專(zhuān)利名稱(chēng)：使用有源電磁波識(shí)別潛在的威脅物質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于識(shí)別隱藏物品的成像系統(tǒng)，例如用于安全掃描的成像系統(tǒng)。其適 用于工作于寬范圍頻率中的任意頻率的成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在對(duì)運(yùn)輸和公共空間中的安全威脅的響應(yīng)中，在安全檢查點(diǎn)對(duì)人們進(jìn)行諸如麻醉 品和爆炸物以及其它類(lèi)型的違禁品的檢查正在變得普遍，安全點(diǎn)例如是機(jī)場(chǎng)、火車(chē)站、運(yùn)動(dòng) 賽事、音樂(lè)會(huì)、聯(lián)邦建筑物、以及其它公共和私人設(shè)施。使用非電離輻射對(duì)感興趣的隱藏物 品進(jìn)行成像是已知的，非電離輻射諸如是太赫和毫米范圍的輻射。在例如W0200875948、 US7304306和US7^5019中描述了該系統(tǒng)。W0200875948描述了對(duì)成像輻射的分析，以形象化人體內(nèi)的性質(zhì)，諸如電導(dǎo)率、電 容率、以及磁導(dǎo)率。傳輸具有大的帶寬的非相干波，以確保它們無(wú)害。帶寬優(yōu)選地為控制頻 率的一半。輻射源例如可以是寬帶非相干噪聲發(fā)生器。US7304306描述了使用太赫輻射的成像系統(tǒng)，并使用了直接轉(zhuǎn)換檢測(cè)器模塊。檢測(cè) 的輻射分裂成數(shù)個(gè)分量，這些分量被衰減。目的是檢測(cè)爆炸性物質(zhì)。組合不同的信號(hào)以提 供合成信號(hào)。US7^5019描述了使用電容和電感傳感器檢測(cè)諸如塑料爆炸物和陶瓷刀的隱藏物品。本發(fā)明涉及對(duì)非金屬隱藏物品提供改善的檢測(cè)，具體是在威脅和非威脅物品之間 具有改善的區(qū)別。

發(fā)明內(nèi)容
一種成像系統(tǒng)，包括發(fā)射器，用于將輻射指向體積，所述體積中存在目標(biāo)；接收器，用于接收來(lái)自所述目標(biāo)的散射輻射；以及處理器，用于處理所述散射輻射，以根據(jù)所接收的輻射的幅度和相位生成圖像。
其還可以包括顯示器，所述顯示器耦合至所述處理器，用于生成圖像顯示。在一個(gè)實(shí)施例中，所述處理器適于根據(jù)相對(duì)于人身體的電容率的電容率對(duì)隱藏介 電物質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)，所述相對(duì)電容率從所接收的輻射的幅度和相位信息推得。在一個(gè)實(shí)施例中，所述發(fā)射器適于發(fā)射具有基本單個(gè)頻率的入射輻射。在一個(gè)實(shí)施例中，所述頻率在IGHz至300GHz的范圍中。在一個(gè)實(shí)施例中，所述頻率在IGHz至80GHz的范圍中。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述處理器適于自動(dòng)識(shí)別所記錄的圖像中的邊緣處的異常， 并適于在推導(dǎo)相對(duì)電容率數(shù)據(jù)時(shí)使用所述異常。在一個(gè)實(shí)施例中，所述處理器適于基于相對(duì)電容率的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)，并 且所述數(shù)據(jù)庫(kù)包括諸如爆炸物或麻醉品的特定威脅物質(zhì)的電容率數(shù)據(jù)或相對(duì)電容率數(shù)據(jù)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，所述處理器測(cè)量所述隱藏物質(zhì)附近和所述隱藏物質(zhì)處的散射 輻射的相位和幅度，所述隱藏物質(zhì)附近的散射輻射的相位和幅度提供參考。