專利名稱：垂直機械掃描微波主動成像人員安檢系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于安檢技術領域，涉及一種人員掃描成像安檢系統(tǒng)。
背景技術：
本發(fā)明利用對人體安全、可穿透正常材質服裝但會被其他較高密度物體反(散)射的微量微波(比如毫米波)對人員進行掃描成像，獲得人體表面和體表之上物品的影像，成像檢查隨身攜帶物品，實現(xiàn)對人員非接觸式“透視”安檢目的。目前，此類成像安檢系統(tǒng)都采用垂直探測陣列進行水平方向圓弧形機械掃描或相控陣天線陣面進行電掃，系統(tǒng)占用空間大，存儲、運輸、安裝不便，成本高昂。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明利用創(chuàng)新的設計，通過采用相對垂直探測陣列短得多的水平探測陣列對被檢人員進行上下垂直掃描成像，可以簡化系統(tǒng)結構，降低制造和使用成本。本發(fā)明解決此問題所采用的技術方案是:系統(tǒng)由探測陣列單元、信號采集處理單元、成像處理單元、控制顯示單元、掃描伺服單元和供電單元等部分組成，操作員通過控制顯示單元發(fā)出掃描指令或系統(tǒng)自動探測人員就位并發(fā)出掃描指令，通過掃描伺服單元驅動一對水平探測陣列垂直上下運動實現(xiàn)對被檢人員周身360度掃描覆蓋，探測陣列發(fā)射特殊調制的微弱微波信號并接收回波信號，經(jīng)過信號采集處理、成像處理、顯示輸出等步驟實現(xiàn)對人體表面的成像，顯示出人體體表和身上的物體，衣服不顯示。系統(tǒng)具有多重隱私保護功能，包括只顯示人體輪廓和身上物體圖像、隱私部位圖像的分級授權管理及專用圖像格式等。其中，一對水平探測陣列水平平行置于系統(tǒng)兩側透波立板后，在伺服機構驅動下上下垂直運動進行掃描。其中，水平探測陣列垂直掃描伺服機構采用曳引式升降機或液壓式升降機。其中，探測陣列為直列、兩頭內(nèi)折的弓形或弧形等形狀。其中，被檢人員立于兩個水平探測陣列中間的掃描區(qū)域內(nèi)，探測陣列的中心與人站立點中心處于垂直于直行進入安檢門方向的垂直平面內(nèi)。其中，為使探測陣列的各收發(fā)組件天線主波瓣朝向站立于安檢門中的被掃描人員，收發(fā)組件依據(jù)其在探測陣列上的位置而以相應角度使其天線正對朝向被掃描人員安裝，在中部的收發(fā)組件天線垂直于立板正向對著站于安檢門中心的被掃描人員，離中部越遠的收發(fā)組件越向掃描人員方向傾斜安裝，保證各天線正對被檢人員，獲得最佳主瓣回波信號，但要拉開必要間隔以防止相鄰模塊間遮擋主瓣信號和遠離探測陣列中心的收發(fā)組件天線的主瓣獲得相對于人體表面盡可能大的入射角以獲得更多的反射回波。其中，為防止模塊間收發(fā)干擾，控制各收發(fā)組件進行快速分時間隔工作。
其中，兩側探測陣列運行空間的底部和頂部安裝減震器，緩解掃描陣列停止時的沖擊。其中，頂部或底部設安全控制器，防止沖頂或坐底。其中，掃描伺服單元、信號采集處理單元、成像處理單元和供電單元置于系統(tǒng)頂部或側面，控制顯示單元可以置于系統(tǒng)側面、附近或遠置。其中，底部踏板采用剛性非金屬材料制成，位置略高于兩側立板，保證探測陣列在底部能對人的腳部成像。其中，兩側掃描范圍內(nèi)的墻板材質為相應微波段的透波材料。其中，探測陣列殼體為剛性材料，在上下兩端與減震器接觸的部分結構強度適當加強以適應撞擊緩沖器減速時保證探測陣列外殼剛性，不至于因變性而使承載的探測組件受損或降低使用壽命及可靠性。其中，為提供更高的分辨率以便分辨細小物體，系統(tǒng)可根據(jù)需要在安全范圍內(nèi)適當增大發(fā)射功率，提高信噪比；在正常配置下成像不夠清晰時系統(tǒng)操作員可臨時將系統(tǒng)轉換至更高能量和高清晰度水平，并可隨時切換回正常能量和清晰度水平。其中，為保護隱私，系統(tǒng)設置多重隱私保護功能。