專利名稱：毫米波成像掃描檢測系統及其檢測方法
毫米波成像掃描檢測系統及其檢測方法
技術領域：
本發明涉及安檢技術領域，特別是涉及一種毫米波成像掃描檢測系統及其檢測方法。
背景技術：
傳統的可以直接用于人體的安全檢測設備主要分為光學視頻探測器和金屬探測器兩類。但是光學視頻探測器對隱藏在衣物下的危險物等隱秘危險品束手無策，只適合于安全監控場合；金屬探測器不時有誤檢、漏檢現象發生，只能作為輔助性安全檢測設備，安全檢測的準確性嚴重依賴安檢工作人員的經驗，且安檢效率較低。隨著安全檢測技術的發展，毫米波人體成像檢測技術被應用到對人體的安全檢測領域，毫米波具有很好的穿透性和很高的空間分辨率，同時毫米波的能量比X射線能量低 1000萬倍，安全檢測時的使用劑量比手機輻射劑量低1萬倍，不會對人體造成傷害，可以在日常生活中大量使用。傳統的應用毫米波人體成像檢測技術的安檢設備多采用多通道天線陣列與機械掃描相結合的成像方式，例如，采用毫米波接收機陣列與二位機械掃描轉臺結合。采用多通道天線陣列，信號通道數較多，直接導致其整體復雜度急劇增加，降低了系統穩定性，且提高了成本投入，嚴重制約了應用毫米波人體成像檢測技術的安檢設備的廣泛推廣和使用。

發明內容基于此，有必要提供一種穩定性高、成本低的毫米波成像掃描檢測系統。一種毫米波成像掃描檢測系統，包括點聚焦透鏡天線，用于將毫米波信號集中在所檢測人體所在區域和收集反射回的毫米波信號；毫米波信號收發一體機，與所述點聚焦透鏡天線相連，用于生成并發送人體掃描成像所需要的毫米波信號，接收并處理所述點聚焦透鏡天線收集的反射回的毫米波信號；數據采集和處理模塊，與所述毫米波信號收發一體機相連，用于對所述毫米波信號收發一體機接收并處理的毫米波信號進行采樣，將模擬信號轉換成數字信號，并對轉換后的數字信號進行處理；以及二維掃描平臺，用于安裝并帶動所述點聚焦透鏡天線和所述毫米波收發一體機沿正交的二維方向移動。 在優選的實施例中，所述點聚焦透鏡天線包括發送端口和接收端口，所述發送端口用于將所述毫米波信號收發一體機生成并發送的信號集中在所檢測人體所在區域，所述接收端口用于收集反射回的毫米波信號并送入所述毫米波信號收發一體機。在優選的實施例中，所述發送端口和接收端口為喇叭形，所述發送端口和接收端口設置聚焦透鏡，所述聚焦透鏡為聚四氟乙烯材料。在優選的實施例中，所述毫米波信號收發一體機包括濾波單元和信號放大單元，所述毫米波信號收發一體機接收的反射回毫米波信號，經所述濾波單元濾波后進入信號放大單元進行信號放大。在優選的實施例中，所述數據采集和處理模塊包括模數轉換單元和數字信號處理單元，所述模數轉換單元用于對所述毫米波信號收發一體機接收并處理的毫米波信號進行采樣，將模擬信號轉換成數字信號；所述數字信號處理單元用于對經所述模數轉換單元轉換后的數字信號進行深度處理。在優選的實施例中，還包括圖像生成模塊，所述圖像生成模塊用于將所述數據采集和處理模塊處理后的數據生成所檢測人體所在區域的圖像。在優選的實施例中，還包括操作及圖像顯示用計算機，所述操作及圖像顯示用計算機與所述毫米波信號收發一體機、數據采集和處理模塊、二維掃描平臺以及圖像生成模塊相連，所述操作及圖像顯示用計算機用于操作整個系統的工作并顯示圖像生成模塊生成的所檢測人體所在區域的圖像。