在一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)適于檢測(cè)來(lái)自?xún)蓚€(gè)或更多體積單元的輻射，如果體積 單元不包括所述隱藏物質(zhì)，則所述體積單元提供參考數(shù)據(jù)。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述處理器適于處理所述掃描體積中的單元與單元的幅度和 相位對(duì)比，以生成所述掃描體積的圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，所述單元的不同幅度和相位響應(yīng)由所述處理器使用以檢測(cè)隱藏 物質(zhì)的位置和取向。在一個(gè)實(shí)施例中，所述發(fā)射器和所述接收器包括共焦布置的喇叭，其中，所述喇叭 照射反射陣列并且所述反射陣列配置為將所述輻射聚焦在所述掃描體積中的單元處，并且 所述反射依次由所述反射陣列重聚焦于所述喇叭孔隙處，并且所述處理器適于控制所述反 射陣列以遍及所述掃描體積以系統(tǒng)方式掃描所述焦點(diǎn)，并且所述處理器適于使用喇叭模式 和所述掃描策略來(lái)計(jì)算就各個(gè)射線(xiàn)來(lái)說(shuō)與每一個(gè)體積單元關(guān)聯(lián)的幾何結(jié)構(gòu)，并且其中，所 述對(duì)象和所述周?chē)w積之間的幅度和相位變化以及所計(jì)算的幾何結(jié)構(gòu)用于估計(jì)所述相對(duì) 電容率。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于每一個(gè)發(fā)射射線(xiàn)，兩個(gè)返回射線(xiàn)的數(shù)據(jù)由所述處理器處理， 其中，第一射線(xiàn)反射離開(kāi)所述對(duì)象的表面，且第二射線(xiàn)透射通過(guò)所述對(duì)象并在所述對(duì)象和 所述身體之間的界面處反射，并且其中，所述處理器適于執(zhí)行估計(jì)過(guò)程，所述估計(jì)過(guò)程追蹤 所述兩個(gè)射線(xiàn)并識(shí)別以下事件兩個(gè)射線(xiàn)均未由所述喇叭重新獲得并因此在所述估計(jì)過(guò)程中不起作用，所述第一射線(xiàn)被重新獲得并在所述估計(jì)過(guò)程中被考慮，但是所述第二射線(xiàn)損失 了，所述第二射線(xiàn)被重新獲得并在所述估計(jì)過(guò)程中被考慮，但是所述第一射線(xiàn)損失 了，以及兩個(gè)射線(xiàn)均被重新獲得并均對(duì)所述估計(jì)過(guò)程起作用。在一個(gè)實(shí)施例中，所述處理器適于執(zhí)行實(shí)施與邊界附近的場(chǎng)的電磁性質(zhì)相關(guān)的菲 涅耳定律的算法，以計(jì)算接收的輻射的相位和作為衰減水平的幅度，即τω(Λ1。在一個(gè)實(shí)施例中，所述處理器適于執(zhí)行反映邊界附近的反射系數(shù)和波阻抗的電磁 性質(zhì)的算法，以計(jì)算接收的輻射的相位和作為衰減水平的幅度，即τω(Λ1。在一個(gè)實(shí)施例中，所述處理器適于執(zhí)行共焦圖像理論算法，以計(jì)算接收的輻射的 相位和作為衰減水平的幅度，即Φω(Λ1和τω(Λ1。