Сканирующее устройство для формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн и способ обследования с помощью такого устройства



Сканирующее устройство для формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн и способ обследования с помощью такого устройства
Сканирующее устройство для формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн и способ обследования с помощью такого устройства
Сканирующее устройство для формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн и способ обследования с помощью такого устройства

 


Владельцы патента RU 2595303:

Цзинхуа Юниверсити (CN)
Нуктех Кампани Лимитед (CN)

Сканирующее устройство формирования трехмерного голографического изображения, в миллиметровом диапазоне волн, которое обеспечивает реализацию способа исследования объекта, включает в себя модуль трансивера миллиметрового диапазона, содержащий антенную решетку, направляющее устройство рельсового типа, с которым соединен модуль трансивера. При этом сканирование, выполняемое модулем трансивера миллиметрового диапазона, представляет собой плоскостное сканирование. При этом сканирующее устройство формирования трехмерного голографического изображения выполнено с возможностью осуществления трехмерного сканирования. Направление сканирования может варьироваться путем изменения ориентации направляющего устройства рельсового типа. Технический результат заключается в упрощении конструкции и ускорении процесса сканирования объекта при помощи длин волн миллиметрового диапазона. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

По настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с заявкой на выдачу патента Китая № 201310356862.3, поданной 15 августа 2013 года в Государственное управление по делам интеллектуальной собственности Китая, раскрытие сущности которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

Область техники

Настоящее изобретение относится в основном к области техники, связанной с обследованием человеческого тела в целях обеспечения безопасности, в частности к сканирующему устройству для формирования трехмерного топографического изображения в миллиметровом диапазоне волн и способу обследования объекта с использованием такого устройства.

Уровень техники

Технология формирования изображения для обследования какого-либо объекта, такого как человеческое тело или какой-либо предмет, в целях обеспечения безопасности, широко используемая в настоящее время, включает в себя, главным образом, технологию рентгенологического исследования и технологию формирования изображений в миллиметровом диапазоне волн. В эти годы наибольшее распространение получила технология формирования изображений в миллиметровом диапазоне волн. Указанную технологию можно, в принципе, разделить на активную и пассивную. Наиболее важной разновидностью активной технологии формирования изображения в миллиметровом диапазоне волн является технология формирования топографического изображения.

В активной технологии формирования трехмерного топографического изображения в миллиметровом диапазоне волн для обследования человеческого тела в целях обеспечения безопасности широко используется технология формирования изображения с круговым сканированием. Однако устройство формирования изображения с круговым сканированием характеризуется огромными размерами и сложным алгоритмом, который в теории выводится по результатам процессов аппроксимации, и поэтому точность формирования изображения в этом случае будут ограниченной. Кроме того, при круговом сканировании может использоваться только вертикальная антенная решетка большой длины с множеством антенных блоков, что повышает стоимость такого устройства.

Ввиду этого возникла насущная потребность в создании нового типа сканирующего устройства для формирования трехмерного топографического изображения исследуемого объекта в миллиметровом диапазоне волн и способа исследования объекта с использованием такого устройства.

Сущность изобретения

Цель настоящего изобретения заключается в создании сканирующего устройства для формирования трехмерного топографического изображения в миллиметровом диапазоне, которое может быстро и эффективно формировать трехмерные топографические изображения в миллиметровом диапазоне волн путем сканирования, обладая при этом упрощенной конструкцией.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание способа обследования человеческого тела или какого-либо предмета с использованием сканирующего устройства для формирования трехмерного топографического изображения в миллиметровом диапазоне волн, которое обеспечивает быстрое, удобное и всестороннее обследование - способа, применимого в различных сферах обследования человеческого тела или предметов в целях обеспечения безопасности.

В связи с этим настоящее изобретение может быть реализовано следующим образом.

Одним объектом настоящего изобретения является сканирующее устройство для формирования трехмерного топографического изображения в миллиметровом диапазоне волн, включающее в себя:

модуль трансивера миллиметрового диапазона, содержащий антенную решетку трансивера миллиметрового диапазона, для приема и передачи сигнала миллиметрового диапазона;

направляющее устройство рельсового типа, с которым соединен модуль трансивера миллиметрового диапазона с возможностью скольжения так, чтобы модуль трансивера миллиметрового диапазона мог перемещаться вдоль направляющего устройства рельсового типа для проведения сканирования исследуемого объекта;

при этом сканирование, выполняемое модулем трансивера миллиметрового диапазона, представляет собой плоскостное сканирование.

Согласно еще одному из аспектов настоящего изобретения передающая поверхность и принимающая поверхность антенной решетки модуля трансивера миллиметрового диапазона могут располагаться на одной плоскости, поперечное сечение которой имеет форму прямоугольника или квадрата.

