被动毫米波太赫兹人体成像关键技术进展

通过分析被动毫米波太赫兹成像检测人体携带物品的基本原理,讨论了被动毫米波太赫兹成像应用于人体安检领域的优势,并分析了成像系统最佳的工作频率和最适宜的工作环境温度。从分析影响成像质量的各项关键技术的角度对被动毫米波太赫兹人体安检成像的进展进行了介绍。重点分析了基于准光学成像原理的光学系统和扫描机构,被动毫米波太赫兹人体成像中最常用的肖特基二极管探测和超导两种探测方法,以及被动毫米波太赫兹图像的处理及目标智能识别。最后,对未来毫米波太赫兹人体成像技术在安全检查领域的应用前景和未来发展方向提出个人观点。     

毫米波人体安检图像自适应滤波方法

为解决毫米波人体安检图像背景区域的大量毛刺、混叠等噪声对隐匿物体识别造成的干扰问题,提出一种自适应的二次模板匹配滤波方法。首先将原始图像进行水平集二值分割,然后将分割结果作为模板对原始图像进行背景滤除,最后将滤除背景的结果作为先验图像对原始图像进行改进的双边滤波。基于毫米波成像系统的实际图像进行对比实验,验证了此算法相比于传统滤波方法的改善,并证明此算法可以针对性地滤除毫米波安检图像的背景噪声,保留人体区域的图像细节,有利于毫米波安检图像中的隐匿物品识别与定位。     

利用截面序列多级特征全局关联性的毫米波图像隐匿物检测

基于毫米波图像的隐匿物检测技术在无接触式人体安检中具有重要意义。目前,毫米波设备已实现三维成像,但隐匿物检测算法通常将其简单压缩为二维图像进行目标检测,未能充分利用图像深度方向的信息。针对这一问题,提出一种毫米波图像隐匿物检测框架,将三维图像视为截面序列并充分利用其截面内特征沿序列（即深度方向）的内在逻辑关系。该框架由卷积神经网络与长短时记忆网络构成,前者用于提取截面的粗细粒度特征,后者用于提取上述特征沿深度方向的全局关联性,实现特征级信息融合,从而提高隐匿物二维定位准确率。实验结果表明,与现有主流毫米波图像隐匿物检测方法相比,所提模型能大幅提高检测精度。     

毫米波亚毫米波成像在人体检测中的研究综述北大核心CSCD

毫米波亚毫米波主动成像技术具有穿透服装屏障的能力和对人体无害的特性,因此被广泛应用于公共场所的人体安检领域。本文首先概述了毫米波亚毫米波成像的理论基础,然后综述了毫米波亚毫米波主动成像技术在人体检测中的研究进展,从准光技术和数字聚焦技术两个方面概述了成像的研究和发展成果,还讨论了未来面向应用的AMMW技术,介绍了毫米波亚毫米波人体图像自动评价方法,对未来实际的安检工作具有较强的适用性和指导性。     

利用卷积神经网络进行毫米波图像违禁物体定位

随着毫米波器件的成熟,毫米波成像雷达已经应用于人体安检.但毫米波图像中违禁物体的定位仍然是一个艰巨的任务,这极大地限制了毫米波成像雷达的应用.文章将卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)应用于毫米波图像,自动定位毫米波图像中的违禁物体,如枪、刀等.利用滑动窗口在输入图像上滑动,并通过CNN得到各个子图块存在违禁物体的概率.图像块是相互交叠的,将各子图块的概率值累积起来,得到概率累积图.概率累计图反映了违禁物体的位置.由于CNN和概率累积图的应用,在实验中,该方法获得了很高的定位准确率,验证了该方法的有效性.     

