УСТРОЙСТВО ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ Российский патент 2019 года по МПК G01S13/88 

Уровень техники

Настоящее изобретение относится к устройству получения изображений и к соответствующему способу получения изображений. В частности, настоящее изобретение относится к СВЧ-системе получения изображений и, в частности, к радиометрической системе получения изображений.

В частности, задачей изобретения является обеспечение надежного, быстрого и легкого обнаружения спрятанных объектов, в частности, предметов, спрятанных людьми. Такое обнаружение можно, в частности, применять в зонах контроля аэропортов, военных объектов или мест, где требуется производить досмотр, например, в тюрьмах, на атомных электростанциях и т.д.

Требования безопасности усилились вместе с повышением рисков, в частности, рисков преступных действий. Для соблюдения этих требований были разработаны или находятся в стадии разработки определенные системы обнаружения. В частности, существуют активные системы, например, порталы в аэропортах, в которых применяют радиометрию для обнаружения любых предметов (металлических или неметаллических), проносимых пассажирами, в частности, под одеждой, с разрешением менее 1 см. Одной из целей таких систем является, в частности, получение изображения повышенного качества, например, с большим числом пикселей, позволяющим легко использовать результат.

В области видимого спектра в настоящее время используют датчики типа CCD для получения изображения сцены. Такие датчики содержат матрицы из нескольких миллионов фотодиодов, позволяющие записать изображение в видимой области из нескольких миллионов пикселей (как правило, один пиксель требует наличия четырех фотодиодов, связанных с различными цветовыми фильтрами). При этом можно получить изображение в видимой области, записав сигнал, принимаемый каждым фотодиодом в момент съемки. Кроме того, используемые фотодиоды являются небольшими, порядка 1.5 мкм, и потребляют мало энергии. Таким образом, при помощи таких датчиков можно записать изображение быстро, используя малогабаритный аппарат, потребляющий мало энергии.

Однако в СВЧ и, в частности, в радиометрической области существующие датчики не позволяют получить такие характеристики. Во-первых, по физическим причинам радиометрические датчики не могут иметь размер меньше длины детектируемой волны, которая составляет около миллиметра: таким образом, радиометрические датчики имеют размер, превышающий один миллиметр, что приводит к большому габариту, если предусматривать матрицу из нескольких тысяч датчиков. Кроме того, сверхвысокочастотные датчики пока остаются очень дорогими и энергоемкими. Следовательно, с учетом этих различных причин в настоящее время пока не предусмотрено изготовления радиометрических устройств получения изображений, подобных устройствам получения изображений в видимой области, с числом датчиком, равным числу пикселей в изображениях, выдаваемых устройством.

Для преодоления этого недостатка, как известно, используют устройства, содержащие датчики, связанные с системой сканирования, позволяющей полностью сканировать человека за минимальное время и на коротком расстоянии. Такие устройства позволяют получать изображения на расстояниях менее 1 метра.

Однако такие устройства требуют относительно сложной конструкции, предназначенной для перемещения датчиков вдоль исследуемой сцены: это предполагает соблюдение определенных условий, например, неподвижности для человека, исследуемого устройством. Кроме того, такие устройства требуют также больше времени для получения полного изображения сцены, в частности, по причине перемещения датчиков, которое не может быть очень быстрым в непосредственной близости от исследуемого человека. Наконец, число датчиков должно оставаться большим, в частности, чтобы ограничить продолжительность измерения, что приводит к удорожанию устройства и к большому потреблению энергии.

Задача и сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является решение различных вышеупомянутых проблем. В частности, настоящее изобретение призвано предложить СВЧ-устройство получения изображений, позволяющее осуществлять быстрое сканирование данной сцены, то есть быстро получить изображение с большим числом пикселей, одновременно используя ограниченное число датчиков СВЧ-излучения. Кроме того, настоящее изобретение призвано предложить устройство получения изображений, в котором калибровка датчиков СВЧ-излучения происходит периодически и точно.

Предпочтительно настоящее изобретение призвано предложить устройство, позволяющее быстро сканировать одну или несколько сцен и получать их надежные и точные изображения.

Таким образом, объектом изобретения является устройство получения изображений, содержащее:

- первый датчик СВЧ-излучения или набор сверхвысокочастотных, предпочтительно радиометрических датчиков, при этом каждый датчик СВЧ-излучения выполнен с возможностью улавливать электромагнитные излучения, излучаемые или отражаемые телами или объектами, находящимися в зоне обнаружения указанного сверхвысокочастотного датчика, и

- отражающее средство, выполненное с возможностью отражать электромагнитные излучения, которые могут улавливаться первым сверхвысокочастотным датчиком или набором датчиков СВЧ-излучения.

