一種太赫茲人體安檢方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太赫茲應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太赫茲人體安檢方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太赫茲是頻率在0.1THz-1OTHz的電磁波，波段處在紅外和毫米波之間，在電磁波譜中處于重要的位置。從物理學(xué)看，太赫茲波處于電子學(xué)向光子學(xué)的過渡區(qū)；從頻域上看，太赫茲波的頻率覆蓋了半導(dǎo)體內(nèi)等離子波的特征頻率、有機(jī)和生物大分子的轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)頻率、約50%的宇宙空間光子的頻率等重要頻率范圍；從應(yīng)用角度看，太赫茲波具有頻帶寬、能量小、相干性強(qiáng)、測量信噪比高等特點(diǎn)，適合于材料特征表征、高分辨率成像、醫(yī)學(xué)診斷、安檢、信息通訊、雷達(dá)探測、大氣與環(huán)境檢測等眾多領(lǐng)域。因此，太赫茲波在國民經(jīng)濟(jì)以及國家安全等方面具有重要的應(yīng)用前景。
[0003]太赫茲具有很強(qiáng)的穿透性，能夠輕易穿透衣物，人體自身會(huì)產(chǎn)生這種電磁波并向外輻射，因此，太赫茲人體安檢掃描機(jī)構(gòu)被研發(fā)出來。太赫茲人體安檢掃描機(jī)構(gòu)是通過被動(dòng)接收人體發(fā)出的太赫茲波，經(jīng)處理轉(zhuǎn)換后，形成人體的二維太赫茲“快照”。當(dāng)人所穿衣物中隱藏有物品時(shí)，吸收和阻攔了太赫茲波的正常軌跡，使得“快照”中對(duì)應(yīng)物品所在的位置和人體背景之間產(chǎn)生強(qiáng)度對(duì)比，從而探知到物品的存在，并在顯示屏上顯示物品的形狀和其所在的位置。
[0004]太赫茲人體安檢掃描機(jī)構(gòu)和傳統(tǒng)人體安檢手段相比，具有四大特點(diǎn):
[0005](I)更安全。傳統(tǒng)的安檢儀一般采用X射線主動(dòng)發(fā)射探測，而太赫茲安檢儀則是被動(dòng)接受來自人體自身發(fā)出的電磁波，設(shè)備本身不存在任何的電離或電磁輻射，對(duì)被檢測人員絕對(duì)安全。
[0006](2)更可靠。傳統(tǒng)的安檢儀主要用于金屬物質(zhì)探測，而太赫茲安檢儀不僅可以探測金屬物質(zhì)，還可以探測人身上攜帶的非金屬物質(zhì)，如陶瓷、粉末、液體、膠體等。
[0007](3)更文明。設(shè)備檢測方式為非接觸式檢查，被檢人員無須脫衣，檢測結(jié)果不顯示任何身體特征細(xì)節(jié)，充分保護(hù)被檢人員個(gè)人隱私。
[0008]圖1示出了現(xiàn)有的一種太赫茲人體安檢掃描機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和掃描原理:包括擺鏡11、凹面鏡12、絲桿電機(jī)14、絲桿15、擺鏡支架16、俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)17等。人體10發(fā)出的太赫茲波，被左右擺動(dòng)的一面圓形的擺鏡11反射到其斜上方有聚光作用的凹面鏡12上，然后被設(shè)于凹面鏡12焦點(diǎn)位置的太赫茲探測器13 (有1-3個(gè))所感知，形成1-3行像素，擺鏡11由絲桿電機(jī)14驅(qū)動(dòng)發(fā)生俯仰運(yùn)動(dòng)，完成人體自上而下的整體高度的掃描；很多行像素疊加起來，形成完整的掃描圖像。
[0009]為了提高掃描速度，這種太赫茲人體安檢掃描機(jī)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)有了一種升級(jí)的樣式，即將機(jī)械結(jié)構(gòu)被鏡像復(fù)制成上下完全相同的兩套，各自負(fù)責(zé)上半身和下半身的掃描，然后上下的掃描結(jié)果疊加成一幅完整圖像。由于所有的零件的和光學(xué)器件數(shù)量都是加倍，包括電機(jī)和絲桿以及驅(qū)動(dòng)器也都是獨(dú)立的上下兩套，因此機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂。另外，擺鏡采用往復(fù)式擺動(dòng)形式，特點(diǎn)是是存在加速減速到零，然后再反向運(yùn)動(dòng)的過程，運(yùn)動(dòng)加速度大，如果機(jī)構(gòu)不能做得足夠輕巧的話，慣量大，振動(dòng)大，速度也無法提高，擺鏡掃描速度一旦提高會(huì)出現(xiàn)絲杠噪音明顯加大甚至電機(jī)過載報(bào)警等問題。
