基于公共安全的毫米波辐射特性建模与图像特征研究

反恐与公共安全领域研究已经成为当前世界各国关注的热点,无源毫米波成像探测器可以实时获取公众场所中人员衣物里藏匿物品的几何与材料特征信息，特别是毫米波辐射（即使加照射源）的能量级远远低于X光源，对人体安全无害。目前国外用于安检的无源毫米波成像系统已进入实用化阶段，而我国无源毫米波成像理论与实用化研究尚不成熟,复杂室内环境下藏匿物品的电磁穿透特性与辐射特性的基础研究工作还比较薄弱，由于缺乏成像获取手段，安全检查中藏匿物品的无源毫米波图像特征研究在国内尚属空白。因此本选题通过分析和测试室内复杂电磁环境中藏匿危险品的传输与衰减特性，进而研究和建立公众场所中人员及行李藏匿物品的电磁辐射特性数学模型，再根据获取的无源毫米波图像特征和亮温特征的综合信息研究提取和识别危险品的新方法，为我国公共安全领域的无源毫米波成像应用研究的顺利发展提供先期理论基础和重要技术支撑。

毫米波波段位于普通微波和红外之间的中间区域，兼有红外和微波的波谱特征。反恐与公共安全领域研究已经成为当前世界各国关注的热点,所以毫米波成像在机场、地铁、车站等公众场所安全检查方面具有广泛的应用前景，欧美国家的机场已经陆续装配主动毫米波成像安检系统。与主动毫米波成像相比，无源毫米波成像同样可以实时获取公众场所中人员衣物里藏匿物品的几何与材料特征信息，而且结构简单易于集成，特别是毫米波辐射即使加照射源的能量级仍远远低于X射线，对人体安全无害。. 目前国外用于安检的有源和无源毫米波成像系统均已进入实用化阶段，但是我国无源毫米波成像理论与工程化研究尚不成熟，基于这个目的，我们开展了复杂室内环境下藏匿物品的电磁穿透特性与辐射特性的基础研究工作，研究获取藏匿物品信息的毫米波辐射计成像技术和开发毫米波辐射成像系统，在毫米波辐射成像的基础上着重分析藏匿物品的无源毫米波图像特征与信息提取方法。在本项目开展过程中，不同于目前国内外现有的毫米波直流辐射成像技术，发明了一种毫米波交流辐射成像的方法和装置，该项发明已申报国家发明专利；另外本基金支持下还申报了两项实用新型专利，其中新型毫米波辐射成像系统获得了实用新型专利授权，该专利对现有的毫米波成像系统进行了较大的改进，使得成像系统能够高速数据采集和平稳运行；另外发明了一种直放式的毫米波交流成像辐射计，利用该辐射计可以获取目标的信息并可以进行大规模的焦平面成像。交流辐射成像是一种新颖的信息获取的方式，通常的毫米波辐射成像都是利用直流辐射计进行成像，我们经过大量实验，分别在混频式和直放式辐射计实现了了交流成像。该项目的研究成果毫米波成像测试系统已推广到水环境保护等领域，并已经申报国家发明专利。. 本项目主要成果是通过分析和测试室内复杂电磁环境中藏匿危险品的传输与衰减特性，分析和建立了公众场所中人员及行李藏匿物品的电磁辐射特性数学模型。利用数学形态学、分水岭算法、微分算子和等值线等方法，将无源毫米波图像和亮温特征等综合信息识别藏匿物品。这为我国公共安全领域的无源毫米波成像应用研究的顺利发展提供了先期理论基础和重要技术支撑。