校准装置、成像装置、校准方法及图像重建方法

本发明的至少一种实施例涉及校准装置，尤其涉及一种适用于成像装置的校准装置、包括这种校准装置的成像装置、校准方法及图像重建方法。

背景技术：

1、基于被动式毫米波或太赫兹波的安检技术具有独特的优点，例如，毫米波或太赫兹波较好的穿透能力，因此可以通过对待测目标本身的毫米波或太赫兹辐射实现成像，进而实现藏匿危险物的判别。基于被动式毫米波或太赫兹波的安检技术无需主动辐射毫米波或太赫兹波，因此较为安全。

2、对待测目标本身辐射的毫米波或太赫兹波实现成像通常可以采用焦平面成像技术和基于机械扫描的成像技术。在基于焦平面成像技术的成像设备中，较大的问题是实现对待测目标本身辐射的毫米波或太赫兹波进行探测的辐射计阵列中各个通道不一致性的问题。当辐射计阵列所处的环境温度发生变化时，辐射计阵列的各个通道输出的电压信号发生不一致的变化，这是由于当辐射计阵列所处的环境温度发生变化时，各探测器通道的增益系数发生变化，并且各探测器通道的增益系数的变化不一致。因此，在环境温度发生变化时，需要对各个辐射计通道的增益系数实现校准。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种校准装置、成像装置、校准方法及图像重建方法，在环境温度发生变化时能实现对辐射计阵列各个辐射计通道之间的校准。

2、根据本发明第一个方面的实施例，提供一种校准装置，包括：

3、辐射计阵列，包括多个辐射计通道，所述辐射计通道适用于对接收的信号波进行探测；

4、信号生成机构，在所述辐射计阵列所处的环境温度变化超过预设阈值的情况下，按时序发出第一驱动信号和第二驱动信号；

5、校准机构，包括校准板，所述校准板的温度能够在第一温度和第二温度之间切换；

6、驱动机构，被配置为：

7、根据第一驱动信号驱动具有第一温度的校准板遮挡辐射计阵列的辐射计通道，使得所述辐射计阵列的多个辐射计通道对随所述具有第一温度的校准板发出的信号波分别进行探测，得到多个第一电压信号；以及

8、根据第二驱动信号驱动具有第二温度的校准板遮挡辐射计阵列的辐射计通道，使得所述辐射计阵列的多个辐射计通道对随所述具有第二温度的校准板发出的信号波分别进行探测，得到多个第二电压信号；

9、根据多个所述第一电压信号、多个所述第二电压信号分别得到多个所述辐射计通道随温度变化的增益系数，以实现对所述辐射计阵列对待测目标采集的多个探测电压信号的校准。

10、根据本发明的实施例，所述校准板包括第一子校准板和第二子校准板，所述第一子校准板被配置为具有第一温度，所述第二子校准板被配置为具有第二温度，在所述第一驱动信号的作用下，所述驱动机构驱动具有第一温度的所述第一子校准板对辐射计阵列的辐射计通道进行遮挡，在所述第二驱动信号的作用下，所述驱动机构驱动具有第二温度的所述第二子校准板对辐射计阵列的辐射计通道进行遮挡。

11、根据本发明的实施例，所述校准机构还包括安装在所述第一子校准板的一侧的第一转动轴以及安装在所述第二子校准板一侧的第二转动轴；

12、所述驱动机构包括：

13、第一驱动电机，所述第一驱动电机适用于驱动所述第一子校准板绕所述第一转动轴转动；

14、第二驱动电机，适用于驱动所述第二子校准板绕所述第二转动轴转动。

15、根据本发明的实施例，所述校准机构还包括滑轨，所述第一子校准板和所述第二子校准板可滑动的设置在所述滑轨上；

16、所述驱动机构包括：

17、第三驱动电机，适用于驱动所述第一子校准板在所述滑轨上滑动；

18、第四驱动电机，适用于驱动所述第二子校准板在所述滑轨上滑动。

19、根据本发明的实施例，在所述辐射计阵列所处的环境温度变化处于预设阈值范围内的情况下，所述信号生成机构还被配置为按照预设间隔发出第三驱动信号；

20、所述第三驱动信号适用于驱动所述具有第二温度的校准板遮挡辐射计阵列的辐射计通道，使得所述辐射计阵列的各辐射计通道对随所述具有第二温度的校准板发出的信号波进行探测，得到多个第三电压信号，

21、所述校准装置还包括：

22、处理机构，适用于根据多个增益系数和多个第三电压信号对多个所述探测电压信号的校准。

23、作为本发明的第二个方面，还提供了一种成像装置，包括：

24、如上述的校准装置；

25、图像生成机构，适用于根据所述校准装置的校准后的探测电压信号得到待测目标的图像。

26、作为本发明的第三个方面，提供了一种校准方法，基于上述的校准装置实现，所述校准方法包括：

27、在辐射计阵列所处的环境温度变化超过预设阈值的情况下，信号生成机构按时序发出第一驱动信号和第二驱动信号；

28、在第一驱动信号和第二驱动信号的作用下，具有第一温度的校准板和具有第二温度的校准板依次对辐射计阵列的多个辐射计通道进行遮挡，在具有第一温度的校准板对所述辐射计阵列的多个辐射计通道遮挡时，所述辐射计阵列的多个辐射计通道对所述具有第一温度的校准板进行第一探测，得到多个第一电压信号；在具有第二温度的校准板对所述辐射计阵列的多个辐射计通道遮挡时，所述辐射计阵列的多个辐射计通道对所述具有第二温度的校准板进行第二探测，得到多个第二电压信号；