[0010]并且現(xiàn)有的太赫茲人體安檢掃描機(jī)構(gòu)的成像方法是逐行掃描來直接堆疊像素，存在圖像變形大，成像模糊，分辨率低的問題。
[0011]另外，目前的太赫茲探測器在連續(xù)工作了一段時(shí)間后，其輸出電壓會(huì)出現(xiàn)漂移，這需要暫停人體掃描并且確保掃描區(qū)域沒有檢測物，切換到校準(zhǔn)模式下，點(diǎn)擊校準(zhǔn)的軟按鍵進(jìn)行手動(dòng)校準(zhǔn)，校準(zhǔn)完畢后才可繼續(xù)工作。這種校準(zhǔn)方式的校準(zhǔn)間隔時(shí)間過長，無法解決在一次掃描的過程中發(fā)生探測器漂移的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種掃描速度高、振動(dòng)和噪音小，成像圖像清楚、變形小且分辨率高的太赫茲人體安檢方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足。
[0013]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0014]一種太赫茲人體安檢方法，其特征在于:所述方法的過程為:
[0015]在人體前方旋轉(zhuǎn)和水平來回?cái)[動(dòng)一滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡，用凹面鏡接收所述滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡反射來的太赫茲波并聚焦給太赫茲探測器，實(shí)時(shí)記錄所述滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)角度和擺動(dòng)角度；
[0016]建立滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡的各組旋轉(zhuǎn)角度和擺動(dòng)角度與掃描圖像各像素點(diǎn)坐標(biāo)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系；
[0017]將各組旋轉(zhuǎn)角度和擺動(dòng)角度所對(duì)應(yīng)探測到的太赫茲信號(hào)轉(zhuǎn)化成圖像灰度值并逐點(diǎn)地填充到對(duì)應(yīng)坐標(biāo)的各像素點(diǎn)從而形成完整掃描圖像。
[0018]在本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中，所述滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡放置在人體前方中間位置，所述凹面鏡有兩個(gè)，分別放置滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡的前斜上方和前斜下方，分別用于接收人體上半身和下半身產(chǎn)生的太赫茲波。
[0019]所述滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡為滾筒式六面反射轉(zhuǎn)鏡。
[0020]所述滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)速度和擺動(dòng)頻率的相對(duì)快慢可調(diào)，優(yōu)選每來回?cái)[動(dòng)一次旋轉(zhuǎn)27圈。。
[0021]為了能夠克服太赫茲探測器的輸出電壓偏移問題，在本發(fā)明的人體安檢方法中，讓所述滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡的每塊平面反射鏡在完成對(duì)人體掃描后，還對(duì)人體外的區(qū)域進(jìn)行掃描，根據(jù)太赫茲探測器在人體外的區(qū)域內(nèi)無法接收太赫茲波信號(hào)來控制太赫茲探測進(jìn)行校準(zhǔn)。由于校準(zhǔn)頻率是每旋轉(zhuǎn)一個(gè)面掃描人體之后校準(zhǔn)一次，相當(dāng)于在一次掃描過程中實(shí)時(shí)完成，并且不需要占用額外的工作時(shí)間。
[0022]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的太赫茲人體安檢方法具有掃描速度高、振動(dòng)和噪音小，成像圖像清楚、變形小且分辨率高的優(yōu)點(diǎn)，并且實(shí)現(xiàn)了掃描一次就實(shí)時(shí)進(jìn)行一次太赫茲探測器的校準(zhǔn)，不需要占用額外的工作時(shí)間，保證了人體安檢能夠長時(shí)間連續(xù)進(jìn)行。
【附圖說明】