В частности, отражающее средство установлено подвижно в зоне обнаружения каждого сверхвысокочастотного датчика таким образом, чтобы перемещать указанную зону обнаружения посредством перемещения отражающего средства.

Таким образом, отражающее средство позволяет свободно ориентировать зону обнаружения датчиков, чтобы исследовать другую часть исследуемой зоны. При этом сканирование исследуемой зоны (предметов или людей) осуществляют путем перемещения отражающего средства, что ограничивает, с одной стороны, число датчиков СВЧ-излучения и, с другой стороны, структуру сканирования (перемещают только отражающее средство, но не датчики).

Под сверхвысокочастотным датчиком и, в частности, под радиометрическим датчиком следует понимать датчик, который может измерять электромагнитные частоты в диапазоне от 10⁷ Гц до 10¹⁴ Гц, предпочтительно от 10⁹ Гц до 10¹³ Гц.

Предпочтительно датчик СВЧ-излучения или сверхвысокочастотные датчики являются радиометрическими датчиками.

Предпочтительно устройство получения изображений содержит также средство фокусировки, установленное в зоне обнаружения каждого сверхвысокочастотного датчика и позволяющее фокусировать на каждый датчик СВЧ-излучения электромагнитные излучения, исходящие от зоны измерения, и отражающее средство установлено между средством фокусировки и зоной измерения каждого сверхвысокочастотного датчика.

Таким образом, отражающее средство позволяет сканировать исследуемую сцену при помощи зоны обнаружения сверхвысокочастотного датчика или датчиков СВЧ-излучения. При этом каждый датчик СВЧ-излучения измеряет несколько точек исследуемой зоны (приводящих к нескольким пикселям), что позволяет получить число пикселей на СВЧ- изображении, превышающее число датчиков устройства получения изображений.

Предпочтительно отражающее средство установлено подвижно с возможностью вращения на 360° вокруг первой оси.

Предпочтительно устройство содержит средство вращения, выполненное с возможностью вращать отражающее средство со скоростью вращения, превышающей или равной 300 оборотов в минуту, предпочтительно превышающей или равной 400 оборотов в минуту и еще предпочтительнее - превышающей или равной 600 оборотов в минуту.

Предпочтительно отражающее средство установлено подвижно с возможностью вращения вокруг второй оси, например, перпендикулярной к первой оси. Разные степени свободы отражающего средства позволяют сканировать более значительную площадь исследуемой сцены в зоне обнаружения каждого датчика. Это позволяет еще больше уменьшить число датчиков или увеличить площадь исследуемой сцены.

Предпочтительно устройство получения изображений содержит первый набор датчиков СВЧ-излучения, расположенных в линию таким образом, чтобы зоны измерения, соответствующие указанному первому набору датчиков СВЧ-излучения, располагались в линию, предпочтительно параллельно первой оси вращения отражающего средства, чтобы их можно было перемещать посредством вращения отражающего средства вокруг первой оси. В этом варианте выполнения отражающее средство позволяет сканировать исследуемую сцену при помощи линии зон обнаружения: когда линия измеряет ширину исследуемой сцены, отражающему средству достаточно переместить эту линию по всей высоте исследуемой сцены для получения полного изображения.

Предпочтительно отражающее средство имеет площадь, превышающую или равную 0,1 м², предпочтительно превышающую или равную 0,3 м² и еще предпочтительнее -превышающую или равную 0,4 м².

Предпочтительно отражающее средство установлено в цилиндре, прозрачном для электромагнитных излучений, которые могут улавливаться сверхвысокочастотным датчиком или сверхвысокочастотными датчиками. Использование отражающего средства, например, зеркала, установленного в цилиндре, прозрачном для излучений, позволяет перемещать и, в частности, вращать отражающее средство с высокой скоростью и одновременно ограничивать помехи, в частности, движения воздуха, звуковые шумы и вибрации, связанные с вращением. При этом получают более стабильное и надежное устройство, одновременно имеющее высокую скорость сканирования, например, 450 оборотов в минуту.

Предпочтительно ось цилиндра установлена вдоль первой оси.

