[发明专利]基于被动式太赫兹成像的识别跟踪系统及方法

说明书

公开了基于被动式太赫兹成像的识别跟踪系统及方法，识别系统包括被动式太赫兹成像系统、图像处理模块以及识别跟踪模块，其中，被动式太赫兹成像系统配置成接收待成像目标自身辐射的太赫兹波以生成第一分辨率的太赫兹波原始图像，图像处理模块配置成基于所述太赫兹波原始图像重构得到太赫兹波重构图像，图像处理模块将所述太赫兹波原始图像输入训练好的SRGAN网络，通过网络预先学习好的低分辨率到高分辨率的函数关系生成重构太赫兹图片；识别跟踪模块配置成基于太赫兹波重构图像识别预定对象并进行追踪。

技术领域

本发明涉及监控技术领域，特别是一种基于被动式太赫兹成像的识别跟踪系统及方法。

背景技术

随着危险品材料和种类的增多和大众安全意识的提高，安检成像技术的安全性和高效性愈来愈受到重视。我国目前大多数车站、机场等仍延续着传统的“金属检测门+手持检测仪”的检测模式，这种模式有着显然易见的缺点：（1）金属检测仪只能检测出人体所携带的金属制品，而陶瓷、树脂等材料的危险品难以被检测出，存在着大量的安全隐患；（2）车站、机场等场合人流量大，传统检测模式速度慢，导致大量人员堆积，耗时长、工作效率低；（3）需要大量工作人员，劳动强度高、人力成本高。在柜台式安检设备中，X光扫描成像技术以及X射线CT成像技术得到了广泛应用，X射线CT成像技术具有良好的连续检测能力和分辨能力，能够满足大部分的检测需求，但是X射线具有较高的光子能量，会对人体细胞造成损伤，不适合运用在人体携带危险品检测中。目前运用在安检成像领域的主要包括X射线技术、CT技术、拉曼光谱技术和毫米波成像技术等。X射线技术与CT技术是目前国内发展最为成熟，应用最为广泛的安检成像技术，其中CT技术较X射线技术更为先进，它解决了X射线成像存在的重影问题，能够自动与待测定物体物理特征进行对比，减少了安检人员的劳动强度。但是它的检测速度较慢，存在误报、漏报等缺点，且CT技术存在辐射问题，会对人体健康造成危害，故仍不适用于人体携带危险品检测中。毫米波成像技术本质上是一种雷达技术，它能够检测出人体携带的多种材质的物品，且能够准确显示它们的位置，且对人体不会造成损伤，但是由于毫米波成像设备的高昂成本，限制了其应用。

太赫兹（Terahertz，THz）波是指频率在0.1-10.0THz，波长为0.03-3mm范围内的介于微波和红外之间的电磁波，其在电磁波谱上的位置如图1所示。由于早期对太赫兹波的探测缺乏有效的技术和设备，人们对这一波段的电磁波没有确切的认识，在不同的领域太赫兹波有不同的名称，在光学领域被称为远红外波，在电子学领域被称为亚毫米波、超微波等，直至20 世纪80年代，超快激光技术的蓬勃发展为太赫兹波的产生带来了可能，太赫兹波技术才逐渐走进人们的视野中。随着对太赫兹波研究的深入，研究学者们已达成一个共识即太赫兹波是一种具有很多独特优点的辐射源，太赫兹技术是一个非常重要的交叉前沿技术。太赫兹波主要具有以下特点：1）瞬态性。典型的太赫兹脉宽在皮秒量级，可以方便地对各种材料进行时间分辨瞬时光谱研究，通过太赫兹取样测量技术，能够明显抑制周围环境的噪声干扰。2）低能性。与可见光、红外、微波、X 射线等其他频段的电磁波相比，太赫兹光子能量较低（毫电子伏特），太赫兹辐射不会因为电离而破坏被检测物质，因此太赫兹波可用于材料的无损检测和生物检测。3）宽带性。太赫兹脉冲源只包含几个周期的电磁振荡，单个脉冲的频带范围可以覆盖从GHz 到 THz，有利于在较大的范围内分析材料的光谱性质。4）相干性。太赫兹波的产生机制有两种，一种是在相干电流的驱动下，偶极子发生振荡，进而产生太赫兹波，另一种是由相干的激光脉冲通过非线性光学差频效应产生，因此太赫兹波同时具有强空间相干性和强时间相干性。太赫兹波相干检测技术可以直接测量样本的电场振幅和相位，获得样本介电常数的实部和虚部，实现样本折射率和吸收系数的提取。5）吸收性。大多数的极性分子对太赫兹波有着强烈的吸收，可以通过分析特征谱来研究物质的成分和进行产品质量控制。此外，许多极性大分子的能带间距和转动能级正好位于太赫兹频带范围内，使太赫兹光谱技术在大分子分析和研究领域有着广阔的应用前景。6）穿透性。太赫兹波对于很多非极性物质和电介质材料，如纸箱、陶瓷、布料和塑料等，具有很强的穿透力，可用来检测不透明物体，可用于质检或安检过程中的无损监测与成像。