旋轉掃描三維成像系統的製作方法

2023-05-31 16:33:21

本發明涉及掃描成像領域，特別是涉及一種旋轉掃描三維成像系統。

背景技術：

基於微波成像的三維成像技術與可見光、紅外光及X射線等成像技術相比，具有許多獨特的優勢，因此，成為近景三維成像技術的重要發展方向。目前，微波三維成像領域通過帶動天線陣元機械運動，以實現對被測對象的全方位掃描。

由於天線陣元在機械移動的過程中存在速度不均勻的情況，一般的，通過定時的方式控制天線陣元運動到相應的掃描點時，開啟掃描檢測。但是，由於設備老化等因素，天線陣元並不能準確地運動至掃描點進行微波信號的收發，可能會導致三維成像不清晰，影響檢測效果。

技術實現要素：

基於此，有必要提供一種旋轉掃描三維成像系統，成像清晰，檢測效果好。

一種旋轉掃描三維成像系統，包括：

柱形框架，包括柱形側面；

收發天線陣元，設置在所述柱形側面上，用於向位於所述柱形框架內的被測對象發射微波探測信號，並接收從被測對象反射回來的回波信號；

信號收發模塊，用於向所述收發天線陣元發送所述微波探測信號，並對所述回波信號進行處理；

旋轉控制模塊，用於控制所述收發天線陣元沿所述柱形側面旋轉運動，以使所述收發天線陣元從多個角度向被測對象發射微波探測信號；

定位觸發器，固定設置在所述柱形框架上，用於在所述收發天線陣元運動到所述定位觸發器的位置時，觸發所述信號收發模塊。

上述旋轉掃描三維成像系統，在柱形框架上設置定位觸發器，當收發天線陣元運動到定位觸發器的位置時，觸發信號收發模塊向收發天線陣元發送微波探測信號，進而對被測對象進行掃描；通過定點觸發的方式對被測對象進行掃描，成像清晰，檢測效果好。

在其中一個實施例中，所述定位觸發器為兩個或兩個以上。

在其中一個實施例中，所述定位觸發器為壓力傳感器或光傳感器。

在其中一個實施例中，所述柱形框架為圓柱形框架。

在其中一個實施例中，所述柱形框架上設置有環形導軌，所述收發天線陣元在所述旋轉控制模塊的控制下沿所述環形導軌旋轉運動。

在其中一個實施例中，所述定位觸發器固定設置在所述環形導軌上。

在其中一個實施例中，還包括掃描控制模塊，用於控制所述收發天線陣元對所述被測對象進行掃描。

在其中一個實施例中，還包括模數轉換模塊和數據處理模塊，所述模數轉換模塊連接所述信號收發模塊，將所述回波信號轉換為數位訊號，所述數據處理模塊連接所述模數轉換模塊，將所述數位訊號轉換為所述被測對象的圖像數據。

在其中一個實施例中，還包括圖像處理模塊，連接所述數據處理模塊，用於根據所述圖像數據生成所述被測對象的三維圖像。

在其中一個實施例中，還包括顯示模塊，連接所述圖像處理模塊，用於顯示所述三維圖像。

附圖說明

圖1為一實施例中旋轉掃描三維成像系統的結構示意圖；

圖2為一實施例中旋轉掃描三維成像系統的系統結構框圖。

具體實施方式

參見圖1和圖2，圖1為一實施例中旋轉掃描三維成像系統的結構示意圖，圖2為一實施例中旋轉掃描三維成像系統的系統結構框圖。

在本實施例中，該旋轉掃描三維成像系統，包括柱形框架10、收發天線陣元11、信號收發模塊12、旋轉控制模塊13和定位觸發器31。

該柱形框架10包括柱形側面，其為中空結構。該柱形框架10可以為圓柱形框架。

收發天線陣元11設置在所述柱形側面上，用於向位於所述柱形框架10內的被測對象20發射微波探測信號，並接收從被測對象20反射回來的回波信號。

該收發天線陣元11的各天線單元縱向排布的設置在柱形框架10的側面。該收發天線陣元11可以為線性收發天線陣列或平面收發天線陣列，分別實現對被測對象20的一維或二維掃描。其包括發射天線陣元和接收天線陣元，二者並排設置，方便收發信號，保障信號收發質量。