Кроме того, модуль трансивера миллиметрового диапазона может содержать еще и схему трансивера миллиметрового диапазона, подключенную к антенной решетке трансивера миллиметрового диапазона.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения антенная решетка трансивера миллиметрового диапазона может включать в себя по меньшей мере один ряд передающих антенн миллиметрового диапазона и по меньшей мере один ряд приемных антенн миллиметрового диапазона. В еще более предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения ряд передающих антенн миллиметрового диапазона состоит из множества передающих антенн миллиметрового диапазона, расположенных в ряд на первом заданном расстоянии друг от друга, а ряд приемных антенн миллиметрового диапазона состоит из множества приемных антенн миллиметрового диапазона, расположенных в ряд на втором заданном расстоянии друг от друга; при этом первое заданное расстояние может быть идентично второму заданному расстоянию или отличаться от него.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, когда первое заданное расстояние идентично второму заданному расстоянию, передающие антенны миллиметрового диапазона в ряду передающих антенн миллиметрового диапазона и соответствующие приемные антенны миллиметрового диапазона в смежном ряду приемных антенн миллиметрового диапазона могут располагаться в шахматном порядке или на одной оси, перпендикулярно направлению, в котором идет ряд передающих и/или приемных антенн миллиметрового диапазона.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения сканирующее устройство для формирования трехмерного топографического изображения в миллиметровом диапазоне волн может включать в себя также приводное устройство, посредством которого модуль трансивера миллиметрового диапазона соединен с направляющим устройством рельсового типа, за счет чего активируется перемещение модуля трансивера миллиметрового диапазона вдоль направляющего устройства рельсового типа.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения сканирующее устройство для формирования трехмерного топографического изображения в миллиметровом диапазоне волн может также включать в себя приводное устройство, но при этом модуль трансивера миллиметрового диапазона напрямую соединен с направляющим устройством рельсового типа, и приводное устройство заставляет модуль трансивера миллиметрового диапазона перемещаться вдоль направляющей другими способами.

В частности, направляющее устройство рельсового типа может располагаться по вертикали, по горизонтали или по диагонали; и, соответственно, модуль трансивера миллиметрового диапазона будет перемещаться по вертикали, по горизонтали или по диагонали с любым углом наклона.

В еще одном из вариантов осуществления настоящего изобретения направляющее устройство рельсового типа может содержать одну рельсовую направляющую или множество рельсовых направляющих, идущих параллельно друг другу.

В одном из примеров осуществления настоящего изобретения сканирующее устройство для формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн может включать в себя:

устройство обработки данных, соединенное проводным или беспроводным способом с модулем трансивера миллиметрового диапазона для приема данных сканирования с модуля трансивера миллиметрового диапазона, а также для формирования голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн; и

устройство отображения информации, связанное с устройством обработки данных для приема и отображения голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн, полученного от устройства обработки информации.

В частности, устройство обработки данных может генерировать сигнал управления и передавать его на приводное устройство с тем, чтобы приводное устройство активировало движение модуля трансивера миллиметрового диапазона; или же сканирующее устройство для формирования трехмерного голографического изображения может включать в себя еще и отдельный контроллер для устройства обработки данных, выполненный с возможностью генерирования сигнала управления и передачи его на приводное устройство с тем, чтобы приводное устройство активировало движение модуля трансивера миллиметрового диапазона.

Еще одним объектом настоящего изобретения является способ обследования объекта с использованием описанного выше сканирующего устройства для формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн, который включает в себя:

расположение объекта в положении обследования и установку модуля трансивера миллиметрового диапазона в положение начала сканирования;

активацию движения модуля трансивера миллиметрового диапазона, в результате чего указанный модуль должен начать перемещение от точки начала сканирования до точки окончания сканирования в непрерывном или прерывистом режиме вдоль направляющего устройства рельсового типа, осуществляя сканирование исследуемого объекта;

передачу выборочных данных, полученных модулем трансивера миллиметрового диапазона во время сканирования, на устройство обработки данных в процессе сканирования и/или по завершении сканирования; и

обработку данных, полученных от модуля трансивера миллиметрового диапазона, устройством обработки данных для формирования голографического изображения обследуемого объекта в миллиметровом диапазоне волн;

при этом сканирование, выполняемое модулем трансивера миллиметрового диапазона, представляет собой плоскостное сканирование.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения модуль трансивера миллиметрового диапазона может перемещаться во время сканирования в дискретном режиме; при этом в каждом положении указанного модуля выполняется двухмерное сканирование исследуемого объекта путем изменения частоты передачи миллиметровой волны или переключения токопередающей или токоприемной антенны в модуле трансивера миллиметрового диапазона. Полные данные трехмерного сканирования могут быть получены за счет сочетания двухмерного сканирования и дискретного перемещение модуля трансивера миллиметрового диапазона.

Согласно еще одному из вариантов осуществления настоящего изобретения во время сканирования модуль трансивера миллиметрового диапазона может перемещаться в плавном режиме; при этом несколько раз выполняется трехмерное сканирование исследуемого объекта путем изменения частоты передачи миллиметровой волны и переключения токопередающей и/или токоприемной антенны в модуле трансивера миллиметрового диапазона, в результате чего можно получить полные данные трехмерного сканирования.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения модуль трансивера миллиметрового диапазона может передавать информацию, полученную в результате обработки сигнала миллиметрового диапазона с одной или нескольких приемных антенн на антенной решетке трансивера миллиметрового диапазона, на устройство обработки данных в реальном масштабе времени, или передавать информацию на устройство обработки данных фрагментарно по мере ее буферизации, или передавать информацию на устройство обработки данных единовременно после ее буферизации.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения после формирования голографического изображения обследуемого объекта в миллиметровом диапазоне волн автоматически определяется, содержит ли этот объект какие-либо подозрительные предметы или нет, а также автоматически определяется локализация таких подозрительных предметов, после чего выдаются полученные результаты.

На основе по меньшей мере одного из вышеуказанных аспектов настоящего изобретения можно обследовать объект с помощью плоскостного сканирование. Поэтому сканирующее устройство для формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн имеет относительно небольшие размеры. Помимо этого, устройство формирования изображения может иметь прямоугольную или квадратную форму, благодаря чему ему не требуется много места.

Кроме того, сканирующее устройство для формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн согласно настоящему изобретению характеризуется простым и точным алгоритмом восстановления изображений, что способствует повышению скорости и точности формирования изображения. Далее, благодаря использованию устройства сканирования плоскостного типа, можно уменьшить длину антенной решетки в модуле трансивера миллиметрового диапазона и сэкономить на его стоимости.

