一种毫米波成像方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种毫米波成像方法及系统，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列分别向弧形中间区域发射连续频率波，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列分别接收返回的毫米波，同时，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列在在竖直方向移动以形成对位于弧形中间区域的竖直方向发射和接收毫米波，所述图像处理模块根据所述第一毫米波收发模块和所述第二毫米波收发模块接收的毫米波进行图像合并处理以形成弧形中间区域待成像物体的三维图像。本发明一种毫米波成像方法及系统，采取了开关天线阵列上下机械带动的平移扫描和环弧状方向扫描相结合的探测方式。能够有效的完成人体全方位的扫描，提高了安检的效率。
【专利说明】一种毫米波成像方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种毫米波成像方法及系统，尤其涉及一种能快速进行毫米波成像的毫米波成像方法及系统。
【背景技术】
[0002]当今世界安全隐患日益加剧，使得迅速而有效地检测潜在危险品变为当务之急。机场安检区需要对众多的人群进行安检以便查找形态各异的危险品，以前，金属安检门足以检测出危险品。如今，这些危险品可能采用了包括金属和非金属的各种材料。这些危险品中可能包含粉末、塑料制品、陶制品、液体、凝胶以及非常纤薄的片状和散装爆炸物，而金属安检门对这些危险品束手无策。对全球航空安全构成威胁的新型危险品日趋复杂，需要与时俱进的技术予以应对防止造成危害。传统的人体安检仪包括两类，一种是手持式和通过式金属探测器，另一种是微剂量透射式X射线人体安全检查设备，前者功能单一，仅能检测出金属物品，对于非金属物品的无视以及接触式和近距离检测的缺陷注定了不能适应现代安检的功能需求，后者因X射线电离辐射会导致人体伤害而让人望而却步。相比之下，毫米波人体安检仪的突出优势是无辐射，同时对于非金属危险品具有识别能力，同时能区分可疑物的具体种类，成像素质稳定，随着近年来毫米波成像技术的不断发展和完善，毫米波安检仪市场前景越开越被看好，也越来越被国际社会所重视。毫米波成像技术主要有被动式成像技术和主动式成像技术两种，被动式成像技术是利用被检体自身发出的辐射波，通过探测接收装置来实现对被观测物体的成像，由于辐射源的不稳定性和偏弱性，当前的探测技术对这种被动式成像方式的精度不高，成像质量不够理想，实际应用突发性大，无法投入市场。主动式毫米波人体安检系统主要利用线型平面合成孔径技术和柱形合成孔径技术两种，其中线型平面合成孔径技术实时性不高，成像能力善不足，当前主要是柱形合成孔径技术为毫米波安检仪扫描的发展方向。
【发明内容】
[0003]本发明解决的技术问题是:构建一种毫米波成像方法及系统，克服现有技术毫米波成像实时性不高，成像能力善不足，成像慢的技术问题。
[0004]本发明的技术方案是:提供一种毫米波成像方法，成像系统包括:相对设置的呈弧形的第一毫米波天线阵列和第二毫米波天线阵列，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列分别由多对天线单元弧形分布排列形成，所述天线单元包括发射天线和接收天线；
所述毫米波成像方法包括:
所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列分别向弧形中间区域发射连续频率波，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列分别接收返回的毫米波，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列的所述多对天线单元依次按时序发射和接收毫米波，同时，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列在在竖直方向移动以形成对位于弧形中间区域的竖直方向发射和接收毫米波，所述图像处理模块根据所述第一毫米波收发模块和所述第二毫米波收发模块接收的毫米波进行图像合并处理以形成弧形中间区域待成像物体的三维图像。
[0005]本发明的进一步技术方案是:所述第一毫米波天线阵列弧形排列的天线单元形成的弧度为110度到130度，所述第二毫米波天线阵列弧形排列的天线单元形成的弧度为110度到130度。
[0006]本发明的进一步技术方案是:所述第一毫米波收发模块和所述第二毫米波收发模块的每个工作频点的频率相差为40 MHz到60MHz。
[0007]本发明的进一步技术方案是:所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列在竖直方向的移动周期为I秒到2秒。
[0008]本发明的进一步技术方案是:所述毫米波的工作频率范围为10GHz-50GHz的毫米波。
