用于安检的毫米波成像系统及其成像方法技术方案

本发明专利技术揭示了一种用于安检的毫米波成像系统及其成像方法，所述系统包括毫米波ＭＭＩＣ接收机阵列、抛物面天线、二维机械扫描转台和信号处理单元；所述毫米波ＭＭＩＣ接收机阵列与信号处理单元相连接，所述毫米波ＭＭＩＣ接收机的馈源天线置于抛物面天线的焦平面上，所述毫米波ＭＭＩＣ接收机阵列和抛物面天线均固定于二维机械扫描转台上。本发明专利技术成像系统结构简单，稳定性高，可以有效地检测出人身上隐藏的武器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于安检
，涉及一种成像系统，尤其涉及一种用于安检的毫米波 成像系统；另外，本专利技术还涉及上述毫米波成像系统的成像方法。
技术介绍
毫米波成像系统在很多领域都有应用，比如辅助飞机在雾中降落，检测人身上隐 藏的武器等。现在安检部门基本上使用X射线安检仪检测行李中的违禁品，由于X射线电 离作用对人体有危害，不能检测人身上隐藏的违禁品。而使用金属检测器只能检测人身上 是否有金属物品，不能检测金属物品的形状，无法判断是否是安全的金属品。比如假肢中有 金属的成分，也有可能其中藏有枪支，金属检测器不能把假肢中的金属和枪支区分开。另外 金属检测器需要检测对象配合，效率较低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于安检的毫米波成像系统，可以有效 地检测出人身上隐藏的武器。 此外，本专利技术还提供一种上述毫米波成像系统的成像方法，可以有效地检测出人 身上隐藏的武器。 为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案 —种用于安检的毫米波成像系统，所述系统包括毫米波匪IC接收机阵列、抛物面 天线、二维机械扫描转台和信号处理单元；所述毫米波匪IC接收机阵列与信号处理单元相 连接，所述毫米波匪IC接收机的馈源天线置于抛物面天线的焦平面上，所述毫米波匪IC接 收机阵列和抛物面天线均固定于二维机械扫描转台上。 作为本专利技术的一种优选方案，所述毫米波匪IC接收机阵列包括若干毫米波匪IC 接收机；所述毫米波匪IC接收机包括接收机馈源天线、毫米波波段低噪声放大器LNA级联 单元、检波器单元、视频放大器单元；观测场景辐射的毫米波能量被接收机馈源天线接收， 经过LNA级联单元放大、检波单元检波，以及视频放大单元放大，输出与观测场景辐射的毫 米波能量相对应的电压。 作为本专利技术的一种优选方案，所述接收机馈源天线前有匀速旋转的风扇切割天线 波束，风扇扇叶上贴敷吸波材料，使波束不断的在观测场景和扇叶之间切换，接收机输出交 流电压信号，匀速旋转的风扇起到外加机械调制的作用，风扇的转速也即调制的频率始终 位于视频放大器单元的通带中。 作为本专利技术的一种优选方案，所述抛物面天线把观测场景各个方向辐射来的毫米 波能量汇聚在天线焦平面上，在天线焦平面上固定了多个毫米波匪IC接收机馈源天线，接 收观测场景各个波束方向辐射进来的毫米波能量。 作为本专利技术的一种优选方案，所述机械扫描转台在步进电机驱动下，带动毫米波 匪IC接收机阵列和抛物面天线进行水平与俯仰方向的二维扫描，水平和俯仰扫描的两端起3始位置，分别有光电传感器输出位置传感信号。 作为本专利技术的一种优选方案，所述信号处理单元通过单片机控制机械转台的二维 扫描运动，采集接收机阵列输出的视频信号，并传输给计算机进行信号处理，得到毫米波图 像。 —种上述用于安检的毫米波成像系统的成像方法，接收机阵列和抛物面天线在水平方向转动；当经过传感器所在的位置时，传感器输出脉冲触发信号，信号采集过程开始；每行扫描运动完成，该行数据采集停止，再改变俯仰角，采下一行数据，直至整幅场景数据采集完成；根据交流信号的幅度转换成像素的灰度值，在计算机上做出图像。 本专利技术的有益效果在于本专利技术提出的用于安检的毫米波成像系统及其成像方法，利用直接检波式毫米波匪IC接收机，不需要本振，体积小，功耗低；用了扇叶上贴着吸波材料的风扇切割波束，放大产生的交流信号，去除了直流噪声；另外为了兼顾系统成本和成像时间，采用了阵列扫描方式，即多个接收机天线放在抛物面天线的焦平面上，接收多个波束方向辐射进来的毫米波能量，接收机阵列和抛物面天线固定在机械扫描转台上，多个通道扫描成像。