一種太赫茲波3d圖像獲取方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種太赫茲波成像，特別涉及一種太赫茲波3D圖像獲取方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 太赫茲波是介于紅外與微波之間的一個(gè)電磁波頻段，通常將0.1 THz~IOTHz定義 為"THz Gap"，即太赫茲波段。這個(gè)波段的電磁波兼具可見光的方向性和微波的穿透能力。 正因?yàn)榧婢咭陨蟽纱髢?yōu)勢，太赫茲波便成為無損探測的最佳選擇之一，并在一些特定領(lǐng)域 成為X光成像的并行選項(xiàng)。在常規(guī)的平面太赫茲波成像的基礎(chǔ)上如能獲取被測物體的（3D) 立體信息，則可以更深入的了解被測物。相關(guān)技術(shù)亦可為其他相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用打開一個(gè)廣 闊空間。
[0003] 目前可以獲得樣本太赫茲3D圖像的成像方式主要有太赫茲計(jì)算機(jī)輔助層析成 像、太赫茲數(shù)字全息、太赫茲衍射層析成像以及太赫茲斷層成像等。太赫茲層析成像技術(shù)可 以獲得樣本的二維橫截面分布圖像，并能夠重建出樣本三維圖像。太赫茲層析成像技術(shù)的 研究主要集中在重建圖像質(zhì)量的提高、成像時(shí)間的縮短以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)成像以及樣本三維重建 圖像的獲取技術(shù)等方面。太赫茲數(shù)字全息可以突破衍射限制，從而有效提尚太赫茲成像系 統(tǒng)數(shù)值孔徑，從理論上講可進(jìn)一步提高系統(tǒng)分辨率。與此同時(shí)，太赫茲數(shù)字全息圖中包含了 樣本豐富的振幅和相位分布信息，通過相應(yīng)的數(shù)字重建方法即可獲得樣本太赫茲三維重建 圖像。但是目前對于數(shù)字全息成像的研究重點(diǎn)主要集中在可見光波段，太赫茲波段的相關(guān) 研究相當(dāng)少。以上的技術(shù)大部分主要依賴主動式高質(zhì)量太赫茲源，而針對被測物自身攜帶 的太赫茲波信息的獲取則相對不大適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明是針對太赫茲波運(yùn)用到成像技術(shù)上存在的問題，提出了一種太赫茲波3D 圖像獲取方法及系統(tǒng)，針對非近身的物體(特別是在物體本身不便旋轉(zhuǎn)的情況下)，利用現(xiàn) 有太赫茲波探測器(模塊）來實(shí)現(xiàn)對被測物所攜帶的太赫茲波信號的收集與提取，并通過仿 人眼的"雙眼"架構(gòu)來獲取左右"眼"所對應(yīng)的兩幅太赫茲波的圖像信息；進(jìn)而，在完成左右 "眼"的太赫茲波單獨(dú)成像的基礎(chǔ)上，解決如何合成雙眼模式下的太赫茲波3D圖像的問題； 最終實(shí)現(xiàn)可見光與太赫茲波的并路3D成像，以及獲得可見光3D成像與太赫茲波3D成像的 最終合成圖。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種太赫茲波3D圖像獲取方法，用間隔距離的兩個(gè)獨(dú)立成 像模塊分別獲取左右眼圖像，兩個(gè)成像窗口分時(shí)接收左右光信號，接收的光信號通過光分 離器，進(jìn)行太赫茲波和可見光分離，分離的反射太赫茲波經(jīng)過聚焦、濾波到達(dá)同一太赫茲波 探測器，透射的可見光被對應(yīng)的可見光CCD接收，太赫茲波探測器和可見光CCD接收的信號 送入信號處理模塊進(jìn)行可見光與太赫茲波的聯(lián)合3D成像。
[0006] 所述兩個(gè)成像窗口處有合成編碼mask模塊及其輪換裝置，輪換裝置協(xié)助合成編 碼模塊進(jìn)行間距優(yōu)化編碼，對左右兩個(gè)成像窗口接收光信號進(jìn)行空間布局或時(shí)間上間隔排 列，實(shí)現(xiàn)太赫茲波的左右各自成像和探測數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)分復(fù)用處理。
[0007] 所述時(shí)分復(fù)用指編碼mask出現(xiàn)在左成像窗口位置時(shí)，此時(shí)右成像窗口被遮蔽，太 赫茲波探測器獲得的數(shù)據(jù)歸檔為左眼序列；編碼mask出現(xiàn)在右成像窗口位置時(shí)，此時(shí)左成 像窗口被遮蔽，太赫茲波探測器獲得的數(shù)據(jù)歸檔為右眼序列。
[0008] 所述太赫茲波3D圖像獲取方法，當(dāng)被測物體自身所攜帶的太赫茲波信號過弱時(shí)， 在兩個(gè)成像窗口中間增加主動式太赫茲輻射源，經(jīng)過調(diào)制的區(qū)別于背景太赫茲波信號的太 赫茲波大面積輻照到被測物體表面，使被測物攜帶上便于測量的太赫茲波信號。