近场毫米波三维成像与异物检测方法

主动式毫米波阵列3维成像系统是人体安检成像系统的研究热点,该文对主动式毫米波阵列3维系统工作模式、信号模型和成像算法进行了介绍,并将深度学习中的卷积神经网络(CNN)热图检测方法和边框回归检测技术应用于人体安检成像异物检测。研究表明,基于热图的检测方法和基于YOLO的检测方法均可实现异物检测。基于热图的检测方法网络结构简单、易训练,但由于需要遍历整幅待检测图像,运算时间长,且生成的检测框尺寸固定,无法适应异物尺寸变化。基于YOLO的检测算法网络结构复杂、训练耗时长,但该方法在检测速度与检测框精度上优势明显,更利于机场安检等对实时性要求较高的检测应用。      

用于被动太赫兹成像检测的多极化图像评估

因安全隐蔽性和衣物穿透性等特点，被动太赫兹成像已用于关键场所的人体安检。多极化成像可丰富信息维度，提升系统性能。针对极化模式难以选择和多极化图像特性尚不明确等问题，全面评估用于被动太赫兹成像检测的多极化图像质量。首先，分析人体和隐匿物品的任意极化太赫兹辐射亮温模型；然后，通过成像实验和仿真模拟获得4个线极化图像，并计算分析6个极化参数图像；接着，利用传统全局无参考评价指标对比分析多极化图像；最后，采用受试者工作特征（ROC）曲线和差异信噪比（DSNR）定量评估用于检测的局部图像质量，并通过观察者主观评价统计实验验证了若干全局和局部指标的合理性。结果表明，合理选择极化并融合多极化对提升成像检测性能具有重要意义。     

主动毫米波成像性别识别算法研究

针对主动毫米波成像安检系统的个人隐私保护问题,提出了一种主动毫米波人体图像性别识别流程,包括图像预处理、人体躯干图像分割、性别特征提取、各特征值权重确定、性别识别图谱形成、基于图形数据库的图像分类识别和算法优化验证。提出了一种基于灰度值提取的局域直方图性别识别特征图谱,给出了不同图像主体直观、量化的性别特征表达。基于该图谱,提出了一种多特征、多权值性别识别方法,性别识别准确率高于80%,可对海量人体图像快速分类与筛选,从而采取针对性隐私保护措施。该算法已应用于毫米波安检产品,其可移植性高,运行速度快,识别率高,在同类安检设备中具有巨大的应用潜力。     

人体安检技术发展趋势研究

随着国际恐怖活动的不断升级,各国对包括机场在内的重要交通枢纽和政府机关等重要场所进行人体安检已经成为一件必不可少的工作。利用毫米波成像技术进行人体隐匿物品检测已经成为国内外研究的技术热点。本文对国内外毫米波人体安检技术的发展状况进行了比较详细的介绍,并对其未来的发展提出了思考和建议。     

被动毫米波三维成像技术初探

在简述当前被动毫米波二维成像技术已取得的成果及存在的不足的基础上,介绍了被动三维成像技术的原理、优势及难点. 对理想均匀球面阵列的被动三维成像性能进行了仿真分析,并着重对由成像遮挡问题引起的成像效果恶化进行了仿真评估. 最后提出了一种适用于非合作式人体安检的“门”型通道成像阵列,并对其能够实现的被动三维成像效果进行了探讨. 结果表明,所提出的“门”型通道成像阵列理论能够实现波长级的被动三维成像分辨率.     

Millimeter-Wave and Submillimeter-Wave Imaging for Security and Surveillance

Passive equipments operating in the 30-300 GHz (millimeter wave) band are compared to those in the 300 GHz-3 THz (submillimeter band). Equipments operating in the submillimeter band can measure distance and also spectral information and have been used to address new opportunities in security. Solid state spectral information is available in the submillimeter region making it possible to identify materials, whereas in millimeter region bulk optical properties determine the image contrast. The optical properties in the region from 30 GHz to 3 THz are discussed for some typical inorganic and organic solids. In the millimeter-wave region of the spectrum, obscurants such as poor weather, dust, and smoke can be penetrated and useful imagery generated for surveillance. In the 30 GHz-3 THz region dielectrics such as plastic and cloth are also transparent and the detection of contraband hidden under clothing is possible. A passive millimeter-wave imaging concept based on a folded Schmidt camera has been developed and applied to poor weather navigation and security. The optical design uses a rotating mirror and is folded using polarization techniques. The design is very well corrected over a wide field of view making it ideal for surveillance and security. This produces a relatively compact imager which minimizes the receiver count.     

