基于U-net的被动式太赫兹安检危险品分割方法

针对被动式太赫兹安检系统检测图像识别危险物难度较大、精确度不高的问题,提出一种基于U-net的被动式太赫兹安检危险物分割算法。通过构建危险品的局部结构差异性假设和局部亮度差异性假设定位太赫兹安检图像中危险品可能存在的感兴趣区域(ROI),并选择拥有少量特征通道与神经元的浅层卷积网络针对ROI做图像超分辨处理,最后将图像输入U-net网络,得到质量高、轮廓清晰的危险品分割图像。通过实验证实了本文方法相比传统分割算法准确性有明显提高,有助于提高被动式太赫兹安检系统的危险品识别率。     

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。     

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。     

主动式近距离太赫兹人体安检技术分析*

主动式近距离太赫兹成像技术在人体安检领域已经有了广泛的应用,目前主要有平面扫描、圆柱扫 描、扇束扫描三种成像模式。对此三种成像模式的成像原理进行了介绍,对比了不同成像模式的优缺点,同时分析 了影响成像质量的因素,从分辨率、信噪比和伪影去除三个方面探讨了提高图像质量的方法,为研发新型主动式近 距离太赫兹人体安检设备提供了参考。     

一种用于人体安检的三维稀疏太赫兹快速成像算法

太赫兹全息成像技术在人体安检成像、隐匿武器检测、无损检测等领域具有广阔的应用前景。该文提出了一种能够避免产生距离混叠现象的3维稀疏太赫兹快速成像体制和成像算法。该方法通过对太赫兹雷达的3维成像几何及相应回波模型的分析,利用随机稀疏频点数据来有效消除距离混叠现象;同时利用对稀疏回波数据的频谱搬移和插值来获得包含目标完整信息的3维数据,以实现对目标的3维分辨成像。通过对0.2 THz波段的仿真和实验数据的重建,验证了算法的正确性和有效性。      

基于马尔可夫约束的被动式太赫兹图像复原

太赫兹(THz)波具有的许多独特性质,使其非常适合应用于对人体的安检成像,但是目前原始太赫兹图像的信噪比、对比度和分辨率都有待改善。为提高太赫兹安检图像的质量,研究提出一种基于马尔可夫随机场理论的被动式太赫兹图像复原算法。对原始图像进行去噪和增强的预处理之后,在贝叶斯分析的基础上增加马尔可夫约束项进行图像复原。通过改变迭代次数和正则化参数,得到了清晰度不同的处理结果,经主客观评价指标分析确定了最佳的参数。实验结果证明,本算法可以在被动式太赫兹图像的噪声滤除和边缘信息保持上取得较好的平衡,从而大幅提高太赫兹安检图像的目标分辨能力。     

基于PSF的太赫兹图像分辨率增强算法（英文）

近年来,太赫兹成像技术在多个领域具有广阔的应用。一套完整的太赫兹成像系统的数学模型是非常有必要的。基于点扩散函数的太赫兹图像增强模型是很好的选择。该方法将目标函数与点扩散函数进行褶积,实现了太赫兹图像的模拟传输。然后根据光学成像的过程,计算成像系统的点扩散函数。最后,基于点扩散函数对图像进行反褶积增强。该模型用于探测图像增强的结果表明,该方法有效地提高了图像的分辨率。恢复的映像包含更多细节。     

太赫兹二维成像技术研究进展

太赫兹成像技术在人体安检、无损探伤、质量监控、生物医学、半导体特性表征等许多领域展现出广泛的应用前景。本文综述了各类太赫兹二维成像技术,包括太赫兹扫描成像、太赫兹单像素成像、电光调制太赫兹成像、太赫兹相机直接成像等技术,综述各类成像技术的研究背景,分析了具体的成像方法和成像结果,总结了不同太赫兹成像技术的优缺点并对今后太赫兹成像技术的发展趋势做出展望。     

基于分形理论的太赫兹光谱识别

介绍了分形的基本概念和分形盒维算法.提出了一种新的太赫兹光谱识别方法.实验中测得了两种中药的太赫兹光谱,算出了它们的盒维数并进行了比较.通过这种方法使不同的药品得到了很好的鉴别.     

太赫兹安检系统人体图像边缘物体识别

提出一种自动识别人体边缘物体的算法,用于太赫兹人体安检系统的人体边缘物体成像的识别。原始图像经过二值化、滤波除噪、填充、形态学腐蚀膨胀等预处理算法后,利用顺时针搜寻轮廓追踪算法标记图像轮廓坐标,对轮廓上各坐标点使用圆形模板占空比检测以及非极小、非极大值抑制算法筛选出所有的凸点和凹点,并根据相邻凸点和凹点组合特征及其横向距离约束实现边缘物体的识别。500幅测试图像实验结果表明:该算法对边缘物体可实现快速识别,误判率在2%以下;通过调整算法参数,可良好匹配安检系统的识别精度,从而达到匹配于系统的分辨极限;具有抗噪声能力强,识别速度快,识别精度高等优点。     

太赫兹被动成像系统性能研究

太赫兹被动成像技术具有很多独特的优势,已经成为安全检查领域的重要研究方向。为了进一步提高太赫兹被动成像系统的成像性能和实用性,研究了实验室自研的一套基于光机扫描的太赫兹被动成像系统的性能。通过探索不同系统参数和实验条件,包括成像距离、成像速度以及探测器状态,对背景噪声以及分辨率等图像性能的影响,获得了系统优化的性能参数,同时探究了该系统探测人体隐藏物品的能力,说明该系统可以有效地对人体进行安全检查。实验结果表明:该太赫兹被动成像系统的成像距离在机器前面1.5~2.5 m的范围内,即在大约1 m的景深内,能够显示清晰的太赫兹图像;该系统的成像速度为每帧1~2 s;探测器工作电平和增益对图像清晰度和系统噪声有较大的影响,存在一个优化的探测器工作状态,在该条件下可以获得清晰的太赫兹图像。在各项参数优化的条件下,该太赫兹成像系统可以达到的目标分辨率为1.5~2 cm,能够清晰地探测隐藏在人体衣服之下的金属物品和对太赫兹波有较强吸收的物质。     

