基于柱状波束的被动毫米波成像系统的制作方法

本发明属于毫米波成像领域，特别是涉及基于柱状波束的被动毫米波成像系统。

背景技术：

随着世界经济的发展，国际安全形势日益严峻，针对机场、地铁站等公共场所的恐怖袭击时有发生。为了维护公共安全同时保证旅客的正常出行，亟需更加有效的安检手段。目前最常用的技术手段是金属探测器，而这种设备仅对金属物品响应，同时需要安检员协助检查，效率低下。最新发展起来的毫米波成像技术能够在保证受检人员安全的前提下，形成高分辨率的人体表面图像，具备对人体随身藏匿的枪支、刀具、毒品和爆炸物等违禁品的鉴别能力，是目前人体安检技术的主流发展方向。

现有毫米波成像技术主要分为主动式和被动式两种。主动式毫米波成像技术由于采用了毫米波源进行照射，能够形成高质量的人体表面图像，但主动式毫米波成像系统要求受检人员在安检仪前以特定的姿势站立一定时间，虽然能够保证较高的识别率，但是需要受检人员的配合，进而通过率也受到了限制，严重影响了旅客的出行方便。

被动式毫米波成像通过检测人体自身辐射的毫米波信号来形成人体表面图像。利用毫米波辐射计探测、接收被测目标和背景的电磁辐射，根据不同物质的辐射特性不同，识别不同的物体。被动毫米波成像系统是一种新型的无源探测系统，它利用毫米波辐射计(一种高灵敏度毫米波接收机)接收来自目标、背景的毫米波辐射，将其转变为电压信号，由信号处理单元进行分析，最终给出直观的毫米波成像图，来反映各景物之间以及景物各部分之间辐射能力的差异，以实现对目标的识别和探测功能。然而，由于室内人体和背景的温度相当，同时受限于探测器灵敏度等的影响，现有系统的主要存在着成像实时性不强，图像分辨率不高，系统体积庞大等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有系统实时性差、分辨率不高、系统体积庞大等问题，提出了一种实时性更强，像素点更多，成像更加清晰的基于柱面波束的通道式被动毫米波成像系统。

本发明通过以下技术方案实现：基于柱状波束的被动毫米波成像系统，包括左通道墙体和右通道墙体，所述左通道墙体和右通道墙体均为透波材料制成，且内部中空，所述左通道墙体中设置有第一若干辐射计透镜组合阵列和沿固定轴旋转的第一反射板，所述右通道墙体中设置有第二若干辐射计透镜组合阵列和沿固定轴旋转的第二反射板，所述第一若干辐射计透镜组合阵列的透镜方向正对所述第一反射板设置，所述第二若干辐射计透镜组合阵列的透镜方向正对所述第二反射板设置。

进一步的，所述被动毫米波成像系统还包括处理模块、控制模块和图像显示终端，其中，所述第一若干辐射计透镜组合阵列和第二若干辐射计透镜组合阵列的信号输出端均与所述处理模块的信号输入端连接，所述处理模块和控制模块的信号输出端均与所述图像显示终端的信号输入端连接。

进一步的，所述处理模块，用于接收所述第一若干辐射计透镜组合阵列和第二若干辐射计透镜组合阵列传入的模拟信号，并将其转换为数字信号发送至所述图像显示终端；

所述控制模块，用于工作人员向图像显示终端输入控制命令；

所述图像显示终端，用于接收处理模块传入的数字信号以及所述控制模块传入的控制命令，并利用数字信号成像加以显示。

进一步的，所述第一若干辐射计透镜组合阵列和第一反射板与所述第二若干辐射计透镜组合阵列和第二反射板相对于所述左通道墙体和右通道墙体间的中心点中心对称。

进一步的，所述第一反射板和第二反射板的旋转速率固定。

进一步的，所述第一若干辐射计透镜组合阵列和第二若干辐射计透镜组合阵列中的透镜均为两侧弧面的小透镜。

进一步的，所述小透镜的直径为70mm，两侧焦距分别为1500mm和300mm，其中，焦距为300mm的一侧朝向邻近所述小透镜的辐射计的接收天线。

进一步的，每相邻的两个辐射计共用一个小透镜。

进一步的，所述第一若干辐射计透镜组合阵列和第二若干辐射计透镜组合阵列的接收频率为220ghz。

进一步的，所述第一若干辐射计透镜组合阵列和第二若干辐射计透镜组合阵列中的辐射计共有64个接收天线，对应的，所述辐射计共有64个接收通道。

本发明的有益效果在于：

本发明设计了基于柱状波束的被动毫米波成像系统，通过辐射计透镜组合阵列，以及反射板的旋转来实现基于柱状波束的高分辨率成像，同时，该系统采用的透镜阵列也能减小系统尺寸，为成像系统的进一步小型化创造条件。本发明具有实时性强，图像分辨率高，系统体积小等优点，特别适用于机场、海关等人流量大的场合。同时，可以将成像系统完全隐藏在通道墙体中，减少被测人员的不舒适感。

