毫米波收发天线阵列、毫米波扫描成像系统及其成像方法技术方案

公开了一种毫米波收发天线阵列、毫米波扫描成像系统及其成像方法。根据实施例，毫米波收发天线阵列可以包括排布成阵列的多个子单元。基于毫米波收发天线阵列对对象的扫描数据来重建对象的图像的方法可以包括：分别基于各子单元的扫描数据，重建对象的第一图像；识别第一图像中的感兴趣区域；以及针对感兴趣区域，基于整个毫米波收发天线阵列的数据，重建感兴趣区域的第二图像。

【技术实现步骤摘要】
毫米波收发天线阵列、毫米波扫描成像系统及其成像方法
本公开一般地涉及安检
，尤其涉及一种实时主动式毫米波扫描成像系统及其成像方法以及适用于该系统的毫米波收发天线阵列。
技术介绍
为了保障公共安全，在重要的公共场所入口处进行安全检查是一项必要的手段。现有针对行李物品的安全检查相对较为成熟，采用基于X射线的透射或断层成像技术能够对行李物品形成高分辨率的二维或三维图像，从而实现快速并且高效的安全检查。人体安检由于其特殊性对安检技术提出了更高的要求。基于X射线的透射或背散射成像技术虽然能够形成人体高分辨率的透射或体表图像，但是由于X射线的致电离性，有可能对公众造成健康方面的威胁，因而仅适合于特殊的应用场所。相比于X射线，毫米波不具致电离性，并且能够穿透衣物、塑料和纸张等遮挡材料，因而特别适用于面向公众的人体安检。毫米波人体安检技术主要可以分为主动式和被动式两种。相比被动式成像，主动式毫米波成像图像分辨率高、对可疑物的识别能力强，因而更具有应用前景。现有主动式毫米波成像技术主要有基于线阵扫描的平面或圆柱成像和基于多发多收技术的面阵成像两大类。采用线阵加机械扫描的方案，需要受检人在设备前静止站立几秒，扫描时间长；基于多发多收技术的面阵成像虽然可以以每秒多帧的速度完成扫描，但是由于其特殊的稀疏排布及数据处理方式，图像重建时间较长，远远无法满足实时成像的需求。
技术实现思路
根据本公开的一方面，旨在提供一种主动式毫米波扫描成像系统，该系统能够实时地完成对对象的扫描。根据本公开的另一方面，旨在提供一种快速的图像重建方法，在保证图像分辨率的前提下实现对毫米波全息数据的实时重建。根据本公开的实施例，提供了一种基于毫米波收发天线阵列对对象的扫描数据来重建对象的图像的方法。毫米波收发天线阵列包括排布成阵列的多个子单元。该方法包括：分别基于各子单元的扫描数据，重建对象的第一图像；识别第一图像中的感兴趣区域；以及针对感兴趣区域，基于整个毫米波收发天线阵列的数据，重建感兴趣区域的第二图像。本公开提出了分级重建的思想。具体地，在第一级重建中，可以仅基于局部扫描数据进行；而在针对感兴趣区域的第二级重建中，可以基于整体数据进行。在第一级重建中，可以得到低分辨率图像；而在第二级重建中，可以获得感兴趣区域的高分辨率图像。例如，第一级重建可以采用基于快速傅里叶变换的重建算法，第二级重建可以采用反向传播算法通过这种分级重建思想，可以大大降低计算量，并因此可以实现实时或近似实时的成像。根据本公开的实施例，扫描数据可以是毫米波收发天线阵列对于对象进行全扫描而获得的全息数据。全息数据携带了对对象进行重建所需的各种信息。根据本公开的实施例，毫米波收发天线阵列可以是稀疏排布的面阵天线。例如，子单元可以呈矩形状(例如，正方形)。子单元可以只在其形状(矩形或正方形)的四边处包括天线，例如，包括沿矩形的彼此相对的第一边和第二边设置的第一毫米波发射天线线阵和第二毫米波发射天线线阵以及沿矩形的彼此相对的第三边和第四边设置的第一毫米波接收天线线阵和第二毫米波接收天线线阵。各子单元可以拼接构成网格状排布的毫米波收发天线阵列，其中相邻的两个子单元可以共用一条发射或接收天线线阵。这种稀疏排布可以降低天线部件的数量。在这种稀疏排布阵列的情况下，在各子单元中，可以按照发射天线与接收天线中心位置进行等效，得到近似单发单收满阵全息数据，以便进行图像重建。通过这种等效，可以更好地适用图像重建算法。另外，在等效时，为了降低误差，还可以在各子单元中，基于对象的中心，对近似单发单收满阵全息数据进行相位补偿。根据本公开的实施例，还提供了一种毫米波扫描成像系统，包括：毫米波收发天线阵列，包括排布成阵列的多个子单元，配置为对对象进行扫描以获得扫描数据；处理器，电连接至毫米波收发天线阵列；以及存储器，电连接至处理器，并且存储有指令，所述指令在由处理器执行时使处理器进行如下操作：分别基于各子单元的扫描数据，重建对象的第一图像；识别第一图像中的感兴趣区域；以及针对感兴趣区域，基于整个毫米波收发天线阵列的数据，重建感兴趣区域的第二图像。根据本公开的实施例，毫米波收发天线阵列可以被配置为对对象进行全扫描，以获得全息数据。根据本公开的实施例，子单元可以呈矩形状例如正方形形状，并可以包括沿矩形的彼此相对的第一边和第二边设置的第一毫米波发射天线线阵和第二毫米波发射天线线阵以及沿矩形的彼此相对的第三边和第四边设置的第一毫米波接收天线线阵和第二毫米波接收天线线阵。根据本公开的实施例，各子单元可以拼接构成网格状排布的毫米波收发天线阵列，其中相邻的两个子单元可以共用一条发射或接收天线线阵。根据本公开的实施例，毫米波收发天线阵列可以被配置为在一个发射天线发射毫米波信号时，阵列中所有的接收天线均接收从对象反射的毫米波信号。或者，毫米波收发天线阵列可以被配置为在一个发射天线发射毫米波信号时，仅位于与该发射天线同一子单元中的接收天线接收从对象反射的毫米波信号。根据本公开的实施例，指令在由处理器执行时还可以使处理器进行如下操作：在各子单元中，按照发射天线与接收天线中心位置进行等效，得到近似单发单收满阵全息数据，其中，基于得到的近似单发单收满阵全息数据，重建第一图像。根据本公开的实施例，指令在由处理器执行时还可以使处理器进行如下操作：在各子单元中，基于对象的中心，对近似单发单收满阵全息数据进行相位补偿，其中，基于相位补偿后的近似单发单收满阵全息数据，重建第一图像。根据本公开的实施例，还提供了一种毫米波收发天线阵列，包括排布成阵列的多个子单元，各子单元呈矩形状且包括：沿矩形的彼此相对的第一边和第二边设置的第一毫米波发射天线线阵和第二毫米波发射天线线阵；以及沿矩形的彼此相对的第三边和第四边设置的第一毫米波接收天线线阵和第二毫米波接收天线线阵。根据本公开的实施例，子单元可以呈正方形状。根据本公开的实施例，各子单元可以拼接构成网格状排布的毫米波收发天线阵列，其中相邻的两个子单元可以共用一条发射或接收天线线阵。根据本公开的实施例，毫米波收发天线阵列还可以包括：第一毫米波源，被配置为产生第一信号；第二毫米波源，被配置为产生第二信号；混频器，被配置为对第一信号和第二信号进行混频，以得到混频信号；发射模块，被配置为基于第一信号，驱动发射天线发射毫米波；开关矩阵，连接在第一毫米波源和发射模块之间，被配置为控制发射天线的切换；以及接收模块，被配置为接收由接收天线接收到的毫米波信号，并基于混频信号，对接收到的毫米波信号进行解调。根据本公开的实施例，能够通过毫米波收发天线阵列实现对对象的(近似)实时扫描，并采用分级重建的思想大幅降低计算量，从而实现(近似)实时的主动式毫米波成像。附图说明通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1是示出根据本公开实施例的毫米波扫描成像系统的结构示意图；图2是示出根据本公开实施例的毫米波收发模块的结构示意图；图3是示出根据本公开实施例的毫米波收发天线阵列的排布示意图；图4是示出根据本公开实施例的对子单元数据进行等效的操作的示意图；图5是示出根据本公开实施例的在对对象进行扫描时一发多收工作的示意图；图6是示出根据本专利技术的实施例的成像方法的流程图。贯穿附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于毫米波收发天线阵列对对象的扫描数据来重建对象的图像的方法，其中毫米波收发天线阵列包括排布成阵列的多个子单元，该方法包括：分别基于各子单元的扫描数据，重建对象的第一图像；识别第一图像中的感兴趣区域；以及针对感兴趣区域，基于整个毫米波收发天线阵列的数据，重建感兴趣区域的第二图像。