Предпочтительно отражающее средство является плоским, и первая ось расположена в плоскости отражающего средства.

Предпочтительно устройство получения изображений содержит также одно или несколько, предпочтительно два контрольных излучающих средства, и отражающее средство выполнено также с возможностью перемещать зону обнаружения каждого сверхвысокочастотного датчика на каждое из контрольных излучающих средств. Для калибровки датчиков в зоне сканирования отражающего средства располагают известные контрольные метки. Таким образом, во время сканирования исследуемой сцены датчики сканируют также обе контрольные метки, что позволяет регулировать каждый датчик, например, коэффициент усиления и коэффициент шума, при каждом сканировании.

Предпочтительно излучающие средства являются неподвижными. В частности, излучающие средства могут быть неподвижными относительно первого сверхвысокочастотного датчика или набора датчиков СВЧ-излучения. Таким образом, только отражающее средство является подвижным относительно первого датчика или набора датчиков.

Предпочтительно отражающее средство содержит плоскость с двумя отражающими сторонами. Согласно этому варианту выполнения, полный оборот отражающего средства вокруг его оси позволяет два раза сканировать исследуемую сцену: по одному разу каждой отражающей стороной. При одинаковой скорости вращения отражающего средства это позволяет удвоить число измерений, производимых каждым датчиком, которые можно затем усреднить, для улучшения отношения сигнала к шуму в конечном изображении.

Предпочтительно устройство получения изображений содержит второй датчик СВЧ-излучения или набор сверхвысокочастотных, предпочтительно радиометрических датчиков, установленный напротив первого сверхвысокочастотного датчика или набора датчиков СВЧ-излучения. Отражающее средство установлено между первым сверхвысокочастотным датчиком или набором датчиков СВЧ-излучения и вторым сверхвысокочастотным датчиком или набором датчиков СВЧ-излучения и подвижно в зоне обнаружения каждого сверхвысокочастотного датчика таким образом, чтобы перемещать указанную зону обнаружения путем перемещения отражающего средства.

Второй датчик или набор датчиков позволяет осуществлять вторую серию измерений, используя то же отражающее средство, что и первый датчик или набор датчиков, и не уменьшая зоны сканирования первого датчика или набора датчиков. Следовательно, можно удвоить число измерений, производимых на одной и той же сцене и соответственно улучшить отношение сигнала к шуму в конечном изображении.

Вторым объектом изобретения является также способ получения СВЧ-изображения, предпочтительно радиометрического изображения, при помощи устройства, содержащего:

- первый датчик СВЧ-излучения или набор сверхвысокочастотных, предпочтительно радиометрических датчиков, при этом каждый датчик СВЧ-излучения выполнен с возможностью улавливать электромагнитные излучения, излучаемые или отражаемые телами или объектами, находящимися в зоне обнаружения указанного сверхвысокочастотного датчика, и

- отражающее средство, выполненное с возможностью отражать электромагнитные излучения, которые могут улавливаться первым сверхвысокочастотным датчиком или набором датчиков СВЧ-излучения, и установленное подвижно в зоне обнаружения каждого сверхвысокочастотного датчика,

в котором отражающее средство перемещают таким образом, чтобы перемещать указанную зону обнаружения, не перемещая при этом первый датчик СВЧ-излучения или набор датчиков СВЧ-излучения.

Предпочтительно отражающее средство установлено подвижно с возможностью вращения на 360° вокруг первой оси, и отражающее средство вращают на 360° вокруг первой оси, чтобы перемещать указанную зону обнаружения.

Предпочтительно отражающее средство установлено в цилиндре, прозрачном для электромагнитных излучений, которые могут улавливаться сверхвысокочастотным датчиком или сверхвысокочастотными датчиками, и прозрачный цилиндр вращают вокруг его оси, чтобы перемещать указанную зону обнаружения.

Ось цилиндра может быть установлена вдоль первой оси.

Предпочтительно отражающее средство является плоским, и первая ось расположена в плоскости отражающего средства.

Предпочтительно зону обнаружения каждого сверхвысокочастотного датчика последовательно перемещают на тело или объекты и на одно или несколько, предпочтительно на два контрольных излучающих средства.

Краткое описание чертежей

Изобретение и его преимущества будут более понятны из нижеследующего подробного описания четырех частных вариантов выполнения, представленных в качестве не ограничительных примеров, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 - вид сбоку первого варианта устройства по настоящему изобретению.

