毫米波人體成像技術在機場安檢中的應用

張杰

摘?要：這些年，由于世界范圍內的恐怖活動比較頻繁，各大機場高鐵以及公共區域的機關部門都不得不更加的重視安全方面的問題，這些場所的安全檢查正在不斷的被加強。在這種嚴峻的情況下，就需要不斷的發展安檢技術，綜合利用該項技術來保障人民群眾的安全，同時也取得了良好的成果。在2018年，毫米波人體成像技術已經在南京和青島機場完成測試，以此驗證機場安檢設備工作效率，之后同樣會不斷進行試點工作。基于此，本文首先對毫米波人體成像技術進行了相應的闡述，并分析了其現狀，最后對毫米波人體成像技術運用于機場安檢中的意義進行了一定的探討，以此為相關研究人員提供參考意見。

關鍵詞：毫米波人體成像技術;機場安檢;應用

一、毫米波人體成像技術概述

將毫米波人體成像技術用于機場安檢的核心在于毫米波近距離成像系統，同時按照成像原理的不同，將毫米波人體成像技術分為焦平面成像以及近距離合成孔徑人體成像。由物理知識可知，毫米波相對于低頻厘米波有著更加短的波長，所以在同等的硬件設備條件下，它就有更好的分辨效果以及準確性，同時對于一些波長比較長的波，例如太赫茲波以及遠紅外光波，也會具有更好的穿透效果。比較輕易的能夠穿透衣物的遮擋，而且能夠全天的進行工作，所以該波能夠應用于一些排爆以及檢查違禁物品上，并且能夠識別出比較危險且較為隱蔽的物體，所以非常適合機場用來進行安全檢查。

（一）焦平面成像系統

焦平面成像也叫做focal plane，指的就是將探測器放置在透鏡天線焦平面的部位，將要探測的目標收集起來，然后聚焦到饋源陣列，也就得到了不同的覆蓋市場，同時各個波束所接受的能量也具有一定的差異，這也會使得毫米波熱輻射圖像產生出來。毫米波人體成像技術往往為雙站成像，它不同于傳統的焦平面成像，在一定程度上大大縮短了成像的時間，但是同時也存在許多問題，比方說經常會出現斑點噪聲以及角閃爍，相關人員一般會使用散射器等手段來解決以上所提到的問題。

（二）近距離合成孔徑人體成像系統

近距離合成孔徑人體成像是利用尺寸較小的天線來組成一個孔徑，再通過傅里葉變化來得到一個分辨率較高的圖像，目前這一技術經常被用來實現人體掃描，同時根據其掃描形式的不同，通常被分為平面合成孔徑以及圓柱合成孔徑這兩種形式。自20世紀90年代以來，PNNL對這一技術進行了詳細的研究，后來為了改進聚焦深度過窄的問題，制作了寬帶成像系統。對于以上兩種形式來說，平面合成孔徑人體成像系統的成像范圍有限，在獲取乘客的不同角度的像時，需要進行多次掃描，這也使得安檢的效率大大下降。

二、毫米波人體成像技術現狀

盡管毫米波人體成像技術有著各種各樣的優點，但是這種技術的系統往往比較繁雜，所以該項技術實現起來較為困難。我國目前只有一些高等院校和研究院在從事該項技術的成像原理的研究和突破，這些年來也取得了一定的成果。在有些系統當中已經實現了工作頻率在35GHz的情況下實現分辨率達到10.5毫米，同時對于一個體積在兩立方米的人體掃描來說，總共花費的時間為200秒。從2010年起，北京無線電計量測試研究所就開始投入到毫米波人體成像技術的研究工作之中，研究的該套系統能夠在橫向分辨率達到5毫米的精度，而在縱向的分辨率上面可以達到不高于20毫米的精度，并且平均花費的時間不高于每人5秒。除此之外，這種掃描圖像技術還能夠對人的性別進行較為準確的識別，其準確識別概率達到98%，該項技術也能夠自動對人體的各個比較隱私的部位進行自動的保密處理，能夠最大程度的保護人們的隱私安全。

三、毫米波人體成像技術用于機場安檢的意義

（一）高效率全方位掃描

在引入該項技術之后，有關組織機構對于2011年的安檢人流進行了統計，相關的數據表明，該項安檢技術應用之后，每小時的人流通過量約為911事件之前的一半，所以這項技術的引用雖然在一定程度上提高了對安全的保護程度，但也同時造成了安檢效率的下降，因此這些年來相關人員也在不斷的尋求高效率的安檢技術，希望在保障人們出行安全的情況下來提高安檢的效率。在國外已經有相關的組織部門進行研究，比如PNNL提供了一種比較創新型的，通過鞋底掃描的一種新安檢系統，能夠有效的和人體掃描系統進行融合，這樣也不需要游客脫鞋檢測就能夠得到良好的圖像。S.Lang等學者在原有的C-SAR檢測系統的基礎上，逐步完善并研發了SARGATE的更為高效的檢測系統，這種系統不僅能夠進行周邊性的圓柱形掃描，同時還能夠對于游客進行各種角度的掃描，得到不同角度的成像結果。

（二）高分辨與超分辨成像

毫米波人體成像技術不同于其他的成像技術，其頻段較低，這限制了成像的分辨率，在成像過程中精細程度并不算高，因此在面對小目標的檢測時往往具有較大的困難，相關研究人員為了解決這一問題，提出過不少解決辦法在提高工作效率的同時增加系統工作帶寬。值得注意的是，在過去，這一技術的成像速度并不算快，往往需要乘客固定某一姿勢，不然會出現虛影，在機場安檢過程中必然會要求工作效率，因此毫米波人體成像技術的發展應該注重陣列化。隨著研究人員的不斷投入，目前毫米波人體成像技術已經在成像分辨率上有了較大進展，也大大加快了機場的安檢效率。

四、結論

毫米波人體成像技術作為最有潛力的人體安檢技術，這些年來逐漸受到人們的重視并取得了快速的發展，目前來看，毫米波人體成像技術的發展趨勢是高頻段、集成化，但是我國的毫米波人體成像技術與國外發達國家相比仍然具有一定的差距，所以相關研究人員應該積極借鑒國外的優秀經驗和研究成果，并結合我國機場安檢的實際需求，加快完善毫米波人體成像技術的國產化。本文對毫米波人體成像技術的相關概念以及其對于機場安檢工作的意義進行了分析，以此幫助我國機場安檢模式和流程的不斷優化，大大提高機場工作效率。

參考文獻：

[1]田鶴，李道京，祁春超.頻域稀疏毫米波人體安檢成像處理和快速成像稀疏陣列設計[J].雷達學報，2018，7（03）：376-386.

[2]任路遙.基于被動毫米波成像的隱匿違禁物品檢測識別方法研究[D].南京理工大學，2016.