一种非接触式激光爆炸物快速检测系统及方法

摘要

本发明提出了一种非接触式激光爆炸物快速检测系统，包括：激光模块，用于产生预定功率、预定波长的激光；辅助光学模块，用于控制激光模块产生的激光的照射角度、区域并将激光扩展为面光源；热成像模块，用于采集面光源照射区域内目标物的热成像信号；爆炸物识别模块，获取热成像模块采集的热成像信号并根据热成像信号判别目标物是否为爆炸物，若是，判别目标物所属的爆炸物种类，并输出判别结果；告警显示模块，获取爆炸物识别模块的判别结果并显示判别结果，同时发出警报。本发明提出利用激光和红外热像技术，实现对不同类型爆炸物进行非接触检测；利用双波长激光进行辐照，双波段红外热成像进行探测，增强了对不同类型爆炸物的适应性。

说明书

技术领域

本发明涉及爆炸物检测技术领域，尤其涉及一种非接触式激光爆炸物快速检测系统及方法。

背景技术

传统的爆炸物检测多为人工进行检测，从而使有关部门花费大量的人力物力，犯罪嫌疑人还会躲避检查人员的检查，给有关部门工作带来不便。因此如何在户外公共场合进行无人自动检测，保证检测区域覆盖范围与安全稳定性，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

基于背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种非接触式激光爆炸物快速检测系统及方法。

本发明提出的一种非接触式激光爆炸物快速检测系统，包括：

激光模块，用于产生预定功率、预定波长的激光；

辅助光学模块，用于控制激光模块产生的激光的照射角度、区域并将激光扩展为面光源；

热成像模块，用于采集面光源照射区域内目标物的热成像信号；

爆炸物识别模块，获取热成像模块采集的热成像信号并根据热成像信号判别目标物是否为爆炸物，若是，判别目标物所属的爆炸物种类，并输出判别结果；

告警显示模块，获取爆炸物识别模块的判别结果并显示判别结果，同时发出警报。

优选的，激光模块为双波长激光器，且其激光波长为8-14μm。

优选的，辅助光学模块包括光路组件和扩束装置；光路组件用于控制激光照射的角度、区域；扩束装置用于将激光扩展为面光源；优选的，扩束装置为由氟化钙材料制成的透镜。

优选的，热成像模块包括工作波段为8-14μm的第一热像仪以及工作波段为3-5μm的第二热像仪，第一热像仪、第二热像仪分别用于采集目标物的热成像信号。

优选的，爆炸物识别模块获取第一热像仪、第二热像仪采集的热成像信号并将第一热像仪、第二热像仪采集的热成像信号分别与爆炸物热敏特征数据库中的特征进行比较，综合分析判别目标物是否为爆炸物。

优选的，还包括管理控制模块，管理控制模块用于实现用户指令与激光模块、热成像模块之间的实时信息交互。

本发明还提出一种非接触式激光爆炸物快速检测方法，包括以下步骤：

S1、产生预定功率、预定波长的激光；

S2、控制激光照射的角度、区域并将激光扩展为面光源；

S3、采集面光源照射区域内目标物的热成像信号；

S4、根据热成像信号判别目标物是否为爆炸物；若是，判别目标物所属的爆炸物种类并输出判别结果，并执行步骤S5；若不是，执行步骤S3；

S5、显示判别结果，同时发出警报。

优选的，在步骤S1中，激光为单频输出的双波长激光。

优选的，在步骤S3中，使用工作波段为8-14μm的第一热像仪以及工作波段为3-5μm的第二热像仪分别采集面光源照射区域内的目标物热成像信号。

优选的，在步骤S4中，将第一热像仪、第二热像仪采集的目标物热成像信号分别与爆炸物热敏特征数据库中的特征进行比较，综合分析判别目标物是否为爆炸物。

本发明提出的一种非接触式激光爆炸物快速检测系统，具有以下优点：(1)基于爆炸物中N-O分子基团在激光辐射条件下的振动-转动吸收特性，提出利用激光和红外热像技术，实现对不同类型爆炸物进行非接触检测，准确率高、安全性好，填补了国内非接触爆炸物痕量检测领域的空白；(2)利用双波长激光进行辐照，双波段红外热成像进行探测，增强了对不同类型爆炸物的适应性，提高了检测准确率，降低了误报率；(3)根据人流密集型场景构建数据模型，提出爆炸物特征处理及目标识别算法，有效解决了复杂环境下红外图像中爆炸物热敏特征提取及分析处理难题，有效提升了检测装置的环境适应性，进一步提升检测的准确率。

