的人体安检系统，其特征在于，包括检测室、机械扫描机 构、毫米波信号收发单元和图像处理单元； 所述检测室用于容纳待安检人员； 所述机械扫描机构用于驱动所述毫米波信号收发单元，同时在水平和垂直方向相对于 待安检人员运动； 所述毫米波信号收发单元，用于向待安检人员发射毫米波信号，并接收从待安检人员 反射的毫米波信号； 所述图像处理单元，用于根据所述反射的毫米波信号对待安检人员的人体进行全息= 维成像，得到人体的=维图像。2. 根据权利要求1所述的基于毫米波全息=维成像的人体安检系统，其特征在于，还包 括报警单元，所述报警单元用于将所述人体的=维图像与预存在报警单元内的安全人体= 维图像进行比对，若不匹配，则报警单元发出警报。3. 根据权利要求1或2所述的基于毫米波全息=维成像的人体安检系统，其特征在于， 所述毫米波信号收发单元包括毫米波信号发射单元和毫米波信号接收单元;所述毫米波信 号发射单元包括毫米波信号发射模块及与其连接的发射天线，所述毫米波信号接收单元包 括毫米波信号接收模块及与其连接的接收天线； 所述发射天线和接收天线安装于所述机械扫描机构上，并在所述机械扫描机构的驱动 下相对于待安检人员运动。4. 根据权利要求3所述的基于毫米波全息=维成像的人体安检系统，其特征在于，所述 机械扫描机构包括垂直扫描机构和水平扫描机构； 所述垂直扫描机构包括垂直导轨和垂直牵引电机;所述垂直导轨为一对，左右对称设 于所述检测室的两侧，垂直导轨上面向待安检人员的一侧设有凹槽，所述发射天线和接收 天线固定在滑块上，所述滑块嵌于所述凹槽内；所述垂直牵引电机驱动所述滑块沿着所述 垂直导轨上、下往复运动； 所述水平扫描机构包括水平横梁和水平转动电机;所述水平横梁的两端分别与两根所 述垂直导轨的顶端固定连接，所述水平转动电机驱动水平横梁及垂直导轨在水平面内转 动。5. 根据权利要求4所述的基于毫米波全息=维成像的人体安检系统，其特征在于，所述 毫米波信号发射单元包括第一独立信号源、线性调频源、第一混频器、第一宽带滤波器、第 一倍频链路和发射天线； 所述第一独立信号源输出的信号与所述线性调频源输出的信号经所述第一混频器混 频后送入所述第一宽带滤波器的输入端，第一宽带滤波器的输出端连接所述第一倍频链路 的输入端，所述第一倍频链路的输出端连接所述发射天线。6. 根据权利要求5所述的基于毫米波全息=维成像的人体安检系统，其特征在于，所述 第一倍频链路包括第一功率放大器和第一二倍频器，所述第一宽带滤波器的输出端连接所 述第一功率放大器的输入端，第一功率放大器的输出端连接所述第一二倍频器的输入端， 所述第一二倍频器的输出端连接所述发射天线。7. 根据权利要求5所述的基于毫米波全息=维成像的人体安检系统，其特征在于，所述 毫米波信号接收单元包括第二独立信号源、第二混频器、第二宽带滤波器、第二倍频链路、 第=混频器、接收天线、第四混频器、第五混频器、第=倍频链路及低噪声放大器； 所述第二独立信号源输出的信号与所述线性调频源输出的信号经所述第二混频器混 频后送入所述第二宽带滤波器的输入端，第二宽带滤波器的输出端连接所述第二倍频链路 的输入端，所述第二倍频链路的输出端连接所述第=混频器的一个输入端，第=混频器的 另一个输入端连接所述接收天线；所述第四混频器的一个输入端连接所述第一独立信号 源，第四混频器的另一个输入端连接所述第二独立信号源，第四混频器的输出端连接所述 第=倍频链路的输入端，第=倍频链路的输出端连接所述第五混频器的一个输入端，第五 混频器的另一个输入端连接所述第=混频器的输出端，第五混频器的输出端连接所述低噪 声放大器的输入端，低噪声放大器的输出端连接所述图像处理单元。8. 根据权利要求7所述的基于毫米波全息=维成像的人体安检系统，其特征在于，所述 第二倍频链路包括第二功率放大器和第二二倍频器，所述第二宽带滤波器的输出端连接所 述第二功率放大器的输入端，第二功率放大器的输出端连接所述第二二倍频器的输入端， 所述第二二倍频器的输出端连接所述第=混频器。9. 根据权利要求7所述的基于毫米波全息=维成像的人体安检系统，其特征在于，所述 第=倍频链路包括第=功率放大器和第=二倍频器，所述第四混频器的输出端连接所述第 =功率放大器的输入端，第=功率放大器的输出端连接所述第=二倍频器的输入端，所述 第=二倍频器的输出端连接所述第五混频器。10. 根据权利要求1-2和4-9任一项所述的基于毫米波全息S维成像的人体安检系统， 其特征在于，所述图像处理单元包括顺次连接的低通滤波器、同向正交解调器、视频滤波器 及数据采集存储处理器。11. 根据权利要求4所述的基于毫米波全息=维成像的人体安检系统，其特征在于，所 述滑块的滑动范围为从所述检测室的地面至检测室的顶部。12. 根据权利要求4或11所述的基于毫米波全息=维成像的人体安检系统，其特征在 于，所述水平横梁及垂直导轨在水平面内转动的角度范围为0°-120°。