Фиг. 2 - вид спереди указанного первого варианта устройства.

Фиг. 3 - вид в перспективе отражающего элемента, которым оснащены устройства, соответствующие изобретению.

Фиг. 4 - вид сбоку второго варианта выполнения устройства.

Фиг. 5 - вид сбоку третьего варианта выполнения устройства.

Фиг. 6 - вид сбоку четвертого варианта выполнения устройства.

Подробное описание изобретения

На фиг. 1 представлен схематичный вид сбоку первого варианта устройства 1 получения изображений.

В этом первом варианте устройство 1 получения изображений содержит набор датчиков 2 СВЧ-излучения, каждый из которых имеет зону обнаружения, средство 4 фокусировки, позволяющее фокусировать зону обнаружения каждого датчика 2 СВЧ-излучения, и отражающее средство 6.

Датчик 2 СВЧ-излучения выполнен с возможностью улавливать излучение, испускаемое или отражаемое телами или объектами в его зоне обнаружения. Датчик 2 СВЧ-излучения может быть активным или пассивным датчиком. Предпочтительно датчик 2 СВЧ-излучения является радиометрическим датчиком, таким как пассивный радиометрический датчик, измеряющий сигнал гауссовского шума, соответствующий излучению тел при температуре, отличной от нуля градусов Кельвина.

В альтернативном варианте датчик 2 СВЧ-излучения может быть активным датчиком, в котором сигнал излучается в направлении тела, например, сигнал шума, чтобы повысить чувствительность и/или точность измерения, производимого датчиком 2 СВЧ-излучения. В альтернативном варианте датчик 2 СВЧ-излучения может быть активным датчиком, при этом в направлении тела излучается известный периодический сигнал и датчик СВЧ-излучения определяет разности амплитуды и фазы измеряемого сигнала относительно излучаемого сигнала.

В описанном ниже примере датчик 2 СВЧ-излучения является радиометрическим датчиком или радиометром. В частности, датчик 2 СВЧ-излучения содержит антенну (не показана) для улавливания излучения из зоны обнаружения и приемник (не показан), обрабатывающий излучение, улавливаемое антенной, и выдающий сигнал, характеризующий указанное излучение.

С набором датчиков 2 СВЧ-излучения связано средство 4 фокусировки. Как показано на фиг. 4-6, средство 4 фокусировки представляет собой оптическую систему, которая установлена в зоне 8 обнаружения каждого датчика 2 СВЧ-излучения и которая позволяет фокусировать излучение из конкретной зоны, называемой зоной 10 измерения, в направлении соответствующего датчика 2 СВЧ-излучения. В частности, средство 4 фокусировки может содержать одну или несколько линз, например, собирающие линзы, чтобы минимизировать искажения и улучшить оптическое обнаружение устройством 1 получения изображений.

В случае устройства 1 получения изображений, показанного на фиг. 1 и 2, датчики 2 СВЧ-излучения установлены в линию вдоль оси (ось х на фиг. 1 и 2), чтобы получить с помощью средства 4 фокусировки линию измерения, образованную путем совмещения по одной линии зон 10 измерения различных датчиков 2. В частности, датчики 2 СВЧ-излучения расположены в линию в одной плоскости и вдоль дуги окружности, центр которой находится на оптической оси средства 4 фокусировки. Такая конфигурация позволяет получать зоны 10 измерения различных датчиков 2 в одной плоскости, называемой плоскостью фокусировки и соответствующей плоскости исследуемой сцены. Кроме того, каждый датчик 2 можно также ориентировать специально посредством вращения вокруг оси у, чтобы получить соответствующую фокусировку для каждого датчика 2 при любой ориентации, задаваемой отражающему средству 6.

Отражающее средство 6 представляет собой элемент, позволяющий отражать с высоким коэффициентом отражения излучение, обнаруживаемое датчиками 2 СВЧ-излучения, например, является зеркалом. Для обеспечения сканирования исследуемой сцены зонами 10 измерения различных датчиков 2 СВЧ-излучения отражающее средство 6 установлено в зоне 8 обнаружения различных датчиков 2 СВЧ-излучения и может поворачиваться с одной или несколькими степенями свободы в зависимости от площади сканируемой сцены.

В данном случае отражающее средство 6 является плоским. Кроме того, отражающее средство 6 установлено подвижно с возможностью вращения вокруг оси, проходящей в направлении х, то есть параллельной линии датчиков 2. Кроме того, ось вращения отражающего средства 6 делит его на две по существу равные части. Угол между отражающим средством 6 в заданный момент t и опорным положением отражающего средства 6 обозначается Θ(t).