Краткое описание чертежей

Указанные и иные аспекты настоящего изобретения, равно как и его преимущества, станут очевидными и абсолютно понятными из описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, рассмотренных вместе с прилагаемыми чертежами, где:

на Фиг. 1 показано схематическое изображение конструкции сканирующего устройства для формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения; а

на Фиг. 2 показано структурное схематическое изображение модуля трансивера миллиметрового диапазона, как показано на Фиг. 1.

Подробное описание изобретения

Технические решения настоящего изобретения будут подробно описаны ниже через различные варианты его осуществления в привязке к фигурам на прилагаемых чертежах; при этом номера элементов в описании полностью совпадают с номерами позиций на чертежах. Разъяснение какого-либо варианта осуществления настоящего изобретения в привязке к прилагаемым чертежам имеет целью истолкование общей идеи настоящего изобретения, и ни в коей мере не ограничивает объем настоящего изобретения.

На Фиг. 1 схематично показано сканирующее устройство 10 для формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Указанное устройство включает в себя модуль 5 трансивера миллиметрового диапазона, направляющее устройство 3 рельсового типа и приводное устройство 4 (может быть предусмотрено при необходимости). Модуль 5 трансивера миллиметрового диапазона содержит антенную решетку 52 (показана на Фиг.2) для передачи и приема сигнала миллиметрового диапазона. Модуль 5 трансивера миллиметрового диапазона соединен с направляющим устройством 3 рельсового типа с возможностью скольжения так, чтобы модуль 5 трансивера миллиметрового диапазона мог перемещаться вдоль направляющего устройства 3 рельсового типа для проведения сканирования исследуемого объекта 6.

Таким образом, сканирующее устройство 10 для формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн согласно настоящему изобретению может просканировать поверхность исследуемого объекта 6 одновременно спереди, сбоку и сзади. При необходимости сканирования множества поверхностей исследуемого объекта 6 это можно сделать путем перемещения сканирующего устройства формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн или путем поворота исследуемого объекта 6. Таким образом, себестоимость сканирующего устройства 10 для формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн может быть значительно уменьшена, поскольку отпадает необходимость в большом количестве антенных решеток миллиметрового диапазона и сложном вращательном оборудовании, которое используется при круговом сканировании на предшествующем уровне техники.

Модуль трансивера миллиметрового диапазона выполняет плоскостное, а не круговое сканирование. Алгоритм формирования голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн при плоскостном сканировании характеризуется простотой и большей точностью в сравнении с алгоритмом построения изображения при круговом сканировании. Кроме того, плоскостное сканирование может выполняться в любом направлении (например, по вертикали, горизонтали, под наклоном и т.д.), тогда как круговое сканирование может выполняться только по дуге в горизонтальном направлении. Таким образом, плоскостное сканирование согласно настоящему изобретению характеризуется гораздо большей гибкостью в сравнении с круговым сканированием, применяемым в технических решениях на известном уровне техники.

Как показано на Фиг. 1, для соединения модуля 5 трансивера миллиметрового диапазона с направляющим устройством 3 рельсового типа может быть предусмотрено приводное устройство 4. Таким образом, модуль 5 трансивера миллиметрового диапазона вместе с приводным устройством 4 может перемещаться по рельсовой направляющей 31, входящей в состав направляющего устройства 3 рельсового типа, по всей длине указанной рельсовой направляющей 31, ограниченной двумя концами. Но такая конфигурация не является единственно возможной. Другими словами, можно напрямую соединить модуль 5 трансивера миллиметрового диапазона с рельсовой направляющей 31, входящей в состав направляющего устройства 3 рельсового типа, без участия приводного устройства 4. В этом случае модуль 5 трансивера миллиметрового диапазона может перемещаться по рельсовой направляющей 31 с помощью механических приспособлений (не показаны), таких как шкив с подключенным электродвигателем. При этом следует пояснить, что приводное устройство 4 или приводы иного типа, такие как шкив с электродвигателем, могут напрямую управляться устройством 2 обработки данных, как это описано ниже; или же управляться устройством 2 обработки данных опосредованно через электронную систему управления.

Хотя на Фиг. 1 показано, что модуль 5 трансивера миллиметрового диапазона выполняет сканирование в вертикальном направлении (вверх и вниз), специалистам в данной области техники очевидно, что такой вариант не является единственно возможным, то есть сканирование можно проводить по горизонтали и под наклоном. Конечно, направление сканирования, выполняемого модулем 5 трансивера миллиметрового диапазона, может варьироваться путем изменения ориентации направляющего устройства 3 рельсового типа. В частности, как показано на Фиг. 1, если направляющее устройство 3 рельсового типа установлено вертикально, то модуль трансивера миллиметрового диапазона должен будет выполнять сканирование в вертикальном направлении. Следует иметь в виду, что ориентацию рельсовой направляющей 31 направляющего устройства 3 рельсового типа - вертикальную, горизонтальную или диагональную под любым углом наклона - задает основание (не показано на фигурах) направляющего устройства 3 рельсового типа. Соответственно, благодаря такой конфигурации, модуль 5 трансивера миллиметрового диапазона может осуществлять плоскостное сканирование по вертикали, по горизонтали или по диагонали с любым углом наклона.

Обычно, так как антенная решетка 52 модуля 5 трансивера миллиметрового диапазона имеет ограниченную длину, на практике желательно определить направление сканирования в зависимости от объекта, подлежащего сканированию - в частности, когда сканируется удлиненный объект - с тем, чтобы максимально воспользоваться всеми преимуществами длины антенной решетки 52 трансивера миллиметрового диапазона с учетом фактора стоимости. Например, имеется возможность изменять направления сканирования с тем, чтобы можно было регулировать направление сканирования по своему желанию, как это описано выше, что недостижимо при круговом сканировании.

