阅读说明：本技术 一种快速毫米波人体成像安检门 (A kind of quick millimeter wave human body imaging detector gate ) 是由 魏武强 涂昊 于 2019-08-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种快速毫米波人体成像安检门,包括门框主体、频率源、发射模块阵列、接收模块阵列、信号采集模块、信号处理模块、智能检测模块、时序控制模块、人机界面模块；发射模块阵列、接收模块阵列均设置在门框主体上,频率源与发射模块阵列及接收模块阵列连接,信号采集模块和接收模块阵列连接；发射模块阵列和接收模块阵列对应设置,时序控制模块与发射模块阵列、频率源、信号采集模块连接；信号采集模块、信号处理模块、智能检测模块、人机界面模块依次连接；本发明缩小成像设备的体积,提高成像的抗干扰能力及通过性,可达到实时成像的效果,可以广泛应用于各种安检场所,实现快速、文明、可视化、实时、抗干扰的安检效果。(The present invention discloses a kind of quick millimeter wave human body imaging detector gate, including doorframe main body, frequency source, transmitting module array, receiving module array, signal acquisition module, signal processing module, intelligent detection module, time-sequence control module, human-computer interface module；Transmitting module array, receiving module array are arranged in doorframe main body, and frequency source is connect with transmitting module array and receiving module array, and signal acquisition module is connected with receiving module array；Transmitting module array and receiving module array are correspondingly arranged, and time-sequence control module is connect with transmitting module array, frequency source, signal acquisition module；Signal acquisition module, signal processing module, intelligent detection module, human-computer interface module are sequentially connected；The present invention reduces the volume of imaging device, improves the anti-interference ability and passability of imaging, can reach the effect of real time imagery, can be widely applied to various safety check places, realizes quick, civilization, visualizes, is real-time, jamproof safety check effect.)

一种快速毫米波人体成像安检门

技术领域

本发明涉及微波电磁场技术领域，具体涉及一种快速毫米波人体成像安检门。

背景技术

在目前公共安全领域，占据主流安检方式的仍是“金属门+人工搜查”，该安检方法安检速度慢、对受检人员存在一定人身侵犯。在此基础上，近年来出现了多种人体成像安检系统，主要分为被动式太赫兹安检成像系统、主动式“一维线阵加一维机械扫描”毫米波成像系统、罗德施瓦茨公司的QPS系列主动式毫米波安检系统以及X射线人体成像安检系统。其中被动式太赫兹安检成像系统目前以博微太赫兹信息科技有限公司为代表，该体制系统被动接收人体自身发出的太赫兹波，容易受到外界温度干扰且系统体积庞大；主动式“一维线阵加一维机械扫描”毫米波成像系统和罗德施瓦茨公司的QPS系列主动式毫米波安检系统成像时间约需要4秒～5秒，成像缓慢，不适用于大客流安检场景；X射线人体成像安检系统利用X射线对人体进行辐射，对人体造成严重伤害。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种快速毫米波人体成像安检门，包括门框主体、频率源、发射模块阵列、接收模块阵列、信号采集模块、信号处理模块、智能检测模块、时序控制模块、人机界面模块；所述发射模块阵列、所述接收模块阵列均设置在所述门框主体上，所述频率源与所述发射模块阵列、所述接收模块阵列连接，所述信号采集模块和所述接收模块阵列连接；所述发射模块阵列和所述接收模块阵列对应设置，所述时序控制模块与所述发射模块阵列、所述频率源、所述信号采集模块连接；所述信号采集模块、所述信号处理模块、所述智能检测模块、所述人机界面模块依次连接；

所述时序控制模块将时序控制信号发送至所述发射模块阵列，所述发射模块阵列按照设定时序对外发送电磁波信号，发射的所述电磁波信号经人体散射后由所述接收模块阵列接收并进行下变频转换，所述信号采集模块对下变频后的中频信号进行同步采样，所述信号处理模块对所述中频信号进行处理并形成人体三维复数图像在所述人机界面模块上显示，所述智能检测模块对所述人体三维复数图像进行自动检测并标示出所携带隐匿物品的位置和种类。

较佳的，所述门框主体包括两侧面板、上面板和下面板；在所述侧面板上，所述发射模块阵列和所述接收模块阵列的位置设置为面向所述门框主体内部的矩形面以及所述门框主体前后两侧的侧边；在所述上面板和所述下面板上，所述发射模块阵列和所述接收模块阵列的位置设置为所述门框主体前后两侧的侧边。

