毫米波三维全息扫描成像设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种毫米波三维全息扫描成像设备。该设备包括:第一毫米波收发模块;第二毫米波收发模块;第一导轨装置，第一毫米波收发模块以能够滑移的方式连接至所述第一导轨装置;第二导轨装置，第二毫米波收发模块以能够滑移的方式连接至所述第二导轨装置;和驱动装置，用于驱动第一毫米波收发模块沿着所述第一导轨装置移动和/或驱动第二毫米波收发模块沿着所述第二导轨装置移动，其中第一毫米波收发模块进行的第一扫描和第二毫米波收发模块进行的第二扫描都是平面扫描。该设备能够提高扫描速度和准确性，简化扫描操作和提高设备应用的灵活性。
【专利说明】毫米波三维全息扫描成像设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及人体安检【技术领域】，尤其涉及一种毫米波三维全息扫描成像设备。
【背景技术】
[0002]当前运用最广泛的成像式人体或物品安检技术主要是X射线成像技术和毫米波成像技术。而且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。
[0003]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。
[0004]单面扫描的主动式毫米波三维全息成像设备一次只能检查被检人的一面，要完成对被检人的全面检查需要扫描两次，且这两次扫描之间，还需要被检人转身，安检流程较复杂，速度较慢。
实用新型内容
[0005]本实用新型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。
[0006]为了实现上述实用新型目的，本实用新型的技术方案通过以下方式来实现:
[0007]根据本实用新型的第一方面，提供一种毫米波三维全息扫描成像设备，包括:
[0008]第一毫米波收发模块，所述第一毫米波收发模块包括用于发送和接收第一毫米波信号的第一毫米波收发天线阵列；
[0009]第二毫米波收发模块，所述第二毫米波收发模块包括用于发送和接收第二毫米波信号的第二毫米波收发天线阵列；
[0010]第一导轨装置，所述第一毫米波收发模块以能够滑移的方式连接至所述第一导轨装置从而能够沿着所述第一导轨装置移动以对待测对象进行第一扫描；
[0011]第二导轨装置，所述第二毫米波收发模块以能够滑移的方式连接至所述第二导轨装置从而能够沿着所述第二导轨装置移动以对所述待测对象进行第二扫描；和
[0012]驱动装置，用于驱动所述第一毫米波收发模块沿着所述第一导轨装置移动和/或驱动所述第二毫米波收发模块沿着所述第二导轨装置移动，
[0013]其中所述第一毫米波收发模块进行的所述第一扫描和所述第二毫米波收发模块进行的所述第二扫描都是平面扫描。
[0014]进一步地，所述第一扫描的方向和所述第二扫描的方向可以是相同的或相反的。
[0015]进一步地，所述第一扫描的方向和所述第二扫描的方向可以是相互平行的、相互垂直的或相互成倾斜角的。
[0016]进一步地，所述第一毫米波收发模块和/或所述第二毫米波收发模块的移动可以在竖直方向上进行。
[0017]进一步地，所述第一扫描和所述第二扫描可以同步或异步地进行。
[0018]进一步地，所述第一扫描和所述第二扫描可以具有不同的扫描速度。
[0019]更进一步地，所述驱动装置可以包括直接驱动所述第一毫米波收发模块的第一驱动装置，所述第一毫米波收发模块通过第一驱动装置连接至第一导轨装置；和/或所述驱动装置可以包括直接驱动所述第二毫米波收发模块的第二驱动装置，所述第二毫米波收发模块通过第二驱动装置连接至第二导轨装置。
[0020]更进一步地，所述毫米波三维全息扫描成像设备还可以包括联动装置，所述联动装置用于使所述第一毫米波收发模块和第二毫米波收发模块相互关联地移动，所述驱动装置通过驱动所述联动装置、所述第一毫米波收发模块和第二毫米波收发模块中的至少一个来驱动所述第一毫米波收发模块和第二毫米波收发模块的移动。
[0021 ] 更进一步地，所述第一导轨装置和/或第二导轨装置可以由单条导轨或多条平行的导轨构成。
[0022]更进一步地，所述毫米波三维全息扫描成像设备还包括:
[0023]数据处理装置，所述数据处理装置与所述第一毫米波收发模块和/或所述第二毫米波收发模块无线连接或有线连接以接收来自第一毫米波收发模块和/或所述第二毫米波收发模块的扫描数据并生成毫米波全息图像；和
[0024]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。
[0025]再进一步地，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便所述驱动装置驱动所述第一毫米波收发模块和/或第二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第一毫米波收发模块和/或第二毫米波收发模块运动。
[0026]本实用新型的上述技术方案中的至少一个方面能够通过至少两个毫米波收发模块来实现对待测对象的双平面扫描。这种方案可以提高扫描速度和准确性，简化扫描操作和提高设备应用的灵活性。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1示出根据本实用新型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
[0028]图2示出根据本实用新型的实施例的人体或物品检查方法的流程图。
【具体实施方式】
[0029]下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型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。下述参照附图对本实用新型实施方式的说明旨在对本实用新型的总体实用新型构思进行解释，而不应当理解为对本实用新型的一种限制。