Разумеется, для выполнения плоскостного сканирования передающая поверхность и принимающая поверхность антенной решетки 52 трансивера миллиметрового диапазона должны располагаться в одной и той же плоскости (т.е. в плоскости, обращенной к исследуемому объекту 6, как это показано на Фиг. 1); при этом указанная плоскость может иметь прямоугольную или квадратную форму, как это показано на Фиг. 2. Конечно, по желанию могут быть предусмотрены и иные формы передающей и принимающей поверхности, отличные от той, которая описана выше.

Как показано на Фиг. 2, модуль 5 трансивера миллиметрового диапазона содержит также схему трансивера 51 миллиметрового диапазона, подключенную к антенной решетке трансивера 52 миллиметрового диапазона и взаимодействующую с указанной антенной решеткой. В частности, схема трансивера 51 миллиметрового диапазона установлена в модуле 5 трансивера миллиметрового диапазона и сзади антенной решетки трансивера 52 миллиметрового диапазона. Следует понимать, что схема трансивера 51 миллиметрового диапазона может располагаться в любом месте при условии, что она не мешает передаче и приему миллиметровой волны. Например, схема трансивера 51 миллиметрового диапазона может располагаться над или под модулем трансивера 5 миллиметрового диапазона, слева или справа от него.

Антенная решетка 52 трансивера миллиметрового диапазона включает в себя по меньшей мере один ряд передающих антенн 53 миллиметрового диапазона и по меньшей мере один ряд приемных антенн 54 миллиметрового диапазона (расстояние между соседними рядами передающих и приемных антенн 53 и 54 миллиметрового диапазона обозначено буквой d; при этом значения d между разными соседними рядами могут отличаться друг от друга). В частности, соседние ряды передающих и приемных антенн 53 и 54 миллиметрового диапазона могут быть разнесены и располагаться в чередующемся порядке. Разумеется, расположение антенн по меньшей мере одного ряда передающих или приемных антенн 53 и 54 миллиметрового диапазона не ограничено схемой, показанной на Фиг. 2. Конкретная схема расположения может быть выбрана в соответствии с необходимыми требованиями; например, все ряды передающих антенн 53 миллиметрового диапазона могут располагаться параллельно друг другу на одном участке, в то время как ряды приемных антенн 54 миллиметрового диапазона могут располагаться параллельно друг другу на другом участке.

На Фиг. 2 представлена предпочтительная и удобная для описания схема расположения, согласно которой предусмотрен только один ряд передающих антенн 53 миллиметрового диапазона и только один ряд приемных антенн 54 миллиметрового диапазона.

Ряд передающих антенн 53 миллиметрового диапазона содержит множество передающих антенн 531 миллиметрового диапазона, расположенных в ряд с первым заданным интервалом d1; а ряд приемных антенн 54 миллиметрового диапазона содержит множество приемных антенн 541 миллиметрового диапазона, расположенных в ряд со вторым заданным интервалом d2; при этом первое заданное расстояние d1 и второе заданное расстояние d2 могут быть одинаковыми или разными.

На практике принято, чтобы первое заданное расстояние d1 было равно второму заданному расстоянию d2, а каждая передающая антенна 531 миллиметрового диапазона в ряду передающих антенн 53 миллиметрового диапазона и соответствующая приемная антенна 541 миллиметрового диапазона в соседнем ряду приемных антенн 54 миллиметрового диапазона располагались в шахматном порядке относительно друг друга в вертикальном направлении, как это показано на Фиг. 2, перпендикулярно направлению (влево и вправо), в котором идет один ряд передающих и/или приемных антенн миллиметрового диапазона. Иными словами, соседние передающие антенны 531 миллиметрового диапазона и приемные антенны 541 миллиметрового диапазона не выровнены вертикально по одной линии, как это показано на Фиг. 2, а располагаются в шахматном порядке с небольшим смещением вправо и влево относительно друг от друга. Разумеется, схема расположения в шахматном порядке, представленная на Фиг. 2, не является единственно возможной, и передающая антенна 531 миллиметрового диапазона может располагаться вертикально на одной линии с соседней приемной антенной 541 миллиметрового диапазона.

В одном из примеров реализации настоящего изобретения направляющее устройство 3 рельсового типа может содержать одну рельсовую направляющую 31 или множество рельсовых направляющих 31. Последняя конфигурация обеспечивает более устойчивое перемещение модуля 5 трансивера миллиметрового диапазона.

В одном из примеров реализации настоящего изобретения сканирующее устройство 10 для формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн может включать в себя устройство 2 обработки данных. Устройство 2 обработки данных сообщается по проводам (например, по проводу 8) или беспроводным способом с модулем 5 трансивера миллиметрового диапазона с целью получения данных сканирования с модуля 5 трансивера миллиметрового диапазона и построения голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн. Сканирующее устройство 10 для формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн может включать в себя еще и устройство 1 отображения информации. Устройство 1 отображения соединено проводным способом (например, с помощью провода 7) или беспроводным способом с устройством 2 обработки данных для отображения топографического изображения в миллиметровом диапазоне волн, полученного с указанного устройства 2 обработки данных.