Вращение отражающего средства 6 вокруг оси х позволяет перемещать линию измерения датчиков 2 СВЧ-излучения в направлении, перпендикулярном к указанной линии. Таким образом, если считать ось z вертикальной, а оси х и у горизонтальными, линия измерения, образованная при расположении в линию зон 10 измерения датчиков 2, проходит вдоль оси х, и вращение отражающего средства 6 вокруг оси х позволяет перемещать указанную линию измерения вертикально, то есть в направлении z. Если длина линии измерения соответствует ширине исследуемой сцены, это позволяет сканировать всю исследуемую сцену, вращая отражающее средство 6 таким образом, чтобы переместить линию измерения от ее нижнего края до ее верхнего края: таким образом, легко и быстро получают сканирование сцены «сверху вниз» посредством вращения отражающего средства 6.

Таким образом, можно непрерывно вращать отражающее средство 6 на 360°, чтобы сканировать исследуемую сцену. Кроме того, в случае отражающего средства 6, имеющего две отражающие стороны (например, в случае двойного зеркала), сканирование производят дважды за один оборот на 360° отражающего средства 6. Многократное сканирование сцены позволяет получить несколько измерений для каждой ее точки, которые можно усреднить для улучшения отношения сигнала к шуму: таким образом, N сканирований позволяют улучшить чувствительность в N^1/2 раз.

Кроме того, как показано на фиг. 2, отражающее средство 6 можно также установить подвижно с возможностью вращения вокруг второй оси, предпочтительно перпендикулярной к первой. Так, отражающее средство 6 устройства 1 получения изображений установлено подвижно с возможностью вращения вокруг оси (в направлении z), проходящей через геометрический центр отражающего средства 6. Угол между отражающим средством 6 в заданный момент t и опорным положением обозначен ϕ(t).

Вращение отражающего средства 6 вокруг оси z позволяет перемещать линию измерения датчиков 2 СВЧ-излучения в направлении указанной линии. Таким образом, если считать ось z вертикальной, а оси х и у горизонтальными, линия измерения, образованная при расположении в линию зон 10 измерения датчиков 2, проходит вдоль оси х, и вращение отражающего средства 6 вокруг оси z позволяет перемещать указанную линию измерения вдоль оси х. Это позволяет сканировать сцену, более широкую, чем длина линии измерения, осуществляя вертикальное сканирование (вращение вокруг оси х) при разных значениях ϕ, или, в альтернативном варианте, осуществляя горизонтальное сканирование при разных значениях Θ. Это позволяет в целом сканировать сцену, более широкую, чем линия измерения.

В альтернативном варианте линия измерения может быть образована при прерывистом расположении в линию зон 10 измерения различных датчиков. В этом случае вращение отражающего средства 6 вокруг оси z позволит измерять участки сцены, находящиеся между зонами 10 измерения на линии измерения. В частности, перемещая отражающее средство вокруг оси z таким образом, чтобы исследовать пространства сцены, находящиеся между двумя смежными зонами 10 измерения, можно измерять ширину сцены без избыточности между различными измерениями, производимыми различными датчиками 2.

Вместе с тем, заявленное устройство 1 получения изображений не ограничивается таким отражающим средством 6, и можно также рассмотреть отражающее средство другой формы, например, сферическое, установленное подвижно относительно оси, находящейся, например, на конце отражающего средства.

На фиг. 3 представлен пример отражающего средства 6 в соответствии с изобретением. В частности, в данном случае отражающее средство 6 представляет собой зеркало и установлено в цилиндре 12, который является прозрачным для излучений, измеряемых датчиками 2, и поверхность которого позволяет ограничить потери из-за отражения и/или пропускания излучения, измеряемого датчиками, так чтобы цилиндр 12 был невидимым для датчиков 12. Например, цилиндр 12 может быть выполнен из материала с низкой диэлектрической постоянной, близкой к 1. Отражающее средство 6 может быть, например, установлено в цилиндре 12 вдоль плоскости симметрии, содержащей ось цилиндра 12. Предпочтительно ось х вращения отражающего средства 6 совпадает с осью цилиндра 12. Отражающее средство 6 может иметь прямоугольную форму с шириной 60 см и длиной 70 см, то есть может иметь площадь 0,42 м². Такая площадь при приведении во вращение вызывает значительное движение воздуха вокруг себя, что требует более мощного двигателя и коррекции осуществляемых датчиками измерений, а также является причиной очень большого звукового шума: использование цилиндра вокруг плоского отражающего средства позволяет ограничить такое движение воздуха.