较佳的，所述频率源为连续波频率合成器，产生步进频连续波信号，所述频率源的信号起始时间和初相位由所述时序控制模块控制。

较佳的，所述发射模块阵列包括若干发射模块，所述发射模块发射信号的频段为毫米波或太赫兹波段，所述发射模块阵列设置为一维阵列或多维阵列。

较佳的，所述接收模块阵列包括若干接收模块，所述接收模块接收信号的频段为毫米波或太赫兹波段，所述接收模块阵列设置为一维阵列或多维阵列。

较佳的，所述快速毫米波人体成像安检门还包括天线罩，所述天线罩对应所述发射模块阵列和所述接收模块阵列设置，所述天线罩采用对所述频率源的工作频段透过率95％以上的材料制作。

较佳的，所述信号采集模块设置为模数转换器，用于同时采集所有接收模块的中频信号。

较佳的，所述信号处理模块包括设置有信号处理算法的信号处理硬件平台，所述信号处理算法完成对所述中频信号的预处理、数字IQ解调、数字滤波、通道校正、图像重构，所述信号处理硬件平台为所述信号处理算法的硬件载体。

较佳的，所述信号处理硬件平台设置为基于FPGA、DSP、ARM、GPU、CPU中的一种或几种的组合并结合配套电路所制成的信号处理板卡。

较佳的，所述时序控制模块采用FPGA平台，产生时序脉冲以控制各所述发射模块的时序。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明缩小了成像设备的体积，提高了成像的抗干扰及可通过能力，在毫米波人体成像安检系统中通过多元信号处理硬件平台和成像算法的深度优化达到了实时成像的效果；该发明可以广泛应用于各种安检场所，替代现有的金属检测门，实现快速、文明、可视化、实时、抗干扰的安检效果。

附图说明

图1为所述快速毫米波人体成像安检门的结构示意图；

图2为所述正端面的天线阵列图；

图3为所述侧面板的天线阵列图；

图4为所述快速毫米波人体成像安检门对人体正面进行成像检测的示意图；

图5为所述快速毫米波人体成像安检门对人体两侧进行成像检测的示意图；

图6为所述快速毫米波人体成像安检门对人体背面进行成像检测的示意图；

图7为所述快速毫米波人体成像安检门的系统原理图。

图中数字表示：

1-侧面板；2-上面板；3-下面板；4-天线阵列；100-频率源；200-发射模块阵列；300-接收模块阵列；400-天线罩；500-信号采集模块；600-信号处理模块；700-智能检测模块；800-时序控制模块；900-人机界面模块；1000-电源模块。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

本发明所述快速毫米波人体成像安检门包括两侧面板1及上面板2、下面板3组成的门框主体、频率源100、发射模块阵列200、接收模块阵列300、天线罩400、信号采集模块500、信号处理模块600、智能检测模块700、时序控制模块800、人机界面模块900、电源模块1000。

所述发射模块阵列200、所述接收模块阵列300均设置在所述门框主体上，所述频率源100与所述发射模块阵列200、所述接收模块阵列300连接，所述发射模块阵列200和所述接收模块阵列300对应设置，所述时序控制模块800与所述发射模块阵列200、所述频率源100、所述信号采集模块500连接，用于精确控制对应部分的时钟和工作顺序，控制各所述发射模块的时序。所述电源模块1000为所述频率源100、所述发射模块阵列200、所述接收模块阵列300、所述信号采集模块500、所述信号处理模块600、所述智能检测模块700、所述时序控制模块800、所述人机界面模块900供电。

所述信号采集模块500、所述信号处理模块600、所述智能检测模块700、所述人机界面模块900依次连接，用于实现对所述接收模块阵列300接收的信号进行处理，并最终为操作者显示。

较佳的，所述上面板2上设置有摄像头，所述下面板3设置有脚底金属物质探测器，所述摄像头、所述脚底金属物质探测器均与所述人机界面模块900数据连接。一般的，所述摄像头置于所述上面板2，用于对通过安检的人员进行人员记录匹配，后期可接入公安系统，对人员进行危险系数分级，实现差异化安检。所述脚底金属物质探测器可用于检测人物脚底是否携带危险物品，实现人体的全方位检测。