默認顯示模式即人體輪廓加物體影像模式:在人體外形輪廓上顯示探測到物體影像。系統(tǒng)默認模式外，還有兩種其他工作模式:自動探測輔助判讀模式和人工判讀模式。這兩種模式下都如實顯示人體和物體圖像，人工判讀模式下沒有自動探測報警，完全靠人工發(fā)現(xiàn)和判斷；自動探測輔助判斷模式下有臉部、胸部和下陰部隱私部位遮蓋或打馬賽克等隱私保護，系統(tǒng)對成像發(fā)現(xiàn)的物體通過圖像和聲音報警；身體隱私部位如報警，由現(xiàn)場安檢員要求對方拿出并復檢，或可經(jīng)系統(tǒng)管理員現(xiàn)場或遠程授權查看圖像；默認模式下，經(jīng)系統(tǒng)管理員授權也可以轉入其他模式查看圖像。在控制顯示操作臺遠程安裝時，掃描現(xiàn)場可配小型觸摸屏平板電腦，提供基本的開關機、校準、掃描和系統(tǒng)默認模式安檢等功能，現(xiàn)場安檢員可與遠程控制顯示操作臺的操作員通信聯(lián)絡確認發(fā)現(xiàn)的可疑情況，并根據(jù)指示執(zhí)行有關安檢工作。為加強隱私保護，可以設置成用戶無法顯示臉部圖像，只有廠家根據(jù)司法需要才可以授權顯示已存儲的被檢人員的臉部圖像；系統(tǒng)不自動存儲掃描圖像，存儲圖像需得到系統(tǒng)管理員的授權；圖像采用專門設計的特殊格式文檔，在其他沒有此專門圖像軟件的計算機上無法顯示。其中，為減少現(xiàn)場安檢人員，系統(tǒng)可設監(jiān)控攝像頭、喇叭及麥克風，由遠程系統(tǒng)操作員根據(jù)監(jiān)控圖像操作系統(tǒng)掃描及指導被檢人員配合安檢，或指導現(xiàn)場安檢員處理。視頻監(jiān)控畫面作適度模糊處理，保證無法看清面部和身體表面細節(jié)，或應用人臉識別軟件自動對進入安檢門的人臉進行遮蓋等處理，保護被檢人員隱私。其中，為減少安檢時間，被檢人進入安檢門內(nèi)可不做轉向，直接向前站在底板上標定的適度分開的向前方的左右腳印上，雙手向上舉起或向下張開保持不動，以便檢查手臂內(nèi)側和腋下部位，在系統(tǒng)掃描完成后在現(xiàn)場安檢員或遠程系統(tǒng)操作員指示下離開。其中，為減少探測陣列上收發(fā)組件的數(shù)量，降低系統(tǒng)成本，確保正面和背面成像質量，減小安檢門寬度，被檢人進入安檢門內(nèi)轉體90度面向一側探測陣列，站在底板上標定的適度分開的向前方的左右腳印上，雙手向上舉起或向下張開保持不動，以便檢查手臂內(nèi)側和腋下部位，在系統(tǒng)掃描完成后在現(xiàn)場安檢員、遠程系統(tǒng)操作員或系統(tǒng)自動指示下離開。其中，系統(tǒng)可設自動語音提示功能，內(nèi)設傳感器發(fā)現(xiàn)有人進入時，通過內(nèi)部喇叭發(fā)出保持好姿勢接受掃描的指示；掃描完成后，系統(tǒng)自動通過內(nèi)部喇叭告知被檢人員離去。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，采用左右一對向內(nèi)折弓形水平探測陣列和置于安檢門頂部的曳引式升降機掃描伺服機構。其中，信號采集處理單元和成像處理單元置于系統(tǒng)頂部。其中，供電單元置于系統(tǒng)側面。其中，控制顯示單元安裝于掃描設備出口一側。其中，一對水平探測陣列水平平行懸掛于系統(tǒng)兩側立板箱內(nèi)，在伺服機構牽引下上下垂直運動進行掃描。其中，立板箱為非金屬材料，面向安檢門內(nèi)人員一側的立板用針對系統(tǒng)所采用微波段的透波材料制成。其中，掃描伺服機構由控制器、曳引機、曳引繩、導向輪等組成。其中，探測陣列為中部直列、兩頭內(nèi)折的弓形，中部較長，超過正常人體寬度，用于對人體正面和背面的掃描成像；兩側內(nèi)折部分較短，成一定角度向內(nèi)傾斜朝向安檢門內(nèi)中心處站立的被檢人員，用于對人體兩側的掃描成像；探測陣列的中心與人站立點中心處于垂直于兩側立板的垂直平面內(nèi)。