一种主动式太赫兹人体安检系统装置及调整方法

摘要

本发明涉及一种主动式太赫兹人体安检系统装置及调整方法，包括目标人物，太赫兹平面反射镜，太赫兹聚焦镜，太赫兹探测器,图像分析处理模块,喷气装置，目标自动感应装置，挡板，装置外壳，背景板,太赫兹源，高速振镜以及太赫兹传输波导。太赫兹源辐射出的太赫兹波通过太赫兹消相干用振镜后，进入太赫兹传输波导并分为多个端口，从不同角度对目标人物进行均匀照射，目标人物身体表面会反射均匀照射到其身上的太赫兹波，通过控制太赫兹平面反射镜的摆动轴和角度调节轴，从而实现对目标人物的快速扫描成像，依据实际实验情况设定摆动角度和旋转角度。装置简单，容易操作，且此方法对于微波，太赫兹波，远红外波均适用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电磁波成像技术，特别涉及一种主动式太赫兹人体安检系统装置及调整方法。

背景技术

太赫兹波是频率在0.1到10 THz（1 THz=10¹³ Hz）范围的电磁波。太赫兹波同其相邻两侧的红外和微波一样，在探测和光斑成像等方面能够发掘全新的技术，从而实现在材料、微电子、医学诊断、大气与环境监测、生物检测和通讯等诸多方面的应用。太赫兹科学和技术已经成为21 世纪最有前途的研究方向之一。且1 THz的光子能量仅为4.1 meV，与X射线相比，太赫兹波不会造成活体组织细胞的损伤，因此太赫兹波可适用于机场等地的安全检查。

目前，机场等地的重要进出口多数采用X光机对旅客的行李进行检查，以及配合使用手持式金属探测器对旅客进行安全检查。这种安检方法需要安检人员手持金属探测器在旅客身上滑扫，费时费力，且X光机对人体具有一定的危险性。而太赫兹波具有穿透能力强、光子能量低等优点，因此太赫兹实时成像扫描技术在安全检查方面有着巨大的应用前景。

总的来说，受加工工艺的限制，太赫兹成像还达不到可见光或红外波段CCD相机之类设备的成像效果，因此大多数太赫兹成像是采用多探头成像模式。这种成像模式成本高昂，因而限制了其在安检等方面的广泛应用。基于目前这种低成本、高分辨率、大视角、快速成像的需求，本发明设计了一种主动式太赫兹人体安检系统装置及调整方法。

发明内容

本发明是针对目前缺少低成本、高分辨率、大视角、成像速度快的太赫兹成像装置的问题，提出了一种主动式太赫兹人体安检系统装置及调整方法，采用太赫兹源和太赫兹传输波导对目标人物进行均匀照射，并采用太赫兹平面反射镜，太赫兹聚焦镜，太赫兹探测器和图像分析处理模块，通过控制太赫兹平面反射镜的摆动轴和角度调节轴，从而实现对目标人物的快速扫描成像。

本发明的技术方案为：一种主动式太赫兹人体安检系统装置，包括目标人物，太赫兹平面反射镜，太赫兹聚焦镜，太赫兹探测器，图像分析处理模块，喷气装置，目标自动感应装置，挡板，装置外壳，背景板，太赫兹源高速振镜以及太赫兹传输波导，太赫兹探测器位于太赫兹聚焦镜焦点处，喷气装置位于目标人物的上面，目标人物的旁边有目标自动感应装置，背景板位于目标人物的后背，挡板位于目标人物与探测装置之间，挡板可透射太赫兹阻挡可见光，太赫兹传输波导多个输出端口位于挡板后面的四个角上，太赫兹源先通过高速振镜，再通过太赫兹传输波导输出，从不同角度对目标人物进行均匀照射，太赫兹平面反射镜水平左右摆动或竖直上下摆动对目标人物进行单行或单列扫描，将目标人物反射出的太赫兹波收集反射至太赫兹聚焦镜，经太赫兹聚焦镜聚焦后进入太赫兹探测器，太赫兹探测器将信号输入图像分析处理模块得到清晰直观的人体图像，所有部件置于封闭装置外壳内。

所述太赫兹平面反射镜，是表面为金属材料的可实现太赫兹波高反射的平面镜。

所述太赫兹聚焦镜，是表面为金属材料的可同时实现太赫兹波高反射和太赫兹波聚焦的抛物面镜或者椭球镜。

所述挡板选可以透射太赫兹阻挡可见光的特氟龙或聚乙烯材料。

所述背景板选用可吸收太赫兹波的材料，用于减小太赫兹人体安检时的背景噪声。

所述主动式太赫兹人体安检系统装置的调整方法，目标人物站到指定位置时，目标自动感应装置感应到有待测物体时，喷气装置向目标人物喷出干燥冷空气，吹走附着在目标人物周围的灰尘及水汽，且让目标人物表面的温度下降，提高传感器检测目标物的信噪比，太赫兹源辐射出的太赫兹波在太赫兹传输波导内漫反射，通过挡板后的多个输出端口对目标人物1进行均匀照射，太赫兹平面反射镜水平左右摆动或竖直上下摆动对目标人物进行单行或单列扫描，将人体漫反射的太赫兹波收集分别反射至太赫兹聚焦镜上，聚焦后进入太赫兹探测器，太赫兹探测器将信号输入图像分析处理模块得到清晰直观的人体图像。