附图说明

图1为本发明提出的一种非接触式激光爆炸物快速检测系统框架图；

图2为本发明提出的一种非接触式激光爆炸物快速检测系统工作原理图；

图3为本发明提出的一种非接触式激光爆炸物快速检测方法的流程图。

具体实施方式

参照图1，本发明提出一种非接触式激光爆炸物快速检测系统，包括：激光模块、辅助光学模块、热成像模块、爆炸物识别模块、告警显示模块和管理控制模块。

激光模块为单频输出的双波长激光器，用于产生预定功率、预定波长的激光，要求光束均匀、稳定性和可靠性高，激光器波长可选择为10.6μm和9.3μm。

辅助光学模块主要包括光路组件和扩束装置；光路组件用于控制激光照射的角度、区域；扩束装置用于将激光扩展为面光源，扩束装置为由氟化钙材料制成的透镜，该材料对于8-14μm波段的透射率高，且折射率较小。

热成像模块包括工作波段为8-14μm的第一热像仪以及工作波段为3-5μm的第二热像仪，其中8-14μm波段可覆盖激光器的工作波段，而3-5μm波段可辅助用于观察激光反射，第一热像仪、第二热像仪分别用于采集目标物的热成像信号，探测过程中的辐射温度变化，获得目标在不同探测条件特点和差异。

爆炸物识别模块获取第一热像仪、第二热像仪采集的热成像信号并将第一热像仪、第二热像仪采集的热成像信号分别与爆炸物热敏特征数据库中的特征进行比较，综合分析判别目标物是否为爆炸物，若是，判别目标物所属的爆炸物种类，并输出判别结果。

告警显示模块获取爆炸物识别模块的判别结果并显示判别结果，同时发出警报。

管理控制模块用于实现用户指令与激光模块、热成像模块之间的实时信息交互。用户可根据需要，通过管理控制模块设置激光器的功率、波长以及激光照射的角度、区域、光斑大小和强度等参数。

在常见的爆炸物和危险品的分子结构中，普遍含有N-O分子基团。在特定波长激光波和功率的激光照射条件下，这些基团由于振动-转动吸收带的存在，会导致爆炸物表面温度的迅速升高。随着辐射时间的继续增加，爆炸物颗粒吸热与放热处于平衡，表面温度处于稳定，最高温度维持在40-60度左右。而对于非爆炸物，其分子中N-O基团少，在同等辐射量的条件下，温度上升速度慢，一般会与爆炸物形成3-15度的温差。

参照图2，本发明工作时，激光器产生一定功率和波长的激光，通过光路组件可以调整激光入射的角度和照射的区域，点光源经过扩束装置进行光束处理后，扩束后成面光源，均匀的照射到被检测目标物的表面；热成像模块检测目标物的表面温度，采集热成像信号；爆炸物识别模块将热成像信号与爆炸物热敏特征数据库中特征进行比较，综合分析后，判别爆炸物种类；再由告警显示模块显示判别结果并发出警报。

参照图3，该非接触式激光爆炸物快速检测系统的检测方法，包括以下步骤：

S1、产生预定功率、预定波长的单频输出的双波长激光；

S2、控制激光照射的角度、区域并将激光扩展为面光源；

S3、使用工作波段为8-14μm的第一热像仪以及工作波段为3-5μm的第二热像仪分别采集面光源照射区域内的目标物热成像信号；

S4、将第一热像仪、第二热像仪采集的目标物热成像信号分别与爆炸物热敏特征数据库中的特征进行比较，综合分析判别目标物是否为爆炸物；若是，判别目标物所属的爆炸物种类并输出判别结果，并执行步骤S5；若不是，执行步骤S3；

S5、显示判别结果，同时发出警报。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。