[发明专利]用于目标多角度扫描的毫米波边缘成像系统及其成像方法

说明书

本发明请求保护一种用于目标多角度扫描的毫米波边缘成像系统及其成像方法，包括前后两个竖直安装的毫米波扫描平台和一个安装在底部的毫米波扫描平台、MIMO扫描模块、FPGA边缘计算模块和显示终端；每个扫描平台通过专门设计的MIMO扫描模块可实现在二维合成孔径内等效半波长均匀采样，在FPGA边缘计算模块实现对三个扫描平台的高速成像和同步显示。针对所设计的MIMO扫描阵列，本发明提出了相应的高效率、高分辨的快速三维成像方法，集成于FPGA边缘计算模块中的成像算法加速器。本发明成像系统结构简单紧凑，成本低、体积小、功耗低、稳定性高、成像速度快，可以有效地同步完成对被检测目标正面、背面和底部隐藏危险物品的检测。

技术领域

本发明属于毫米波成像技术领域，涉及一种可实现对目标前后两面和底部多角度同步扫描检测的毫米波边缘成像系统及其成像方法。

背景技术

全球恐怖活动不仅频繁发生、伤亡惨重、损失巨大，而且呈现出与传统恐怖袭击截然不同的特征，塑性炸药、非金属刀具、液体危险品等非金属类隐匿违禁物品成为恐怖分子的主要武器，防不胜防的自杀性人肉炸弹更显著加剧了恐怖袭击的危害。所以，在一些特殊的场合对人员进行安全检查显得尤为重要。而人们对安检设备尤其是用于人体检测的设备的安全性、高效性和智能化也提出了越来越高的要求。传统安全检查手段已经严重滞后我国综合轨道交通系统、民航系统、以及各大重要场合对人员安检可靠性、快捷性、智能化和舒适性等方面的要求。传统人员安检通用的金属探测仪即使对金属违禁品也仅能判别其有无而无法精准识别，对非金属类违禁品更是无能为力，安全漏洞严重。而“拍、摸、按、压”的接触式手工安检形式，不仅效率低下，被检人员隐私得不到尊重，更重要的是安检从业人员自身安全无法保障。其它各类人员安检手段也普遍存在安全、效率、成本、体积、检测能力等方面的缺陷，比如生物安检技术警犬、人仅适用于特殊场合，并且服役期短，技能训练和维护费用较高，不具备可持续性；红外探测技术对物体表面温度成像，在衣物遮挡的情况下无法清晰成像；X光等各种射线虽具有很强的穿透力，但会对被测人员和操作人员造成电离辐射伤害，且电离辐射对目标的危害作用具有累积效应，即使低剂量的X光机依然不容易被公众接受。

毫米波具有很强的穿透性，可穿透一般的衣物、纺织品、包装纸等，而且分辨率高、指向性好、抗干扰能力强，对被探测目标尤其是人体无电离辐射危害，因此被广泛视为新一代人员安全检查、无损检测等领域的关键技术，是取代目前低效的金属探测结合人工搜查的首要选择。近年来随着毫米波成像技术研究队伍不断壮大，涌现出一大批科研成果。目前毫米波成像技术最为成功的商业应用方向是面向人体安检应用的安检门，如美国L3公司的Provision系列产品，已经在全球销量过千台；德国RS公司以及国内的一些毫米波人体安检产品已经日趋成熟并形成了部分销售。现有的主动式毫米波人体安检门一般采用全息成像体制，通过外差混频对反射回来的毫米波信号的相位进行直接测量，然后基于相位信息反演得到人体体表图像。该技术采用合成孔径成像，分辨率高，可达半个波长量级，并且反映的是人体体表的反射信息，可以清晰地看到人体所携带物品的表面细节，不同种类的物品区分度很高。