一種被動(dòng)式太赫茲人體安檢系統(tǒng)裝置及調(diào)整方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電磁波成像技術(shù)，特別涉及一種被動(dòng)式太赫茲人體安檢系統(tǒng)裝置及調(diào)整方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太赫茲波是頻率在0.1到10 THz (I THz=112 Hz)范圍的電磁波，在電磁波譜中位于微波與紅外輻射之間。太赫茲輻射對(duì)于很多非極性物質(zhì)，如電介質(zhì)材料、塑料、紙箱、布料等具有很強(qiáng)的穿透力，且I THz的光子能量僅為4.1 meV，與X射線相比，太赫茲波不會(huì)造成活體組織細(xì)胞的損傷，因此太赫茲波可用來對(duì)已包裝的物品進(jìn)行質(zhì)檢或者用于機(jī)場等地的安全檢查。
[0003]目前，地鐵、火車站、機(jī)場等地的重要進(jìn)出口多數(shù)采用X光機(jī)對(duì)旅客的行李進(jìn)行檢查，以及配合使用手持式金屬探測器對(duì)旅客進(jìn)行安全檢查。這種安檢方法需要安檢人員手持金屬探測器在旅客身上滑掃，需要一定的人力物力，且X光機(jī)對(duì)人體具有一定的危險(xiǎn)性。而太赫茲波具有穿透能力強(qiáng)、光子能量低等優(yōu)點(diǎn)，因此太赫茲實(shí)時(shí)成像掃面技術(shù)有可能成為一種新型的安全檢查技術(shù)。
[0004]總的來說，太赫茲波不像紅外波段發(fā)展成熟，且受加工工藝的限制，太赫茲成像還達(dá)不到CCD相機(jī)之類設(shè)備的成像效果，因此大多數(shù)太赫茲成像儀器采用多探頭探測。這種成像模式成本高、精度低，因而限制了其在安檢等方面的應(yīng)用。基于目前這種低成本、高分辨率、大視角、快速成像的需求，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種被動(dòng)式太赫茲人體安檢系統(tǒng)裝置及調(diào)整方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是針對(duì)目前缺少低成本、高分辨率、大視角、成像速度快的太赫茲成像裝置，提出了一種被動(dòng)式太赫茲人體安檢系統(tǒng)裝置及調(diào)整方法，采用平面反射鏡，聚焦鏡，太赫茲探測器和圖像分析處理模塊，通過控制平面反射鏡的擺動(dòng)軸和角度調(diào)節(jié)軸，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)人物的快速掃描成像。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種被動(dòng)式太赫茲人體安檢系統(tǒng)裝置，包括目標(biāo)人物，探測裝置，圖像分析處理模塊，噴氣裝置，目標(biāo)自動(dòng)感應(yīng)裝置，擋板，裝置外殼以及背景板，探測裝置包括兩組平面反射鏡，兩組聚焦鏡，兩組太赫茲探測器，兩組太赫茲探測器分別位于兩組聚焦鏡的焦點(diǎn)處，噴氣裝置位于目標(biāo)人物的上面，目標(biāo)人物的旁邊有目標(biāo)自動(dòng)感應(yīng)裝置，背景板位于目標(biāo)人物的后背，擋板位于目標(biāo)人物與探測裝置之間，擋板可透射太赫茲阻擋可見光，位于擋板前面上下兩端的兩組平面反射鏡水平左右擺動(dòng)或豎直上下擺動(dòng)對(duì)擋板后的目標(biāo)人物同時(shí)進(jìn)行單行或單列掃描，將目標(biāo)人物自身輻射的太赫茲波收集并分別反射至兩組聚焦鏡上，經(jīng)兩組聚焦鏡聚焦后進(jìn)入兩組太赫茲探測器，兩組太赫茲探測器將信號(hào)輸入圖像分析處理模塊得到清晰直觀的人體圖像，所有部件置于封閉裝置外殼內(nèi)。
[0007]所述兩組平面反射鏡，是表面為金屬材料的可實(shí)現(xiàn)太赫茲波高反射的平面鏡。