其中，其中，為使探測陣列的各收發(fā)組件天線主波瓣朝向站立于安檢門中的被掃描人員，收發(fā)組件依據(jù)其在探測陣列上的位置而以相應角度使其天線正對朝向被掃描人員安裝，在中部的收發(fā)組件天線垂直于立板正向對著站于安檢門中心的被掃描人員，探測陣列兩端內(nèi)折部分的收發(fā)組件天線向掃描人員方向傾斜安裝，保證各天線正對被檢人員，獲得最佳主瓣回波信號，但要拉開必要間隔以防止相鄰模塊間遮擋主瓣信號。其中，曳引機通過曳引繩經(jīng)導向輪將兩側探測陣列聯(lián)結，曳引機的輸出轉矩通過曳引繩傳送給探測陣列，驅動力通過曳引繩與曳引輪之間的摩擦力產(chǎn)生。其中，不掃描時兩側探測陣列分別位于頂部和底部，曳引繩兩頭懸掛探測陣列重心位置，中部纏繞在曳引機的曳引輪上，兩側重力基本平衡，兩側曳引繩和隨行電纜的重量差異可以忽略不計，曳引機只需很小功率輸出即可驅動。其中，探測陣列的供電和信號電纜一端懸掛在立板頂部，留出最夠富余長度，懸掛于探測陣列外側，保證探測陣列運動到最底端夠長，配置方式同電梯。其中，在立板箱內(nèi)兩側邊緣安裝導軌，探測陣列兩端通過滑動或滾動式導靴嵌入導軌，使水平探測陣列沿著垂直的導軌上下運動。其中，兩側立板箱底部和頂部安裝減震器，緩解掃描陣列停止時的沖擊。其中，頂部或底部設安全控制器，防止沖頂或坐底。其中，底部踏板采用剛性非金屬材料制成，位置略高于兩側立板，保證探測陣列在底部能對人的腳部成像。其中，探測陣列殼體為剛性材料，在上下兩端與減震器接觸的部分結構強度適當加強以適應撞擊緩沖器減速時保證探測陣列外殼剛性，不至于因變性而使承載的探測組件受損或降低使用壽命及可靠性。其中，為保護隱私，系統(tǒng)設置多重隱私保護功能。系統(tǒng)提供默認模式、原圖模式兩種工作模式，并使用特殊圖像格式和原圖調用權限分級管理模式。輪廓模式:即系統(tǒng)自動探測身上物體，只顯示人體輪廓和其上物體圖像并報警指示物體位置的工作模式，系統(tǒng)探測到物體報警后現(xiàn)場手檢或要求對方拿出后復檢。系統(tǒng)還提供原圖模式，該模式下沒有自動探測報警，完全靠人工發(fā)現(xiàn)和判斷，但用戶無法自己控制顯示臉部圖像，且用戶隨機控制顯示端不能使用原圖模式，只有經(jīng)系統(tǒng)管理員授權才可以在遠程控制顯示終端轉入原圖模式查看圖像，而且只有廠家根據(jù)司法需要才可以臨時一次性授權用戶顯示已存儲的某個被檢人員的臉部掃描圖像；系統(tǒng)不自動存儲掃描圖像，存儲圖像需得到系統(tǒng)管理員的授權；圖像采用專門設計的特殊格式文檔，在其他沒有此專門圖像軟件的計算機上無法顯示。其中，為減少探測陣列上收發(fā)組件的數(shù)量，降低系統(tǒng)成本，確保正面和背面成像質量，減小安檢門寬度，被檢人進入安檢門內(nèi)轉體90度面向一側探測陣列，站在底板上標定的適度分開的向前方的左右腳印上，雙手向上舉起或向下張開保持不動，以便檢查手臂內(nèi)側和腋下部位，在系統(tǒng)掃描完成后在現(xiàn)場安檢員或遠程系統(tǒng)操作員指示下離開。本發(fā)明的有益效果是:通過創(chuàng)新的結構設計和多重隱私保護方案，不僅降低了制造成本，運輸、存儲、安裝、使用、維護等各環(huán)節(jié)都更加便利，也減少了相關成本，克服了現(xiàn)有主動成像安檢設備占地大、結構重、運輸存儲和安裝不便等缺點，適應各種人員成像安檢的應用需求。本發(fā)明提供目前占地最小的主動成像安檢系統(tǒng)，有助于解決大多數(shù)安檢場所空間不足以保證現(xiàn)有此類成像安檢設備批量安裝需要的問題，方便現(xiàn)有非成像人員安檢系統(tǒng)的升級改造，將成像安檢技術應用到人員安檢工作中，以杜絕目前僅靠金屬安檢門和手持金屬探測器對人員進行安檢所帶來的巨大安全隱患，也方便了成像安檢技術廣泛應用于邊防海關緝私緝毒和企業(yè)單位防盜等其他應用領域。