在優選的實施例中，還包括系統設備外殼，所述系統設備外殼包括掃描背景區、通道式人體站立區和二維掃描平臺放置區，所述掃描背景區覆蓋有毫米波吸波材料；所述通道式人體站立區安裝有燈光及語音提醒設備；所述二維掃描平臺放置區放置有安裝有所述點聚焦天線和所述毫米波信號收發一體機的二維掃描平臺。此外，還有必要提供一種穩定性高、成本低的毫米波成像掃描檢測系統的檢測方法。一種毫米波成像掃描檢測系統的檢測方法，包括以下步驟向所檢測人體所在區域發送毫米波信號；接收所檢測人體所在區域反射回的毫米波信號；對所述反射回的毫米波信號進行處理；生成所檢測人體所在區域圖像。在優選的實施例中，還包括判斷檢測是否覆蓋整個所檢測人體所在區域的步驟當檢測已覆蓋整個所檢測人體所在區域，檢測結束；當檢測未覆蓋整個所檢測人體所在區域，移動毫米波信號發送端和接收端的位置，繼續檢測。上述毫米波成像掃描檢測系統，毫米波信號收發一體機集發生毫米波信號和接收毫米波信號一體化，點聚焦透鏡天線將毫米波信號收發一體機發送的毫米波信號集中在所檢測人體所在區域，對反射回的毫米波信號進行收集，通過二維掃描平臺的二維方向移動完成對所檢測人體所在區域的掃描，信號發送和接收通道少，結構簡單，穩定性高，成本投入低，有利于市場的推廣和使用。

圖1為較佳實施例的毫米波成像掃描檢測系統的模塊圖；圖2為圖1中毫米波信號收發一體機的詳細模塊圖；圖3為圖1中數據采集和處理模塊的詳細模塊圖；圖4為一實施例的毫米波成像掃描檢測系統的模塊圖；圖5為另一實施例的毫米波成像掃描檢測系統的模塊圖6為系統設備外殼的結構示意圖；圖7為較佳實施例的毫米波成像掃描檢測系統的檢測方法的流程圖；圖8為一實施例的毫米波成像掃描檢測系統的二維掃描平臺的動作流程圖。
具體實施方式為了解決應用毫米波人體成像檢測技術的安檢設備穩定性低、成本投入高的問題，提出了一種穩定性高、成本低的毫米波成像掃描檢測系統。如圖1所示，較佳實施例的毫米波成像掃描檢測系統，包括點聚焦透鏡天線110， 與點聚焦透鏡天線110相連的毫米波信號收發一體機120，與毫米波信號收發一體機120相連的數據采集和處理模塊130和二維掃描平臺140。點聚焦透鏡天線110用于將毫米波信號集中在所檢測人體所在區域和收集反射回的毫米波信號。毫米波信號收發一體機120用于生成并發送人體掃描成像所需要的毫米波信號，接收并處理點聚焦透鏡天線110收集的反射回的毫米波信號。數據采集和處理模塊130用于對毫米波信號收發一體機120接收并處理的毫米波信號進行采樣，將模擬信號轉換成數字信號，并對轉換后的數字信號進行處理。二維掃描平臺140用于安裝并帶動點聚焦透鏡天線110和毫米波收發一體機120沿正交的二維方向移動。將點聚焦透鏡天線110與毫米波信號收發一體機120之間用標準件進行連接。點聚焦透鏡天線110和毫米波信號收發一體機120安裝在二維掃描平臺140上，由二維掃描平臺140帶動點聚焦透鏡天線110和毫米波信號收發一體機120沿正交的二維方向移動， 從而使檢測覆蓋所檢測人體所在區域。系統工作時，毫米波信號收發一體機120生成并發送所需要的毫米波信號，經點聚焦透鏡天線110集中在所檢測人體所在區域。毫米波信號遇到人體會發生反射和散射，其中一部分毫米波信號沿發射方向的反方向傳播，由點聚焦透鏡天線110進行收集，送入毫米波信號收發一體機120進行處理。再經數據采集和處理模塊130做進行采樣，將模擬信號轉換成數字信號，并對轉換后的數字信號進行處理。