使用微波成像进行安全检查的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种安全检查系统，其使用微波辐射来成像人体对象或其他物品上的目标。该系统包括天线元件的阵列，所述天线元件可用各自的相位延迟来编程，从而朝着人体对象或物品上的目标定向微波照射波束。天线元件还能够接收反射自目标的反射微波照射。处理器可操作来测量反射微波照射的强度以确定人体对象或物品的图像内的像素值。多个波束可以朝着人体对象或物品被定向，以获得处理器用来构建图像的相应像素值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
面对恐怖主义威胁的不断增长，在安全检查站检查人和其他物品是否携带有武器和其他类型违禁品的工作变得非常重要，所述安全检查站例如位于机场、音乐会、体育比赛、法庭、联邦政府、学校和其他类型的可能遭受恐怖袭击的公共和私人设施。目前在安全检查站处的传统安全检查系统包括由安检员、金属探测器和X射线系统所执行的物理检查，例如视觉和/或触觉检查。但是，由安检员执行的物理检查非常繁重、不可靠而且带有侵犯性。另外，金属探测器易于产生错误警报，并且不能检测非金属物体，例如塑料或液体炸药、塑料或陶瓷手枪或刀具以及毒品。此外，X射线系统会造成健康危害，尤其对于重复暴露于X射线辐射中的那些人，例如机场工作人员，并且X射线系统还无法检测某些材料/几何体，例如陶瓷刀具。由于需要改善安全检查系统，因此已经提出了各种微波成像系统，以作为对现有系统的替代。微波辐射一般被定义为波长在无线电波和红外波之间的电磁辐射。微波辐射相对于X射线辐射的优点在于微波辐射是不电离的，因此在适中的功率电平上不会对人造成已知的健康危害。另外，在微波辐射的谱带上，大多数绝缘材料(例如衣服、纸张、塑料和皮革)都是几乎透明的。从而，微波成像系统能够穿透衣服而对被衣服所隐藏的物品进行成像。目前，有若干微波成像技术可用。例如，一种技术响应于对目标的主动微波照射，使用微波探测器阵列来捕获由目标发射的被动微波能量或从目标反射回的反射微波能量。通过相对于物品的位置扫描(移动)探测器阵列，和/或调整被发射或检测的微波能量的频率(或波长)，从而构建人或其他物品的二维或三维图像。例如，由David M.Sheen等人所著的文章“Three-Dimensional Millimeter-Wave Imaging for Concealed WeaponDetection”(IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，Vol.49，No.9，2001年9月，第1581-1592页)描述了一种三维全息微波成像技术，该技术使用扫描条来机械地移动探测器的线性阵列，从而扫描物品或人。所产生的测量数据被用于重建物品的全息图像。但是，这样的扫描系统通常需要机械地移动部件，和/或在处理之后集中地重建图像，这两方面都会增加微波成像系统的成本和复杂性。另一技术使用透镜将微波照射的波束聚焦在微波探测器的阵列上。这种技术例如在P.F.Goldsmith等人所著的文章“Focal Plane ImagingSystems for Millimeter Wavelengths”(IEEE Transactions on MicrowaveTheory and Techniques，Vol.41，No.10，1993年10月，第1664-1675页)中有所描述。但是，使用透镜来聚焦微波能量的微波成像系统通常具有有限的视场和很小的孔径尺寸。另外，在很多应用中，透镜系统的成本可能相当高。因此，需要一种节约成本且简单的微波成像系统用于对人或其他物品进行安全检查，该系统不需要任何移动部件。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种安全检查系统，其包括人体对象能够步行通过的入口以及含天线元件阵列的扫描面板，天线元件可用各自的相位延迟来编程，从而朝着人体对象上的目标定向微波照射波束。天线元件还能够接收反射自目标的反射微波照射。处理器可操作来测量反射微波照射的强度，以确定人体对象的图像内的像素值。多个波束可以朝着人体对象或物品被定向以获得处理器用来构建图像的相应像素值。在一个实施例中，所述阵列是包括多个反射天线元件的反射器天线阵列。