[0009]本发明的技术方案是:构建一种毫米波成像系统，包括:相对设置的呈弧形的第一毫米波天线阵列和第二毫米波天线阵列，连接所述第一毫米波天线阵列的第一毫米波收发模块，连接所述第二毫米波天线阵列的第二毫米波收发模块，驱动所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列上下移动的驱动装置，根据接收的毫米波信号进行图像处理的图像处理模块，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列分别由多对天线单元弧形分布排列形成，所述天线单元包括发射天线和接收天线，所述第一毫米波收发模块向所述第一毫米波天线阵列提供连续频率波，所述第一毫米波天线阵列向弧形中间区域发射，同时，所述第二毫米波收发模块向所述第二毫米波天线阵列提供连续频率波，所述第二毫米波天线阵列向弧形中间区域发射；所述第一毫米波收发模块通过所述第一毫米波天线阵列接收返回的毫米波，所述第二毫米波收发模块通过所述第二毫米波天线阵列接收返回的毫米波；所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列的所述多对天线单元依次按时序发射和接收毫米波，同时，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列在在竖直方向移动以形成对位于弧形中间区域的竖直方向发射和接收毫米波，所述图像处理模块根据所述第一毫米波收发模块和所述第二毫米波收发模块接收的毫米波进行图像合并处理以形成弧形中间区域待成像物体的三维图像。
[0010]本发明的进一步技术方案是:所述第一毫米波天线阵列弧形排列的天线单元形成的弧度为110度到130度，所述第二毫米波天线阵列弧形排列的天线单元形成的弧度为110度到130度。
[0011]本发明的进一步技术方案是:所述第一毫米波收发模块和所述第二毫米波收发模块提供工作频率范围为10GHZ-50GHZ的毫米波。
[0012]本发明的进一步技术方案是:还包括安装所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列的天线的框架，所述框架为方柱形，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列的天线分别安装在所述框架相对的两边。
[0013]本发明的进一步技术方案是:还包括安装所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列的天线的框架，所述框架为圆柱形，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列的天线分别安装在所述框架相对方向。
[0014]本发明的技术效果是:构建一种毫米波成像装置，成像系统包括:相对设置的呈弧形的第一毫米波天线阵列和第二毫米波天线阵列，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列分别由多对天线单元弧形分布排列形成，所述天线单元包括发射天线和接收天线。所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列分别向弧形中间区域发射连续频率波，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列分别接收返回的毫米波，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列的所述多对天线单元依次按时序发射和接收毫米波，同时，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列在在竖直方向移动以形成对位于弧形中间区域的竖直方向发射和接收毫米波，所述图像处理模块根据所述第一毫米波收发模块和所述第二毫米波收发模块接收的毫米波进行图像合并处理以形成弧形中间区域待成像物体的三维图像。本发明一种毫米波成像方法及系统，通过高速对环弧型的一对毫米波天线阵列上下平移扫描三维成像人体安检仪采取的是柱形合成孔径技术，这种安检系统采取了开关天线阵列上下机械带动的平移扫描和环弧状方向扫描相结合的探测方式。能够有效的完成人体全方位的扫描，提高了安检的效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。
[0017]如图1所示，本发明的【具体实施方式】是:提供一种毫米波成像方法，成像系统包括:相对设置的呈弧形的第一毫米波天线阵列I和第二毫米波天线阵列2，所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2分别由多对天线单元弧形分布排列形成，所述天线单元包括发射天线和接收天线。发射天线和接收天线可以并排横向排列，也可以并排竖向排列。具体实施例中，包括控制天线阵列工作的控制模块6。所述毫米波成像方法包括:所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2分别向弧形中间区域发射连续频率波，所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2分别接收返回的毫米波，所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2的所述多对天线单元依次按时序发射和接收毫米波，同时，所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2在在竖直方向移动以形成对位于弧形中间区域的竖直方向发射和接收毫米波，所述图像处理模块根据所述第一毫米波收发模块和所述第二毫米波收发模块接收的毫米波进行图像合并处理以形成弧形中间区域待成像物体的三维图像。