[0008]所述兩組聚焦鏡，是表面為金屬材料的可同時(shí)實(shí)現(xiàn)太赫茲波高反射和太赫茲波聚焦的拋物面鏡或者橢球鏡。
[0009]所述擋板選可以透射太赫茲阻擋可見光的特氟龍或聚乙烯材料。
[0010]所述背景板選用可吸收太赫茲波的材料，用于減小太赫茲人體安檢時(shí)的背景噪聲。
[0011]所述被動(dòng)式太赫茲人體安檢系統(tǒng)裝置的調(diào)整方法，目標(biāo)人物站到指定位置時(shí)，目標(biāo)自動(dòng)感應(yīng)裝置感應(yīng)到有待測物體時(shí)，噴氣裝置向目標(biāo)人物噴出干燥冷空氣，吹走附著在目標(biāo)人物周圍的灰塵及水汽，且讓目標(biāo)人物表面的溫度下降，提高傳感器檢測目標(biāo)物的信噪比，兩組平面反射鏡水平左右或豎直擺動(dòng)對(duì)目標(biāo)人物同時(shí)進(jìn)行單行或單列掃描，將人體自身輻射的太赫茲波收集并分別反射至兩組聚焦鏡上，聚焦后進(jìn)入兩組太赫茲探測器，兩組太赫茲探測器將信號(hào)輸入圖像分析處理模塊得到清晰直觀的人體圖像。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明一種被動(dòng)式太赫茲人體安檢系統(tǒng)裝置及調(diào)整方法，裝置簡單，容易操作。在實(shí)際操作過程中，只需要依據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)情況設(shè)定好平面反射鏡的擺動(dòng)角度以及每次的旋轉(zhuǎn)角度，通過控制平面反射鏡的擺動(dòng)軸和角度調(diào)節(jié)軸，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)人物的高分辨率、快速掃描成像；裝置對(duì)于微波，太赫茲波，紅外波均適用。
【附圖說明】
[0013]圖1為被動(dòng)式太赫茲人體安檢系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示被動(dòng)式太赫茲人體安檢系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，系統(tǒng)包括目標(biāo)人物1，兩組平面反射鏡2 (I)和2 (2)，兩組聚焦鏡3 (I)和3 (2)，兩組太赫茲探測器4 (I)和4 (2)，圖像分析處理模塊5，噴氣裝置6，目標(biāo)自動(dòng)感應(yīng)裝置7 (uvwx-lqtk)，擋板8 (pmqt-onrs)，裝置外殼9 (abcd-efgh)以及背景板10 (daeh-jilk)。其中，噴氣裝置6向目標(biāo)人物I噴出干燥冷空氣，吹走附著在目標(biāo)人物I周圍的灰塵及水汽，且讓目標(biāo)人物I表面的溫度下降一點(diǎn)，提高傳感器檢測目標(biāo)物的信噪比，從而得到更加清晰的人體圖像。目標(biāo)自動(dòng)感應(yīng)裝置7的用途是當(dāng)目標(biāo)人物I位于指定位置時(shí)，目標(biāo)自動(dòng)感應(yīng)裝置感應(yīng)后使其他設(shè)備均處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)。擋板8可選特氟龍、聚乙烯等透射太赫茲阻擋可見光的材料，用于隔離目標(biāo)人物I與后面的探測裝置。裝置外殼9可選不銹鋼或合金等具有一定硬度的金屬材料，用于保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)。背景板10置于目標(biāo)人物I的后面，是一種吸收太赫茲波的材料，用于減小太赫茲人體安檢時(shí)的背景噪聲。采用兩組平面反射鏡、聚焦鏡及太赫茲探測器同時(shí)對(duì)目標(biāo)人物掃描探測，便于提高裝置的成像速度。位于擋板8前面上下兩端的平面反射鏡2 (I)和2 (2)水平左右擺動(dòng)對(duì)擋板8后的目標(biāo)人物I同時(shí)進(jìn)行單行掃描(或者豎直上下擺動(dòng)對(duì)目標(biāo)人物I同時(shí)進(jìn)行單列掃描)，將目標(biāo)人物自身輻射的太赫茲波收集反射至聚焦鏡3 (I)和3
