太赫兹二维面阵扫描成像方法及实现该方法的成像系统技术方案

太赫兹二维面阵扫描成像方法及实现该方法的成像系统，涉及一种太赫兹扫描成像方法及系统。解决了现有技术的逐点扫描成像只能处理单个数据点造成的成像时间过长的问题，和现有技术的面阵扫描成像只能对小物体快速成像的问题，本发明专利技术利用太赫兹激光器、光学系统、面阵探测器、二维平移台、步进电机控制器、数据采集卡和计算机进行二维面阵扫描成像，在成像光源固定的情况下，移动二维平移台到达合适的初始位置，并在成像过程中完成对目标的完整扫描，每次对成像目标的某一区域进行成像，最后将各个子图拼接起来，要获得成像目标的图像，需要对二维平移台和数据采集卡进行控制，并对数据进行处理和存储。适用于大尺寸、高速的目标成像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光成像控制领域，具体涉及一种太赫兹扫描成像方法及系统。
技术介绍
太赫兹辐射(Terahertz，简称THz)通常指的是频率在0. I-IOTHz范围内的电磁辐 射，可以穿透大多数非金属非极性物质，如纸张、信封、背包等，同时具有较低的光子能量， 不会像X射线那样对生物体产生有害电离和伤害。因此太赫兹辐射成像在医学检查、安全 检测和食品监测等方面具有巨大的应用前景。 利用太赫兹辐射源、单元探测器、二维平移台、数据采集卡和计算机可以对目标进 行逐点扫描成像，成像精度较高，但是限于探测器尺寸、扫描步长以及扫描器运行速度，每 次只能扫描一个点，这样对大尺寸物体的成像时间会很长；利用太赫兹激光器、面阵探测 器、数据采集卡和计算机可以进行面阵成像，每次可以对目标的一定区域进行实时的快速 成像，但限于面阵探测器尺寸和光斑大小，只能对小目标进行成像。现有的太赫兹成像控制方法主要应用于逐点扫描成像和面阵扫描，每次扫描只需 处理单个数据点或者对小目标进行单幅成像，而无需进行图像拼接。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术的逐点扫描成像只能处理单个数据点造成的成像时间 过长的问题，和现有技术的面阵扫描成像只能对小物体快速成像的问题，提出一种太赫兹 二维面阵扫描成像方法及实现该方法的成像系统。太赫兹二维面阵扫描成像方法，具体过程如下步骤一、设置重叠宽度Λ成像目标的水平位移量Cl和竖直位移量C2，具体过程为根 据面阵探测器的中心有效范围a X力、成像目标的成像区域的长度1、成像目标的成像区域 的宽度『和成像目标长度方向在面阵探测器上所占的像素数/7和成像目标宽度方向在面阵 探测器上所占的像素数q确定成像目标的水平位移量cl和竖直位移量Cl ； 步骤二、移动成像目标，使成像目标处于成像初始位置；步骤三、采集面阵探测器上光斑的选择区域范围为X ib+2d)的成像目标的部 分太赫兹子图像；步骤四、在与面阵探测器的光探测面平行的、成像目标所在二维平面内，沿一个方向水 平移动成像目标，移动距离为一个水平位移量Cl，面阵探测器和数据采集卡延时时间Λ获 得另一幅成像目标的部分太赫兹子图像；然后将获得的所述部分太赫兹子图像和与其相邻 的成像目标的部分太赫兹子图像按照边界重叠宽度J拼接；步骤五、重复执行步骤四，直到获得完整单行成像目标的图像； 步骤六、在与面阵探测器的光探测面平行的、成像目标所在二维平面内，沿竖直方向移 动成像目标，移动距离为一个竖直位移量c2,面阵探测器和数据采集卡延时时间T,返回执 行步骤三、四，完成另一完整单行成像目标的图像的采集与拼接；步骤七、重复执行步骤六，对成像目标进行成像的逐行扫描，直到获得成像目标的完整 图像。实现太赫兹二维面阵扫描成像方法的成像系统，它由太赫兹激光器、光学系统、面 阵探测器、二维平移台、步进电机控制器、数据采集卡和计算机组成，在所述光学系统的两 端沿所述光学系统光轴分别设置太赫兹激光器和面阵探测器，使太赫兹激光器发出的光束 同时垂直于光学系统的主面和面阵探测器的光探测面，二维平移台设置在光学系统和面阵 探测器之间，成像目标放置在二维平移台上，使太赫兹激光器发出的光束经过光学系统照 射在成像目标上，并且经过成像目标的透射光覆盖在面阵探测器的光探测面上，面阵探测 器的电信号输出端与数据采集卡的信号输入端相连，数据采集卡的信号输出端与计算机的 信号输入端相连，计算机的信号输出端与步进电机控制器的信号输入端相连，步进电机控 制器用于控制二维平移台在二维平面内移动。上述成像系统中的二维平移台用于装载成像目标，进而实现成像目标的二维运 动。本专利技术的成像系统利用太赫兹激光器、光学系统、面阵探测器、二维平移台、步进电机控 制器、数据采集卡和计算机进行二维面阵扫描成像，每次对成像目标的某一区域进行成像， 最后将各个子图拼接起来，可以有效扩大成像目标尺寸，提高成像速度。要获得成像目标的图像，需要对二维平移台和数据采集卡进行控制，并对数据进 行处理和存储。根据面阵探测器的光探测面面积，将成像目标划分成多个小区域，然后逐一 对每个小区域进行成像，最后对所有小区域成的像进行拼接，获得目标的整个图像。