基于高频电磁计算数据的太赫兹雷达高分辨成像研究

为揭示太赫兹频段雷达目标散射特性,基于高频电磁计算数据研究了太赫兹雷达高分辨成像方法.考虑到传统三维雷达成像面临的大数据量问题,提出了一种成像结果类光学图像的高分辨成像方法——方位/俯仰成像方法,通过推导其点扩展函数分析了该方法在高分辨率与散射点识别方面的优势.基于电磁计算数据的仿真与分析表,高频计算方法可以快速准确计算太赫兹频段理想导体目标RCS,高分辨成像结果可以分辨目标亚波长量级的细微结构特征.因此太赫兹雷达成像技术可获取目标更加丰富和精细的信息,为目标识别带来益处.     

建筑材料的太赫兹谱实验研究

对几种建筑材料(土、石、砖、水泥、木片)的穿透特性进行实验研究,得到了这几种建筑材料的折射率曲线与吸收系数曲线.实验表明,太赫兹辐射对土、石、砖、水泥、木材等建筑材料有较高的透射率.这为把太赫兹辐射用于安检提供了依据.     

太赫兹稀疏阵列相干因子栅旁瓣抑制方法

在太赫兹成像中,阵列的稀疏化设计会引起栅旁瓣的恶化。在传统相干因子(Coherence Factor,CF)加权的基础上设计了适用于多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)稀疏成像阵列的相位相干因子(Phase Coherence Factor,PCF)和符号相干因子(Sign Coherence Factor,SCF)两种加权栅旁瓣抑制方法。对点目标仿真结果表明,CF、PCF和SCF栅旁瓣抑制后峰值旁瓣比(Peak Side Lobe Ratio,PSLR)分别降低了17.81 dB、24.56 dB和22.74 dB,在340GHz 4T16R稀疏阵列成像系统中的实测结果也表明,PCF和SCF对栅旁瓣的抑制效果分别优于CF6dB和4dB以上。     

基于太赫兹气体激光器的连续波成像系统性能分析

实现了基于光泵浦远红外气体激光器和高莱管探测器的连续波太赫兹成像.从太赫兹光学器件的选择和配置角度讨论了成像系统的设计和搭建流程.详细测试了系统在信噪比、空间分辨率、探测器响应和成像速度方面的性能指标.利用该系统采集了一系列样品的太赫兹透射图像,实验结果验证了系统的成像效果,揭示出太赫兹成像技术在安全检查和质量控制方面...     

主动太赫兹成像中的多目标分割与检测识别方法

针对主动太赫兹成像中存在的图像品质差以及藏匿物品类别多样、训练样本稀缺且类别不平衡等问题,提出了基于用条件生成对抗网络构建的Mask-CGANs模型的目标分割网络和基于RetinaNet的目标检测识别网络,实现了太赫兹图像中藏匿物品的多目标分割和检测识别。针对分割任务提出的约束损失函数和网络结构,使模型在召回率和虚警率之间达到平衡且降低了对训练样本规模的要求。针对检测任务采用的损失函数提高了训练样本不平衡条件下的检测精度。     

一种基于太赫兹成像的复杂地形自适应定高方法

针对现有近感探测器难以适应复杂地形情况下的精确定高问题,提出一种基于成像的图像域自适应对地高度估计方法。该方法将多普勒锐化成像原理应用到前下视场景,利用太赫兹频段分辨力高、孔径合成长度短的优势,采用太赫兹前下视成像实现地形感知,将传统近感探测器的一维距离测量扩展为二维成像测量,实现对运动轨迹前下方地形地貌的精确感知。在获得地面目标图像后,利用地面图像特征,采用图像域特征拟合方法实现对地高度估计。对前下视多普勒锐化成像的参数设计和成像算法进行了理论分析和仿真验证,开发了一套工作于220 GHz频段的太赫兹近感探测系统,并开展了无人机挂载试验。试验表明,该方法能有效感知地表目标环境,排除角反、树木等其他目标对地面高度测量的干扰,测高精确度达0.5 m,证明了该基于太赫兹成像的对地高度估计方法的可行性,为基于图像域特征提升近感探测器对复杂地形适应能力和感知能力奠定了工作基础。     

基于光子混频连续太赫兹波的厚度检测

为了将光子混频的连续太赫兹波透射成像系统应用于样品厚度检测中,采用该系统获得的相位信息对样品进行了2维厚度测量。利用两个外腔半导体结构的激光器搭建了基于光子混频的连续太赫兹波透射成像系统,并利用X-Y 2维电动平移台放置样品进行点点扫描成像。该系统可同时获得样品的幅度信息和相位信息,在太赫兹波辐射频率0.47THz时,系统信噪比可达68dB。计算得出的厚度值与实际样品的厚度值最大相差0.02mm;另外还分析了平行平面样品干涉效应和样品不同透射强度对厚度测量的影响。结果表明,样品折射率越高,平行平面干涉效应对厚度测量影响越大;样品透射系数越大,测量精度也越高。当样品太赫兹波透射系数大于0.5时,厚度测量精度优于2.0%。