CN102077116A - 毫米波成像设备 - Google Patents

Abstract

一种毫米波成像设备，包括：成像装置，包括多个毫米波传感器，毫米波传感器以平面方式布置且接收从被摄对象发出的毫米波以检测其信号电平；以及图像数据生成装置，根据构成成像装置的各毫米波传感器的输出来生成被摄对象的图像数据。该毫米波成像设备还包括：温度传感器，检测成像装置的温度；以及存储装置，对构成成像装置的每个毫米波传感器，存储表示温度传感器检测的温度与毫米波传感器的输出之间的关系的温度特征数据。图像数据生成装置根据温度传感器检测的温度和存储装置存储的温度特性数据，求解各毫米波传感器的输出与参考温度特征的偏差，根据该偏差校正各毫米波传感器的输出，并生成图像数据。

Description

毫米波成像设备

技术领域

本发明涉及毫米波成像设备，该毫米波成像设备接收从例如人体等被摄对象发出的毫米波由此对该被摄对象进行成像。

背景技术

以往，人们提出了以下方案，即接收从例如人体等被摄对象发出的毫米波由此对该被摄对象进行成像，并且根据拍摄的图像检测隐藏在该被摄对象中的金属或非金属武器或者走私货物(例如，参见专利文件1、2等)。

用于上述所提方案中的毫米波成像设备通常包括：毫米波传感器阵列和透镜，该毫米波传感器阵列包括布置在同一平面上的多个毫米波传感器，该透镜对从例如人体等被摄对象发出的毫米波进行聚焦以便在毫米波传感器阵列的毫米波接收面上形成毫米波图像。毫米波成像设备被配置成接收来自构成毫米波传感器阵列的每个毫米波传感器的接收信号的信号电平，作为构成被摄对象图像的像素值，由此对该被摄对象进行成像。

专利文件1：日本国专利申请公开公报“特开2006-258496号公报”

专利文件2：日本国专利公报“特许第2788519号公报”

发明内容

所要解决的技术问题

如上所述，在使用由多个毫米波传感器构成的毫米波传感器阵列生成被摄对象的毫米波图像的毫米波成像设备中，由于毫米波传感器的温度特性偏差，有时候会出现不能获取清晰的拍摄图像的问题，因此降低了从拍摄图像检测检查对象物的精度。

具体地，因为在毫米波传感器中设有毫米波天线和处理从毫米波天线接收的信号的信号处理电路(放大电器路、滤波电路、检测器电路等)，所以各毫米波传感器的输出将因这些毫米波天线和信号处理电路的固有温度特性而产生偏差，该偏差将导致最终获得的图像不清晰，从而降低检查对象物的检测精度。

解决问题的技术方案

根据本发明的第一方面用于实现上述目的的毫米波成像设备，包括：成像装置，包括多个毫米波传感器，毫米波传感器以平面方式布置并且接收从被摄对象发出的毫米波以检测其信号电平；以及图像数据生成装置，根据来自构成成像装置的各毫米波传感器的输出来生成被摄对象的图像数据。该毫米波成像设备还包括：温度传感器，检测成像装置的温度；以及存储装置，对构成成像装置的每个毫米波传感器，存储表示温度传感器检测的温度与毫米波传感器的输出之间的关系的温度特征数据。图像数据生成装置根据温度传感器检测的温度和存储装置存储的温度特性数据，求解各毫米波传感器的输出与参考温度特征的偏差，根据该偏差校正各毫米波传感器的输出，并生成图像数据。

技术效果

本发明的第一方面的毫米波成像设备包括：温度传感器，检测成像装置的温度；以及存储装置，存储表示温度传感器检测的温度与毫米波传感器的输出之间的关系的温度特征数据。图像数据生成装置根据温度传感器检测的温度和存储装置存储的温度特性数据，求解各毫米波传感器的输出与参考温度特征的偏差，根据该偏差校正各毫米波传感器的输出，并生成图像数据。

因此，根据本发明的毫米波成像设备，不仅可以使用从被摄对象发出的毫米波来对被摄对象成像，而且，即使在用于成像的多个毫米波传感器的温度特征存在偏差的情况下，也可以对每个毫米波传感器校正该偏差，并生成图像数据。因此，根据本发明的毫米波成像设备，总是可以清晰地对被摄对象进行拍摄，并且能够从拍摄图像中精度更高地检测隐藏在被摄对象中的检查对象物。

附图说明

图1是示出根据实施方式的整个毫米波成像设备的结构的框图；

图2是示出毫米波传感器的结构的示意图；

图3是示出对存储部中存储的温度特征数据进行说明的示意图；

图4是示出对毫米波传感器的输入-输出特征和用于成像的线性区域进行说明的示意图；以及

图5是示出由图像处理器执行的被摄对象检查处理的流程图。

附图标号的描述

2：被摄对象，4：检查对象物，10：毫米波成像设备，12：透镜天线，14：毫米波传感器阵列，16：输入部，18：温度传感器，20：图像处理器，22：操作部，24：存储部，26：显示控制器，28：显示单元，30：毫米波传感器，32：接收天线，34：LNA(低噪声放大器)，36：BPF(带通滤波器)，38：检测器电路。