在一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括用于反射散射輻射的反射器，并且所述接收器 安裝為在輻射被反射后接收所述輻射。在一個(gè)實(shí)施例中，所述反射器包括反射陣列，所述反射陣列配置為將所發(fā)射的輻 射聚焦在所述掃描體積中相繼的單元處。在一個(gè)實(shí)施例中，所述發(fā)射器和所述接收器包括喇叭天線(xiàn)，并且所述系統(tǒng)包括以 瓦片(in title)布置的反射陣列，每個(gè)瓦片包括具有開(kāi)關(guān)晶體管和用于控制所述晶體管的 關(guān)聯(lián)控制器的貼片天線(xiàn)的陣列，并且其中，所述控制器適于配置所述貼片天線(xiàn)的相位以在 所述陣列由所述喇叭天線(xiàn)照射時(shí)實(shí)現(xiàn)空間中的特定模式，其中，所述處理器適于
對(duì)從所述喇叭天線(xiàn)至貼片的距離和從所述貼片至所述焦點(diǎn)的距離進(jìn)行計(jì)算并求 和，將所述距離轉(zhuǎn)換為所述工作頻率處的波長(zhǎng)，以及通過(guò)乘以度數(shù)將所述距離的分?jǐn)?shù)部分轉(zhuǎn)換為相位，并且其中，為使每個(gè)貼片對(duì)所 述聚焦起相長(zhǎng)作用，所述相位必需基本相同。在一個(gè)實(shí)施例中，晶體管選擇為根據(jù)所計(jì)算的相位通過(guò)接通所述通晶體管來(lái)增加 0或180度相移和通過(guò)關(guān)斷所述晶體管來(lái)增加0度，通過(guò)施加開(kāi)關(guān)所述晶體管的合適的模式 對(duì)整個(gè)所述體積實(shí)施掃描。


根據(jù)僅參照附圖通過(guò)范例方式給出的一些實(shí)施例的以下描述，將更清楚地理解本 發(fā)明，其中圖1和2是示例本發(fā)明的系統(tǒng)的硬件的圖；圖3是示例不存在潛在威脅對(duì)象時(shí)的入射和散射輻射的圖；以及圖4示出了存在潛在威脅時(shí)的輻射。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明包括使用利用有源微波成像硬件進(jìn)行的不同檢查并將人體攜帶的物質(zhì)自 動(dòng)分類(lèi)為安全物質(zhì)或潛在的威脅物質(zhì)。自動(dòng)分類(lèi)基于人體比諸如爆炸物或麻醉品潛在的威 脅物質(zhì)的許多介電物質(zhì)具有高得多的反射率(因?yàn)槠潆娙萋蚀蟮枚?的事實(shí)。在此說(shuō)明書(shū)中，除非另外明確闡明，否則“和”能夠意指“或”，且“或”能夠意指 “和”。例如，如果特征描述為具有A、B或C，則該特征能夠具有A、B和C，或A、B和C的任意 組合。類(lèi)似地，如果特征描述為具有A、B和C，則該特征能夠僅具有A、B或C中的一個(gè)或兩 個(gè)。除非另外明確闡明，“一”和“一個(gè)”能夠意指“一個(gè)或一個(gè)以上”。例如，如果設(shè)備 描述為具有特征X，則設(shè)備可以具有一個(gè)或一個(gè)以上的特征X。由于微波穿過(guò)物質(zhì)，所以微波成像系統(tǒng)使得能夠檢測(cè)人體上的隱藏威脅。此上下 文中的術(shù)語(yǔ)微波指1至300GHz的頻率范圍的電磁輻射。成像系統(tǒng)能夠使用任意非電離輻射，包括但不限于毫米波或太赫輻射。在一個(gè)實(shí) 施例中，系統(tǒng)使用毫米波照射對(duì)對(duì)象進(jìn)行成像。能夠使用反射陣列對(duì)入射束進(jìn)行聚焦。為 了成像，反射陣列能夠以瓦片布置。每個(gè)瓦片能夠包括具有開(kāi)關(guān)FET和用于控制FET的關(guān) 聯(lián)電子器件的貼片天線(xiàn)。