一种二维扫描被动毫米波成像系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种二维扫描被动毫米波成像系统及方法，包括：成像系统外壳，用于为可旋转反射板透波，并为可旋转反射板、椭球反射面、固定反射板和接收与成像系统遮光；伺服系统，用于带动成像系统外壳旋转；可旋转反射板，用于毫米波信号至椭球反射面；椭球反射面，用于反射毫米波信号至固定反射板；固定反射板，用于反射毫米波信号至接收与成像系统；接收与成像系统，用于接收毫米波信号并转化为电压信号；采集系统，用于接收电压信号并转化为数字信号；计算机，用于接收数字信号并处理为图像显示。本发明专利技术增加了扫描面积，减小了系统体积，降低了成本。

A two-dimensional scanning passive millimeter wave imaging system and method

The invention discloses a two-dimensional scanning passive millimeter wave imaging system and method, including: an imaging system shell, which is used for transmitting waves for a rotatable reflecting plate, and for shading light for a rotatable reflecting plate, an ellipsoid reflecting surface, a fixed reflecting plate and a receiving and imaging system; a servo system, which is used for driving the imaging system shell to rotate; a rotatable reflecting plate, which is used for transmitting millimeter wave signals to an ellipsoid reflecting surface ; ellipsoid reflector for reflecting millimeter wave signal to fixed reflector; fixed reflector for reflecting millimeter wave signal to receiving and imaging system; receiving and imaging system for receiving millimeter wave signal and converting it into voltage signal; acquisition system for receiving voltage signal and converting it into digital signal; computer for receiving digital signal and processing it into image display. The invention increases scanning area, reduces system volume and reduces cost.