(2)，經(jīng)聚焦鏡3 (I)和3 (2)聚焦后進(jìn)入太赫茲探測器4 (I)和4 (2)，最后將信號(hào)輸入圖像分析處理模塊5得到清晰直觀的人體圖像。
[0015]在下面的實(shí)例中，目標(biāo)人物I以一個(gè)成年人為例，平面反射鏡以鍍銀膜的平面反射鏡為例，聚焦鏡以拋物面銀鏡為例，其他波段的微波和紅外波與上述實(shí)施方法一致，只需將所有器件換成對(duì)應(yīng)波段適用的器件即可。
[0016]被動(dòng)式太赫茲安檢系統(tǒng)中，根據(jù)一個(gè)正常成年人的體型(體積約為180 cm*60cm*30 cm)設(shè)置了掃描目標(biāo)板的高度為2米，寬度為I米。具體調(diào)節(jié)過程如下:當(dāng)人站到指定位置時(shí)，目標(biāo)自動(dòng)感應(yīng)裝置7感應(yīng)后使其他設(shè)備均處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)，然后上方的噴氣裝置6噴出干燥冷空氣，吹走附著在目標(biāo)人物I周圍的灰塵及水汽，且讓目標(biāo)人物表面的溫度下降一點(diǎn)，提高傳感器檢測目標(biāo)物的信噪比，從而得到更加清晰的人體圖像。采用兩組太赫茲掃描裝置，分別對(duì)人體上下兩部分進(jìn)行掃描探測，以提高裝置的成像速度。平面反射鏡2 (I)和2 (2)(直徑為40 cm的銀膜平面反射鏡)水平左右擺動(dòng)對(duì)目標(biāo)人物I同時(shí)進(jìn)行單行掃描，單行掃描寬度為I米(或者豎直上下擺動(dòng)對(duì)目標(biāo)人物I同時(shí)進(jìn)行單列掃描，單列掃描寬度也各為I米)，單行或單列掃描后平面反射鏡2 (I)和2 (2)再轉(zhuǎn)動(dòng)角度繼續(xù)下一行或下一列的掃描，直至共同掃描完整個(gè)目標(biāo)板的面積。這一過程中平面反射鏡2 (I)和2
(2)不斷將人體自身輻射的太赫茲波收集反射至聚焦鏡3 (I)和3 (2)(焦距為50 cm的拋物面銀鏡)，聚焦后進(jìn)入太赫茲探測器4 (I)和4 (2)，最后將信號(hào)輸入圖像分析處理模塊5得到清晰直觀的人體圖像。由于太赫茲波可以透過布料，而刀具等金屬制品會(huì)阻礙太赫茲波的傳播，故從掃描得到的人體圖像就可直接判斷此人是否攜帶危險(xiǎn)品。
[0017]由于人體能自發(fā)輻射出微波，太赫茲波，紅外波，且這些波段的光均能透過衣物；而金屬刀或汽油等危險(xiǎn)品，會(huì)阻斷相應(yīng)的這些波的傳播，所以可以通過成像與人體區(qū)分出來。因此，該裝置對(duì)于微波，太赫茲波，紅外波均適用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種被動(dòng)式太赫茲人體安檢系統(tǒng)裝置，其特征在于，包括目標(biāo)人物，探測裝置，圖像分析處理模塊，噴氣裝置，目標(biāo)自動(dòng)感應(yīng)裝置，擋板，裝置外殼以及背景板，探測裝置包括兩組平面反射鏡，兩組聚焦鏡，兩組太赫茲探測器，兩組太赫茲探測器分別位于兩組聚焦鏡的焦點(diǎn)處，噴氣裝置位于目標(biāo)人物的上面，目標(biāo)人物的旁邊有目標(biāo)自動(dòng)感應(yīng)裝置，背景板位于目標(biāo)人物的后背，擋板位于目標(biāo)人物與探測裝置之間，擋板可透射太赫茲阻擋可見光，位于擋板前面上下兩端的兩組平面反射鏡水平左右擺動(dòng)或豎直上下擺動(dòng)對(duì)擋板后的目標(biāo)人物同時(shí)進(jìn)行單行或單列掃描，將目標(biāo)人物自身輻射的太赫茲波收集并分別反射至兩組聚焦鏡上，經(jīng)兩組聚焦鏡聚焦后進(jìn)入兩組太赫茲探測器，兩組太赫茲探測器將信號(hào)輸入圖像分析處理模塊得到清晰直觀的人體圖像，所有部件置于封閉裝置外殼內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述被動(dòng)式太赫茲人體安檢系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述兩組平面反射鏡，是表面為金屬材料的可實(shí)現(xiàn)太赫茲波高反射的平面鏡。