毫米波人体成像技术在机场安检中的应用

张杰

摘 要：这些年，由于世界范围内的恐怖活动比较频繁，各大机场高铁以及公共区域的机关部门都不得不更加的重视安全方面的问题，这些场所的安全检查正在不断的被加强。在这种严峻的情况下，就需要不断的发展安检技术，综合利用该项技术来保障人民群众的安全，同时也取得了良好的成果。在2018年，毫米波人体成像技术已经在南京和青岛机场完成测试，以此验证机场安检设备工作效率，之后同样会不断进行试点工作。基于此，本文首先对毫米波人体成像技术进行了相应的阐述，并分析了其现状，最后对毫米波人体成像技术运用于机场安检中的意义进行了一定的探讨，以此为相关研究人员提供参考意见。

关键词：毫米波人体成像技术;机场安检;应用

一、毫米波人体成像技术概述

将毫米波人体成像技术用于机场安检的核心在于毫米波近距离成像系统，同时按照成像原理的不同，将毫米波人体成像技术分为焦平面成像以及近距离合成孔径人体成像。由物理知识可知，毫米波相对于低频厘米波有着更加短的波长，所以在同等的硬件设备条件下，它就有更好的分辨效果以及准确性，同时对于一些波长比较长的波，例如太赫兹波以及远红外光波，也会具有更好的穿透效果。比较轻易的能够穿透衣物的遮挡，而且能够全天的进行工作，所以该波能够应用于一些排爆以及检查违禁物品上，并且能够识别出比较危险且较为隐蔽的物体，所以非常适合机场用来进行安全检查。

（一）焦平面成像系统

焦平面成像也叫做focal plane，指的就是将探测器放置在透镜天线焦平面的部位，将要探测的目标收集起来，然后聚焦到馈源阵列，也就得到了不同的覆盖市场，同时各个波束所接受的能量也具有一定的差异，这也会使得毫米波热辐射图像产生出来。毫米波人体成像技术往往为双站成像，它不同于传统的焦平面成像，在一定程度上大大缩短了成像的时间，但是同时也存在许多问题，比方说经常会出现斑点噪声以及角闪烁，相关人员一般会使用散射器等手段来解决以上所提到的问题。

（二）近距离合成孔径人体成像系统

近距离合成孔径人体成像是利用尺寸较小的天线来组成一个孔径，再通过傅里叶变化来得到一个分辨率较高的图像，目前这一技术经常被用来实现人体扫描，同时根据其扫描形式的不同，通常被分为平面合成孔径以及圆柱合成孔径这两种形式。自20世纪90年代以来，PNNL对这一技术进行了详细的研究，后来为了改进聚焦深度过窄的问题，制作了宽带成像系统。对于以上两种形式来说，平面合成孔径人体成像系统的成像范围有限，在获取乘客的不同角度的像时，需要进行多次扫描，这也使得安检的效率大大下降。

二、毫米波人体成像技术现状

尽管毫米波人体成像技术有着各种各样的优点，但是这种技术的系统往往比较繁杂，所以该项技术实现起来较为困难。我国目前只有一些高等院校和研究院在从事该项技术的成像原理的研究和突破，这些年来也取得了一定的成果。在有些系统当中已经实现了工作频率在35GHz的情况下实现分辨率达到10.5毫米，同时对于一个体积在两立方米的人体扫描来说，总共花费的时间为200秒。从2010年起，北京无线电计量测试研究所就开始投入到毫米波人体成像技术的研究工作之中，研究的该套系统能够在横向分辨率达到5毫米的精度，而在纵向的分辨率上面可以达到不高于20毫米的精度，并且平均花费的时间不高于每人5秒。除此之外，这种扫描图像技术还能够对人的性别进行较为准确的识别，其准确识别概率达到98%，该项技术也能够自动对人体的各个比较隐私的部位进行自动的保密处理，能够最大程度的保护人们的隐私安全。

三、毫米波人体成像技术用于机场安检的意义

（一）高效率全方位扫描

在引入该项技术之后，有关组织机构对于2011年的安检人流进行了统计，相关的数据表明，该项安检技术应用之后，每小时的人流通过量约为911事件之前的一半，所以这项技术的引用虽然在一定程度上提高了对安全的保护程度，但也同时造成了安检效率的下降，因此这些年来相关人员也在不断的寻求高效率的安检技术，希望在保障人们出行安全的情况下来提高安检的效率。在国外已经有相关的组织部门进行研究，比如PNNL提供了一种比较创新型的，通过鞋底扫描的一种新安检系统，能够有效的和人体扫描系统进行融合，这样也不需要游客脱鞋检测就能够得到良好的图像。S.Lang等学者在原有的C-SAR检测系统的基础上，逐步完善并研发了SARGATE的更为高效的检测系统，这种系统不仅能够进行周边性的圆柱形扫描，同时还能够对于游客进行各种角度的扫描，得到不同角度的成像结果。

（二）高分辨与超分辨成像

毫米波人体成像技术不同于其他的成像技术，其频段较低，这限制了成像的分辨率，在成像过程中精细程度并不算高，因此在面对小目标的检测时往往具有较大的困难，相关研究人员为了解决这一问题，提出过不少解决办法在提高工作效率的同时增加系统工作带宽。值得注意的是，在过去，这一技术的成像速度并不算快，往往需要乘客固定某一姿势，不然会出现虚影，在机场安检过程中必然会要求工作效率，因此毫米波人体成像技术的发展应该注重阵列化。随着研究人员的不断投入，目前毫米波人体成像技术已经在成像分辨率上有了较大进展，也大大加快了机场的安检效率。

四、結论

毫米波人体成像技术作为最有潜力的人体安检技术，这些年来逐渐受到人们的重视并取得了快速的发展，目前来看，毫米波人体成像技术的发展趋势是高频段、集成化，但是我国的毫米波人体成像技术与国外发达国家相比仍然具有一定的差距，所以相关研究人员应该积极借鉴国外的优秀经验和研究成果，并结合我国机场安检的实际需求，加快完善毫米波人体成像技术的国产化。本文对毫米波人体成像技术的相关概念以及其对于机场安检工作的意义进行了分析，以此帮助我国机场安检模式和流程的不断优化，大大提高机场工作效率。

参考文献：

[1]田鹤，李道京，祁春超.频域稀疏毫米波人体安检成像处理和快速成像稀疏阵列设计[J].雷达学报，2018，7（03）：376-386.

[2]任路遥.基于被动毫米波成像的隐匿违禁物品检测识别方法研究[D].南京理工大学，2016.