【技术实现步骤摘要】
一种二维扫描被动毫米波成像系统及方法
本专利技术属于毫米波成像领域，特别是涉及一种二维扫描被动毫米波成像系统及方法。
技术介绍
被动毫米波成像系统完全不发射电磁波，仅靠接受物体自身的辐射来识别目标，因此，无目标闪烁和对人体辐射等缺点。传统的安检设备有金属探测系统、X射线安检系统等。显然，金属安检系统只能探测金属物品，对像爆炸物、毒品这种非金属危险物品无法检测识别。X射线安检系统由于对人体有害，所以也不能用于对人体的检测。授权公告号为CN206224001U的技术专利《基于毫米波成像的全方位安检系统》在支撑框架上安装了毫米波发射链路、多个毫米波阵列天线，用于从不同角度向被测对象发射毫米波信号，并接收从被测对象反射回路的回波信号。这种安检系统存在对人体进行辐射、影响人员身体健康安全的缺点。授权公告号为CN106252885B的专利技术专利《应用于毫米波成像系统的电扫描阵列天线装置》公开了一种为线性阵列天线或平面阵列天线的阵列天线，可实现一维或者二维扫描。该设计存在的问题是成像系统体积大，占用较多空间，并且需要大量天线，成本高。授权公告号CN104076358的专利技术专利《一种被动式毫米波成像安检设备》公开了一种较为成熟的被动式毫米波成像设备。该设备采用了只旋转反射板的方法来实现垂直方向上的波束扫描，并通过两排水平方向上有一定错位的接收天线来接收信号，最后通过对采样信号的处理来实现成像。但是，单一旋转反射板只能在垂直方向上实现波束扫描，导致水平方向的采样数量较少，扫描的水平视场较窄，工作效率低。为弥补水平方向采样不足的问题，接收天线一般在水平方向上装有较多的辐射计。因此，这类毫米波成像设备往往成本较高。为解决上述成像系统占用空间大、水平视场窄、成本高的问题，本专利提出了一种二维扫描被动毫米波成像方法。为实现水平扫描本专利技术提供了旋转整个成像系统这一方法，这一方法不仅实现了水平扫描，而且相对于水平移动成像系统更好实现且占用空间更小。通过转动反射板实现垂直方向的扫描，转动整个成像系统实现水平方向的扫描，两个方向的扫描各独立控制，灵活性高。此外，通过折叠光路的原理，利用两个反射板来实现了成像系统的小型化，减小了占用空间。这种二维扫描的办法，一是对成像系统大角度转动展宽了扫描区域；二是对成像系统小角度转动增加采样数，并且采样数目可灵活控制，这样一来提高了分辨率，减少了对辐射计的使用，降低了成本。综上所述，本专利针对现有的毫米波成像系统存在的问题，提出了一种二维扫描被动毫米波成像方法，扩宽了水平视场，并可灵活多样的改变采样率，提高了分辨率。适用于客流量较大的机场、火车站等场所，工作效率高、体积小、分辨率高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种二维扫描被动毫米波成像系统及方法，以解决现有的被动毫米波成像系统视场窄、体积大、工作效率慢、使用辐射计数目多等问题。本专利技术通过以下技术方案实现：一种二维扫描被动毫米波成像系统，包括成像系统外壳、可旋转反射板、椭球反射面、伺服系统、固定反射板、接收与成像系统、采集系统和计算机，其中，所述成像系统外壳，用于为所述可旋转反射板透波，并为所述可旋转反射板、椭球反射面、固定反射板和接收与成像系统遮光；所述伺服系统，用于受所述计算机控制带动成像系统外壳旋转；所述可旋转反射板，用于受所述计算机控制调整反射角度，反射待测人员的毫米波信号至所述椭球反射面；所述椭球反射面，用于反射所述可旋转反射板反射出的毫米波信号至所述固定反射板；所述固定反射板，用于反射所述椭球反射面反射出的毫米波信号至所述接收与成像系统；所述接收与成像系统，用于接收所述固定反射板反射出的毫米波信号，并转化为电压信号发送至所述采集系统；所述采集系统，用于接收并记录所述接收与成像系统发出的电压信号，转化为数字信号发送至所述计算机；所述计算机，用于接收所述采集系统发送的数字信号，并处理为图像显示，还用于控制所述伺服系统和所述可旋转反射板转动。进一步的，所述可旋转反射板、椭球反射面、固定反射板和接收与成像系统皆安装于所述成像系统外壳中，所述可旋转反射板和固定反射板分别安装在所述椭球反射面的两个焦点处。进一步的，所述成像系统外壳为圆柱型外壳。进一步的，所述可旋转反射板沿竖直方向转动。进一步的，所述伺服系统沿水平方向转动。进一步的，所述接收与成像系统为辐射计阵列。一种二维扫描被动毫米波成像方法，基于上述的一种二维扫描被动毫米波成像系统，所述二维扫描被动毫米波成像方法包括以下步骤：步骤一：计算机控制伺服系统水平旋转，带动可旋转反射板复位至初始位置；步骤二：待测人员走入待测区域后沿圆弧形路径行走，计算机控制伺服系统带动成像系统外壳沿水平方向开始跟转；步骤三：在跟转过程中，计算机控制可旋转反射板沿竖直方向调整角度，以对待测人员进行成列的扫描，并生成多组采样数据；步骤四：判断所述多组采样数据是否涵盖了待测人员的全部区域，若是，执行步骤五；否则，返回步骤三，步骤五：计算机综合多组采样数据生成并显示完整扫描图，返回步骤一。一种二维扫描被动毫米波成像方法，基于上述的一种二维扫描被动毫米波成像系统，所述二维扫描被动毫米波成像方法包括以下步骤：步骤一：待测人员走入待测区域站定后，计算机控制伺服系统水平转动，带动可旋转反射板扫描最低一行区域，并生成一组采样数据；步骤二：计算机控制可旋转反射板调整角度上调，使可旋转反射板的被动毫米波接收侧正对相邻的上一行区域；步骤三：计算机控制伺服系统水平转动，带动可旋转反射板进行水平扫描，并生成下一组采样数据；步骤四：计算机判断所述下一组采样数据中是否还能检测到毫米波，若是：执行步骤五；否则，返回步骤二；步骤五：计算机综合多组采样数据生成并显示完整扫描图。一种二维扫描被动毫米波成像方法，基于上述的一种二维扫描被动毫米波成像系统，所述二维扫描被动毫米波成像方法包括以下步骤：步骤一：待测人员走入待测区域站定后，计算机控制伺服系统水平转动，带动可旋转反射板从最左一列开始扫描，并生成一组采样数据；步骤二：计算机控制伺服系统水平转动，带动可旋转反射板的被动毫米波接收侧正对相邻的下一列区域；步骤三：计算机控制可旋转反射板竖直转动，对下一列区域进行成列扫描，并生成一组采样数据；步骤四：计算机判断所述下一组采样数据是否已是待测区域最右一列的采样数据，若是，执行步骤五；否则，返回步骤二；步骤五：计算机综合多组采样数据生成并显示完整扫描图。本专利技术具有如下有益效果：(1)成像系统的旋转扩宽了水平视场，增加了扫描面积，可检测多个目标，对目标进行跟踪检测。(2)单独控制水平和垂直两方向的扫描提供了多种图像处理办法，提高了图像的准确率。(3)在对单一目标进行检测时可旋转整个成像系统来进行水平方向的扫描，减少了辐射计的使用数目，降低了成本。(4)利用折本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维扫描被动毫米波成像系统，其特征在于，包括成像系统外壳(3)、可旋转反射板(4)、椭球反射面(5)、伺服系统(6)、固定反射板(7)、接收与成像系统(8)、采集系统(9)和计算机(10)，其中，/n所述成像系统外壳(3)，用于为所述可旋转反射板(4)透波，并为所述可旋转反射板(4)、椭球反射面(5)、固定反射板(7)和接收与成像系统(8)遮光；/n所述伺服系统(6)，用于受所述计算机(10)控制带动成像系统外壳(3)旋转；/n所述可旋转反射板(4)，用于受所述计算机(10)控制调整反射角度，反射待测人员(2)的毫米波信号至所述椭球反射面(5)；/n所述椭球反射面(5)，用于反射所述可旋转反射板(4)反射出的毫米波信号至所述固定反射板(7)；/n所述固定反射板(7)，用于反射所述椭球反射面(5)反射出的毫米波信号至所述接收与成像系统(8)；/n所述接收与成像系统(8)，用于接收所述固定反射板(7)反射出的毫米波信号，并转化为电压信号发送至所述采集系统(9)；/n所述采集系统(9)，用于接收并记录所述接收与成像系统(8)发出的电压信号，转化为数字信号发送至所述计算机(10)；/n所述计算机(10)，用于接收所述采集系统(9)发送的数字信号，并处理为图像显示，还用于控制所述伺服系统(6)和所述可旋转反射板(4)转动。/n...