[0018]如图1所示，本发明的具体实施过程是:将待成像物体或人置于所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2形成的弧形区域中间，毫米波收发模块产生毫米波，并向所述第一毫米波天线阵列I提供连续频率波，所述第一毫米波天线阵列I向所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2形成的弧形区域发射毫米波，同时，毫米波收发模块产生毫米波，并向所述第二毫米波天线阵列2提供连续频率波，所述第二毫米波天线阵列2向所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2形成的弧形区域发射毫米波。由于所述天线单元包括发射毫米波的发射天线和接收毫米波的接收天线，每组天线单元的发射天线向中间区域发射毫米波后，该组天线单元的接收天线接收该组天线单元的发射天线发射的毫米波的回波信号。所述第一毫米波天线阵列I的所述多对天线单元依次按时序发射和接收毫米波，同时，所述第二毫米波天线阵列2的所述多对天线单元依次按时序发射和接收毫米波。再将所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2分别接收的毫米波回波信号转换成电信号后再进行图像处理，并对两个信号所成图像进行合并成像，以形成物体或人体完整的三信图像。具体实施例中，毫米波发生模块提供工作频率范围为10GHz-50GHz的毫米波。
[0019]如图1所示，本发明的优选实施方式是:所述第一毫米波天线阵列I弧形排列的天线单元形成的弧度为I1度到130度，所述第二毫米波天线阵列2弧形排列的天线单元形成的弧度为110度到130度。天线单元形成110度到130度弧度的天线形状，由于呈弧形，其扫描范围为整个弧形所在的中间区域，对于中间区域的人体或物体，形成呈扇形的全身覆盖扫描。
[0020]如图1所示，本发明的优选实施方式是:由于所述第一毫米波天线阵列I上的天线单元依次按时序发射和接收毫米波，所述第一毫米波收发模块每个工作频点的频率相差为40 MHz到60MHz。这样，既可以保证成像效果，又可以节约时间提高效率。同理，所述第二毫米波收发模块每个工作频点的频率相差为40 MHz到60MHz。
[0021]如图1所示，本发明的优选实施方式是:根据毫米波收发模块发生的毫米波的工作频率以及毫米波接收模块工作频点的频率相差来确定所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2在竖直方向的移动周期为I到2s。既可以保证成像效果，又可以节约时间提高效率。
[0022]如图1所示，本发明的【具体实施方式】是:构建一种毫米波成像系统，包括:相对设置的呈弧形的第一毫米波天线阵列I和第二毫米波天线阵列2，连接所述第一毫米波天线阵列I的第一毫米波收发模块3，连接所述第二毫米波天线阵列2的第二毫米波收发模块4，驱动所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2上下移动的驱动装置5，根据接收的毫米波信号进行图像处理的图像处理模块7，所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2分别由多对天线单元弧形分布排列形成，所述天线单元包括发射天线和接收天线，所述第一毫米波收发模块3向所述第一毫米波天线阵列I提供连续频率波，所述第一毫米波天线阵列I向弧形中间区域发射，同时，所述第二毫米波收发模块4向所述第二毫米波天线阵列2提供连续频率波，所述第二毫米波天线阵列2向弧形中间区域发射；所述第一毫米波收发模块3通过所述第一毫米波天线阵列I接收返回的毫米波，所述第二毫米波收发模块4通过所述第二毫米波天线阵列2接收返回的毫米波；所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2的所述多对天线单元依次按时序发射和接收毫米波，同时，所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2在在竖直方向移动以形成对位于弧形中间区域的竖直方向发射和接收毫米波，所述图像处理模块7根据所述第一毫米波收发模块3和所述第二毫米波收发模块4接收的毫米波进行图像合并处理以形成弧形中间区域待成像物体的三维图像。具体实施例中，包括控制系统工作的控制模块6，包括控制所述第一毫米波收发模块3、所述、第二毫米波收发模块4、驱动模块5、所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2等。