【技术特征摘要】
2018.03.09 CN 20181019341341.一种基于毫米波收发天线阵列对对象的扫描数据来重建对象的图像的方法，其中毫米波收发天线阵列包括排布成阵列的多个子单元，该方法包括：分别基于各子单元的扫描数据，重建对象的第一图像；识别第一图像中的感兴趣区域；以及针对感兴趣区域，基于整个毫米波收发天线阵列的数据，重建感兴趣区域的第二图像。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述扫描数据是毫米波收发天线阵列对于对象进行全扫描而获得的全息数据。3.根据权利要求1所述的方法，其中，采用基于快速傅里叶变换的重建算法，来重建第一图像。4.根据权利要求1所述的方法，其中，采用反向传播算法，来重建第二图像。5.根据权利要求1所述的方法，其中，子单元呈矩形状，包括沿矩形的彼此相对的第一边和第二边设置的第一毫米波发射天线线阵和第二毫米波发射天线线阵以及沿矩形的彼此相对的第三边和第四边设置的第一毫米波接收天线线阵和第二毫米波接收天线线阵，其中，重建第一图像包括：在各子单元中，按照发射天线与接收天线中心位置进行等效，得到近似单发单收满阵全息数据，其中，基于得到的近似单发单收满阵全息数据，重建第一图像。6.根据权利要求5所述的方法，其中，重建第一图像还包括：在各子单元中，基于对象的中心，对近似...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵自然，陈志强，李元景，乔灵博，郑志敏，金颖康，刘文国，沈宗俊，罗希雷，
申请(专利权)人：同方威视技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11