В одном из примеров реализации настоящего изобретения устройство 2 обработки данных может быть использовано для генерирования сигнала управления и его передачи на приводное устройство 4 с тем, чтобы указанное приводное устройство 4 могло привести в движение модуль 5 трансивера миллиметрового диапазона. В другом примере сканирующее устройство 10 для формирования трехмерного топографического изображения в миллиметровом диапазоне волн может также включать в себя отдельный контроллер (не показан) для устройства 2 обработки данных, предназначенный для генерирования сигнала управления и передачи его на приводное устройство 4 с тем, чтобы приводное устройство 4 активировало сканирующее движение модуля 5 трансивера миллиметрового диапазона.

На примере, проиллюстрированном на Фиг. 1, исследуемый объект 6 (человеческое тело, как показано на рисунке) находится напротив модуля 5 трансивера миллиметрового диапазона. Для получения необходимых данных модуль 5 трансивера миллиметрового диапазона сканирует, соответственно, лицевую поверхность и заднюю поверхность исследуемого объекта 6. Эти данные используются устройством 2 обработки данных для формирования полного изображения исследуемого объекта 6 в миллиметровом диапазоне волн. Однако это не обязательно, и можно обследовать только определенный участок, представляющий интерес.

Кроме того, как показано на фигуре, модуль 5 трансивера миллиметрового диапазона, описанный в настоящем изобретении, может иметь форму прямоугольника или квадрата, то такая форма не является единственно возможной. Специалист в данной области техники может разработать форму модуля 5 трансивера миллиметрового диапазона в соответствии со своими требованиями.

Кроме того, в настоящем изобретении предложен также способ обследования человеческого тела или какого-либо предмета с использованием сканирующего устройства 10 для формирования трехмерного топографического изображения в миллиметровом диапазоне волн, описанного выше. Этот способ предусматривает следующие этапы:

расположение исследуемого объекта, такого как человеческое тело или предмет, в положении обследования и установка модуля 5 трансивера миллиметрового диапазона в положение начала сканирования;

активация - с помощью приводного устройства 4 - движения модуля 5 трансивера миллиметрового диапазона, в результате чего указанный модуль должен начать перемещение от точки начала сканирования до точки окончания сканирования в непрерывном или прерывистом режиме вдоль направляющего устройства 3 рельсового типа, осуществляя сканирование человеческого тела или предмета;

передача выборочных данных, полученных модулем 5 трансивера миллиметрового диапазона во время сканирования, на устройство 2 обработки данных в процессе сканирования и/или по завершении сканирования; и

обработка данных, полученных с модуля 5 трансивера миллиметрового диапазона, устройством 2 обработки данных для формирования голографического изображения человеческого тела или предмета в миллиметровом диапазоне волн.

В вышеприведенном описании модуль 5 трансивера миллиметрового диапазона выполняет плоскостное сканирование.

Как сказано выше, в процессе сканирования модулем 5 трансивера миллиметрового диапазона, сканирование, выполняемое указанным модулем, может осуществляться с заранее заданной скоростью, с постоянной скоростью или с переменной скоростью.

Следует понимать, что формирование трехмерного изображения в миллиметровом диапазоне требует сканирования в трех измерениях: в двух пространственных измерениях и в частотном измерении. Сканирование в двух пространственных измерениях представляет собой, соответственно, сканирование параллельно поступательному направлению модуля трансивера миллиметрового диапазона, что достигается путем поступательного перемещения модуля трансивера миллиметрового диапазона, и сканирование перпендикулярно поступательному направлению модуля трансивера миллиметрового диапазона, что достигается путем переключения токопередающей антенны и токоприемной антенны. Сканирование в частотном измерении выполняется путем изменения частоты передаваемой и принимаемой миллиметровой волны.

При сканировании модуль 5 трансивера миллиметрового диапазона может перемещаться вверх и вниз в дискретном или непрерывном режиме, как это показано на Фиг. 2.

В одном из вариантов реализации настоящего изобретения модуль 5 трансивера миллиметрового диапазона перемещается дискретно; при этом в каждом положении указанного модуля 5 выполняется двухмерное сканирование исследуемого объекта 6 путем изменения частоты передачи миллиметровой волны и переключения токопередающей и/или токоприемной антенны в модуле 5 трансивера миллиметрового диапазона. Полные данные трехмерного сканирования могут быть получены за счет сочетания двухмерного сканирования и дискретного перемещение модуля 5 трансивера миллиметрового диапазона.

В другом варианте реализации настоящего изобретения во время сканирования модуль 5 трансивера миллиметрового диапазона может перемещаться в непрерывном режиме; при этом несколько раз выполняется трехмерное сканирование исследуемого объекта 6 путем изменения частоты передачи миллиметровой волны и переключения токопередающей и/или токоприемной антенны в модуле 5 трансивера миллиметрового диапазона, в результате чего можно получить полные данные трехмерного сканирования.

В одном из примеров осуществления настоящего изобретения модуль 5 трансивера миллиметрового диапазона может передавать информацию, полученную в результате обработки сигнала миллиметрового диапазона с одной или нескольких приемных антенн 541 на антенной решетке 52 трансивера миллиметрового диапазона, на устройство 2 обработки данных в реальном масштабе времени, или передавать информацию на устройство обработки данных фрагментарно по мере ее буферизации, или передавать информацию на устройство обработки данных единовременно после ее буферизации.

В одном из примеров реализации настоящего изобретения указанный способ может в предпочтительном варианте включать в себя еще и следующие стадии: после формирования голографического изображения человеческого тела или предмета в миллиметровом диапазоне волн автоматически определяется, содержит ли человеческое тело или предмет какие-либо подозрительные объекты или нет, а также автоматически определяется локализация таких подозрительных объектов, после чего выдаются полученные результаты. Это особенно важно в тех сферах применения, где необходимо быстро выявлять риски для безопасности, например, в аэропортах, на таможне и т.д.