對于人流量大的機場、邊防海關、公共設施、大型活動的安檢而言，因要在有限的入口空間保持足夠數(shù)量的安檢通道以保證足夠的通過率，本系統(tǒng)與現(xiàn)有其他成像安檢設備相比在占地小上的優(yōu)勢意義重大，解決了從現(xiàn)有金屬安檢門升級為成像安檢設備的一個主要瓶頸問題。同時，由于系統(tǒng)結構簡單，系統(tǒng)成本占比最大的收發(fā)組件數(shù)量大大少于現(xiàn)有垂直陣列的水平掃描系統(tǒng)，降低了相關成本，有助于解決成像安檢設備成本高昂這個關鍵問題，便于成像安檢系統(tǒng)的推廣應用。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明總體結構圖；圖2是幾種常用形狀的探測陣列及其收發(fā)組件示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖給出本發(fā)明較佳實施案例，以詳細說明本發(fā)明的技術方案。如圖1所示，一種毫米波機械掃描人體成像安檢設備，使用一對水平探測陣列垂直運動進行掃描，系統(tǒng)由一對直列探測陣列1、信號采集處理單元2、成像處理單元3、控制顯示單元4、掃描單元5 (包括伺服控制6、曳引機7、曳引繩8、導向輪10等部分)和供電單元9等部分組成。被檢人員進入安檢門，面向前方站立于指定位置并抬起手臂保持不動，操作員通過控制顯示單元發(fā)出掃描指令，通過掃描伺服機構驅動左右探測陣列上下快速掃描實現(xiàn)周身360度掃描覆蓋，探測陣列發(fā)射特殊調制的微弱毫米波信號并接收回波信號，經(jīng)過信號采集處理、成像處理、顯示輸出等步驟實現(xiàn)對人體表面和身上物體的成像，衣服不顯/Jn o為保護隱私，系統(tǒng)設置多重隱私保護功能。默認模式為人體輪廓加物體影像模式:在人體外形輪廓上顯示探測到物體影像的工作模式。系統(tǒng)默認模式外，還有人工判讀模式。人工判讀模式下沒有自動探測報警，完全顯示人體和物體影像(僅臉部不顯示或遮蓋)，靠人工發(fā)現(xiàn)和判斷。默認模式下，經(jīng)系統(tǒng)管理員授權也可以轉入人工模式查看圖像。在控制顯示操作臺遠程安裝時，掃描現(xiàn)場配小型觸摸屏平板電腦，提供基本的開關機、校準、掃描和系統(tǒng)默認模式安檢等功能，現(xiàn)場安檢員可與遠程控制顯示操作臺的操作員通信聯(lián)絡確認發(fā)現(xiàn)的可疑情況，并根據(jù)指示執(zhí)行有關安檢工作。為加強隱私保護，系統(tǒng)管理員也無法去掉臉部隱私保護遮蓋或馬賽克等并顯示臉部圖像，只有廠家根據(jù)司法需要才可以授權顯示已存儲圖像的被檢人員的臉部圖像；系統(tǒng)不自動存儲掃描圖像，存儲圖像需得到系統(tǒng)管理員的授權；圖像采用專門設計的特殊格式文檔，在其他沒有此專門圖像軟件的計算機上無法正常顯示。正常安檢程序下，被檢人員在安檢前，將衣服內(nèi)物品取出與其他行李物品一道通過X光機檢查，身上應沒有衣物外的其他東西。安檢時，在安檢員指示下，被檢人站到底板上標定的適度分開的左右腳印上，雙手向上舉起或向下張開保持姿勢不動，操作員啟動掃描。左右探測陣列分別向上或向下垂直運動完成對人體從頭到腳全部掃描，經(jīng)信號采集處理并成像，圖像經(jīng)處理后輸出到顯示終端供操作員判讀或系統(tǒng)自動判讀。如無問題，被檢人離開安檢區(qū)域；如發(fā)現(xiàn)可疑物，操作員指示現(xiàn)場安檢員進行手檢或要求被檢人拿出接受檢查，然后要求被檢人再次進行成像安檢直到不再發(fā)現(xiàn)異常情況為止(防止表層物品下還有其他物品)。
權利要求
1.垂直機械掃描微波主動成像人員安檢系統(tǒng)，采用一對水平探測陣列在垂直方向機械掃描模式，實現(xiàn)對人體周身掃描成像。