在成像 光源固定的情况下，移动二维平移台到达合适的初始位置，并在成像过程中完成对目标的 完整扫描，同时需要控制面阵探测器的工作时序，并通过数据采集卡采集探测数据，以及进 行数据的处理、图像的拼接和实时显示以及存储。附图说明图1为太赫兹二维面阵扫描成像系统的结构示意图。图2为面阵探测器的中心有效范围的示意图。图3为太赫兹二维面阵扫描成像方法的流程图。具体实施例方式具体实施方式一、结合图3说明本实施方式，太赫兹二维面阵扫描成像方法，具 体过程如下步骤一、设置重叠宽度Λ成像目标6的水平位移量cl和竖直位移量c2，具体过程为 根据面阵探测器2的中心有效范围a X力、成像目标6的成像区域的长度1、成像目标6的成 像区域的宽度『和成像目标6长度方向在面阵探测器2上所占的像素数/7和成像目标6宽 度方向在面阵探测器2上所占的像素数g确定成像目标6的水平位移量cl和竖直位移量 c2 ；步骤二、移动成像目标6，使成像目标6处于成像初始位置；步骤三、采集面阵探测器2上光斑的选择区域范围为X ib+2d)的成像目标6 的部分太赫兹子图像；步骤四、在与面阵探测器2的光探测面平行的、成像目标6所在二维平面内，沿一个方 向水平移动成像目标6，移动距离为一个水平位移量cl，面阵探测器2和数据采集卡4延时时间r，获得另一幅成像目标6的部分太赫兹子图像；然后将获得的所述部分太赫兹子图像 和与其相邻的成像目标6的部分太赫兹子图像按照边界重叠宽度J拼接； 步骤五、重复执行步骤四，直到获得完整单行成像目标6的图像； 步骤六、在与面阵探测器2的光探测面平行的、成像目标6所在二维平面内，沿竖直方 向移动成像目标6，移动距离为一个竖直位移量c2，面阵探测器2和数据采集卡4延时时间 Λ返回执行步骤三、四，完成另一完整单行成像目标6的图像的采集与拼接；步骤七、重复执行步骤六，对成像目标6进行成像的逐行扫描，直到获得成像目标6的 完整图像。1)中心有效范围aX力=PyrocamIII热像仪的面阵探测范围为12. 4mmX 12.4mm，每 帧数据是大小为124X 124的二维数组，由于光斑在面阵探测器2上的能量分布不均勻，而 且无法覆盖整个探测器，因此每帧图像的边缘不准确，噪声较大，因此需要对每帧数据进行 处理，根据每次成像实验时探测光斑的大小设置选择区域范围a和力，即只选择中心区域大 小为a X力的二维数组，而将其他数据作为噪声舍掉，如图2所示，光斑的横向尺寸和纵向尺 寸比较接近，所以通常情况下a动；2)实际尺寸1和像素数/7由于光学系统7不是绝对的平行光路，而且存在透镜组合， 所以在面阵探测器2上得到的成像目标6图像尺寸和成像目标6的实际尺寸1并不一致；3)扫描步长c扫描步长c为每一次二维平移台3移动的距离，单位mm ；4)重叠区域由于成像光斑不均勻，所以图像在拼接过程中会出现对比度变化剧烈 的拼缝，从而影响成像质量，所以需要对各子图的拼接边界进行处理，让相邻子图都包含宽 度为J个像素的目标区域；5)η帧图像叠加由于太赫兹激光器1在成像过程中存在波本文档来自技高网...

【技术保护点】
太赫兹二维面阵扫描成像方法，其特征在于具体过程如下：步骤一、设置重叠宽度ｄ、成像目标（６）的水平位移量ｃ１和竖直位移量ｃ２，具体过程为：根据面阵探测器（２）的中心有效范围ａ×ｂ、成像目标（６）的成像区域的长度ｌ、成像目标（６）的成像区域的宽度ｗ和成像目标（６）长度方向在面阵探测器（２）上所占的像素数ｐ和成像目标（６）宽度方向在面阵探测器（２）上所占的像素数ｑ确定成像目标（６）的水平位移量ｃ１和竖直位移量ｃ２；步骤二、移动成像目标（６），使成像目标（６）处于成像初始位置；步骤三、采集面阵探测器（２）上光斑的选择区域范围为（ａ＋２ｄ）×（ｂ＋２ｄ）的成像目标（６）的部分太赫兹子图像；步骤四、在与面阵探测器（２）的光探测面平行的、成像目标（６）所在二维平面内，沿一个方向水平移动成像目标（６），移动距离为一个水平位移量ｃ１，面阵探测器（２）和数据采集卡（４）延时时间Ｔ，获得另一幅成像目标（６）的部分太赫兹子图像；然后将获得的所述部分太赫兹子图像和与其相邻的成像目标（６）的部分太赫兹子图像按照边界重叠宽度ｄ拼接；步骤五、重复执行步骤四，直到获得完整单行成像目标（６）的图像；步骤六、在与面阵探测器（２）的光探测面平行的、成像目标（６）所在二维平面内，沿竖直方向移动成像目标（６），移动距离为一个竖直位移量ｃ２，面阵探测器（２）和数据采集卡（４）延时时间Ｔ，返回执行步骤三、四，完成另一完整单行成像目标（６）的图像的采集与拼接；步骤七、重复执行步骤六，对成像目标（６）进行成像的逐行扫描，直到获得成像目标（６）的完整图像。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李琦，姚睿，丁胜晖，王骐，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]