本发明的有益效果在于：本发明是一种主动式太赫兹人体安检系统装置及调整方法，装置简单，容易操作。在实际操作过程中，通过外加太赫兹光源的照射，增强后期收集的信号强度，提高图像的识别率。另外，操作中只需要依据实际实验情况设定好太赫兹平面反射镜的摆动角度以及每次的旋转角度，通过控制太赫兹平面反射镜的摆动轴和角度调节轴，从而实现对目标人物的高分辨率、快速扫描成像；该装置对于微波，太赫兹波，红外波均适用。

附图说明

图1为本发明主动式太赫兹人体安检系统装置结构示意图。

具体实施方式

如图1所示主动式太赫兹人体安检系统装置结构示意图，由目标人物1，太赫兹平面反射镜2，太赫兹聚焦镜3，太赫兹探测器4，图像分析处理模块5，喷气装置6，目标自动感应装置7(uvwx-lqtk)，挡板8(pmqt-onrs)，装置外壳9(abcd-efgh)，背景板10(daeh-jilk)，太赫兹源11，高速振镜12以及太赫兹传输波导13（包含A、B、C、D四个端口）组成。其中，喷气装置6向目标人物1喷出干燥冷空气，吹走附着在目标人物1周围的灰尘及水汽，让目标人物表面的温度下降一点，让传感器更容易检测到，便于增加对比度，从而得到更加清晰的人体图像。目标自动感应装置7的用途是当目标人物1位于指定位置时，目标自动感应装置感应后使其他设备均处于准备工作状态。挡板8可选特氟龙、聚乙烯等透射太赫兹阻挡可见光的材料，用于隔离目标人物1与后面的探测装置。装置外壳9可选不锈钢或合金等具有一定硬度的金属材料，用于保护整个系统。背景板10，是一种吸收太赫兹波的材料，用于减小太赫兹人体安检时的背景噪声。太赫兹源11先通过高速振镜12，再通过太赫兹传输波导13输出，用于消除太赫兹波的相干性，便于得到各向偏振的太赫兹波。太赫兹传输波导13，是让太赫兹源辐射出的太赫兹波在内部实现漫反射的管道，分为四个端口（或者更多端口，可根据实际需要调整端口数目及位置）从不同角度对目标人物进行均匀照射。太赫兹平面反射镜2水平左右摆动对目标人物1进行单行扫描（或者竖直上下摆动对目标人物1进行单列扫描），将目标人物1反射出的太赫兹波收集反射至太赫兹聚焦镜3，经太赫兹聚焦镜3聚焦后进入太赫兹探测器4，最后将信号输入图像分析处理模块5得到清晰直观的人体图像。

在下面的实例中，目标人物以一个成年人为例，太赫兹平面反射镜以镀银膜的平面反射镜为例，太赫兹聚焦镜以抛物面银镜为例，太赫兹源以中心频率为94G的太赫兹源为例，太赫兹传输波导以材料铝为例，其他波段的微波和红外波与上述实施方法一致，只需将所有器件换成对应波段适用的器件即可。

主动式太赫兹安检系统中，根据一个正常成年人的体型（体积约为180 cm*60 cm*30 cm）设置了扫描目标板的高度为2米，宽度为1米。具体调节过程如下：当人站到指定位置时，目标自动感应装置7感应后使其他设备均处于准备工作状态，然后上方的喷气装置6喷出干燥冷空气，吹走附着在目标人物1周围的灰尘及水汽，让目标人物表面的温度下降一点，让传感器更容易检测到，便于增加对比度，从而得到更加清晰的人体图像。太赫兹源11辐射出的太赫兹波在太赫兹传输波导13内漫反射，通过挡板后的四个A、B、C、D四个端口对目标人物1进行均匀照射，太赫兹波被目标人物身体表面反射出后到达平面反射镜2（直径为40 cm的银膜平面反射镜），平面反射镜2水平左右摆动进行单行扫描，单行扫描宽度为1米（或者竖直上下摆动对目标人物1同时进行单列扫描，单列扫描宽度为2米），单行或单列扫描后平面反射镜2再转动角度继续下一行或下一列的扫描，直至扫描完整个目标板的面积。最终将人体漫反射的不同方向的太赫兹波不断收集并反射至太赫兹聚焦镜3（焦距为50 cm的抛物面银镜），聚焦后进入太赫兹探测器4，最后将信号输入图像分析处理模块5得到清晰直观的人体图像。由于太赫兹波可以透过布料，而刀具等金属制品会阻碍太赫兹波的传播，故从扫描得到的人体图像就可直接判断此人是否携带危险品。

由于人体能漫反射微波、太赫兹波、红外波这些波段的光波，当外加这些波段的光源照射人体时，这些波段的光能透过衣物，可被人体漫反射，却被金属刀或汽油等危险品阻断其传播，所以最终可以通过成像与人体区分出来。因此，该装置对于微波，太赫兹波，红外波均适用。