13. 根据权利要求5所述的基于毫米波全息=维成像的人体安检系统，其特征在于，所 述第一独立信号源是工作频率在20G化-23G化的调频信号源。14. 根据权利要求7所述的基于毫米波全息=维成像的人体安检系统，其特征在于，所 述第二独立信号源是工作频率在19.95G化-22.95G化的调频信号源。15. 基于毫米波全息=维成像的人体安检方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 水平转动电机带动水平横梁和垂直导轨在水平面内进行匀速圆周运动，同时，垂直 牵引电机带动垂直导轨滑块上的收发天线在垂直方向进行上下匀速直线运动，收发天线中 的发射天线发射毫米波到圆柱形开放检测室中待安检人员的人体上，对人体进行由上到下 的全方位毫米波扫描； (2) 同时，收发天线中的接收天线同时接收由人体反射的带有目标信息的回波信号，所 述回波信号经毫米波信号接收模块送至图像处理单元中的高速数据采集卡； (3) 图像处理单元中的高速数据采集卡采集数据后送至数据采集存储处理器，通过全 息成像算法还原出接收信号中的人体图像信息； (4) 通过将上述人体图像信息与预存于报警单元中的标准的安全人体的=维图像进行 比对，看是否匹配;若匹配，则通过安检。16. 根据权利要求15所述的基于毫米波全息=维成像的人体安检方法，其特征在于，所 述步骤(4)中，若不匹配，则通过报警单元中的报警器发出音响警报。17. 根据权利要求15所述的基于毫米波全息=维成像的人体安检方法，其特征在于，所 述直线运动的范围为〇-2m，直线运动的速度为2m/s;所述圆周运动的范围为0°到120°，圆周 运动的速度为2.1rad/s。18. 根据权利要求15所述的基于毫米波全息=维成像的人体安检方法，其特征在于，若 所述发射天线的发射信号为P(t)，所述垂直导轨水平旋转运动所产生圆形轨迹的半径为R， 0为垂直导轨水平旋转敌角度，Z为所述收发天线在垂直方向的位移，定义(R，0，Z)为采样的 位置，人体上任意成像位置Pn的坐标为(Xn，yn，Zn)，其对应散射强度为0(Xn，yn，Zn)，则在(t， 0，Z )域中所述接收天线接收到的回波信号为其中，C为光速。19. 根据权利要求18所述的基于毫米波全息=维成像的人体安检方法，其特征在于，步 骤(3)所述全息成像算法的具体步骤如下： (a) 对所述回波信号Sn(t，0，Z)中的时间t进行傅里叶变换，得定义Zm-Z = Z^ ;其中，k。= CO/c为波数，其在空间波数域中沿各个坐标轴方向的波数分 量为心击山'； (b) 忽略信号幅度随着距离的衰减，将步骤(a)中公式指数项中球面波信号分解为平面 波信号的形式，则有定义S维傅立叶变换对为种公。-(2A,. COS灸2:杉Sin故也')，则公式S(似?化Z)= 和2A'>n批AvV" :'</如/Av两边的Z进行傅立叶变 Jj 换，忽略Z和区别，得定义 Fo'(化r，<l)，kz)=F〇(2kr cos<l),2kr sin<l),kz); 复、及:;则 S(?，目，kz)=g(目，kr)*Fo'(2kr, d)，kz); 算式S( CO，目，kz)=g(目，kr)*F。'（2kr，d)，kz)的目进行傅里叶变换，并用C代替目，得，将卷积变为乘积； (C)对步骤(b )中的算式进行逆傅里叶变换，得对式F〇(2kr COS目，2kr sin目,kz)进行改写，得到：(d) 在化X，ky，kz)空间波数域中进行非均匀采样向均匀采样的插值运算，在直角坐标系 下重构目标散射强度； (e) 在插值运算后进行最终的逆=维傅里叶变换，获得直角坐标下的目标散射强度，如 下：
【专利摘要】本发明公开了一种基于毫米波全息三维成像的人体安检系统及方法，包括检测室、机械扫描机构、毫米波信号收发单元、图像处理单元和报警单元；机械扫描机构用于驱动毫米波信号收发单元同时在水平和垂直方向相对于待安检人员运动；毫米波信号收发单元用于向待安检人员发射毫米波信号，并接收从待安检人员反射的毫米波信号；图像处理单元用于根据反射的毫米波信号对待安检人员的人体进行全息三维成像，得到人体的三维图像；报警单元用于将人体的三维图像与预存在报警单元内的安全人体三维图像进行比对，若不匹配，则报警单元发出警报。本发明采用机械扫描代替电扫描，价格低廉；结构简单，生产周期短；分辨率高；成像时间快；用途非常广泛。
【IPC分类】G01S13/89, G01V3/12
【公开号】CN105510912
【申请号】CN201510992149
【发明人】祁春超, 赵术开, 刘俊成, 吴光胜, 丁庆, 贾成艳, 刘贝贝, 张艳东, 刘艳丽
【申请人】深圳市太赫兹科技创新研究院
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月25日