【技术特征摘要】
1.一种二维扫描被动毫米波成像系统，其特征在于，包括成像系统外壳(3)、可旋转反射板(4)、椭球反射面(5)、伺服系统(6)、固定反射板(7)、接收与成像系统(8)、采集系统(9)和计算机(10)，其中，
所述成像系统外壳(3)，用于为所述可旋转反射板(4)透波，并为所述可旋转反射板(4)、椭球反射面(5)、固定反射板(7)和接收与成像系统(8)遮光；
所述伺服系统(6)，用于受所述计算机(10)控制带动成像系统外壳(3)旋转；
所述可旋转反射板(4)，用于受所述计算机(10)控制调整反射角度，反射待测人员(2)的毫米波信号至所述椭球反射面(5)；
所述椭球反射面(5)，用于反射所述可旋转反射板(4)反射出的毫米波信号至所述固定反射板(7)；
所述固定反射板(7)，用于反射所述椭球反射面(5)反射出的毫米波信号至所述接收与成像系统(8)；
所述接收与成像系统(8)，用于接收所述固定反射板(7)反射出的毫米波信号，并转化为电压信号发送至所述采集系统(9)；
所述采集系统(9)，用于接收并记录所述接收与成像系统(8)发出的电压信号，转化为数字信号发送至所述计算机(10)；
所述计算机(10)，用于接收所述采集系统(9)发送的数字信号，并处理为图像显示，还用于控制所述伺服系统(6)和所述可旋转反射板(4)转动。


2.根据权利要求1所述的一种二维扫描被动毫米波成像系统，其特征在于，所述可旋转反射板(4)、椭球反射面(5)、固定反射板(7)和接收与成像系统(8)皆安装于所述成像系统外壳(3)中，所述可旋转反射板(4)和固定反射板(7)分别安装在所述椭球反射面(5)的两个焦点处。


3.根据权利要求2所述的一种二维扫描被动毫米波成像系统，其特征在于，所述成像系统外壳(3)为圆柱型外壳。


4.根据权利要求2所述的一种二维扫描被动毫米波成像系统，其特征在于，所述可旋转反射板(4)沿竖直方向转动。


5.根据权利要求1所述的一种二维扫描被动毫米波成像系统，其特征在于，所述伺服系统(6)沿水平方向转动。


6.根据权利要求1所述的一种二维扫描被动毫米波成像系统，其特征在于，所述接收与成像系统(8)为辐射计阵列。


7.一种二维扫描被动毫米波成像方法，基于权利要求1-6任一项所述的一种二维扫描被动毫米波成像系统，其特征在于，所述二维扫描...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱景辉，王楠楠，闫龙，邱爽，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23