[0023]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0024]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的太赫茲人體安檢掃描機(jī)構(gòu)安檢掃描機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明的太赫茲人體安檢掃描機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)示意圖，其內(nèi)部設(shè)有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置；
[0027]圖4為水平擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5為本發(fā)明的控制原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本發(fā)明的太赫茲人體安檢方法，其安檢過程為:
[0030]在人體前方旋轉(zhuǎn)和水平來回?cái)[動(dòng)一滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡，用凹面鏡接收所述滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡反射來的太赫茲波并聚焦給太赫茲探測器，實(shí)時(shí)記錄所述滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)角度和擺動(dòng)角度；
[0031]建立滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡的各組旋轉(zhuǎn)角度和擺動(dòng)角度與掃描圖像各像素點(diǎn)坐標(biāo)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系；
[0032]將各組旋轉(zhuǎn)角度和擺動(dòng)角度所對(duì)應(yīng)探測到的太赫茲信號(hào)轉(zhuǎn)化成圖像灰度值并逐點(diǎn)地填充到對(duì)應(yīng)坐標(biāo)的各像素點(diǎn)從而形成完整掃描圖像。
[0033]其中，滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡優(yōu)選滾筒式六面反射轉(zhuǎn)鏡，該滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡放置在人體前方中間位置，凹面鏡有兩個(gè)，分別放置滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡的前斜上方和前斜下方，分別用于接收人體上半身和下半身產(chǎn)生的太赫茲波。
[0034]本實(shí)施例中，滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡優(yōu)選旋轉(zhuǎn)速度和擺動(dòng)頻率的相對(duì)關(guān)系為每來回?cái)[動(dòng)一次旋轉(zhuǎn)27圈。
[0035]為了能夠克服太赫茲探測器的輸出電壓偏移問題，讓所述滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡的每塊平面反射鏡在完成對(duì)人體掃描后，還對(duì)人體外的區(qū)域進(jìn)行掃描，根據(jù)太赫茲探測器在人體外的區(qū)域內(nèi)無法接收太赫茲波信號(hào)來控制太赫茲探測進(jìn)行校準(zhǔn)。由于校準(zhǔn)頻率是每旋轉(zhuǎn)一個(gè)面掃描人體之后校準(zhǔn)一次，相當(dāng)于在一次掃描過程中實(shí)時(shí)完成，并且不需要占用額外的工作時(shí)間，保證了人體安檢能夠長時(shí)間連續(xù)進(jìn)行。
[0036]以上述滾筒式六面反射轉(zhuǎn)鏡為例，每個(gè)平面反射鏡掃描一次是旋轉(zhuǎn)60度，其中0-26°范圍內(nèi)能夠掃描到人體，掃描點(diǎn)在成像區(qū)域內(nèi)掃描，接收到人體發(fā)出的太赫茲波信號(hào)，可以利用采集到太赫茲波信號(hào)進(jìn)行圖像重建。當(dāng)平面反射鏡旋轉(zhuǎn)超過26°，掃描點(diǎn)隨之移動(dòng)到成像區(qū)域之外，并且到達(dá)一個(gè)區(qū)域，該區(qū)域由于掃描結(jié)構(gòu)的屏蔽作用可以很好的遮擋人體發(fā)射的太赫茲波，太赫茲探測器無法探測到太赫茲波信號(hào)，從而控制用于校準(zhǔn)探測器自身的漂移。
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