 将从毫米波收发天线阵列中的一个或多个接收天线所接收的毫米波信号进行处理所获 得的信息实时传输到数据处理装置、 经过缓冲后分段传输到数据处理装置或者经过缓 冲后一次性传输到数据处理装置。
17、 根据权利要求 13-16中任一项所述的方法， 其特征在于， 在生成所述待测 对象的毫米波全息图像之后， 对所述待测对象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。
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