信號收發模塊12用於向所述收發天線陣元11發送所述微波探測信號，並對所述回波信號進行處理。

信號收發模塊12產生微波探測信號之後，發送給發射天線陣元，發射天線陣元向被測對象20發射該微波探測信號，對其進行掃描，經被測對象20反射後形成回波信號，由接收天線陣元接收，並發送給信號收發模塊12進行處理，進而得到被測對象20的圖像信息。

旋轉控制模塊13用於控制所述收發天線陣元11沿所述柱形側面旋轉運動，以使所述收發天線陣元11從多個角度向被測對象20發射微波探測信號。

在旋轉控制模塊13的控制和驅動作用下，收發天線陣元11沿著柱形框架10的側面作旋轉運動，從360度向柱形框架10內的被測對象20發射毫米波探測信號，並接收從被測對象20反射回來的回波信號，進而實現對被測對象20的三維掃描。

該旋轉控制模塊13可以調節收發天線陣元11的運動速度，在保障掃描成像清晰度的情況下，提高收發天線陣元11的運動速度，可以加快成像速度，進而提高對被測對象20的檢測速度。

定位觸發器31固定設置在所述柱形框架10上，用於在所述收發天線陣元11運動到所述定位觸發器31的位置時，觸發所述信號收發模塊12。

在該柱形框架10的下邊沿上固定設置有環形導軌30，該環形導軌30也可以設置在柱形側面上，平行於下邊沿的其他位置。在該環形導軌30上設置有多個定位觸發器31，收發天線陣元11在旋轉控制模塊13的控制下沿環形導軌30旋轉運動。

當收發天線陣元11運動到定位觸發器31的位置時，自動觸發信號收發模塊12，進而將微波探測信號發送給收發天線陣元11，由收發天線陣元11對被測對象20進行掃描。通過定位觸發器31實現定點觸發掃描，收發天線陣元11可以實現在預先設定的掃描點40處發射微波探測信號，掃描點定位精準，進而保障了掃描質量，使得被測對象20成像清晰，檢測效果好。

其中，一個定位觸發器31對應一個掃描點40，收發天線陣元11在該定位觸發器31的位置，即該掃描點40處對被測對象20進行掃描。

在其中一個實施例中，所述定位觸發器31為壓力傳感器或光傳感器。

在其中一個實施例中，該旋轉掃描三維成像系統還包括掃描控制模塊14，用於控制所述收發天線陣元11對所述被測對象20進行掃描。

掃描控制模塊14按照設定的時序依次開啟上述收發天線陣元11中的各天線單元，依次發射微波探測信號並依次接收回波信號，實現被測對象20在當前角度的掃描，即實現收發天線陣元11在當前掃描點40處的掃描。在旋轉控制模塊13的帶動下，改變收發天線陣元11的掃描角度，即改變收發天線陣元11的掃描點40位置，進而實現對被測對象20的三維掃描成像。

在其中一個實施例中，還包括模數轉換模塊15和數據處理模塊16，所述模數轉換模塊15連接所述信號收發模塊12，將所述回波信號轉換為數位訊號，所述數據處理模塊16連接所述模數轉換模塊15，將所述數位訊號轉換為所述被測對象20的圖像數據。

該數據處理模塊16還用於設置微波探測信號的頻率範圍和頻率間隔，提高成像質量。

在其中一個實施例中，還包括圖像處理模塊17，連接所述數據處理模塊16，用於根據所述圖像數據生成所述被測對象20的三維圖像。

在其中一個實施例中，還包括顯示模塊18，連接所述圖像處理模塊17，用於顯示所述三維圖像。

將被測對象20經掃描後的圖像顯示出來，供檢測人員查看，以對被測對象20進行檢測。

上述旋轉掃描三維成像系統，在柱形框架10上設置環形導軌30，在該環形導軌30上設置多個定位觸發器31，當收發天線陣元11運動至該定位觸發器31的位置時，自動觸發信號收發模塊12發出微波探測信號給到收發天線陣元11，收發天線陣元11在掃描控制模塊14的控制作用下實現對被測對象20在當前角度的掃描。旋轉控制模塊13控制該收發天線陣元11沿環形導軌30旋轉運動，進而實現對被測對象20的三維掃描。該旋轉掃描三維成像系統掃描點定位精準，掃描速度快，成像清晰，檢測效果好。該系統不僅能夠在公共場合，如機場、港口和車站等進行安全檢測，還能用於違禁品檢查、邊境檢查、量體裁衣和安全裝備製造等重要場合中。

以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。