На основе по меньшей мере одного из вышеуказанных аспектов настоящего изобретения можно обследовать объект с помощью плоскостного сканирование. Поэтому сканирующее устройство для формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн имеет относительно небольшие размеры. Помимо этого, устройство формирования изображения может иметь прямоугольную или квадратную форму, благодаря чему ему не требуется много места, и его можно легко приспособить к различным условиям, поскольку модуль трансивера миллиметрового диапазона имеет форму параллелепипеда.

Кроме того, сканирующее устройство для формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн согласно настоящему изобретению характеризуется простым и точным алгоритмом восстановления изображений, что способствует повышению скорости и точности формирования изображения. Далее, благодаря использованию устройства сканирования плоскостного типа, можно уменьшить длину антенной решетки в модуле трансивера миллиметрового диапазона и сэкономить на его стоимости.

Хотя настоящее изобретение описано со ссылками на чертежи, варианты его осуществления, представленные на этих чертежах, носят исключительно иллюстративный характер, и не ограничивают объем настоящего изобретения.

Хотя в этом документе проиллюстрированы и описаны лишь некоторые варианты реализации общей идеи изобретения, специалисту в данной области техники должно быть понятно, что в эти варианты могут вноситься изменения и модификации, которые возможны без отклонения от принципов и сущности общей идеи настоящего изобретения, объем которого определен прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами.

1. Сканирующее устройство формирования трехмерного голографического изображения, включающее в себя:
модуль трансивера миллиметрового диапазона, содержащий антенную решетку для приема и передачи сигнала миллиметрового диапазона;
направляющее устройство рельсового типа, с которым соединен модуль трансивера миллиметрового диапазона с возможностью скольжения таким образом, чтобы модуль трансивера миллиметрового диапазона мог перемещаться вдоль направляющего устройства рельсового типа для проведения сканирования исследуемого объекта;
при этом сканирование, выполняемое модулем трансивера миллиметрового диапазона, представляет собой плоскостное сканирование;
при этом сканирующее устройство формирования трехмерного голографического изображения выполнено с возможностью осуществления трехмерного сканирования, при этом трехмерное сканирование представляет собой сканирование параллельно поступательному направлению модуля трансивера миллиметрового диапазона, что достигается путем поступательного перемещения модуля трансивера миллиметрового диапазона, сканирование перпендикулярно поступательному направлению модуля трансивера миллиметрового диапазона, что достигается путем переключения токопередающей антенны и токоприемной антенны, и сканирование в частотном измерении, которое достигается путем изменения частоты передаваемой и принимаемой миллиметровой волны,
при этом направление сканирования может варьироваться путем изменения ориентации направляющего устройства рельсового типа.

2. Сканирующее устройство формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн по п. 1, отличающееся тем, что передающая поверхность и принимающая поверхность антенной решетки модуля трансивера миллиметрового диапазона располагаются на одной плоскости, поперечное сечение которой имеет форму прямоугольника или квадрата.

3. Сканирующее устройство формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что модуль трансивера миллиметрового диапазона содержит схему трансивера миллиметрового диапазона, подключенную к антенной решетке трансивера миллиметрового диапазона.

4. Сканирующее устройство формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн по любому из пп. 1 и 2, отличающееся тем, что антенная решетка модуля трансивера миллиметрового диапазона включает в себя по меньшей мере один ряд передающих антенн миллиметрового диапазона и по меньшей мере один ряд приемных антенн миллиметрового диапазона.

5. Сканирующее устройство формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн по п. 4, отличающееся тем, что ряд передающих антенн миллиметрового диапазона содержит множество передающих антенн миллиметрового диапазона, расположенных в ряд на первом заданном расстоянии друг от друга, а ряд приемных антенн миллиметрового диапазона состоит из множества приемных антенн миллиметрового диапазона, расположенных в ряд на втором заданном расстоянии друг от друга; при этом первое заданное расстояние может быть идентично второму заданному расстоянию или отличаться от него.

6. Сканирующее устройство формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн по п. 5, отличающееся тем, что когда первое заданное расстояние идентично второму заданному расстоянию, передающие антенны миллиметрового диапазона в ряду передающих антенн миллиметрового диапазона и соответствующие приемные антенны миллиметрового диапазона в смежном ряду приемных антенн миллиметрового диапазона располагаются в шахматном порядке или на одной оси, перпендикулярно направлению, в котором идет ряд передающих и/или приемных антенн миллиметрового диапазона.

7. Сканирующее устройство формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн по любому из пп. 1 и 2, 5 и 6, отличающееся тем, что оно включает в себя приводное устройство, посредством которого модуль трансивера миллиметрового диапазона соединен с направляющим устройством рельсового типа, за счет чего активируется перемещение модуля трансивера миллиметрового диапазона вдоль направляющего устройства рельсового типа.

8. Сканирующее устройство формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн по любому из пп. 1 и 2, 5 и 6, отличающееся тем, что оно также включает в себя приводное устройство, но при этом модуль трансивера миллиметрового диапазона напрямую соединен с направляющим устройством рельсового типа, и приводное устройство заставляет модуль трансивера миллиметрового диапазона перемещаться вдоль направляющей напрямую.

9. Сканирующее устройство формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн по любому из пп. 1 и 2, 5 и 6, отличающееся тем, что направляющее устройство рельсового типа располагается по вертикали, по горизонтали или по диагонали; и, соответственно, модуль трансивера миллиметрового диапазона перемещается по вертикали, по горизонтали или по диагонали с любым углом наклона.

10. Сканирующее устройство формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн по любому из пп. 1 и 2, 5 и 6, отличающееся тем, что направляющее устройство рельсового типа содержат одну рельсовую направляющую или множество рельсовых направляющих, идущих параллельно друг другу.