[0030]图1示意性地示出根据本实用新型的一实施例的毫米波三维全息扫描成像设备100。该毫米波三维全息扫描成像设备100可以包括:第一毫米波收发模块101、第二毫米波收发模块102、第一导轨装置103、第二导轨装置104和驱动装置105a、105b。第一毫米波收发模块101包括用于发送和接收第一毫米波信号的第一毫米波收发天线阵列。而且，第一毫米波收发模块101以能够滑移的方式连接至所述第一导轨装置103从而能够沿着所述第一导轨装置103移动以对待测对象110进行第一扫描。同样地，第二毫米波收发模块102包括用于发送和接收第二毫米波信号的第二毫米波收发天线阵列，并以能够滑移的方式连接至所述第二导轨装置104从而能够沿着所述第二导轨装置104移动以对所述待测对象110进行第二扫描。
[0031]也就是说，根据本实用新型的毫米波三维全息扫描成像设备100可以对待测对象110同时进行两个方位的扫描，例如，对待测对象110(如人体或物品)的正面和背面同时进行扫描。这可以显著地提高检查效率，比如，当待测对象110为人体时，可以对人体的正面和背面同时进行扫描，而无需人体转身。这对于检测效率的提高很有帮助。所述第一毫米波收发模块进行的所述第一扫描和所述第二毫米波收发模块进行的所述第二扫描都是平面扫描，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，根据本实用新型的双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。
[0032]需要说明的是，虽然图1中示出的是第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102相对地布置的情况，但这不是必须的，例如，如果为了从某个特定的方位(例如待测对象110的侧前方或侧后方等)获得更好的图像效果，可以不将第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102布置成正对的，而是将它们的毫米波信号发送方向布置成具有一定的夹角。
[0033]驱动装置105a、105b用于驱动所述第一毫米波收发模块101沿着所述第一导轨装置103移动和/或驱动所述第二毫米波收发模块102沿着所述第二导轨装置104移动。图1中示出了直接驱动所述第一毫米波收发模块101的第一驱动装置105a和直接驱动所述第二毫米波收发模块102的第二驱动装置105b。然而，这些驱动装置并不都是必须的，例如，毫米波三维全息扫描成像设备100可以仅包括这些驱动装置105a、105b中的一个。在包括多于一个的驱动装置的情况下，这些驱动装置可以独立地工作，也可以一起协作，只要能够驱动对第一毫米波收发模块101和/或第二毫米波收发模块102以实现扫描动作即可。在采用上述第一驱动装置105a和/或第二驱动装置105b的情况下，第一毫米波收发模块101可以通过第一驱动装置105a连接至第一导轨装置103;和/或第二毫米波收发模块102可以通过第二驱动装置105b连接至第二导轨装置104。
[0034]在一示例中，由第一毫米波收发模块101进行的第一扫描的方向和由第二毫米波收发模块102进行的第二扫描的方向可以是相同的。在这种情况下，例如，易于最及时地获取待测对象110的同一局部的不同角度的图像。在另一示例中，由第一毫米波收发模块101进行的第一扫描的方向和由第二毫米波收发模块102进行的第二扫描的方向也可以是相反的。这可以使得在扫描过程中它们大部分时间不处于相互正对的位置，因此，可以减小第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102之间的干扰。
[0035]虽然在图1中示出由第一毫米波收发模块101进行的第一扫描的方向和由第二毫米波收发模块102进行的第二扫描的方向是相互平行的，但是本领域技术人员应当理解，这不是必须的，由第一毫米波收发模块101进行的第一扫描的方向和由第二毫米波收发模块102进行的第二扫描的方向也可以是相互垂直的或相互成倾斜角的。由于第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102中的毫米波收发天线阵列的长度是有限的，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，所述第一扫描和所述第二扫描的方向可以设置成能够改变的，以使使用者根据需要来调整扫描方向，而这是圆柱扫描所无法实现的。
[0036]在一示例中，第一毫米波收发模块101和/或所述第二毫米波收发模块102的移动可以在竖直方向上进行。这对于扫描直立的人体尤其有利。所述第一扫描和所述第二扫描可以同步地进行以同步地呈现三维全息图像。然而，所述第一扫描和所述第二扫描也可以异步地进行，因为待测对象110的不同的面可以具有不同的扫描要求。例如，在待测对象110的某一侧或某个局部可以需要更为精细的扫描，而待测对象110的其他部位可能只需要相对粗略的扫描。在这种情况下，对所述第一扫描和所述第二扫描可以采用不同步的分别的控制。同样，所述第一扫描和所述第二扫描也可以具有不同的扫描速度，以适应于不同的扫描要求。甚至所述第一扫描和所述第二扫描的扫描速度可以是连续变化或间歇变化的。
[0037]在一示例中，毫米波三维全息扫描成像设备100还可以包括联动装置，所述联动装置用于使所述第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102相互关联地移动。例如，联动装置可以使所述第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102的运动速度相等或具有一定的速度差，也可以使所述第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102在运动过程中保持一定的间距或相位差等等。联动装置可以通过连接所述第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102的机械线带来实现，也可以通过气动、液压、磁场或静电元件对第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102施加约束。甚至，联动装置可以通过对第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102的驱动控制信号中的约束条件来实现。联动装置不仅可以实现对第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102的运动约束，还可以提高它们运动的稳定性和可靠性，甚至可以为第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102提供意外安全防护。