[0023]如图1所示，本发明的具体实施过程是:将待成像物体或人置于所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2形成的弧形区域中间，所述第一毫米波收发模块3产生毫米波，并向所述第一毫米波天线阵列I提供连续频率波，所述第一毫米波天线阵列I向所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2形成的弧形区域发射毫米波，同时，所述第二毫米波收发模块4产生毫米波，并向所述第二毫米波天线阵列2提供连续频率波，所述第二毫米波天线阵列2向所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2形成的弧形区域发射毫米波。由于所述天线单元包括发射毫米波的发射天线和接收毫米波的接收天线，发射天线和接收天线可以并排横向排列，也可以并排竖向排列。每组天线单元的发射天线向中间区域发射毫米波后，该组天线单元的接收天线接收该组天线单元的发射天线发射的毫米波的回波信号。所述第一毫米波收发模块3通过所述第一毫米波天线阵列I接收返回的毫米波，所述第二毫米波收发模块4通过所述第二毫米波天线阵列2接收返回的毫米波。所述第一毫米波天线阵列I的所述多对天线单元依次按时序发射和接收毫米波，同时，所述第二毫米波天线阵列2的所述多对天线单元依次按时序发射和接收毫米波。再将所述第一毫米波天线阵列I接收的毫米波回波信号传送到第一毫米波收发模块3，将所述第二毫米波天线阵列2接收的毫米波回波信号传送到第二毫米波收发模块4，系统将第一毫米波收发模块3和第二毫米波收发模块4将接收的回波信号转换成电信号后再传送到所述图像处理模块7，由所述图像处理模块7进行图像处理。所述图像处理模块7对两个信号所生成图像进行合并成像，以形成物体或人体完整的三信图像。具体实施例中，所述第一毫米波收发模块3和所述第二毫米波收发模块4提供工作频率范围为10GHz-50GHz的毫米波。
[0024]如图1所示，本发明的优选实施方式是:所述第一毫米波天线阵列I弧形排列的天线单元形成的弧度为I1度到130度，所述第二毫米波天线阵列2弧形排列的天线单元形成的弧度为110度到130度。天线单元形成110度到130度弧度的天线形状，由于呈弧形，其扫描范围为整个弧形所在的中间区域，对于中间区域的人体或物体，形成呈扇形的全身覆盖扫描。
[0025]如图1所示，本发明的优选实施方式是:由于所述第一毫米波天线阵列I上的天线单元依次按时序发射和接收毫米波，所述第一毫米波收发模块每个工作频点的频率相差为40 MHz到60MHz。这样，既可以保证成像效果，又可以节约时间提高效率。同理，所述第二毫米波收发模块每个工作频点的频率相差为40 MHz到60MHz。
[0026]如图1所示，本发明的优选实施方式是:还包括安装所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2的天线的框架8，所述框架8为方柱形，所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2的天线分别安装在所述框架8相对的两边。或者还包括安装所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2的天线的框架8，所述框架8为圆柱形，所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2的天线分别安装在所述框架相对方向。
[0027]本发明的技术效果是:构建一种毫米波成像方法及系统，成像系统包括:相对设置的呈弧形的第一毫米波天线阵列I和第二毫米波天线阵列2，所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2分别由多对天线单元弧形分布排列形成，所述天线单元包括发射天线和接收天线。所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2分别向弧形中间区域发射连续频率波，所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2分别接收返回的毫米波，所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2的所述多对天线单元依次按时序发射和接收毫米波，同时，所述第一毫米波天线阵列I和所述第二毫米波天线阵列2在在竖直方向移动以形成对位于弧形中间区域的竖直方向发射和接收毫米波，所述图像处理模块根据所述第一毫米波收发模块和所述第二毫米波收发模块接收的毫米波进行图像合并处理以形成弧形中间区域待成像物体的三维图像。本发明一种毫米波成像方法及系统，通过高速对环弧型的一对毫米波天线阵列上下平移扫描三维成像人体安检仪采取的是柱形合成孔径技术，这种安检系统采取了开关天线阵列上下机械带动的平移扫描和环弧状方向扫描相结合的探测方式。能够有效的完成人体全方位的扫描，提高了安检的效率。