本系统结构简单，稳定性高，可以有效地检测出人身上隐藏的武器。附图说明 图1为本专利技术接收机的视频信号和传感器的采集触发信号的示意图。 图2为本专利技术优选实施例的结构示意图。 图3为本专利技术优选实施例的接收机结构示意图。具体实施例方式下面结合附图详细说明本专利技术的优选实施例。 实施例一 请参阅图2，本专利技术揭示了一种用于安检的毫米波成像系统，所述系统包括毫米 波匪IC接收机阵列211-21N、信号处理单元22、抛物面天线23、机械扫描转台24。其中所 述的接收机阵列211-21N与所述的信号处理单元22相连接，所述的多个毫米波匪IC接收 机211-21N的馈源天线放在抛物面天线23的焦平面上，所述的毫米波匪IC接收机阵列 211-21N和抛物面天线23都固定在机械扫描转台24上。 如图3所示，所述接收机由毫米波匪IC接收机馈源天线31、 LNA级联单元32、检 波器单元33、视频放大器单元34组成，其中所述的接收机馈源天线31与所述的LNA级联单 元32相连，所述的LNA级联单元32与所述的检波器单元33相连，所述检波器单元33与所 述视频放大器单元34相连。观测场景的毫米波辐射能量经抛物面天线23汇聚后，被接收 机馈源天线31接收，经过LNA级联单元32放大、检波器单元33检波，以及视频放大器单元 34放大，输出与观测场景辐射的毫米波能量相对应的电压。 所述接收机天线前有扇叶上贴着吸波材料的风扇切割波束，使波束在成像场景和 吸波材料之间切换，接收机产生交流输出信号，频率位于视频放大单元通带中，构成了交流 辐射计，与直流辐射计相比，交流辐射计只放大场景和吸波材料之间的差值，去除了直流噪 声。图1为接收机的视频信号和传感器的采集触发信号的示意图。 所述抛物面天线23把成像场景各个方向辐射来的毫米波汇聚在焦平面上，在焦平面上固定了多个接收机天线，接收成像场景各个波束方向辐射进来的毫米波能量。 所述机械扫描转台24在步进电机驱动下，可以带动接收机阵列211-21N和抛物面 天线进行水平俯仰二维扫描，转到水平和俯仰角度范围两端时，有光电传感器输出位置传 感信号。转台24上还装有机械限位机构，把转台24可转动角度限制在一定的范围内。 所述信号处理单元22可以控制机械扫描转台运动，采集接收机阵列输出的视频信号，并传输给计算机进行信号处理，得到毫米波图像。 本专利技术的成像的原理如下 自然界中温度高于绝对零度的物体会自身辐射电磁波，辐射的电磁波能量分布在广阔的电磁波频率范围中，其中在毫米波频率f附近带宽为B的范围内，物体单位表面积自身辐射的毫米波功率大小由普朗克公式可以得出 <formula>formula see original document page 5</formula>(1)其中其它物理符号含义为尸,W 可见物体自身辐射的毫米波功率与物体的物理温度成正比，物体不仅自身辐射毫 米波，还反射照在其上的毫米波，透射背景辐射的毫米波，物体辐射的总的毫米波能量通常 可以用物体的有效辐射温度TE来衡量k-一物体的发射率，介于0与1之间，黑体的发射率为l，金属的发射率为0, -玻尔兹曼常数，为1. 38 X 10—23J/K。 -物体的物理温度。 -光速。 TE= "。+PVtTB 其中P——物体的反射率 Tl—环境照射温度 t——物体的透射率 TB——背景辐射温度(2)不同材质的物体由于发射率，反射率和透射率不同，呈现不同的有效辐射温度。例 如金属基本是反射环境照射温度(e = 0， P = 1)，人体大多吸收毫米波(e = 0. 5 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于安检的毫米波成像系统，其特征在于，所述系统包括毫米波ＭＭＩＣ接收机阵列、抛物面天线、二维机械扫描转台和信号处理单元；所述毫米波ＭＭＩＣ接收机阵列与信号处理单元相连接，所述毫米波ＭＭＩＣ接收机的馈源天线置于抛物面天线的焦平面上，所述毫米波ＭＭＩＣ接收机阵列和抛物面天线均固定于二维机械扫描转台上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：时翔，许杰，杨明辉，关福宏，孙晓玮，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]