旋转扫描系统的制作方法

本发明涉及扫描技术领域，具体而言涉及一种旋转扫描系统。

背景技术

基于微波成像的扫描成像技术与可见光、红外光和x射线等成像技术相比，在人体表面信息及三维形体数据获取方面，微波具有能够穿透衣物等优势，此外，微波扫描技术采用非电离辐射，功率低，不会对人体造成伤害，成为近景扫描成像技术的重要发展方向。

现有技术中，微波成像技术是通过带动扫描天线进行机械运动，以实现对被测对象的扫描，而天线阵列在机械运动中的存在运动速度不均匀的情况，目前通常通过定时的方式控制天线阵列运动到相应的扫描位置，开启扫描检测。但由于设备老化等众多因素的影响，天线阵列无法准确的运动到指定的扫描位置，则可能导致最终形成的扫描图像不清晰，影响对被测对象的检测精度。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种旋转扫描系统，本发明的旋转扫描系统能够实现定点扫描，提高扫描成像的清晰度。

本发明提供一种旋转扫描系统，所述旋转扫描系统包括：

扫描支架，包括至少一个扫描侧面；

扫描天线阵列，设置在所述扫描侧面上，用于向所述扫描支架内的被测对象发射探测信号，并接收所述被测对象反射的回波信号；

信号收发电路，与所述扫描天线阵列连接，用于向所述扫描天线阵列发送所述探测信号，并对所述回波信号进行处理；

运动控制电路，与所述扫描天线阵列连接，用于控制所述扫描天线阵列沿所述扫描侧面运动，以使所述扫描天线阵列在多个位置上向所述被测对象发射所述探测信号；

扫描触发器，设置在所述扫描侧面上，与所述扫描天线阵列同步运动，且与所述信号收发电路连接，用于记录所述扫描天线阵列的运动距离，每当所述运动距离达到预设运动距离时，触发一次所述信号收发电路。

在一实施方式中，所述扫描触发器设置在所述扫描天线阵列上或紧邻所述扫描天线阵列。

在一实施方式中，所述扫描触发器的数量为至少一个，或与所述扫描天线阵列的数量相同。

在一实施方式中，所述扫描支架上还设置有与所述扫描侧面对应的运动导轨，所述扫描天线阵列在所述运动控制电路的控制下沿所述运动导轨运动。

在一实施方式中，所述扫描支架为圆柱形扫描支架，所述扫描侧面为所述圆柱形扫描支架的圆柱面。

在一实施方式中，所述扫描支架为方柱形扫描支架，所述扫描侧面为所述方柱形扫描支架中的相对设置的两个或两个以上扫描侧面。

在一实施方式中，所述扫描触发器为距离传感器或角度传感器。

在一实施方式中，所述旋转扫描系统还包括扫描控制电路，与所述扫描天线阵列连接，用于控制所述扫描天线阵列对所述被测对象进行扫描。

在一实施方式中，所述旋转扫描系统还包括模数转换电路和数据处理电路，所述模数转换电路与所述信号收发电路连接，用于将所述回波信号转换为数字信号；

所述数据处理电路与所述模数转换电路连接，用于将所述数字信号转换为所述被测对象的图像数据。

在一实施方式中，所述旋转扫描系统还包括图像处理装置和显示装置；

所述图像处理装置与所述数据处理电路连接，用于根据所述图像数据生成所述被测对象的扫描图像；

所述显示装置与所述图像处理装置连接，用于显示生成的所述扫描图像。

有益效果：区别于现有技术，本发明的旋转扫描系统通过在扫描支架的扫描侧面上设置扫描触发器，扫描触发器记录扫描天线阵列的在扫描过程中的运动距离，当扫描天线阵列的运动距离为预设运动距离时，即触发信号收发电路，此时运动控制电路控制扫描天线阵列停止运动，信号收发电路控制扫描天线阵列在此时的位置上向被测对象发射探测信号，进而实现扫描天线阵列的定点扫描，提高扫描成像的清晰度。