11. Сканирующее устройство формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн по любому из пп. 1 и 2, 5 и 6, отличающееся тем, что указанное устройство включает в себя:
устройство обработки данных, соединенное проводным или беспроводным способом с модулем трансивера миллиметрового диапазона для приема данных сканирования от модуля трансивера миллиметрового диапазона, а также для формирования голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн; и
устройство отображения информации, соединенное с устройством обработки данных для приема и отображения голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн, полученного с устройства обработки информации.

12. Сканирующее устройство формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн по п. 11, отличающееся тем, что устройство обработки данных генерирует сигнал управления и передает его на приводное устройство с тем, чтобы приводное устройство активировало движение модуля трансивера миллиметрового диапазона; или же сканирующее устройство формирования трехмерного голографического изображения включает в себя еще и отдельный контроллер для устройства обработки данных, выполненный с возможностью генерирования сигнала управления и передачи его на приводное устройство с тем, чтобы приводное устройство активировало движение модуля трансивера миллиметрового диапазона.

13. Способ обследования объекта с использованием сканирующего устройства формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн по любому из пп. 1-12, включающий в себя:
расположение объекта в положении обследования и установка модуля трансивера миллиметрового диапазона в положение начала сканирования;
активация движения модуля трансивера миллиметрового диапазона, в результате чего указанный модуль должен начать перемещение от точки начала сканирования до точки окончания сканирования в непрерывном или прерывистом режиме вдоль направляющего устройства рельсового типа, осуществляя сканирование обследуемого объекта;
передача выборочных данных, полученных модулем трансивера миллиметрового диапазона во время сканирования, на устройство обработки данных в процессе сканирования и/или по завершении сканирования; и
обработка данных, полученных от модуля трансивера миллиметрового диапазона, устройством обработки данных для формирования голографического изображения исследуемого объекта в миллиметровом диапазоне волн;
при этом сканирование, выполняемое модулем трансивера миллиметрового диапазона, представляет собой плоскостное сканирование.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что во время сканирования модуль трансивера миллиметрового диапазона перемещается дискретно; при этом в каждом положении указанного модуля выполняется двухмерное сканирование исследуемого объекта путем изменения частоты передачи миллиметровой волны и переключения токопередающей и/или токоприемной антенны в модуле трансивера миллиметрового диапазона; таким образом, полные данные трехмерного сканирования будут получены за счет сочетания двухмерного сканирования и дискретного перемещения модуля трансивера миллиметрового диапазона.

15. Способ по п. 13, отличающийся тем, что во время сканирования модуль трансивера миллиметрового диапазона перемещается в непрерывном режиме; при этом несколько раз выполняется трехмерное сканирование исследуемого объекта путем изменения частоты передачи миллиметровой волны и переключения токопередающей и/или токоприемной антенны в модуле трансивера миллиметрового диапазона, в результате чего можно получить полные данные трехмерного сканирования.

16. Способ по любому из пп. 13-15, отличающийся тем, что модуль трансивера миллиметрового диапазона передает информацию, которая была получена в результате обработки сигнала миллиметрового диапазона с одной или нескольких приемных антенн в ряду антенн трансивера миллиметрового диапазона, на устройство обработки данных в реальном масштабе времени, или передает информацию на устройство обработки данных фрагментарно по мере ее буферизации, или передает информацию на устройство обработки данных единовременно после ее буферизации.

17. Способ по любому из пп. 13-15, отличающийся тем, что после построения голографического изображения исследуемого объекта в миллиметровом диапазоне волн автоматически определяется, содержит ли этот объект какие-либо подозрительные предметы или нет, а также автоматически определяется локализация таких подозрительных предметов, после чего выдаются полученные результаты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиолокационным методам и предназначено для извлечения из доплеровских портретов воздушных объектов (ДпП ВО) признаков идентификации, а именно частоты и амплитуды спектральных откликов, соответствующих рассеивающим центрам (РЦ) ВО.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для определения высоты полета летательного аппарата над земной, водной поверхностью, над поверхностью различных планет, а также при взлете и посадке.

Изобретение относится к радиолокации и предназначено для проверки идентификационных возможностей векторных одночастотных признаков распознавания объектов, к которым, в частности, относятся и доплеровские портреты воздушных объектов (ДП ВО).

Изобретение относится к радиолокации, а именно к бортовым радиолокационным системам (РЛС) наблюдения за земной поверхностью на базе доплеровской радиолокационной станции с линейной антенной решеткой.

Изобретение относится к радиолокации, в частности к бортовым радиолокационным средствам навигации летательных аппаратов (ЛА). Достигаемый технический результат - повышение вероятности правильного определения положения ЛА по радиолокационным изображениям (РЛИ) земной поверхности и расширение условий возможного применения бортовых радиолокационных средств ЛА, обеспечивающих возможность навигации ЛА по РЛИ земной поверхности.

Изобретение относится к многопозиционным бортовым радиолокационным станциям (РЛС) и может быть использовано для формирования радиолокационного изображения (РЛИ) наблюдаемого участка земной поверхности.
Изобретение относится к радиоканалам передачи цифровой информации, конкретно, к космическим высокоскоростным радиолиниям (ВРЛ) передачи данных наблюдения с космических аппаратов (КА) дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ).

Способ измерения радиальной скорости отражателя в радиолокаторе бокового обзора с синтезированной апертурой относится к радиолокации поверхности Земли с летательных аппаратов и может быть использован для одновременного формирования яркостных и скоростных портретов поверхности с высоким разрешением, точной привязкой к координатам местности и помехоустойчивостью.