每個(gè)面板構(gòu)成反射陣列。在陣列由喇叭天線(xiàn)照射時(shí)，各個(gè)貼片的 相位能夠配置為獲得空間中的特定模式。能夠計(jì)算從喇叭至貼片的距離和從貼片至焦點(diǎn)的 距離并對(duì)它們進(jìn)行求和。得到的距離然后能夠轉(zhuǎn)換為工作頻率的波長(zhǎng)。通過(guò)乘以360度， 距離的分?jǐn)?shù)部分能夠轉(zhuǎn)換為相位。為了使每個(gè)貼片對(duì)聚焦起相長(zhǎng)作用，從以上計(jì)算得到的 相位應(yīng)當(dāng)相同或基本相同。通過(guò)使相位具有好于180度的一致性，能夠?qū)Υ诉M(jìn)行近似。為 了實(shí)現(xiàn)這個(gè)，F(xiàn)ET能夠選擇為根據(jù)計(jì)算的相位增加0或180度的相移。FET能夠配置為通過(guò) 將其開(kāi)通而傳送180度的相移和通過(guò)將其關(guān)斷而傳送0度的相移。從而能夠通過(guò)向FET施 加一和零的合適模式對(duì)體積實(shí)施掃描。
參照?qǐng)D1和2，在一個(gè)實(shí)施例中，成像系統(tǒng)為具有控制器20的實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)，控制 器20負(fù)責(zé)所有決策?？刂破?0控制圖像的顯示和圖形用戶(hù)界面。數(shù)字接收器21能夠通 過(guò)觸發(fā)板22和23來(lái)控制面板。接收的輻射響應(yīng)經(jīng)由喇叭天線(xiàn)電路M和25。PC 20使用兩 個(gè)以太網(wǎng)鏈接連接至數(shù)字接收器21。所有PC指令經(jīng)由數(shù)字接收器21發(fā)送，并且來(lái)自系統(tǒng) 的所有響應(yīng)經(jīng)由數(shù)字接收器21返回PC 20。從數(shù)字接收器21至瓦片沈的菊花鏈互連容許 一般指令和數(shù)據(jù)的通信，諸如寫(xiě)入指令、加載反射器開(kāi)關(guān)模式和診斷程序(diagnostics)。 通常，菊花鏈鏈接能夠用于雙向通信。圖2示出了觸發(fā)板22和23以及它們和每個(gè)瓦片之 間的并聯(lián)鏈接。這些并聯(lián)鏈接提供掃描字組地址和同步信號(hào)。也經(jīng)由觸發(fā)板22和23向瓦 片26供電。一個(gè)實(shí)施例中使用的輻射頻率為24. 12GHz。已發(fā)現(xiàn)在一些實(shí)施例中IGHz至80GHz 的頻率范圍是特別有效的，并且IGHz至40GHz的子范圍是特別有效的。然而，觀察到在其 它實(shí)施例中可以使用不同波長(zhǎng)，高達(dá)300GHz。為了使得可以利用微波檢測(cè)威脅，就電磁波傳播來(lái)說(shuō)，與周?chē)镔|(zhì)(人體)相比 較，需要威脅具有不同的性質(zhì)。有源微波成像系統(tǒng)照射預(yù)定的掃描體積，并且測(cè)量來(lái)自?huà)呙梵w積中的每個(gè)體積單 元的接收信號(hào)的幅度和相位。單元與單元的幅度和相位對(duì)比用于生成掃描體積的圖像。接收信號(hào)的幅度和相位是成像射線(xiàn)的幾何結(jié)構(gòu)、對(duì)象的幾何結(jié)構(gòu)、以及對(duì)象的介 電性質(zhì)的函數(shù)。幅度和相位數(shù)據(jù)的分析容許計(jì)算這些對(duì)象性質(zhì)。計(jì)算對(duì)象的電性質(zhì)能夠從入射、反射以及透射電磁波推導(dǎo)對(duì)象的電性質(zhì)，諸如介電電容率。