[0009] 所述太赫茲波3D圖像獲取系統(tǒng)，系統(tǒng)裝置盒上有兩個(gè)間隔一定距離的成像窗口， 兩個(gè)成像窗口下面各有個(gè)編碼mask模塊，兩個(gè)編碼mask模塊通過其輪換裝置聯(lián)動，組成合 成編碼mask模塊及其輪換裝置，通過合成編碼mask模塊及其輪換裝置選擇接收通過兩個(gè) 成像窗口的光信號，光信號進(jìn)入后，經(jīng)過各自的光分離器，進(jìn)行太赫茲波和可見光分離，其 中太赫茲波被光分離器反射，后再依次經(jīng)過太赫茲波匯聚模塊聚焦、太赫茲波濾波器濾波 后聚焦到同一個(gè)太赫茲波探測器，記錄信號；可見光通過光分離器透射被分離器下面對應(yīng) 的可見光CCD接收，可見光CCD和太赫茲波探測器接收的信號送信息處理模塊。
[0010] 所述合成編碼mask模塊及其輪換裝置由附加了編碼mask的柔性電路板以及步 進(jìn)電機(jī)組成，柔性電路板由導(dǎo)電與非導(dǎo)電區(qū)域組成的2D平面，其中透明導(dǎo)電材料制作導(dǎo)電 區(qū)。
[0011] 所述合成編碼mask模塊及其輪換裝置采用刻有編碼mask的金屬圓盤以及步進(jìn)電 機(jī)組成。
[0012] 所述合成編碼mask模塊及其輪換裝置為基于薄層液晶的空間濾波器。
[0013] 所述光分離器為鍍有ITO透明導(dǎo)電層的石英片或玻璃片，ITO透明導(dǎo)電膜反射太 赫茲波，透過可見光，其反射太赫茲波的能力由ITO透明導(dǎo)電膜導(dǎo)電率決定。
[0014] 所述太赫茲波匯聚模塊為成30度角的兩個(gè)拋物面反射鏡。
[0015] 所述太赫茲波濾波器為基于Metamaterial結(jié)構(gòu)的平面金屬結(jié)構(gòu)器件，或多層娃 片疊加的層狀結(jié)構(gòu)。
[0016] 所述太赫茲波3D圖像獲取系統(tǒng)，還包括其他附屬裝置及電路，在系統(tǒng)裝置盒內(nèi)部 的太赫茲波信號調(diào)制器、微弱信號檢測的鎖相放大器、溫度濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測模塊、干燥氣體流 量控制模塊，以及在系統(tǒng)裝置盒外部的3D成像顯示模塊。
[0017] 所述太赫茲波3D圖像獲取方法的圖像獲取系統(tǒng)，系統(tǒng)裝置盒上有兩個(gè)間隔一定 距離的成像窗口，兩個(gè)成像窗口下面各有個(gè)光分離器，進(jìn)行太赫茲波和可見光分離，其中太 赫茲波被光分離器反射，后再依次經(jīng)過旋轉(zhuǎn)金屬鏡面反射器、太赫茲波濾波器、太赫茲波收 束聚焦鏡聚焦到太赫茲波陣列探測器，記錄信號，旋轉(zhuǎn)金屬鏡面反射器實(shí)現(xiàn)左右通道切換。
[0018] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明太赫茲波3D圖像獲取方法及系統(tǒng)，借助壓縮感知 以及時(shí)分復(fù)用等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)利用單一太赫茲波探測器完成3D圖像獲取的目標(biāo)；通過結(jié)合可 見光CCD，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了太赫茲波/可見光的同步3D成像，為更精確的獲取被測物特定部位的 太赫茲波信息提供了完善的信息獲取渠道；通過引入主動式太赫茲輻射源，本發(fā)明提供的 太赫茲波3D成像系統(tǒng)擁有了為未攜帶太赫茲波信息的被測物進(jìn)行"補(bǔ)光"的能力，從而可 以主動利用太赫茲輻射源發(fā)射的太赫茲波來輻照被測物，使其根據(jù)需要而攜帶上太赫茲波 信息，最終被本發(fā)明所提供的太赫茲3D成像系統(tǒng)給成像出來。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明基于太赫茲波單點(diǎn)探測器的太赫茲波3D圖像獲取系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意 圖； 圖2為本發(fā)明基于太赫茲波陣列探測器的太赫茲波3D圖像獲取系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明具備太赫茲波"補(bǔ)光"能力的升級版系統(tǒng)的俯視圖； 圖4為本發(fā)明具備太赫茲波"補(bǔ)光"能力的升級版系統(tǒng)的側(cè)面透射圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 如圖1所示基于太赫茲波單點(diǎn)探測器的太赫茲波3D圖像獲取系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，系 統(tǒng)裝置盒7上有兩個(gè)間隔一定距離的成像窗口（ 1-1、1-2)，成像窗口（ 1-1、1-2)下面各有個(gè) 編碼mask模塊，兩個(gè)編碼mask模塊通過其輪換裝置聯(lián)動，組成如圖1中合成編碼mask模 塊及其輪換裝置6,通過合成編碼mask模塊及其輪換裝置6選擇接收通過兩個(gè)成像窗口的 光信號，光信號進(jìn)入后，經(jīng)過光分離器（4-1、4-2)，進(jìn)行太赫茲波和可見光分離，其中太赫茲 波被光分離器反射，后經(jīng)過太赫茲波匯聚模塊5聚焦、太赫茲波濾波器3濾波后聚焦到同 一個(gè)太赫茲波探測器10,記錄信號；可見光通過光分離器透射被分離器下面對應(yīng)的可見光 CXD (2-U2-2)接收?？梢姽釩XD (2-