29、根据多个所述第一电压信号、多个所述第二电压信号分别得到多个所述辐射计通道随温度变化的多个增益系数，以实现对所述辐射计阵列对待测目标采集的多个探测电压信号的校准。

30、根据本发明的实施例，所述校准方法还包括：

31、在获取多个所述第一电压信号和多个所述第二电压信号之后，在所述辐射计阵列所处的环境温度变化处于预设阈值范围内的情况下，所述信号生成机构按照预设间隔发出第三驱动信号；

32、所述第三驱动信号适用于驱动所述具有第二温度的校准板遮挡辐射计阵列的多个辐射计通道，使得所述辐射计阵列的多个辐射计通道对随具有第二温度的所述校准板发出的信号波分别进行第三探测，得到多个第三电压信号；

33、在具有第二温度的所述校准板远离所述辐射计阵列的多个辐射计通道时，所述辐射计阵列的多个辐射计通道对所述待测目标发出的信号波进行第四探测，得到所述多个探测电压信号；

34、根据多个所述增益系数和多个第三电压信号对多个所述探测电压信号分别进行校准。

35、根据本发明的实施例，所述辐射计阵列包括m个辐射计通道，m大于1且为正整数；

36、多个所述第一电压信号组成n×m的第一电压矩阵，n表示所述辐射计阵列在第一探测的探测时间内对所述具有第一温度的校准板的探测次数，所述第一电压矩阵的每一列第一电压信号对应相同的辐射计通道，所述第一电压矩阵的每一行第一电压信号对应相同的探测时刻；

37、多个所述第二电压信号组成p×m的第二电压矩阵，p表示所述辐射计阵列在第二探测的探测时间内对所述具有第二温度的校准板的探测次数，所述第二电压矩阵的每一列第二电压信号对应相同的辐射计通道，所述第二电压矩阵的每一行第二电压信号对应相同的探测时刻；

38、多个所述第三电压信号组成h×m的第三电压矩阵，h表示所述辐射计阵列在第三探测的探测时间内对所述具有第二温度的校准板的探测次数；所述第三电压矩阵的每一列第三电压信号对应相同的辐射计通道，所述第二电压矩阵的每一行第三电压信号对应相同的探测时刻。

39、根据本发明的实施例，根据多个所述第一电压信号、多个所述第二电压信号分别得到所述辐射计阵列的多个辐射计通道的增益系数包括：

40、根据n×m的第一电压矩阵得到1×m的第一数组vh，其中，所述第一数组中的第i个元素vh(i)表示所述第i个辐射计通道在第一探测的探测时间内得到的电压信号的平均值；

41、根据p×m的第二电压矩阵得到1×m的第二数组vc，其中，所述第二数组中的第i个元素vc(i)表示所述第i个辐射计通道在第二探测的探测时间内得到的电压信号的平均值；

42、根据第i个辐射计通道在第一探测的探测时间内得到的电压信号的平均值vh(i)、第i个辐射计通道在第二探测的探测时间内得到的电压信号的平均值、所述第一温度、所述第二温度得到第i个辐射计通道的增益系数；

43、其中，i＝1、2、3…m。

44、根据本发明的实施例，所述第i个辐射计通道的增益系数表示如下：

45、

46、其中，th表示所述第一温度，tc表示所述第二温度，a(i)表示第i个辐射计通道的增益系数。

47、根据本发明的实施例，根据所述多个增益系数、多个第三电压信号对多个所述探测电压信号分别进行校准包括：

48、根据多个所述第三电压信号组成h×m的第三电压矩阵得到1×m的第三数组vval，其中，所述第三数组vcal中的第i个元素vcal(i)表示第i个辐射计通道在第三探测的探测时间内得到的电压信号的平均值；

49、根据第三数组vcal中的第i个元素vcal(i)，所述增益系数对对多个所述探测电压信号进行校准。

50、根据本发明的实施例，多个所述探测电压信号组成q×m的第四电压矩阵，其中，h表示第四探测的探测时间内所述辐射计通道所述具有待测目标的探测次数；所述第四电压矩阵的每一列探测电压信号对应相同的辐射计通道，所述第四电压矩阵的每一行探测电压信号对应相同的探测时刻；

51、根据第三数组vcal中的第i个元素vcal(i)，所述增益系数对对多个所述探测电压信号进行校准包括利用下式多个所述探测电压信号进行校准表示如下：

52、

53、其中，k(:,i)表示所述第四电压矩阵的第i列，所述l(:,i)表示校准后的第四电压矩阵的第i列。

54、作为本发明的第四个方面，还提供了一种图像重建方法，包括：

55、基于上述的校准方法获取的经校准的多个探测电压信号获得校正电压矩阵；

56、对所述校正电压矩阵进行重建，获得待测目标的图像。

57、根据本发明的实施例校准装置、成像装置、校准方法及图像重建方法，在辐射计阵列所处的环境温度变化超过预设阈值的情况下，将校准板的温度配置为能够在第一温度(例如可以为30-50℃)和第二温度之间(例如可以为室温)切换，使辐射计阵列分别对不同温度的校准板辐射的信号波进行探测，以得到多个第一电压信号和多个第二电压信号，基于所述多个第一电压信号和多个第二电压信号能够得到每个辐射计通道随环境温度变化后的增益系数，将每个辐射计通道的增益系数进行更换为最新得到增益系数，从而实现辐射计阵列的校准。

58、根据本发明的实施例提供的校准装置无需利用空气校准，克服了利用空气校准时会出现的背景分布不均匀而导致的无法成像的问题。