附图说明

为了更清楚地说明发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是本发明一实施例中旋转扫描系统的系统结构示意图；

图2是本发明一实施例中旋转扫描系统的系统结构框图；

图3是本发明另一实施例中旋转扫描系统的系统结构示意图。

具体实施例

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动情况下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参阅图1和图2，图1是本发明一实施例中旋转扫描系统的系统结构示意图，图2是本发明一实施例中旋转扫描系统的系统结构框图。

如图1所示，本实施例中的旋转扫描系统包括扫描支架10、扫描天线阵列20、信号收发电路70、运动控制电路60以及扫描触发器30。其中，扫描支架10为一中空的柱形框架，被测对象40位于扫描支架10内部，扫描支架10上设置有扫描侧面。扫描天线阵列20设置于扫描侧面上，进一步，扫描天线阵列20设置在扫描侧面的面向被测对象40的一面，用于向扫描支架10内的被测对象40发射探测信号，并接收被测对象40反射的回波信号。信号收发电路70与扫描天线阵列20连接，用于向扫描天线阵列20发送探测信号，并对被测对象40反射的回波信号进行处理；运动控制电路60与扫描天线阵列20连接，用于控制扫描天线阵列20沿扫描侧面运动，以使扫描天线阵列20在沿扫描侧面的多个位置处向被测对象40发射探测信号；扫描触发器30设置在扫描侧面上，与扫描天线阵列20同步运动，且与信号收发电路70连接，用于记录扫描天线阵列20沿扫描侧面的运动距离。本实施例中，探测信号可以为毫米波探测信号和/或太赫兹探测信号。

本实施例中，可以为扫描天线阵列20设置一初始位置，每次对被测对象40进行扫描和检测时，扫描天线阵列20从初始位置开始沿扫描侧面运动，扫描触发器30则开始记录扫描天线阵列20的运动距离，当扫描天线阵列20的运动距离为预设运动距离时，则触发一次信号收发电路70，以使扫描天线阵列20在该位置处向被测对象40发射一次探测信号，并接收被测对象40反射的回波信号；之后，扫描天线阵列20继续沿扫描侧面运动，扫描触发器30重新记录扫描天线阵列20的运动距离，重复上述动作，直至扫描天线阵列20沿扫描侧面运动一周完成对被测对象40的360度的扫描，进而得到被测对象40的三维扫描数据，通过被测对象40的三维扫描数据生成被测对象40的三维扫描图像，利用被测对象40的三维扫描图像对被测对象40进行检测。

本实施例中，扫描触发器30可以设置在扫描侧面的面向被测对象40的一面或背向被测对象40的一面，进一步，扫描触发器30与扫描天线阵列20设置在同一面，即扫描触发器30同样设置在扫描侧面的面向被测对象40的一面，以提高扫描触发器30对扫描天线阵列20的运动距离的记录。

本实施例中，通过在扫描侧面上设置与扫描天线阵列20同步运动的扫描触发器30，扫描触发器30记录的自身的运动距离即可作为扫描天线阵列20的运动距离，此外，设置预设运动距离，使扫描天线阵列20每移动预设运动距离，就向被测对象40发射一次探测信号，进而实现扫描天线阵列20在沿扫描侧面运动时在扫描侧面的多个位置处对被测对象40进行扫描，进而到达定点扫描的目的。

在一实施方式中，扫描触发器30可设置在扫描天线阵列20上或者紧邻扫描天线阵列20，进而尽可能减少扫描触发器30的运动距离和扫描天线阵列20的运动距离之间的误差。

本实施例中，扫描天线阵列20包括发射天线阵列和接收天线阵列，两者并排设置，方便收发信号，保障信号收发质量。扫描天线阵列20可以仅有一列，通过一列扫描天线阵列20沿扫描侧面做完整运动一周，以实现对被测对象40的全方位扫描，实现对被测对象40的三维检测。在其他实施方式中，扫描天线阵列20也可以具有多列，多列扫描天线阵列20配合工作，以实现对被测对象40的全方位扫描，多列扫描天线阵列20的运动速度一致，以使扫描天线阵列20对被测对象40的扫描速度相同；例如，可以扫描侧面上设置两列对称的扫描天线阵列20，每列扫描天线阵列20分别沿扫描侧面运动半周，也可以实现对被测对象40的全方位扫描。