具体实施方式

下面，将描述本发明的一个实施方式。

图1是示出应用于本发明的毫米波成像设备10的结构的框图。本实施方式的毫米波成像设备10用于在机场等处核查乘客是否隐藏了危险物品(检查对象物4)。该毫米波成像设备包括：透镜天线12，将从对象2发出的毫米波接收于该设备中并使用毫米波形成被摄对象图像；毫米波传感器阵列14，设置在透镜天线12对被摄对象图像进行成像的位置，以便通过接收毫米波来拍摄被摄对象图像；以及图像处理器20，通过由A/D转换器等组成的输入部16接收来自毫米波传感器阵列14的输出，并生成被摄对象2的图像数据。

毫米波传感器阵列14包括多个毫米波传感器30，每个毫米波传感器如图2所示配置作为拍摄图像的一个像素的成像元件，并被配置为以平面方式设置多个毫米波传感器30，以便能够以预定像素的高度和宽度拍摄二维图像。

毫米波传感器阵列14还包括检测其温度的温度传感器18。通过输入部16，还将来自温度传感器18的检测信号输入到图像处理器20。

如图2所示，毫米波传感器30包括：用于接收毫米波的接收天线32；对从接收天线32接收信号进行放大的低噪声放大器(LNA)34；带通滤波器(BPF)36，从LNA34放大的接收信号中选择性地允许适于检测检查对象物4的预定频带(例如，75GHz带宽)的接收信号通过；以及检测器电路38，检测已经通过BPF36的接收信号并检测其信号电平。

因此，从构成毫米波传感器阵列14的每个毫米波传感器30输出与在每个接收点接收的毫米波信号电平相应的检测电压。图像处理器20通过输入部16顺序地接收来自各毫米波传感器30的检测电压，以生成图像数据。

另外，图像处理器20由具有图像处理功能的计算机组成并连接有：操作部22，包括鼠标和键盘；存储部24，包括硬盘等；以及显示控制器26，用于在显示单元28上显示被摄对象2的拍摄图像等。

图像处理器20不仅在显示单元28上显示被摄对象2的拍摄图像，而且还对图像数据进行处理以确定在被摄对象2中是否隐藏有检查对象物4，如果隐藏了检查对象物4，那么在显示单元28上显示检查对象物4的位置和类型。

然而，在图像处理器20中，当在显示单元28上显示被摄对象2的拍摄图像或者从拍摄图像检测检查对象物4时，如果在组成毫米波传感器阵列14的多个毫米波传感器30之间存在特性偏差，那么可导致下列问题：还将引起构成图像数据的各像素值的偏差，由此在显示单元28上显示的拍摄图像将变得不清楚，并且检查对象物4的检测精度降低。

因此，本实施方式被配置为，对于构成毫米波传感器阵列14的每个毫米波传感器30，通过测量当输入固定功率的毫米波时输出的检测电压的温度特征，来生成如图3所例示的温度特征数据，并将生成的温度特征数据存储在存储部24中。

当通过图像处理器20对被摄对象2成像时，根据存储在存储部24中的每个毫米波传感器30的温度特征数据和毫米波传感器阵列14的温度，求解与来自各毫米波传感器30的检测电压相对的校正系数。然后，通过各毫米波传感器30的输出而获得的图像数据的像素值(换句话说，各毫米波传感器30的检测电压)乘以校正系数，由此对图像数据进行校正。

在本实施方式中，当毫米波传感器30的毫米波输入功率固定时，通过测量温度和检测电压之间的关系，获得用于对于检测电压的偏差进行校正的温度特征数据。这是因为，毫米波传感器30的工作区域被设置为毫米波的输入功率和检测电压成比例关系的线性区域(见图4)。

具体地，如果将对被摄对象2成像时的毫米波传感器30的工作区域设置在图4所示的线性区域以外的区域，那么成像时的敏感度将下降，并且检查对象物4的检测精度将降低。因此，毫米波传感器30的工作区域通常被设置为检测电压从V1改变为V2的线性区域(见图4)。

因此，在本实施方式中，预先设定当毫米波传感器30的毫米波输入功率在毫米波传感器30的工作区域内为固定功率时的检测电压的温度特征数据，并且使用该温度特征数据求解在毫米波传感器30的工作温度条件下产生的波电压的偏差(具体为，检测电压对参考电压的比率)。然后，校正从毫米波传感器30获得的检测电压，以便消除偏差(换句话说，以便使比率为“1”)。

下文中将通过图5中示出的流程图来描述如上由图像处理器20执行的被摄对象检查处理以便生成图像数据并检测检查对象物4。

如图5所示，当开始被摄对象检查处理时，首先在S110(S是指步骤)，通过输入部16从构成毫米波传感器阵列14的各毫米波传感器30顺序地接收检测电压，并生成校正前的图像数据，在该图像数据中，所接收的各检测电压用作拍摄图像的各像素的像素电压。