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述被動(dòng)式太赫茲人體安檢系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述兩組聚焦鏡，是表面為金屬材料的可同時(shí)實(shí)現(xiàn)太赫茲波高反射和太赫茲波聚焦的拋物面鏡或者橢球鏡。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述被動(dòng)式太赫茲人體安檢系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述擋板選可以透射太赫茲阻擋可見光的特氟龍或聚乙烯材料。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述被動(dòng)式太赫茲人體安檢系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述背景板選用可吸收太赫茲波的材料，用于減小太赫茲人體安檢時(shí)的背景噪聲。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5所述被動(dòng)式太赫茲人體安檢系統(tǒng)裝置的調(diào)整方法，其特征在于，目標(biāo)人物站到指定位置時(shí)，目標(biāo)自動(dòng)感應(yīng)裝置感應(yīng)到有待測物體時(shí)，噴氣裝置向目標(biāo)人物噴出干燥冷空氣，吹走附著在目標(biāo)人物周圍的灰塵及水汽，且讓目標(biāo)人物表面的溫度下降，提高傳感器檢測目標(biāo)物的信噪比，兩組平面反射鏡水平左右或豎直擺動(dòng)對(duì)目標(biāo)人物同時(shí)進(jìn)行單行或單列掃描，將人體自身輻射的太赫茲波收集并分別反射至兩組聚焦鏡上，聚焦后進(jìn)入兩組太赫茲探測器，兩組太赫茲探測器將信號(hào)輸入圖像分析處理模塊得到清晰直觀的人體圖像。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種被動(dòng)式太赫茲人體安檢系統(tǒng)裝置及調(diào)整方法，采用平面反射鏡，聚焦鏡，太赫茲探測器和圖像分析處理模塊，通過控制平面反射鏡的擺動(dòng)軸和角度調(diào)節(jié)軸，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)人物的快速掃描成像。裝置簡單，容易操作。在實(shí)際操作過程中，只需要依據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)情況設(shè)定好平面反射鏡的擺動(dòng)角度以及每次的旋轉(zhuǎn)角度，通過控制平面反射鏡的擺動(dòng)軸和角度調(diào)節(jié)軸，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)人物的高分辨率、快速掃描成像；該裝置對(duì)于微波，太赫茲波，遠(yuǎn)紅外波均適用。
【IPC分類】G01V8/00, G01N21/47
【公開號(hào)】CN104950340
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510321883
【發(fā)明人】彭滟, 朱亦鳴, 莊松林, 倪爭技, 周云燕, 陳向前
【申請(qǐng)人】上海理工大學(xué)
【公開日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年6月12日