Например, цилиндр 12 может быть цельным из диэлектрического материала, такого как пенополиэтилен с диэлектрической постоянной ε_r, равной 1,05. В альтернативном варианте цилиндр 12 может быть полым и может быть выполнен из пластиковой пленки, удерживаемой дугами, окружающими отражающее средство 6 и придающими цилиндрическую форму.

Кроме того, цилиндр 12 установлен на раме 14 и удерживается на раме 14 вдоль своей оси, которая установлена подвижно с возможностью вращения. Рама 14 содержит также приводной двигатель 16, например, двигатель непрерывного действия, позволяющий вращать цилиндр 12 (и, следовательно, отражающее средство 6) с высокой и постоянной скоростью, а также кодированное колесо 18, позволяющее в каждый момент узнавать угол Θ отражающего средства 6 относительно опорного положения.

При такой конфигурации можно быстро вращать отражающее средство 6, одновременно ограничивая шумы, связанные с движением воздуха и с вибрациями: с точки зрения сверхвысоких частот отражающее средство ведет себя как вращающееся отражающее средство, но образует однородный и сбалансированный комплекс, повышающий скорость и качество измерений, производимых датчиками 2, в частности, пространственное разрешение и чувствительность. В частности, можно очень быстро производить вертикальное сканирование и даже несколько вертикальных сканирований, чтобы усреднить полученные значения и получить лучшее отношение сигнала к шуму для конечного изображения. Например, двигатель 16 может осуществлять 450 оборотов в минуту (то есть 7,5 оборота в секунду).

Рама 14 может быть тоже установлена с возможностью вращения, например, относительно оси z, при помощи двигателя 20. Двигатель 20, например, являющийся шаговым двигателем, позволяет ориентировать отражающее средство 6, определяя угол ϕ между ним и опорным положением. Двигатель 20 не обязательно является двигателем непрерывного действия, а, наоборот, может быть шаговым, чтобы обеспечивать вертикальное сканирование сцены при каждом угле ϕ.

На фиг. 4 представлен второй вариант осуществления изобретения, в котором элементы, одинаковые с фиг. 1, имеют такие же обозначения. На фиг. 4 показано устройство 1 получения изображений, содержащее также контрольные излучающие средства 22, 24.

Действительно, одна из основных проблем датчиков СВЧ-излучения связана с их стабильностью во времени с точки зрения коэффициента усиления и/или коэффициента шума. Причиной этой нестабильности являются колебания температуры или низкочастотный шум поляризационных схем. В случае устройства, содержащего несколько датчиков СВЧ-излучения, важно нормализовать характеристику (коэффициент усиления и коэффициент шума) всех датчиков, например, при помощи контрольных излучающих средств. В частности, коррекция коэффициента усиления и коэффициента шума требует наличия двух контрольных средств.

Так, контрольные излучающие средства 22, 24 выполнены с возможностью обеспечения калибровки на месте для различных датчиков 2. Контрольные излучающие средства 22, 24 могут быть выполнены из поглощающих материалов, реагирующих на две разные температуры. Контрольные средства 22, 24 могут также иметь размер, позволяющий им находиться в зоне 10 измерения или обнаружения всех датчиков 2: в этом случае для заданного положения отражающего средства 6 можно знать, что все датчики 2 измеряют одно и то же излучение, и соответственно калибровать значения, получаемые разными датчиками 2.

В частности, контрольные излучающие средства 22, 24 расположены в поле сканирования отражающего средства 6: это предполагает уменьшение размера сцены, которую может сканировать отражающее средство 6, но позволяет при каждом обороте отражающего средства 6 последовательно сканировать исследуемую сцену и по меньшей мере одно из контрольных излучающих средств 22, 24.

В случае, представленном на фиг. 4, контрольные излучающие средства 22, 24 расположены в направлении, противоположном к исследуемой сцене. При каждом полуобороте отражающего средства датчики 2 измеряют значение исследуемой сцены, затем одно (или несколько) контрольное(ых) излучение(ий), позволяющих нормализовать измеренные значения сцены за указанный полуоборот. Такое устройство 1 получения изображений обеспечивает регулярную и систематическую калибровку без использования дополнительного двигателя и без потерь времени.

