[發(fā)明專利]混合式毫米波成像系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210178962.7
• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN102809745A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: D·埃拉德;E·舒馬克
• 申請（專利權(quán)）人: 國際商業(yè)機器公司
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 于靜;張亞非

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及成像系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種用于諸如檢測隱藏武器和物品之類的應(yīng)用的混合式毫米波成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)

無源模式成像在理論上允許隱蔽的照相機式的成像。但是，通常黑體輻射水平在電磁頻譜（即，0.1到0.3THz）的相關(guān)區(qū)域中很低。這導(dǎo)致圖像的信噪比很差。此外，由于現(xiàn)代恐怖威脅可能源自輻照水平與人體輻照水平非常類似的材料，所以測量的輻照差異可能太小。

有源模式成像有效地處理了黑體輻射問題并且還提供了諸如3D圖像（由于可提供距離信息）之類的額外優(yōu)點。代價是較高的系統(tǒng)復(fù)雜性和圖像分析算法。有源掃描通常所需的部件的較高價格迫使使用機械掃描系統(tǒng)，其主要缺點是較長的掃描時間（與視頻幀速率不一致）和增加的機械復(fù)雜性。此外，公眾可能不歡迎持續(xù)照射被成像的主體。

發(fā)明內(nèi)容

因此，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種成像系統(tǒng)，包括：無源模式成像器，其可操作以執(zhí)行第一無源掃描；以及有源模式成像器，其可操作以在所述第一無源掃描之后執(zhí)行第二有源掃描。

根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種成像系統(tǒng)，包括：無源模式成像器，其可操作以執(zhí)行初始無源掃描，所述無源模式成像器包括用于提供初始檢測能力的無源像素的陣列；以及有源模式成像器，其可操作以在所述初始無源掃描之后執(zhí)行后續(xù)有源掃描，所述有源模式成像器包括有源像素的陣列以及一個或多個能夠?qū)λ龀跏紵o源掃描的感興趣區(qū)域執(zhí)行3D放大成像的發(fā)射器。

根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種成像系統(tǒng)，包括：毫米波無源模式成像器，其可操作以執(zhí)行初始無源掃描，所述無源模式成像器包括用于提供初始檢測能力的無源像素的陣列；以及毫米波有源模式成像器，其可操作以根據(jù)所述初始無源掃描的結(jié)果執(zhí)行有源掃描，所述有源模式成像器包括一個或多個毫米波發(fā)射器以及能夠?qū)λ龀跏紵o源掃描的感興趣區(qū)域執(zhí)行3D放大成像的可傾斜有源接收陣列。

根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種成像方法，所述方法包括：提供毫米波無源成像器；提供毫米波有源成像器；以及組合所述無源成像器與所述有源成像器，由此所述無源成像器可操作以執(zhí)行初始無源掃描，所述無源模式成像器包括用于提供初始檢測能力的無源像素的陣列，以及由此所述有源成像器可操作以根據(jù)所述初始無源掃描的結(jié)果執(zhí)行有源掃描，所述有源模式成像器包括一個或多個毫米波發(fā)射器以及能夠?qū)λ龀跏紵o源掃描的感興趣區(qū)域執(zhí)行3D放大掃描的可傾斜有源接收陣列。

附圖說明

在此僅通過實例的方式參考附圖說明本發(fā)明，這些附圖是：

圖1A是示出本發(fā)明的成像系統(tǒng)的一個實例實施例的正視圖的示意圖；

圖1B是示出本發(fā)明的成像系統(tǒng)的一個實例實施例的側(cè)視圖的示意圖；

圖2是示出本發(fā)明的成像系統(tǒng)的一個備選實施例的示意圖；

圖3是示出本發(fā)明的成像系統(tǒng)的實例接收器組件的示意圖；

圖4是示出實例芯片的方塊圖，包括本發(fā)明的成像系統(tǒng)的多個（N個）類型A接收器以及控制、數(shù)字化和存儲器功能；

圖5是更詳細(xì)示出本發(fā)明的成像系統(tǒng)的類型A接收器結(jié)構(gòu)的方塊圖；

圖6是示出本發(fā)明的成像系統(tǒng)的第一實例發(fā)射器的方塊圖；

圖7是示出本發(fā)明的成像系統(tǒng)的第二實例發(fā)射器的方塊圖；

圖8是示出實例芯片的方塊圖，包括本發(fā)明的成像系統(tǒng)的多個（N個）類型B接收器以及控制、數(shù)字化和存儲器功能；

圖9是更詳細(xì)示出本發(fā)明的成像系統(tǒng)的類型B接收器結(jié)構(gòu)的方塊圖；以及

圖10是示出本發(fā)明的成像系統(tǒng)的實例系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方塊圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種提高檢測概率并降低誤報率的混合式毫米波成像系統(tǒng)。所述系統(tǒng)借助一個大型功率傳感器陣列構(gòu)建環(huán)境的初始粗糙圖像。在肯定的檢測時，使用由該功率傳感器（像素）陣列以及位于該大型陣列中心的小型矢量像素陣列（有利于振幅和相位傳感）兩者檢測的相干微波輻射照射現(xiàn)場。使用新信息（有利于對選定區(qū)域進(jìn)行3D可視化）增強初始圖像（促進(jìn)分段），從而提高檢測概率并降低誤報率。

本發(fā)明通過在成像器視場中檢測從物體輻射或反射的毫米波輻射來提供可視化能力。照射到物體上的輻射是非電離輻射。此外，毫米波輻射的波長屬于這樣的電磁頻譜部分：一方面，其足夠長以便穿透霧、衣物和包裝物；另一方面，其足夠短以便即使通過相對小的輻射孔徑也會產(chǎn)生高分辨率成像，這在空間受限的應(yīng)用中很有利。這些方面使得此部分電磁頻譜中的成像適合于用于例如保安、監(jiān)視和導(dǎo)航系統(tǒng)。