微波源朝着天线元件发射微波照射，天线元件接着基于各自的编程相位延迟来反射微波照射，以朝着目标定向微波照射波束。在另一实施例中，反射器天线阵列被配置为还接收反射自目标的反射微波照射，并且基于与反射天线元件中的每一个相关联的附加的各自的相位延迟，而朝着接收微波天线反射所述反射微波照射。在另一实施例中，扫描面板包括两个或更多扫描面板，每个扫描面板用于成像人体对象的不同部分。所述两个或更多扫描面板可以被同时操作以同时获得两个或更多像素值。在另一实施例中，扫描面板能够朝着人体对象上的不同目标同时定向具有不同频率的多个微波波束。在另一实施例中，为了检查人和其他物品，安全检查系统包括用于提供微波照射的微波源；包括多个天线元件的反射器天线阵列，天线元件中的每一个都可用各自的相位延迟来编程，以朝着目标上的位置反射微波照射，并接收反射自目标上位置的反射微波照射；以及处理器，其可操作来测量反射微波照射的强度，以确定目标的图像内的像素值。优点在于，本专利技术的实施例能够使用节约成本且简单的微波成像系统来成像隐藏对象，该微波成像系统不需要移动部件。此外，本专利技术提供除了上述实施例之外或替代上述实施例的具有其他特征和优点的实施例。从以下参考附图的描述中这些特征和优点中的许多将变得清楚。附图说明下面将参考附图来描述所公开的专利技术，所述附图示出了本专利技术的示例性实施例，并且这些附图通过参考被并入到说明书中，其中图1是根据本专利技术实施例的简化示例性微波安全检查系统的示意图；图2是根据本专利技术实施例，在图1的检查系统中使用的简化示例性扫描面板的示意图；图3是根据本专利技术实施例，图2的扫描面板中的天线元件的横截面图；图4是根据本专利技术实施例，用于发射微波照射的示例性扫描面板的俯视图的示意图；图5是根据本专利技术实施例，照射人体对象上一个目标的示例性微波安全检查系统的示意图；图6是根据本专利技术实施例，照射人体对象上多个目标的示例性微波安全检查系统的示意图；图7是示出根据本专利技术实施例，在示例性微波安全检查系统中的每个扫描面板的覆盖区域的示意图；图8是根据本专利技术实施例，由微波安全检查系统产生的微波照射的各种可能波束的图形表示；图9是示出根据本专利技术实施例，使用不同微波天线和扫描面板进行发射和接收的示意图；图10是示出根据本专利技术实施例，使用其他微波天线和扫描面板进行发射和接收的示意图；图11是示出根据本专利技术实施例，用于执行对人体对象或其他物品的微波安全检查的示例性过程的流程图；以及图12示出了在发射/接收阵列中使用的示例性主动天线元件。具体实施例方式这里使用术语“微波辐射”和“微波照射”来表示波长在0.3mm和30cm(对应于频率约1GHz到1000GHz)之间的电磁辐射带。因此，术语“微波辐射”和“微波照射”每个都包括传统的微波辐射，也包括公知的毫米波辐射。图1是根据本专利技术实施例的简化示例性微波安全检查系统10的示意图。微波安全检查系统10包括入口20，人体对象30能够步行穿过该入口20。入口20不包括任何移动部件，因此人体对象30可以以正常步幅在单个方向40上步行穿过入口20。通过使人体对象30能够步行穿过入口20，而使系统10的吞吐量最大化，同时还使人体对象30的不方便性最小化。在其他实施例中，入口20是物品(例如行李、皮包、公文包、膝上型电脑、袋子或其他类型的物品)可以穿过的区域。物品可以被放置在入口20中，或者在传送带上穿过入口20。微波安全检查系统10还包括一个或多个扫描面板50以及一个或多个微波天线60。微波天线60中的每一个都能够发射微波辐射和/或接收微波辐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种安全检查系统，包括：入口，人体对象能够步行通过该入口；包括天线元件阵列的扫描面板，所述天线元件中的每一个都可用各自的相位延迟来编程，从而朝着所述人体对象上的目标定向微波照射波束，所述天线元件还能够接收反射自所述目标的反射微波照射；以及处理器，其可操作来测量所述反射微波照射的强度，以确定由所述处理器构建的所述人体对象的图像内的像素值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伊扎克巴哈拉夫，罗伯特C塔巴尔，格雷戈里史蒂文李，约翰斯蒂夫考弗尔，
申请(专利权)人：安捷伦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]