太科技|毫米波全息成像在人体安检中的应用

前言

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毫米波特点

毫米波技术是从微波波段发展而来的，近年来随着毫米波集成电路技术的快速发展，毫米波器件的集成度越来越高，器件逐步小型化，再加上硬件成本的显著降低，毫米波技术有望实现大规模的推广应用。毫米波相比其他波段的电磁波有如下特点：

不具有致电离性。毫米波的波长在毫米量级，相比X射线不具有致电离特性，且难以穿透人体皮肤表面，因而低功率毫米波信号对人体安全无害。常见的主动式毫米波成像仪的毫米波源发射功率要小于1 mW，对人体一次成像所产生的电磁辐射功率密度要小于欧洲标准所规定的人体所能接受的最大值（50 W/m2）的千分之一[2]。

图2 毫米波/太赫兹波对八种衣物材料的穿透率随频率变化示意图[3]

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工作完成情况

毫米波全息成像依赖于外差混频技术，其测量的不再是毫米波强度，而是包含幅度与相位信息的复信号。毫米波全息测量原理如图3所示，毫米波源发出的毫米波信号通过耦合器分为两路，一路信号通过发射天线照射在成像物体上，另一路信号输入到I/Q解调器中作为参考信号。物体反射的毫米波信号被接收天线接收，经过功率放大器后作为测量信号输入到I/Q解调器。I/Q解调器利用参考信号实现对测量信号的相位提取。

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常用人体安检技术对比

现阶段的人体安检技术主要有X射线透射成像、X射线背散射成像、非成像雷达、基于被动式成像原理的太赫兹成像以及毫米波全息成像技术等。X射线透射成像技术采用X射线对人体进行透射成像，由于需要穿透人体，所采用的X射线剂量相对较高，安全风险较大，常在查验体内藏毒等特殊场合应用。

X射线背散射成像通过接收体表反向散射的X射线进行成像，相比透射成像，剂量显著降低，对体表藏匿的违禁品检测能力强，但是由于X射线的致电离特性，该技术的推广仍然受到一定限制。

近年来，安检市场出现了若干采用非成像雷达进行人体安检的产品，如美国科学工程技术公司生产的CounterBomber 系统[5]，利用摄像机对人体进行自动跟踪定位，然后结合极化非成像雷达对可疑人员是否携带炸弹进行判断，还有美国PatriotOne公司基于超宽带雷达进行违禁品检测的PATSCAN产品，采用非成像雷达进行人体安检往往受限于信号质量，识别率及误报率往往较差，实用性有待商榷。

太赫兹人体安检成像技术采用被动式成像模式，即通过辐射计接收人体自身发射的太赫兹信号来进行成像，成像原理与摄像机原理相似，由于能够实现实时成像，适合于大客流量的人体安检场所，目前市面上成熟的产品有神目科技的TH1000和TH1800、中电38所太赫兹安检仪、中电50所太赫兹安检仪和英国Thruvision公司的TS4等；毫米波全息成像技术采用毫米波照射人体，通过对反射信号的相干测量来实现高分辨率的三维成像，由于成像分辨率高、图像质量好，且对人体安全无害，已经成为人体安检领域的主流发展方向，特别适合于机场、重要场馆等安全等级较高且客流较大的安检场所。

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结论

综上，毫米波全息成像技术由于其独特的优势，将会在人体安检中发挥重要作用。2018年6月，中国民航民航局颁布《民用航空毫米波人体成像安全检查设备鉴定内控标准》及《民用航空毫米波人体成像安全检查设备违禁物品探测能力测试程序》，正式将毫米波人体成像设备纳入中国民航安检设备清单，预计中国机场将会很快装备毫米波人体安检仪来进行旅客安检，从而进一步提升机场人体安检效率。

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参考文献