扫描触发器30的数量也可以仅设置一个也可设置为多个；若只有一个扫描触发器30时，扫描触发器30可设置在任意一列扫描天线阵列20上，扫描触发器30能够记录到与其对应的扫描天线阵列20的运动距离，并将该运动距离作为所有扫描天线阵列20的运动距离。若设置的扫描触发器30为多个时，扫描触发器30的数量可以少于或等于扫描天线阵列20的数量相同，假设扫描触发器30的数量等于扫描天线阵列20的数量，则每列扫描天线阵列20上均可设置一个扫描触发器30，两者一一对应，此时每一个扫描触发器30均可以记录到与其对应的扫描天线阵列20的运动距离，可以理解的是，多列扫描天线阵列20的运动速度在默认情况下是保持一致的，但由于机械老化等原因也可能会造成多列扫描天线阵列20的运动速度存在一定程度的差异，导致多个扫描触发器30在相同时间内记录到的运动距离不相同，有的扫描触发器30记录的运动距离可能已经等于预设运动距离，而另一些扫描触发器30还未到达预设运动距离，在本实施方式中可以设置一距离差阈值，将多个扫描触发器30记录的运动距离之间的差值和距离差阈值进行比较，若该差值大于或等于距离差阈值，则说明多个扫描天线阵列20之间运动速度存在较大差异，可能会出现对被测对象40扫描不均匀等状况，导致成像不清晰，检测精度下降等问题，此时旋转扫描系统可向管理员发送故障提示，以对旋转扫描系统进行及时维护；若该差值小于距离差阈值，则认为多列扫描天线阵列20的运动速度基本一致，只要当记录到的多个运动距离中的某一个运动距离达到预设运动距离，则触发信号收发电路70，使扫描天线阵列20想被测对象40发射探测信号。

在一实施方式中，扫描支架10上设置有与扫描侧面对应的运动轨道(图中未画出)，运动轨道沿扫描侧面的走向设置，扫描天线阵列20在运动控制电路60的控制下沿该运动轨道运动。运动控制电路60可以为一驱动器。

请参阅图1，在一实施方式中扫描支架10可以设置为圆柱形扫描支架10，扫描侧面即为圆柱形扫描支架10的圆柱面，扫描天线阵列20设置在圆柱面的内侧，扫描触发器30设置在扫描天线阵列20上。在对被测对象40进行扫描时，扫描天线阵列20沿圆柱面运动，扫描触发器30记录的运动距离可以是扫描天线阵列20运动的弧长或圆周角的角度；相应的，扫描触发器30可以为距离传感器或角度传感器，预设运动距离相应的为预设弧长或预设圆周角。此时，运动导轨为环形运动导轨。

本实施例以预设运动距离为预设圆周角为例，预设圆周角的具体数值可以根据实际需求进行设置，预设圆周角的角度值越小，则扫描天线阵列20在运动一周的过程中需要定点发射探测信号的位置越多，对被测对象40的扫描约精细，成像越清晰，但所需的时间也越多。在本实施例中，预设圆周角可以为15～30度，以预设圆周角为15度为例，令扫描天线阵列20的初始位置为0度，通过扫描触发器30记录扫描天线阵列20运动的角度，扫描天线阵列20每运动15度，则在该位置处暂停运动并向被测对象40发射探测信号，之后继续运动15度，再次暂停运动并向被测对象40发射探测信号，如此重复直至扫描天线阵列20沿扫描侧面运动一周，完成对被测对象40的360度的扫描，此时可以得到被测对象40的三维信息，构建被测对象40的三维图像。