在随后的S120中，通过输入部16从温度传感器18读取毫米波传感器阵列14的温度(传感器温度)。在随后的S130中，根据读取的传感器温度和预先存储在存储部24中的每个毫米波传感器30的温度特征数据，计算用于校正来自每个毫米波传感器30的检测电压的检测电压校正值(换句话说，校正前的图像数据的各像素值)。

根据以下步骤，为每个毫米波传感器30计算检测电压校正值：如上所述使用温度特征数据求解与当前传感器温度相对应的检测电压Vs；计算该检测电压Vs和使用参考温度特征数据获得的参考检测电压Vo之间的比率(Vs/Vo)；以及将该比率用作检测电压校正值。

当在S130中已经对构成毫米波传感器阵列14的所有毫米波传感器30计算了检测电压校正值时，处理进入到S140，在S140中，通过将S110中生成的构成图像数据各像素的像素值(即，从每个毫米波传感器30接收的检测电压)乘以相应毫米波传感器30的检测电压校正值，校正图像数据。

当在S140中校正了图像数据时，处理进入到S150，在S150中，根据校正的图像数据，通过显示控制器26将被摄对象2的拍摄图像显示在显示单元28上。

接下来，在随后的S160中，通过根据预先存储在存储部24中的检查对象物4的形状数据来搜索拍摄图像数据，判断在拍摄图像中是否存在具有与检查对象物4基本相同形状的图像。

然后，在随后的S170中，判断是否识别S160判断处理中存在于拍摄图像中的检查对象物4的图像。当检查对象物4的图像未被识别时，本处理暂时终止，且处理再次进入到S110。相反地，当检查对象物4的图像被识别时，将示意性表示该被识别的检查对象物4的符号标记重叠显示在显示单元28显示的拍摄图像上，并且处理再次进入到S110。

在如上所述的毫米波成像设备10中，在图像处理器20所执行的被摄对象检查处理中当基于来自构成毫米波传感器阵列14的多个毫米波传感器30的输出生成表示被摄对象2的拍摄图像的图像数据时，根据存储在存储部24中的每个毫米波传感器30的温度特征数据和毫米波传感器阵列14的温度，对图像数据的每个像素求解校正系数，并且将相应像素值(换句话说，每个毫米波传感器30的检测电压)乘以该校正系数，由此来校正图像数据。

因此，根据本实施方式的毫米波成像设备10，不仅可以使用从被摄对象2发出的毫米波来对被摄对象2成像，而且，即便用于成像的多个毫米波传感器30之间存在温度特征的偏差，也总是可以获得清晰的拍摄图像而不会受到该偏差的所影响，。因此，当使用本实施方式的毫米波成像设备10对被摄对象2拍摄图像时，可以从拍摄图像中精度更高地检测隐藏在被摄对象2中的检查对象物。

特别地，在本实施方式的毫米波成像设备10中，图像处理器20将表示被摄对象2的拍摄图像的图像数据与预先在存储部24中存储的检查对象物4的形状数据相比较，由此检测隐藏在被摄对象2中的检查对象物4，并将检测结果(检查对象物的符号标记)与被摄对象图像一起显示在显示单元28上。因此，当检查员观看显示单元28上的显示图像时，易于确定隐藏在被摄对象2中的检查对象物，并且能够根据所确定的检查对象物的类型采取最佳的安全措施。

在本实施方式中，毫米波传感器阵列14相当于本发明的成像装置，图像处理器20相当于本发明的图像数据生成装置，存储部24相当于本发明的存储装置。

虽然上面描述了本发明的一个实施方式，但是本发明不限于所述实施方式，而且在不脱离本发明范围的情况下能够以各种方式实施。

例如，在上述实施方式中描述了毫米波成像设备10用于在机场等处核查乘客是否隐藏了危险物品，并且被摄对象2是乘客。然而，本发明的毫米波成像设备也可用于对人体以外的被摄对象(如行李、包裹等)成像，并从拍摄的图像确定是否在行李或包裹中隐藏了检查对象物。

Claims (1)

1.一种毫米波成像设备，包括：

成像装置，包括多个毫米波传感器，所述毫米波传感器以平面方式布置并且接收从被摄对象发出的毫米波以检测其信号电平；

图像数据生成装置，根据构成所述成像装置的各毫米波传感器的输出来生成所述被摄对象的图像数据，

其特征在于，所述毫米波成像设备包括：

温度传感器，检测所述成像装置的温度；以及

存储装置，对构成所述成像装置的每个毫米波传感器，存储表示所述温度传感器检测的温度与来自所述毫米波传感器的输出之间的关系的温度特征数据，

其中，所述图像数据生成装置根据所述温度传感器检测的温度和所述存储装置存储的温度特性数据，求解来自各毫米波传感器的输出与参考温度特征的偏差，根据该偏差校正来自所述各毫米波传感器的输出，并生成所述图像数据。

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