毫米波信號收發一體機120完成所檢測人體所在區域的一個部分的檢測后，二位掃描平臺移動到下一位置，對另一部分進行檢測，進而完成對整個所檢測人體所在區域的檢測。上述毫米波成像掃描檢測系統，毫米波信號收發一體機120集發生毫米波信號和接收毫米波信號一體化，點聚焦透鏡天線110將毫米波信號收發一體機120發送的毫米波信號集中在所檢測人體所在區域，對反射回的毫米波信號進行收集，通過二維掃描平臺140 的二維方向移動完成對所檢測人體所在區域的掃描，信號發送和接收通道少，結構簡單，穩定性高，成本投入低，有利于市場的推廣和使用。在本實施例中，點聚焦透鏡天線110為無源器件，主體為金屬材質，包括發送端口和接收端口，發送端口用于將毫米波信號收發一體機120生成并發送的信號集中在所檢測人體所在區域。接收端口用于收集反射回的毫米波信號并送入毫米波信號收發一體機120。
在本實施例中，發送端口和接收端口為喇叭形，發送端口和接收端口設置聚焦透鏡，聚焦透鏡為聚四氟乙烯材料。聚四氟乙烯材料的聚焦透鏡具有良好的毫米波透過率。點聚焦透鏡天線110的制備過程中，采用了準光設計的技術，可以更為有效地將毫米波集中到所檢測人體所在區域，顯著提高空間分辨率。 如圖2所示，在本實施例中，毫米波信號收發一體機120能夠根據需要生成并發送人體檢測所用的毫米波信號。毫米波信號收發一體機120包括濾波單元122和信號放大單元124，毫米波信號收發一體機120接收的反射回毫米波信號，經濾波單元122濾波后進入信號放大單元1 進行信號放大。為防止電磁干擾，提高接收到信號的信噪比，毫米波信號收發一體機120需要放置在特殊的電磁屏蔽罩內。如圖3所示，在本實施例中，數據采集和處理模塊130包括模數轉換單元132和數字信號處理單元134，模數轉換單元132用于對毫米波信號收發一體機120接收并處理的毫米波信號進行采樣，將模擬信號轉換成數字信號。數字信號處理單元134對經模數轉換單元132轉換后的數字信號進行深度處理。如圖4所示，在一個實施例中，還包括圖像生成模塊410，圖像生成模塊410與數據采集和處理模塊130相連，用于將數據采集和處理模塊130處理后的數據生成所檢測人體所在區域的圖像。如圖5所示，在另一實施例中，還包括操作及圖像顯示用計算機510，操作及圖像顯示用計算機510與毫米波信號收發一體機120、數據采集和處理模塊130、二維掃描平臺 140以及圖像生成模塊410相連。操作及圖像顯示用計算機510用于操作整個系統的工作并顯示圖像生成模塊410生成的所檢測人體所在區域的圖像。在本實施例中，可以利用操作及圖像顯示用計算機510進行遠程操作和控制。如圖6所示，在以上的所有實施例中，還包括系統設備外殼600，系統設備外殼600 包括掃描背景區610、通道式人體站立區620和二維掃描平臺放置區630。掃描背景區610 覆蓋有毫米波吸波材料，使用吸波材料作為人體掃描成像的背景，可以有效的降低背景及外部的干擾，提高信噪比。通道式人體站立區620安裝有燈光及語音提醒設備，以方便檢測人員和被檢測人員溝通交流。二維掃描平臺放置區630放置有安裝有點聚焦天線110和毫米波信號收發一體機120的二維掃描平臺140。此外，還有必要提供一種穩定性高、成本低的毫米波成像掃描檢測系統的檢測方法。