電磁波或 射線(xiàn)的反射和透射是對(duì)象界面兩側(cè)的波阻抗、幾何結(jié)構(gòu)、表面織構(gòu)的函數(shù)。波阻抗取決于物 質(zhì)的磁導(dǎo)率和電容率。對(duì)于關(guān)心的大多數(shù)物質(zhì)，磁導(dǎo)率不是區(qū)分者，并且因此能夠忽略。介 電性質(zhì)涉及對(duì)象的固有物質(zhì)性質(zhì)和狀態(tài)。介電電容率ε為復(fù)數(shù)(ε = ε ’_j ε ”)，ε ’和 ε ”分別涉及物質(zhì)中的能量存儲(chǔ)和能量損耗。電容率能夠用于對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)。掃描幾何結(jié)構(gòu)基于共焦系統(tǒng)，其中，喇叭照射反射陣列并且反射陣列配置為將輻 射聚焦在掃描體積中的單元處。反射依次由反射陣列重聚焦于喇叭孔隙處。反射陣列電配 置為遍及掃描體積以系統(tǒng)方式掃描焦點(diǎn)。喇叭模式和掃描策略的知識(shí)容許系統(tǒng)計(jì)算與每個(gè) 體積單元關(guān)聯(lián)的幾何結(jié)構(gòu)。這通常稱(chēng)作“射線(xiàn)追蹤”。對(duì)象和周?chē)w積之間的幅度和相位變 化以及計(jì)算的幾何結(jié)構(gòu)用于估計(jì)相對(duì)電容率并從而有助于使用物質(zhì)相對(duì)電容率的數(shù)據(jù)庫(kù) 對(duì)對(duì)象進(jìn)行歸類(lèi)。圖3和4示例估計(jì)過(guò)程中使用的幾何結(jié)構(gòu)。圖3是對(duì)身體進(jìn)行成像的情況，而圖4 是檢測(cè)到位于身體上的隱藏對(duì)象的情況，并且估計(jì)了對(duì)象的相對(duì)電容率。所有源自喇叭并 終止于喇叭的射線(xiàn)用于估計(jì)過(guò)程中。相對(duì)電容率的估計(jì)基于圖3和4中的狀況之間衰減和相位延遲的變化。從圖像數(shù) 據(jù)提取衰減和相位延遲。這些然后寫(xiě)為未知數(shù)-相對(duì)電容率和對(duì)象厚度。對(duì)得到的方程進(jìn) 行求解以估計(jì)相對(duì)電容率和對(duì)象厚度。對(duì)于每個(gè)透射射線(xiàn)，必需考慮兩個(gè)返回射線(xiàn)，如圖4中所示例。射線(xiàn)1 (檢測(cè)為ql) 反射離開(kāi)對(duì)象的表面，且射線(xiàn)2(檢測(cè)為q2)透射通過(guò)對(duì)象并在對(duì)象和身體之間的界面反 射。低估來(lái)自對(duì)象表面的內(nèi)反射。成像系統(tǒng)執(zhí)行追蹤該兩個(gè)射線(xiàn)并考慮(account for)四種可能事件的估計(jì)過(guò)程，四種可能事件如下1)兩個(gè)射線(xiàn)均未由喇叭重新獲得并因此在估計(jì)過(guò)程中不起作用。2)射線(xiàn)1被重新獲得并在所述估計(jì)過(guò)程中被考慮，但是射線(xiàn)2損失了。3)射線(xiàn)2被重新獲得并在所述估計(jì)過(guò)程中被考慮，但是射線(xiàn)1損失了。4)兩個(gè)射線(xiàn)均被重新獲得并均對(duì)估計(jì)過(guò)程起作用。如上述，每個(gè)入射射線(xiàn)生成關(guān)聯(lián)的射線(xiàn)1和射線(xiàn)2。成像系統(tǒng)實(shí)施的估計(jì)過(guò)程解釋 源自喇叭的所有入射射線(xiàn)。對(duì)象檢測(cè)軟件處理圖像以識(shí)別身體上的對(duì)象，且物質(zhì)分類(lèi)軟件自動(dòng)報(bào)告相對(duì)電容 率的估計(jì)和其分類(lèi)。