[0038]在采用联动装置的情况下，驱动装置可以通过驱动所述联动装置、所述第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102中的一个或更多个来驱动所述第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102的移动。
[0039]在一示例中，第一导轨装置103和所述第二导轨装置104可以基本上相互平行。然而，这也不是必须的，例如为了布置的方便。它们之间也可以成一定的倾斜角度。在一示例中，第一导轨装置103和/或第二导轨装置104可以由单条导轨构成，也可以由多条平行的导轨构成。后一种方案可以使得第一毫米波收发模块101和/或所述第二毫米波收发模块102的移动更为稳定。
[0040]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107。数据处理装置107与第一毫米波收发模块101和/或第二毫米波收发模块102无线连接或有线连接(例如通过导线108)以接收来自第一毫米波收发模块101和/或所述第二毫米波收发模块102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100还可以包括显示装置109。显示装置109与数据处理装置107相连接，用于接收和显示来自数据处理装置107的毫米波全息图像。
[0041]在一示例中，数据处理装置107用于生成控制信号并将控制信号发送给驱动装置105a、105b以使所述驱动装置105a、105b驱动第一毫米波收发模块101和/或第二毫米波收发模块102运动。在另一示例中，毫米波三维全息扫描成像设备100也可以包括与所述数据处理装置107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驱动装置105a、105b以使驱动装置105a、105b驱动第一毫米波收发模块101和/或第二毫米波收发模块102实现扫描运动。
[0042]为了减小第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102之间的信号干扰，在一示例中，在第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102 —起对待测对象110进行扫描的整个过程中，在至少50%的时间里，例如在第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102之间的距离较近的时段中，也可以在扫描过程的全部时间里，第一毫米波收发模块101发送和接收的第一毫米波信号和第二毫米波收发模块102发送和接收的第二毫米波信号采用不同的频率。
[0043]在另一示例中，在第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102 —起对待测对象Iio进行扫描的整个过程中，第一毫米波收发模块101中的第一毫米波收发天线阵列和第二毫米波收发模块102中的第二毫米波收发天线阵列发射毫米波的时刻不同，即不同时发射毫米波。这也可以削弱或避免第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102之间的信号干扰。
[0044]在圈I示出的示例中，待测对象110(图中示出为人体)位于第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102之间。第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102可以分别对待测对象110的正面和背面进行扫描以获取数据供数据处理装置107生成毫米波图像。然而这不是必须的，第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102可以对待测对象110的任何面进行扫描。
[0045]本实用新型还提供了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，如图2所示。所述方法包括:
[0046]步骤301:使所述人体或物品处于待测位置并将第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102分别置于各自的扫描起始位置；
[0047]步骤302:借助于驱动装置105a、105b、105c、105d驱动第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102从各自的扫描起始位置分别沿着第一导轨装置103和第二导轨装置104连续地或断续地移动至各自的扫描终止位置以完成对所述人体或物品的扫描；
[0048]步骤303:在扫描过程中和/或扫描结束后，将第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102在扫描过程中采集到的数据发送给数据处理装置107;和
[0049]步骤304:利用数据处理装置107对接收自第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102的数据进行处理，生成所述人体或物品的毫米波全息图像。