如圖7所示，較佳實施例的毫米波成像掃描檢測系統的檢測方法，包括以下步驟步驟S710，向所檢測人體所在區域發送毫米波信號。毫米波信號收發一體機生成毫米波信號，并通過發射端的點聚焦透鏡天線向所檢測人體所在區域發送毫米波信號。步驟S720，接收所檢測人體所在區域反射回的毫米波信號。到達所檢測人體所在區域的毫米波信號，遇到人體會發生反射和散射，其中一部分毫米波信號沿發射方向的反方向傳播，由毫米波信號收發一體機接收端的點聚焦透鏡天線收集。步驟S730，對反射回的毫米波信號進行處理。毫米波信號收發一體機接收端的點聚焦透鏡天線收集的毫米波信號，送入毫米波信號收發一體機的接收部分，并對其做必要的濾波和放大等處理。經過濾波放大的信號送入信號采集和處理模塊，進行采樣，將模擬信號轉換成數字信號并對數字信號做深度處理。步驟S740，生成所檢測人體所在區域圖像。經過深度處理后的信號交由圖像生成模塊進行處理，生成所檢測人體所在區域圖像。如圖8所示，在本實施例中，判斷檢測是否覆蓋整個所檢測人體所在區域的步驟 當檢測已覆蓋整個所檢測人體所在區域，檢測結束；當檢測未覆蓋整個所檢測人體所在區域，移動毫米波信號發送端和接收端的位置，繼續檢測。上述步驟，通過二維掃描平臺沿正交的二維方向移動來完成。根據物理知識，可將所檢測人體所在區域分割成η個面積相等的部分，二維掃描平臺移動的二維平面上有η個坐標點與之對應，二維掃描平臺每移動到一個坐標點，毫米波信號收發一體機發送和接收的毫米波信號能夠覆蓋所檢測人體所在區域上與該坐標點對應的部分。那么，根據上述理論，步驟S810，二維掃描平臺移動到起始坐標。在檢測開始時，二維掃描平臺開始移動到預先設定好的起始坐標點。步驟S820，向所檢測人體所在區域發送毫米波信號。步驟S830，接收所檢測人體所在區域反射回的毫米波信號。步驟S840，判斷是否完成反射回毫米波信號的接收。當未完成信號接收時，進行步驟S830。當完成接收時，進入步驟S850。步驟S850，判斷二維掃描平臺的移動是否已經覆蓋所有坐標。當已經覆蓋所有坐標時，對應的也完成了對整個所檢測人體所在區域的掃描，二維掃描平臺動作結束，當次檢測完成。當為覆蓋所有坐標時，進入步驟S860。步驟S860，二維掃描平臺移動到下一坐標。二維掃描平臺按照預先設定的軌跡移動到下一坐標，然后檢測該坐標對應的所檢測人體所在區域的部分。以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種毫米波成像掃描檢測系統，其特征在于，包括點聚焦透鏡天線，用于將毫米波信號集中在所檢測人體所在區域和收集反射回的毫米波信號；毫米波信號收發一體機，與所述點聚焦透鏡天線相連，用于生成并發送人體掃描成像所需要的毫米波信號，接收并處理所述點聚焦透鏡天線收集的反射回的毫米波信號；數據采集和處理模塊，與所述毫米波信號收發一體機相連，用于對所述毫米波信號收發一體機接收并處理的毫米波信號進行采樣，將模擬信號轉換成數字信號，并對轉換后的數字信號進行處理；以及二維掃描平臺，用于安裝并帶動所述點聚焦透鏡天線和所述毫米波收發一體機沿正交的二維方向移動。
2.根據權利要求1所述的毫米波成像掃描檢測系統，其特征在于，所述點聚焦透鏡天線包括發送端口和接收端口，所述發送端口用于將所述毫米波信號收發一體機生成并發送的信號集中在所檢測人體所在區域，所述接收端口用于收集反射回的毫米波信號并送入所述毫米波信號收發一體機。