檢測(cè)軟件使用圖像中的邊緣來(lái)識(shí)別異常。物質(zhì)歸類(lèi)處理也能夠是用戶(hù)驅(qū)動(dòng)的，操作員選擇圖像中的隱藏對(duì)象，并選擇身體 的附近部分以用作測(cè)量的參考。計(jì)算對(duì)象的電件質(zhì)估計(jì)過(guò)稈的細(xì)節(jié)幅度為1的射線(xiàn)Ep從喇叭朝向貼片ρ發(fā)射。在圖1的情況下，在從對(duì)象反射后，射線(xiàn)被引導(dǎo)至貼片q，貼片q的位置是使用幾何 光學(xué)器件已知的。將從貼片q反射的射線(xiàn)引導(dǎo)朝向喇叭。接收的具有復(fù)數(shù)幅度Rp的射線(xiàn) 由Rp=Ep_Gp_pq‘Gq‘exp(i(pq)給出，其中Gp和Gq為貼片ρ和q處的喇叭增益。ρ q為 與來(lái)自身體的反射相關(guān)的反射系數(shù)，而Φ9為總的電路徑長(zhǎng)度。在圖4的情況下，在由對(duì)象和身體反射后，射線(xiàn)生成兩個(gè)射線(xiàn)，一個(gè)被引導(dǎo)朝向貼 片ql，且另一個(gè)被引導(dǎo)朝向貼片q2。貼片ql和q2的位置是使用幾何光學(xué)器件已知的。將 從貼片ql和q2反射的射線(xiàn)引導(dǎo)朝向喇叭，因此，接收的具有復(fù)數(shù)幅度Rp的合成射線(xiàn)由 Rp =Ερ·Ορ·(ρ 1·Ο 1·θχρ( φ 1)+ pq2_Gq2-exp(i(pq2))給出，其中 Gp、Gql 和 Gq2 為 貼片p、ql和q2處的喇叭增益。Pql和P q2為分別與對(duì)象和身體相關(guān)的反射系數(shù)。(^ql 和ctq2為分別的電路徑長(zhǎng)度。圖4中接收的信號(hào)相對(duì)于圖3中接收的信號(hào)發(fā)生了衰減和相移。
坳= Gql · pql. exp(i^l) + Gq2 · pq2. exp(i^2)=.
坳(圖 1)_Gq pq-exp(iW)~Pp R Ψρ)ρ p是相對(duì)于發(fā)射至貼片ρ的射線(xiàn)的衰減。φΡ是相對(duì)于發(fā)射至貼片ρ的射線(xiàn)的相移。源自喇叭的所有射線(xiàn)(每個(gè)貼片一個(gè)射線(xiàn))用于圖3和4中接收的信號(hào)之間的衰 減(τ)和相移(Φ)的估計(jì)。
廣貼片數(shù)量權(quán)利要求
1.一種成像系統(tǒng)，包括發(fā)射器，用于將輻射指向體積，所述體積中存在目標(biāo)；接收器，用于接收來(lái)自所述目標(biāo)的散射輻射；以及處理器，用于處理所散射輻射，以根據(jù)所接收的輻射的幅度和相位生成圖像；顯示器，耦合至所述處理器，用于生成圖像顯示；其中，所述處理器適于根據(jù)相對(duì)于人身體的電容率的電容率對(duì)隱藏介電物質(zhì)進(jìn)行分 類(lèi)，所述相對(duì)電容率從所接收的輻射的幅度和相位信息推得。
2.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，所述發(fā)射器適于發(fā)射具有基本上單個(gè)頻率的 入射輻射。
3.如權(quán)利要求2所述的成像系統(tǒng)，其中，所述頻率在IGHz至300GHz的范圍中。
4.如權(quán)利要求3所述的成像系統(tǒng)，其中，所述頻率在IGHz至80GHz的范圍中。
5.如任一前述權(quán)利要求所述的圖像處理系統(tǒng)，其中，所述處理器適于自動(dòng)識(shí)別所記錄 的圖像中的邊緣處的異常，并適于在推導(dǎo)相對(duì)電容率數(shù)據(jù)時(shí)使用所述異常。