进一步请参阅图3，在另一实施方式中扫描支架10也可以为方柱形扫描支架10，此时，扫描侧面可以为方柱形扫描支架10的两个相对的柱面，两个相对的柱面上分布设置有扫描天线阵列20，本实施方式中扫描天线阵列20可沿各自所在的柱面进行往返运动，扫描触发器30设置在扫描天线阵列20上，记录的运动距离为直线运动距离，扫描触发器30可以为距离传感器，运动导轨为直线运动导轨。可以理解的是，图3中扫描天线阵列20的设置方式可能无法对被测对象40进行360度的扫描，因此，方柱形扫描支架10的另两个侧面上也可以扫描天线阵列20，此外，方柱形扫描支架10的底面也可以设置扫描天线阵列20，以实现对被测对象40的底面的检测。

本实施方式中，预设运动距离即为直线运动距离，预设运动距离的具体数值可以根据扫描支架10的尺寸以及对检测精度的要求等进行设置，工作原理与上述的原理相同，此处不再赘述。

在一实施方式中，旋转扫描系统还包括扫描控制电路50，该扫描控制电路50与扫描天线阵列20连接，控制扫描天线阵列20对被测对象40进行扫描。扫描控制电路50按照设定的时序依次开启扫描天线阵列20中的各个天线单元，令扫描天线阵列20中的天线单元按该时序依次发射探测信号并依次接收回波信号，实现被测对象40在当前位置处的扫描。在运动控制电路60的带动下改变扫描天线阵列20的扫描角度，即改变扫描天线阵列20的扫描点的位置，进而实现对被测对象40的三维扫描成像。

在一实施方式中，旋转扫描系统还包括模数转换电路80和数据处理电路90，模数转换电路80与信号收发电路70连接，以将信号收发电路70处理的回波信号转换为数字信号；数据处理电路90与模数转换电路80连接，以对经模数转换电路80转换后的数字信号进行处理，形成被测对象40的图像数据。数据处理电路90还用于设置探测信号的频率范围和频率间隔，提高成像质量。

在一实施方式中，旋转扫描系统还包括图像处理装置120和显示装置110，图像处理装置120与数据处理电路90连接，以数据处理电路90形成的被测对象40的图像处理进行处理，生成被测对象40的扫描图像，并将该扫描图像发送给显示装置110；显示装置110与图像处理装置120连接，对图像处理装置120发送的扫描图像进行显示，以便管理人员查看，以对被测对象40进行检测。

上述旋转扫描系统可以用于特定待检测物体的检测，也可以用于公共场合，如机场、港口、车站等处进行安全检测，还能用于违禁品检测、边境检查、量体裁衣和安全装备制造等重要场合。

基于上述的旋转扫描系统，在操作中，首先进行系统初始化，初始化系统的工作状态，并确认系统的各个组成部分是否能够正常工作，包括扫描天线阵列20、信号收发电路70、运动控制电路60以及扫描触发器30等；若系统工作状态正常，则继续后续的检测动作，否则退出系统，并发出错误提示。之后进行系统参数设置，包括扫描天线阵列20的频点数、频率范围、频率间隔和信号持续时间、数据处理电路90的成像处理参数以及显示装置110的显示方法等。

系统参数设置完成后，即可启动旋转扫描系统，开始执行对被测对象40的扫描工作，获得被测对象40反射的回波信号，进而进行扫描图像的处理，并将生成的扫描图像在显示装置110上显示。

本发明的旋转扫描系统通过在扫描侧面上设置与扫描天线阵列同步运动的扫描触发器，通过扫描触发器记录扫描天线阵列的运动距离，进而控制扫描天线阵列在扫描侧面的多个位置处向被测对象发射探测信号，到达定点扫描的目的，且能够提高成像清晰度，进而保证对被测对象的检测精度。此外，本发明的微波扫描系统中所需的扫描触发器的数量较少，能够减少系统成本。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围。