3.根據權利要求2所述的毫米波成像掃描檢測系統，其特征在于，所述發送端口和接收端口為喇叭形，所述發送端口和接收端口設置聚焦透鏡，所述聚焦透鏡為聚四氟乙烯材料。
4.根據權利要求1所述的毫米波成像掃描檢測系統，其特征在于，所述毫米波信號收發一體機包括濾波單元和信號放大單元，所述毫米波信號收發一體機接收的反射回毫米波信號，經所述濾波單元濾波后進入信號放大單元進行信號放大。
5.根據權利要求1所述的毫米波成像掃描檢測系統，其特征在于，所述數據采集和處理模塊包括模數轉換單元和數字信號處理單元，所述模數轉換單元用于對所述毫米波信號收發一體機接收并處理的毫米波信號進行采樣，將模擬信號轉換成數字信號；所述數字信號處理單元用于對經所述模數轉換單元轉換后的數字信號進行深度處理。
6.根據權利要求1至5任一所述的毫米波成像掃描檢測系統，其特征在于，還包括圖像生成模塊，所述圖像生成模塊用于將所述數據采集和處理模塊處理后的數據生成所檢測人體所在區域的圖像。
7.根據權利要求6所述的毫米波成像掃描檢測系統，其特征在于，還包括操作及圖像顯示用計算機，所述操作及圖像顯示用計算機與所述毫米波信號收發一體機、數據采集和處理模塊、二維掃描平臺以及圖像生成模塊相連，所述操作及圖像顯示用計算機用于操作整個系統的工作并顯示圖像生成模塊生成的所檢測人體所在區域的圖像。
8.根據權利要求7所述的毫米波成像掃描檢測系統，其特征在于，還包括系統設備外殼，所述系統設備外殼包括掃描背景區、通道式人體站立區和二維掃描平臺放置區，所述掃描背景區覆蓋有毫米波吸波材料；所述通道式人體站立區安裝有燈光及語音提醒設備；所述二維掃描平臺放置區放置有安裝有所述點聚焦天線和所述毫米波信號收發一體機的二維掃描平臺。
9.一種毫米波成像掃描檢測系統的檢測方法，其特征在于，包括以下步驟向所檢測人體所在區域發送毫米波信號；接收所檢測人體所在區域反射回的毫米波信號；對所述反射回的毫米波信號進行處理； 生成所檢測人體所在區域圖像。
10.根據權利要求9所述的毫米波成像掃描檢測系統的檢測方法，其特征在于，還包括判斷檢測是否覆蓋整個所檢測人體所在區域的步驟 當檢測已覆蓋整個所檢測人體所在區域，檢測結束；當檢測未覆蓋整個所檢測人體所在區域，移動毫米波信號發送端和接收端的位置，繼續檢測。
全文摘要
一種毫米波成像掃描檢測系統，包括點聚焦透鏡天線，用于將毫米波信號集中在所檢測人體所在區域和收集反射回的毫米波信號；毫米波信號收發一體機，用于生成并發送人體掃描成像所需要的毫米波信號，接收并處理點聚焦透鏡天線收集的反射回的毫米波信號；數據采集和處理模塊，用于對毫米波信號收發一體機接收并處理的毫米波信號進行采樣，將模擬信號轉換成數字信號，并對轉換后的數字信號進行處理；以及二維掃描平臺，用于安裝并帶動點聚焦透鏡天線和毫米波收發一體機沿正交的二維方向移動。上述毫米波成像掃描檢測系統結構簡單，穩定性高，成本投入低。此外，還提供了一種毫米波成像掃描檢測系統的檢測方法。
文檔編號G01V3/12GK102508307SQ20111033762
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月31日 優先權日2011年10月31日
發明者于文龍, 余菲, 劉文權, 時華峰, 金雷 申請人:中國科學院深圳先進技術研究院