[0050]在上述步骤302中，所述第一毫米波收发模块101进行的扫描和所述第二毫米波收发模块102进行的扫描都是平面扫描。
[0051]如前文所述，在第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102的扫描过程中，由第一毫米波收发模块101进行的扫描和由第二毫米波收发模块102进行的扫描可以具有相同或不同的扫描速度。
[0052]为了减小第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102之间的信号干扰，在步骤302中也可以采用如前所述的频分方式(第一毫米波收发模块101和第二毫米波收发模块102米用不同的频率发射和接收晕米波)或时分方式(第一晕米波收发模块101和第二毫米波收发模块102在不同的时刻发射毫米波)。
[0053]在一示例中，上述方法还可以可选地包括步骤305: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。
[0054]虽然结合附图对本实用新型进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本实用新型优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本实用新型的一种限制。
[0055]虽然本实用新型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，在不背离本总体实用新型构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本实用新型的范围以权利要求和它们的等同物限定。
【权利要求】
1.一种毫米波三维全息扫描成像设备，包括: 第一毫米波收发模块，所述第一毫米波收发模块包括用于发送和接收第一毫米波信号的第一毫米波收发天线阵列； 第二毫米波收发模块，所述第二毫米波收发模块包括用于发送和接收第二毫米波信号的第二毫米波收发天线阵列； 第一导轨装置，所述第一毫米波收发模块以能够滑移的方式连接至所述第一导轨装置从而能够沿着所述第一导轨装置移动以对待测对象进行第一扫描； 第二导轨装置，所述第二毫米波收发模块以能够滑移的方式连接至所述第二导轨装置从而能够沿着所述第二导轨装置移动以对所述待测对象进行第二扫描；和 驱动装置，用于驱动所述第一毫米波收发模块沿着所述第一导轨装置移动和/或驱动所述第二毫米波收发模块沿着所述第二导轨装置移动， 其中所述第一毫米波收发模块进行的所述第一扫描和所述第二毫米波收发模块进行的所述第二扫描都是平面扫描。
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，所述第一扫描的方向和所述第二扫描的方向是相同的或相反的。
3.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，所述第一扫描的方向和所述第二扫描的方向是相互平行的、相互垂直的或相互成倾斜角的。
4.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，所述第一毫米波收发模块和/或所述第二毫米波收发模块的移动在竖直方向上进行。
5.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，所述第一扫描和所述第二扫描同步或异步地进行。
6.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，所述第一扫描和所述第二扫描具有不同的扫描速度。
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，所述驱动装置包括直接驱动所述第一毫米波收发模块的第一驱动装置，所述第一毫米波收发模块通过第一驱动装置连接至第一导轨装置；和/或所述驱动装置包括直接驱动所述第二毫米波收发模块的第二驱动装置，所述第二毫米波收发模块通过第二驱动装置连接至第二导轨装置。
8.根据权利要求1-5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，所述毫米波三维全息扫描成像设备还包括联动装置，所述联动装置用于使所述第一毫米波收发模块和第二毫米波收发模块相互关联地移动，所述驱动装置通过驱动所述联动装置、所述第一毫米波收发模块和第二毫米波收发模块中的至少一个来驱动所述第一毫米波收发模块和第二毫米波收发模块的移动。
9.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，所述第一导轨装置和/或第二导轨装置由单条导轨或多条平行的导轨构成。
10.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，还包括: 数据处理装置，所述数据处理装置与所述第一毫米波收发模块和/或所述第二毫米波收发模块无线连接或有线连接以接收来自第一毫米波收发模块和/或所述第二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。
11.根据权利要求10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第一毫米波收发模块和/或第二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便所述驱动装置驱动所述第一毫米波收发模块和/或第二毫米波收发模块运动。
【文档编号】G01V3/12GK203385857SQ201320500074
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年8月15日 优先权日:2013年8月15日
【发明者】吴万龙, 陈志强, 李元景, 赵自然, 沈宗俊, 刘以农, 桑斌, 刘文国 申请人:同方威视技术股份有限公司