2.根據(jù)權利要求1所述的垂直機械掃描微波主動成像人員安檢系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)由探測陣列單元、信號采集處理單元、成像處理單元、控制顯示單元、掃描伺服單元和供電單元等部分組成。
3.根據(jù)權利要求2所述的垂直機械掃描微波主動成像人員安檢系統(tǒng)，其特征在于，掃描伺服單元由控制器、曳引機、曳引繩、導向輪等組成。
4.根據(jù)權利要求3所述的垂直機械掃描微波主動成像人員安檢系統(tǒng)，其特征在于，一對水平探測陣列水平平行懸掛于系統(tǒng)兩側透波立板箱體內(nèi)，互為對重；探測陣列的供電和信號電纜一端懸掛在立板頂部，留出足夠富余長度，另一端懸掛于探測陣列外側，保證探測陣列運動到最底端夠長；不掃描時兩側探測陣列分別位于頂部和底部，曳引繩兩頭懸掛探測陣列重心位置，中部纏繞在曳引機的曳引輪上，兩側重力基本平衡，兩側曳引繩和隨行電纜的重量差異可以忽略不計，曳引機只需很小功率輸出即可驅動在伺服機構牽引下上下垂直運動進行掃描。
5.根據(jù)權利要求1所述的垂直機械掃描微波主動成像人員安檢系統(tǒng)，其特征在于，水平探測陣列可以是直列、兩端內(nèi)折的弓形或弧形，探測陣列的中心與人站立點中心處于垂直于系統(tǒng)兩側立板的垂直平面內(nèi)。
6.根據(jù)權利要求3所述的垂直機械掃描微波主動成像人員安檢系統(tǒng)，其特征在于，在立板箱內(nèi)兩側邊緣安裝導軌，探測陣列兩端嵌入在導軌上，使水平探測陣列沿著垂直的導軌上下運動。
7.根據(jù)權利要求3所述的垂直機械掃描微波主動成像人員安檢系統(tǒng)，其特征在于，伺服單元裝安全控制器，兩側立板底部和頂部安裝減震器，緩解掃描陣列停止時的沖擊，防止沖頂或坐底。
8.根據(jù)權利要求1所述的垂直機械掃描微波主動成像人員安檢系統(tǒng)，其特征在于，為減少安檢時間，在安檢員指示下，被檢人進入系統(tǒng)內(nèi)可不做轉向，直接向前站在底板上標定的適度分開的向前方的左右腳印上。
9.根據(jù)權利要求2所述的垂直機械掃描微波主動成像人員安檢系統(tǒng)，其特征在于，為使探測陣列的各收發(fā)模塊天線信號主瓣朝向站立于安檢門中的被掃描人員，收發(fā)模塊依據(jù)其在探測陣列上的位置而以相應角度正對朝向被掃描人員安裝，在中部的收發(fā)模塊垂直于立板正向對著站于安檢門中心的被掃描人員，離中部越遠的收發(fā)模塊越向掃描人員方向傾斜安裝，保證各天線正對朝向被檢人員，獲得最佳主瓣回波信號，即收發(fā)模塊或天線要根據(jù)其位置相對目標的角度以相應夾角安裝在探測陣列上從而保證各天線主瓣正對其掃描目標；但要拉開相鄰模塊間的必要間隔，以防止相鄰模塊間遮擋主瓣信號。
10.根據(jù)權利要求1所述的垂直機械掃描微波主動成像人員安檢系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)采取分級管理、圖像采用專用格式顯示存儲、只有廠家根據(jù)司法需要才可以授權顯示臉部圖像等多重隱私保護措施，確保被檢人員隱私得到保護。
全文摘要
本發(fā)明屬于安檢技術領域，涉及一種機械掃描微波主動成像人員安檢系統(tǒng)。本發(fā)明利用創(chuàng)新的設計，通過采用一對水平探測陣列平行分立在被檢人員兩側或前后，對被檢人員進行上下垂直掃描成像，探測陣列為直列、兩頭內(nèi)折的弓形或弧形等形狀。本發(fā)明相比目前采用垂直探測陣列的主動成像人員安檢系統(tǒng)可以大幅減少探測陣列收發(fā)組件數(shù)量，簡化系統(tǒng)結構，不僅方便存儲、運輸、安裝和使用，也可降低系統(tǒng)成本。
文檔編號G01V3/12GK103197353SQ201310130359
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月16日 優(yōu)先權日2013年4月16日
發(fā)明者焦海寧 申請人:焦海寧