6.如任一前述權(quán)利要求所述的成像系統(tǒng)，其中，所述處理器適于基于相對(duì)電容率的數(shù) 據(jù)庫(kù)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)，并且所述數(shù)據(jù)庫(kù)包括諸如爆炸物或麻醉品的特定威脅物質(zhì)的電容率 數(shù)據(jù)或相對(duì)電容率數(shù)據(jù)。
7.如任一前述權(quán)利要求所述的成像系統(tǒng)，其中，所述處理器測(cè)量所述隱藏物質(zhì)附近和 所述隱藏物質(zhì)處的散射輻射的相位和幅度，所述隱藏物質(zhì)附近的散射輻射的相位和幅度提 供參考。
8.如權(quán)利要求7所述的成像系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)適于檢測(cè)來(lái)自?xún)蓚€(gè)或更多體積單元 的輻射，如果體積單元不包括所述隱藏物質(zhì)，則所述體積單元提供參考數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求8所述的成像系統(tǒng)，其中，所述處理器適于處理所述掃描體積中的單元 與單元的幅度和相位對(duì)比，以生成所述掃描體積的圖像。
10.如權(quán)利要求9所述的成像系統(tǒng)，其中，所述單元的不同幅度和相位響應(yīng)由所述處理 器使用以檢測(cè)隱藏物質(zhì)的位置和取向。
11.如任一前述權(quán)利要求所述的成像系統(tǒng)，其中，所述發(fā)射器和所述接收器包括共焦布 置的喇叭，其中，所述喇叭照射反射陣列并且所述反射陣列配置為將所述輻射聚焦在所述 掃描體積中的單元處，并且所述反射依次由所述反射陣列重聚焦于所述喇叭孔隙處，并且 所述處理器適于控制所述反射陣列以在整個(gè)所述掃描體積上以系統(tǒng)方式掃描所述焦點(diǎn)，并 且所述處理器適于使用喇叭模式和所述掃描策略來(lái)計(jì)算就各個(gè)射線(xiàn)來(lái)說(shuō)與每一個(gè)體積單 元關(guān)聯(lián)的幾何結(jié)構(gòu)，并且其中，所述對(duì)象和所述周?chē)w積之間的幅度和相位變化以及所計(jì) 算的幾何結(jié)構(gòu)用于估計(jì)所述相對(duì)電容率。
12.如權(quán)利要求11所述的成像系統(tǒng)，其中，對(duì)于每一個(gè)發(fā)射射線(xiàn)，兩個(gè)返回射線(xiàn)的數(shù)據(jù) 由所述處理器處理，其中，第一射線(xiàn)反射離開(kāi)所述對(duì)象的表面，且第二射線(xiàn)透射通過(guò)所述對(duì) 象并在所述對(duì)象和所述身體之間的界面處反射，并且其中，所述處理器適于執(zhí)行估計(jì)過(guò)程， 所述估計(jì)過(guò)程追蹤兩個(gè)射線(xiàn)并識(shí)別以下事件兩個(gè)射線(xiàn)均未由所述喇叭重新獲得并因此在所述估計(jì)過(guò)程中不起作用，所述第一射線(xiàn)被重新獲得并在所述估計(jì)過(guò)程中被考慮，但是所述第二射線(xiàn)損失了，所述第二射線(xiàn)被重新獲得并在所述估計(jì)過(guò)程中被考慮，但是所述第一射線(xiàn)損失了，以及兩個(gè)射線(xiàn)均被重新獲得并均對(duì)所述估計(jì)過(guò)程起作用。
13.如任一前述權(quán)利要求所述的成像系統(tǒng)，其中，所述處理器適于執(zhí)行實(shí)施與邊界附近 的場(chǎng)的電磁性質(zhì)相關(guān)的菲涅耳定律的算法，以計(jì)算接收的輻射的相位和作為衰減水平的幅 度，即 Φ κχΜ 禾口 τ model。