被动毫米波成像系统设计

被动毫米波成像是公共安全检查工作的一个重要发展方向。目前,国内外 主要集中在对纯反射系统的面阵探测领域进行研究,其研发成本较高,而大口径离轴抛物面镜的 加工更是颇具难度。将几何光学和高斯波束相结合,基于毫米波透镜设计和研制了 一种适用于近场被动毫米波成像的准光学系统,其探测距离为1.5 m,成像面积为1.2 m×1.2 m, 空间分辨率优于3 cm。该系统可实现非接触式安全检查,因此在各种公共检查场所具有 广泛的应用前景。     

室外与室内安检应用的毫米波成像系统设计*

针对人体安检的室外与室内的实际应用,研制了毫米波成像系统样机。系统采取焦平面成像工作体制,毫米波辐射计阵列作为前端,大型金属抛物面天线作为会聚天线,在室外利用天空冷源,在室内利用辅助照射源,实现了室外和室内人体的毫米波成像安检,并能够穿透假肢等材料进行成像检测,测试效果能够满足人体安检技术的要求。     

用于人员安检的主动毫米波成像技术现状与展望*

在当前恐怖主义活动日益频繁的背景下,机场、车站等人流密集区域的安检排爆受到广泛重视。作为目前最具发展潜力的人体安检技术,文章首先介绍了主动毫米波人体成像技术的国内外最新研究进展,总结了CSAR成像的关键技术,最后对主动毫米波人体成像安检的未来发展趋势进行了展望。     

PMMW装甲目标小波包分析与辐射特性研究

毫米波系统具有全天候或低能见度条件下工作的能力,但毫米波被动探测图像的限制是分辨率。小波包消噪是对退化图像进行处理的一种有效算法,给出了毫米波被动探测装甲目标的小波包分析去噪。为进一步刻画毫米波被动探测目标辐射的表征方法,在分析毫米波被动探测能力的基础上,建立了目标毫米波被动探测辐射截面分辨能量体的新概念,并给出3 mm被动辐射计探测单层隐身迷彩装甲目标的辐射截面能量分辨体的实测与分析研究。     

W Band Dicke-Radiometer For Imaging

In this paper, a novel model is presented for Passive Millimeter Wave Imaging (PMMWI) in the near diffraction limited range. A compact W band super-heterodyne Dicke-radiometer is designed based on the research of the model. A super-resolution algorithm is adopted in order to solve the inherent problem of poor resolution imaging, which is caused by limited aperture dimensions and the consequent diffraction limit. Theoretical researches indicate that the super-resolution performance and spatial resolution are enhanced by this model and algorithm in the near diffraction limited range.     

基于相关视角多视校正的太赫兹阵列雷达散斑抑制方法

在针对人体安检的站开式太赫兹阵列雷达三维成像中,散斑效应严重影响了对体表隐藏违禁品的检测和识别性能,为此,对全息散斑进行有效抑制有着迫切的需要。利用目标旋转带来的角度自由度,结合目标散射对角度的敏感性,提出了一种基于相关视角多视校正的太赫兹全息雷达散斑抑制方法。在理论上推导了全息雷达散斑强度在相关角度照射下的归一化协方差表达式,给出了相关视角多视处理后的散斑对比度。在实验上利用340 GHz站开式MIMO阵列成像系统的快速成像的优势,对低速旋转目标在相关视角下的单视成像结果进行成像空间旋转校正、目标配准和多视处理。处理后散斑对比度降低至单视散斑的44％,散斑得到了有效抑制,目标轮廓明显,细节更加丰富。该方法能够在不增加系统复杂度的条件下有效抑制散斑噪声,实现图像增强。