На фиг. 5 представлен третий вариант осуществления изобретения, в котором элементы, одинаковые с фиг. 1, имеют такие же обозначения. На фиг. 5 показано устройство 1 получения изображений, в котором контрольные излучающие средства 22, 24 расположены напротив датчиков 2, при этом отражающее средство 6 расположено между датчиками 2 и контрольными излучающими средствами 22, 24. Такой вариант позволяет, в частности, когда он расположен вертикально, сканировать две разные сцены: одну сцену слева от устройства 1 получения изображений и одну сцену справа. Этот вариант можно, в частности, расположить в коридоре для прохода людей, чтобы сканировать людей последовательно спереди и со спины.

На фиг. 6 представлен третий вариант осуществления изобретения, в котором элементы, одинаковые с фиг. 1, имеют такие же обозначения. На фиг. 6 показано устройство 1 получения изображений, содержащее второй набор датчиков 2 СВЧ-излучения, установленных напротив первого набора датчиков 2 СВЧ-излучения, с отражающим средством 6, расположенным между двумя наборами, и вторую пару контрольных излучающих средств 22, 24. Каждая пара контрольных излучающих средств 22, 24 расположена в поле сканирования одного из наборов датчиков 2. Такой вариант устройства позволяет получать при помощи одного отражающего средства 6 два изображения одной сцены, измеряемой двумя наборами датчиков 2, и одновременно сканировать две сцены: сцену вверху и сцену внизу. Это позволяет увеличить чувствительность конечного изображения в 2^1/2 раза путем усреднения значений. В альтернативном варианте время для проведения сканирования может быть сокращено в два раза. Вместе с тем, для каждого набора датчиков используется пара контрольных излучающих средств, чтобы калибровать соответствующие датчики 2.

Таким образом, благодаря устройству получения изображений, соответствующему изобретению, можно надежно и эффективно осуществлять сканирование сцен быстро и с калиброванными значениями при помощи устройства получения изображений, имеющего ограниченное число датчиков. Использование цилиндра позволяет, в частности, ограничить помехи, которые могут возникать по причине быстрого вращения отражающего средства. Кроме того, использование систематически сканируемых контрольных излучающих средств обеспечивает автоматическую и эффективную калибровку датчиков, не задерживая при этом измерений сцены. Наконец, изобретение позволяет быстро осуществлять многократное сканирование одной или нескольких сцен, что за счет усреднения значений позволяет еще больше улучшить чувствительность результатов и, следовательно, их качество.

Изобретение относится к технике оптической связи и может использоваться для получения изображений. Технический результат состоит в повышении качества получения изображений. Для этого устройство получения изображений содержит первый датчик или набор датчиков СВЧ-излучения, предпочтительно радиометрических датчиков (2), при этом каждый датчик (2) СВЧ-излучения выполнен с возможностью улавливать электромагнитное излучение, излучаемое или отражаемое телами или объектами, находящимися в зоне (8) обнаружения указанного датчика (2) СВЧ-излучения, и - отражающее средство (6), выполненное с возможностью отражать электромагнитное излучение, которое может улавливаться первым датчиком или набором датчиков (2) СВЧ-излучения. В частности, отражающее средство (6) установлено подвижно в зоне (8) обнаружения каждого датчика (2) СВЧ-излучения таким образом, чтобы перемещать указанную зону (8) обнаружения посредством перемещения отражающего средства (6). Объектом изобретения является также соответствующий способ получения СВЧ-изображения. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство (1) получения изображений, содержащее:

- первый датчик СВЧ-излучения или набор датчиков СВЧ-излучения, предпочтительно радиометрических датчиков (2), при этом каждый датчик (2) СВЧ-излучения выполнен с возможностью улавливать электромагнитное излучение, излучаемое или отражаемое телами или объектами, находящимися в зоне (8) обнаружения указанного датчика (2) СВЧ-излучения, и

- отражающее средство (6), выполненное с возможностью отражать электромагнитное излучение, которое улавливается указанным первым датчиком СВЧ-излучения или набором датчиков (2) СВЧ-излучения,

- одно или несколько, предпочтительно, два контрольных излучающих средства (22, 24),

при этом отражающее средство (6) установлено с возможностью перемещения в зоне (8) обнаружения каждого датчика (2) СВЧ-излучения таким образом, чтобы перемещать указанную зону (8) обнаружения посредством перемещения отражающего средства (6), и отражающее средство (6) выполнено также с возможностью перемещать зону (8) обнаружения каждого датчика (2) СВЧ-излучения последовательно на тело или объекты и на одно или несколько контрольных излучающих средств (22, 24), предпочтительно два контрольных излучающих средства, для того чтобы калибровать указанные первый датчик СВЧ-излучения или набор датчиков (2) СВЧ-излучения.