具体的，所述时序控制模块800将时序控制信号发送至所述发射模块阵列200，所述发射模块阵列200上的各发射模块均可按照预先设定好的时序对外发送毫米波或太赫兹电磁波信号，发射的所述电磁波信号经人体散射后由所述接收模块阵列300接收并进行下变频转换，所述信号采集模块500对下变频后的中频信号进行同步采样，所述信号处理模块600对所述中频信号进行处理并形成人体三维复数图像在所述人机界面模块900上显示，所述智能检测模块700对图像进行自动检测并标示出所携带隐匿物品的位置和种类。

所述门框主体包含两侧面板1及上面板2、下面板3，所述侧面板1中设置所述发射模块阵列200和所述接收模块阵列300的位置为面向所述门框主体内部的矩形面以及所述门框主体前后两侧的侧边，所述上面板2和所述下面板3上设置所述发射模块阵列200和所述接收模块阵列300的位置为所述门框主体前后两侧的侧边。

所述频率源100为连续波频率合成器，产生步进频连续波信号，其信号起始时间和初相位由所述时序控制模块800控制。

所述发射模块阵列200包括若干发射模块，每个所述发射模块中均包括一个三倍频器、一个滤波器、一个放大器和一个发射天线。所述发射模块发射信号的频段为毫米波或太赫兹波段，所述发射模块阵列200可以为一个一维阵列，也可以为一个多维阵列。

同样的，所述接收模块阵列300包括若干接收模块，每个所述接收模块中均包括一个倍频器、一个低噪声放大器、一个混频器、两个滤波器、一个中频放大器和一个接收天线。所述接收模块接收信号的频段为毫米波或太赫兹波段，所述接收模块阵列300可以为一个一维阵列，也可以为一个多维阵列。

在本实施例中，所述天线罩400为对系统工作频段透过率95％以上且具有足够结构强度和均匀性的材料所组成，用于保护所述发射模块阵列200和所述接收模块阵列300。

在本实施例中，所述信号采集模块500是一种模数转换器，可以同时采集所有所述接收模块的中频信号。

在本实施例中，所述信号处理模块600包括设置有信号处理算法的信号处理硬件平台，所述信号处理算法完成对信号的预处理、数字IQ解调、数字滤波、通道校正、图像重构等功能，所述信号处理硬件平台为所述信号处理算法的硬件载体。

具体的，所述信号处理硬件平台是基于FPGA、DSP、ARM、GPU、CPU中的一种或几种的组合并结合配套电路所制成的信号处理板卡。

所述智能检测模块700采用深度学习架构直接基于三维复数图像进行隐匿物的智能识别。

所述时序控制模块800采用FPGA平台，产生一系列时序脉冲，精确控制各分系统的时钟和工作顺序，控制各发射模块的时序。

在本实施例中，所述人机界面模块900可将检测结果通过图像、声音、光学、终端推送等手段中的一种或几种的组合告知操作员，并实现操作员对机器的控制和设置。

本发明所述快速毫米波人体成像安检门的工作流程如下：

S1，系统启动后，系统将持续处于工作检测状态，所述发射模块阵列200以不同的发射通道将不间断按照预先设定好的时序对外发射一串具有指定带宽的毫米波或者太赫兹信号。

S2，当人体在行进通过安检门的时候，人体分别位于图4、图5、图6位置，此时所述接收模块阵列300将接收到含有人***置、形状信息的回波信号。

S3，所述信号处理模块600对数据进行预处理、数字工Q解调、数字滤波、信号提取、通道校正、图像重构；

S4，所述智能检测模块700对图像进行智能识别，并输出结果；

S5，所述人机界面模块900通过人机界面告知检测结果，系统继续对下一个行人进行安检。

本发明具有下面两种工作模式：

工作模式一：启动快速毫米波人体成像安检门，当受检人员走向安检门时，安检门的正面板对人体正面进行扫描成像，如图4所示；当受检人员走进安检门内，安检门的两侧面板1对人体两侧进行扫描成像，同时下面板3的金属检测器对脚底进行探测，如图5所示；当受检人员走出安检门时，安检门的后面板对人体背面进行扫描成像，如图6所示；当下一个受检人员到来，以同样的方法进行安检。

工作模式二：启动快速毫米波人体成像安检门，当受检人员走进安检门后，在安检门内旋转90度，实现对人体全方位的成像安检。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。