[0028]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种毫米波成像方法，其特征在于，成像系统包括:相对设置的呈弧形的第一毫米波天线阵列和第二毫米波天线阵列，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列分别由多对天线单元弧形分布排列形成，所述天线单元包括发射天线和接收天线； 所述毫米波成像方法包括: 所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列分别向弧形中间区域发射连续频率波，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列分别接收返回的毫米波，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列的所述多对天线单元依次按时序发射和接收毫米波，同时，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列在在竖直方向移动以形成对位于弧形中间区域的竖直方向发射和接收毫米波，所述图像处理模块根据所述第一毫米波收发模块和所述第二毫米波收发模块接收的毫米波进行图像合并处理以形成弧形中间区域待成像物体的三维图像。
2.根据权利要求1所述毫米波成像方法，其特征在于，所述第一毫米波天线阵列弧形排列的天线单元形成的弧度为110度到130度，所述第二毫米波天线阵列弧形排列的天线单元形成的弧度为110度到130度。
3.根据权利要求1所述毫米波成像方法，其特征在于，所述第一毫米波收发模块和所述第二毫米波收发模块的每个工作频点的频率相差为40 MHz到60MHz。
4.根据权利要求1所述毫米波成像方法，其特征在于，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列在竖直方向的移动周期为I秒到2秒。
5.根据权利要求1所述毫米波成像方法，其特征在于，所述毫米波的工作频率范围为10GHz-50GHz的毫米波。
6.一种毫米波成像系统，其特征在于，包括:相对设置的呈弧形的第一毫米波天线阵列和第二毫米波天线阵列，连接所述第一毫米波天线阵列的第一毫米波收发模块，连接所述第二毫米波天线阵列的第二毫米波收发模块，驱动所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列上下移动的驱动装置，根据接收的毫米波信号进行图像处理的图像处理模块，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列分别由多对天线单元弧形分布排列形成，所述天线单元包括发射天线和接收天线，所述第一毫米波收发模块向所述第一毫米波天线阵列提供连续频率波，所述第一毫米波天线阵列向弧形中间区域发射，同时，所述第二毫米波收发模块向所述第二毫米波天线阵列提供连续频率波，所述第二毫米波天线阵列向弧形中间区域发射；所述第一毫米波收发模块通过所述第一毫米波天线阵列接收返回的毫米波，所述第二毫米波收发模块通过所述第二毫米波天线阵列接收返回的毫米波；所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列的所述多对天线单元依次按时序发射和接收毫米波，同时，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列在在竖直方向移动以形成对位于弧形中间区域的竖直方向发射和接收毫米波，所述图像处理模块根据所述第一毫米波收发模块和所述第二毫米波收发模块接收的毫米波进行图像合并处理以形成弧形中间区域待成像物体的三维图像。
7.根据权利要求6所述毫米波成像系统，其特征在于，所述第一毫米波天线阵列弧形排列的天线单元形成的弧度为110度到130度，所述第二毫米波天线阵列弧形排列的天线单元形成的弧度为110度到130度。
8.根据权利要求6所述毫米波成像系统，其特征在于，所述第一毫米波收发模块和所述第二毫米波收发模块提供工作频率范围为10GHz-50GHz的毫米波。
9.根据权利要求6所述毫米波成像系统，其特征在于，还包括安装所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列的天线的框架，所述框架为方柱形，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列的天线分别安装在所述框架相对的两边。
10.根据权利要求6所述毫米波成像系统，其特征在于，还包括安装所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列的天线的框架，所述框架为圆柱形，所述第一毫米波天线阵列和所述第二毫米波天线阵列的天线分别安装在所述框架相对方向。
【文档编号】G01S13/90GK104375145SQ201410620154
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月7日 优先权日:2014年11月7日
【发明者】黄继宏 申请人:深圳市一体投资控股集团有限公司