2. Устройство (1) получения изображений по п. 1, содержащее также средство (4) фокусировки, установленное в зоне (8) обнаружения каждого датчика (2) СВЧ-излучения и позволяющее фокусировать на каждый датчик (2) СВЧ-излучения электромагнитное излучение, исходящее от зоны (10) измерения, при этом отражающее средство (6) установлено между средством (4) фокусировки и зоной (10) измерения для каждого датчика (2) СВЧ-излучения.

3. Устройство (1) получения изображений по п. 1 или 2, в котором отражающее средство (6) установлено подвижно с возможностью вращения вокруг первой, например, горизонтальной оси и предпочтительно вокруг второй оси, например, перпендикулярной к первой оси.

4. Устройство (1) получения изображений по любому из пп. 1-3, содержащее средство вращения, выполненное с возможностью вращать отражающее средство относительно первой оси со скоростью вращения, превышающей или равной 300 оборотов в минуту, предпочтительно превышающей или равной 400 оборотов в минуту и еще предпочтительнее - превышающей или равной 600 оборотов в минуту.

5. Устройство (1) получения изображений по п. 3 или 4, в котором отражающее средство (6) установлено в цилиндре (12), прозрачном для электромагнитного излучения, которое улавливается датчиком или датчиками (2) СВЧ-излучения.

6. Устройство (1) получения изображений по п. 5, в котором отражающее средство (6) является плоским, и ось цилиндра (12) установлена вдоль первой оси и расположена в плоскости отражающего средства.

7. Устройство (1) получения изображений по п. 5 или 6, в котором отражающее средство (6) содержит плоскость с двумя отражающими сторонами.

8. Устройство (1) получения изображений по п. 7, содержащее второй датчик или набор датчиков СВЧ-излучения, предпочтительно радиометрических датчиков (2), установленный напротив первого датчика или набора датчиков (2) СВЧ-излучения, при этом отражающее средство (6) установлено между первым датчиком или набором датчиков (2) СВЧ-излучения и вторым датчиком или набором датчиков (2) СВЧ-излучения и с возможностью перемещения в зоне (8) обнаружения каждого датчика (2) СВЧ-излучения таким образом, чтобы перемещать указанную зону (8) обнаружения путем перемещения отражающего средства (8).

9. Способ получения СВЧ-изображения, предпочтительно радиометрического изображения при помощи устройства, содержащего:

- первый датчик или набор датчиков СВЧ-излучения, предпочтительно радиометрических датчиков (2), при этом каждый датчик (2) СВЧ-излучения выполнен с возможностью улавливать электромагнитное излучение, излучаемое или отражаемое телами или объектами, находящимися в зоне (8) обнаружения указанного датчика (2) СВЧ-излучения, и

- отражающее средство (6), выполненное с возможностью отражать электромагнитное излучение, которое первый датчик или набор датчиков (2) СВЧ-излучения способны улавливать, и установленное подвижно в зоне обнаружения каждого датчика (2) СВЧ-излучения,

отражающее средство (6) перемещают таким образом, чтобы перемещать указанную зону (8) обнаружения, не перемещая при этом первый датчик или набор датчиков (2) СВЧ-излучения, при этом зону (8) обнаружения каждого датчика (2) СВЧ-излучения последовательно перемещают на тело или объекты и на одно или несколько, предпочтительно два, контрольных излучающих средства (22, 24), для того чтобы калибровать указанные первый датчик СВЧ-излучения или набор датчиков (2) СВЧ-излучения.

10. Способ по п. 9, в котором отражающее средство (6) является отражающей плоскостью, установленной в цилиндре (12), прозрачном для электромагнитного излучения, улавливаемого датчиком или датчиками (2) СВЧ-излучения, при этом ось цилиндра (12) устанавливают в плоскости отражающего средства (6), и прозрачный цилиндр (12) вращают вокруг его оси для перемещения указанной зоны (8) обнаружения.