附图说明

图1为本发明的基于柱状波束的被动毫米波成像系统的整体结构示意图；

图2为本发明的基于柱状波束的被动毫米波成像系统的两个通道墙体及中间区域的俯视图；

图3为第一反射板或第二反射板的结构示意图。

其中，1为左通道墙体、2为右通道墙体、3为第一若干辐射计透镜组合阵列、4为第一反射板、5为第二若干辐射计透镜组合阵列、6为第二反射板。

具体实施方式

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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1-图2所示，本发明提供了基于柱状波束的被动毫米波成像系统，包括左通道墙体1和右通道墙体2，左通道墙体1和右通道墙体2均为透波材料制成，且内部中空，其特征在于，左通道墙体1中设置有第一若干辐射计透镜组合阵列3和沿固定轴旋转的第一反射板4，右通道墙体2中设置有第二若干辐射计透镜组合阵列5和沿固定轴旋转的第二反射板6，第一若干辐射计透镜组合阵列3的透镜方向正对第一反射板4设置，第二若干辐射计透镜组合阵列5的透镜方向正对第二反射板6设置。

具体的，被测人员左通道墙体1和右通道墙体2形成的通道，第一若干辐射计透镜组合阵列3和第一反射板4隐藏在左通道墙体1中，第二若干辐射计透镜组合阵列5和第二反射板6隐藏在右通道墙体2中，第一反射板4和第二反射板6可以绕着各自旋转轴以一定的速率旋转。在本发明提出的成像系统中，待测人员不需要停留，直接通过通道即可，大大加快了安检效率。

参照图1所示，在本部分优选实施例中，被动毫米波成像系统还包括处理模块、控制模块和图像显示终端，其中，第一若干辐射计透镜组合阵列3和第二若干辐射计透镜组合阵列5的信号输出端均与处理模块的信号输入端连接，处理模块和控制模块的信号输出端均与图像显示终端的信号输入端连接。

参照图1所示，在本部分优选实施例中，处理模块，用于接收第一若干辐射计透镜组合阵列3和第二若干辐射计透镜组合阵列5传入的模拟信号，并将其转换为数字信号发送至图像显示终端；

控制模块，用于工作人员向图像显示终端输入控制命令；

图像显示终端，用于接收处理模块传入的数字信号以及控制模块传入的控制命令，并利用数字信号成像加以显示。

参照图1所示，在本部分优选实施例中，第一若干辐射计透镜组合阵列3和第一反射板4与第二若干辐射计透镜组合阵列5和第二反射板6相对于左通道墙体1和右通道墙体2间的中心点中心对称。

参照图3所示，在本部分优选实施例中，第一反射板4和第二反射板6的旋转速率固定。

具体的，在图1-图2中，第一若干辐射计透镜组合阵列3和第二若干辐射计透镜组合阵列5均只画有一列，但现实中，第一若干辐射计透镜组合阵列3和第二若干辐射计透镜组合阵列5均设有若干列，第一反射板4和第二反射板6在反射人体辐射时，至少有两到三列辐射计透镜组合同时接受人体辐射，这样就大大提高了该系统对于人体辐射的捕捉能力，形成的图像的分辨率较高。本发明保护的成像系统不受反射板形状的影响，在没有创造性研究的前提下，采用其他形状的反射板的结构也应在本专利保护范围之内。

在本实施例中，当被测人员进入该安检通道时，左通道墙体1的第一若干辐射计透镜组合阵列3发挥主要作用，通过第一反射板4的旋转，可以得到多个像素点来提高成像的清晰度，同时由于采用多个透镜来进行聚焦，不仅可以实现更高的清晰度，还可以减小系统的整体尺寸。当被测人员沿着通道行进时，右通道墙体2的第二若干辐射计透镜组合阵列5逐渐开始发挥主要作用，同时通过第二反射板6的旋转，实现高分辨率成像。墙体左右两侧的若干辐射计透镜组合阵列协同作用，可以对被测人员进行360°全方位实时成像。具体工作方式如图2所示。

参照图1-图2所示，在本部分优选实施例中，第一若干辐射计透镜组合阵列3和第二若干辐射计透镜组合阵列5中的透镜均为两侧弧面的小透镜。

参照图1-图2所示，在本部分优选实施例中，小透镜的直径为70mm，两侧焦距分别为1500mm和300mm，其中，焦距为300mm的一侧朝向邻近小透镜的辐射计的接收天线。

具体的，由于采用多个透镜来进行聚焦，不仅可以实现更高的清晰度，还可以减小系统的整体尺寸。

参照图1所示，在本部分优选实施例中，每相邻的两个辐射计共用一个小透镜。

具体的，为了实现柱状波束同时减小系统尺寸，本专利提出利用多个小透镜组成阵列的形式来聚焦，使辐射计的接收天线位于小透镜一面的焦点上，而被测人员则位于透镜另一焦点上。此处应注意，为了使系统进一步小型化，采用光路折叠技术，即通过反射板的旋转来增加人体发出的毫米波的波程，使人体待测位置位于透镜的另一焦点处。

在本部分优选实施例中，第一若干辐射计透镜组合阵列3和第二若干辐射计透镜组合阵列5的接收频率为220ghz。

在本部分优选实施例中，第一若干辐射计透镜组合阵列3和第二若干辐射计透镜组合阵列5中的辐射计共有64个接收天线，对应的，辐射计共有64个接收通道。

具体的，该系统由于采用通道式结构，可以实现实时成像，同时，通过若干辐射计透镜组合阵列形成柱状波束，并结合反射板的旋转来实现高分辨率成像。此外，由于采用多个透镜组成阵列以及采用可旋转反射板形成光路折叠，大大减小了系统的整体尺寸。该系统可实现的焦斑大小为3厘米，同时，对于需要更高分辨率的待测位置，可以通过多次采样即多个焦斑的叠加以及后续的数据处理来形成更清晰图像。

本发明所陈述的基于柱状波束的被动毫米波成像系统实时性强，图像分辨率高，系统体积小，特别适用于机场、海关等人流量大的场合。