14.如任一前述權(quán)利要求所述的成像系統(tǒng)，其中，所述處理器適于執(zhí)行反映邊界附近的 反射系數(shù)和波阻抗的電磁性質(zhì)的算法，以計(jì)算接收的輻射的相位和作為衰減水平的幅度，艮口 Φ model 禾口 τ model °
15.如任一前述權(quán)利要求所述的成像系統(tǒng)，其中，所述處理器適于執(zhí)行共焦圖像理論算 法，以計(jì)算接收的輻射的相位和作為衰減水平的幅度，即Φω(Λ1和τω(Λ1。
16.如任一前述權(quán)利要求所述的成像系統(tǒng)，還包括用于反射散射輻射的反射器，并且所 述接收器安裝為在輻射被反射后接收所述輻射。
17.如權(quán)利要求16所述的成像系統(tǒng)，其中，所述反射器包括反射陣列，所述反射陣列配 置為將所發(fā)射的輻射聚焦在所述掃描體積中相繼的單元處。
18.如任一前述權(quán)利要求所述的成像系統(tǒng)，其中，所述發(fā)射器和所述接收器包括喇叭天 線(xiàn)，并且所述系統(tǒng)包括以瓦片布置的反射陣列，每個(gè)瓦片包括具有開(kāi)關(guān)晶體管和用于控制 所述晶體管的關(guān)聯(lián)控制器的貼片天線(xiàn)的陣列，并且其中，所述控制器適于配置所述貼片天 線(xiàn)的相位，以在所述陣列由所述喇叭天線(xiàn)照射時(shí)實(shí)現(xiàn)空間中的特定模式，其中，所述處理器 適于對(duì)從所述喇叭天線(xiàn)至貼片的距離和從所述貼片至所述焦點(diǎn)的距離進(jìn)行計(jì)算并對(duì)二者 求和，將所述距離轉(zhuǎn)換為所述工作頻率處的波長(zhǎng)，以及通過(guò)乘以度數(shù)將所述距離的分?jǐn)?shù)部分轉(zhuǎn)換為相位，并且其中，為使每個(gè)貼片對(duì)所述聚 焦起相長(zhǎng)作用，所述相位必需基本相同。
19.如權(quán)利要求18所述的成像系統(tǒng)，其中，晶體管選擇為根據(jù)所計(jì)算的相位通過(guò)接通 所述晶體管來(lái)增加0或180度相移和通過(guò)關(guān)斷所述晶體管來(lái)增加0度，通過(guò)應(yīng)用開(kāi)關(guān)所述 晶體管的合適的模式對(duì)整個(gè)所述體積實(shí)施掃描。
全文摘要
隱藏介電對(duì)象的電性質(zhì)，諸如介電電容率，能夠從成像系統(tǒng)中的入射、反射以及透射電磁波推得。在共焦布置中，喇叭照射反射陣列，且反射陣列配置為將輻射聚焦在掃描體積中的單元處。反射依次由反射陣列重聚焦于喇叭孔隙處。反射陣列電配置為遍及掃描體積以系統(tǒng)方式掃描焦點(diǎn)。喇叭模式和掃描策略的知識(shí)容許系統(tǒng)計(jì)算與每個(gè)體積單元關(guān)聯(lián)的幾何結(jié)構(gòu)。對(duì)象和周?chē)w積之間的幅度和相位變化以及計(jì)算的幾何結(jié)構(gòu)用于估計(jì)相對(duì)電容率，并從而有助于使用物質(zhì)相對(duì)電容率的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)對(duì)象進(jìn)行歸類(lèi)。
文檔編號(hào)G01S13/88GK102105816SQ200980129370
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月1日
發(fā)明者B·萊昂斯, E·恩特契夫, M·B·阿卜杜拉 申請(qǐng)人:史密斯探測(cè)愛(ài)爾蘭有限公司