Изобретение относится к геодезической системе глобального позицирования, обеспечивающей воздушно-базированное определение географических координат сопряженных точек изображения из изображений радара с синтезированной апертурой (SAR), при этом SAR изображения представлены в форме изображений Slant Range, и позиция съемки каждого SAR изображения известна, при этом из координат сопряженных точек изображения на SAR изображениях и соответствующих селекторных импульсов дальности определяют соответственно расстояние между каждой ячейкой разрешения на земной поверхности и каждой позицией съемки соответствующего SAR изображения, и на основании определенных расстояний и соотнесенных позиций съемки SAR изображений с применением эллипсоида WGS84 определяют географические координаты сопряженных точек изображения на SAR изображениях.

Изобретение предназначено для обнаружения и определения координат с высокой точностью наземных неподвижных целей на фоне подстилающей поверхности в широком азимутальном секторе.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для решения задач радиолокационного мониторинга ограниченных участков земной поверхности, представляющих интерес.

Настоящее изобретение относится к области обеспечения безопасности, а именно к сканирующему устройству формирования топографического изображения в миллиметровом диапазоне волн для досмотра людей.

Изобретение относится к радиолокации, а именно к бортовым радиолокационным системам наблюдения за земной поверхностью на базе доплеровской радиолокационной станции (РЛС) с четырехэлементной антенной решеткой.

Изобретение относится к формированию изображения сверхвысокого разрешения. Достигаемый технический результат - получение увеличенного разрешения.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для мониторинга протяженных сред и объектов. Достигаемый технический результат - повышение скорости мониторинга протяженных сред и объектов, а также уменьшение габаритов фокусирующей системы.

Группа изобретений относится к области радиовидения и может быть использована при проектировании радиотехнических систем. Достигаемый технический результат - снижение уровня помех на выходе отдельного канала формирования радиоголограммы без качественного увеличения его стоимости.

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к радиолокационным станциям, устанавливаемым на летательных аппаратах. Достигаемый технический результат - стабилизация положения зоны картографирования по курсу летательного аппарата.

Изобретение относится к областям радиолокации и дистанционного зондирования и может быть использовано для обнаружения протяженных неоднородностей в оптически непрозрачных средах.

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться для определения состояния морской поверхности, а также для решения задач экологического контроля и раннего предупреждения о развитии чрезвычайных ситуаций, связанных с разливами нефти.
Изобретение относится к области радиовидения и может быть применено для обнаружения в миллиметровом диапазоне волн неоднородностей линейной формы в оптически непрозрачных средах.

Изобретение относится к способам отображения радиолокационной информации на экранах индикаторов радиолокационных станций (РЛС). Достигаемый техническим результат - повышение достоверности и информативности радиолокационной информации о параметрах воздушных, надводных и наземных объектов. Указанный результат достигается за счет приема радиолокационной станцией (РЛС) отраженных от объектов радиосигналов, преобразования принятых от объектов сигналов в цифровую форму, отображения преобразованных сигналов на плоском экране в виде световых меток на плоскости z0y, а азимутальных и дальностных шкал в виде пересекающихся линий также на плоскости z0y, при этом плоскость экрана z0y виртуально наклоняют в плоскостях z0x и y0x, метку от объекта переносят параллельно оси 0z и высвечивают выше наклоненной плоскости экрана на величину высоты объекта и превращают в виртуальную метку, к этой виртуальной метке добавляют черточку параллельно оси 0z, со шкалой высоты на черточке, в направлении наклоненной плоскости экрана, черточку высоты одним концом упирают в виртуальную метку от объекта, а вторым концом упирают в точку реальных значений азимута и дальности объекта на наклоненном экране, на котором высвечивается точка со значениями азимута и дальности объекта относительно точки стояния РЛС, а наклоненная плоскость экрана отображает или плоскость горизонта земли или плоскость поверхности земли относительно точки стояния РЛС (в зависимости от режима работы РЛС), при этом длина черточки высоты, со шкалой высоты, характеризует высоту объекта над горизонтом или над уровнем земли (в зависимости от режима работы РЛС). Скорость и направление перемещения объекта в пространстве отображаются черточкой-вектором скорости, начало которого упирается в высвечиваемую виртуальную метку объекта, а направление черточки-вектора скорости характеризует направление перемещения объекта в пространстве относительно точки стояния РЛС, и кроме этого на черточку-вектор скорости наносят шкалу скорости, которая характеризует величину скорости перемещения объекта в пространстве, а плоскость, характеризующую поверхность земли, отображают в виде части сферической поверхности, радиус которой пропорционален радиусу земли в точке стояния РЛС, а периметр сферической поверхности ограничивают дальностью обнаружения РЛС, в то же время, радиус сферической поверхности оперативно изменяют по желанию оператора, от пропорционального радиуса земли до бесконечности, превращая тем самым кривизну линии земли в прямую линию, то есть в линию горизонта, а наклон плоскостей z0y и y0x изменяют от 0 до 90 градусов, превращая изометрическое изображение обозреваемого РЛС пространства в декартово изображение, а псевдообъемное четырехмерное изображение - в трехмерное плоскостное изображение, то есть в трехмерный индикатор азимут - дальность - скорость или в трехмерный индикатор дальность - высота - скорость, а плоскость, характеризующую поверхность земли, поворачивают по желанию оператора вокруг оси, проходящей через точку стояния РЛС и перпендикулярной в этой точке к плоскости поверхности земли. Рядом с точкой, отображающей объект, отображают по желанию оператора модели-портреты объектов, взятые из банка данных РЛС, конфигурация которых пропорциональна конфигурации и размеру обнаруженных объектов. 4 ил.
Наверх