人體微波三維成像是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種用于人體隱藏目標(biāo)檢測(cè)的高分辨率穿透成像技術(shù)，是微波成像領(lǐng)域中除了對(duì)地觀測(cè)成像外，又一種引起國(guó)際性廣泛關(guān)注的技術(shù)和應(yīng)用。人體微波三維成像以微波作為探測(cè)手段，通過(guò)主動(dòng)、非接觸式、非電離輻射、大帶寬信號(hào)獲取人體表面及附屬物的高分辨三維圖像。

與可見(jiàn)光、紅外光相比，人體微波三維成像具有更好的穿透性，不僅可以檢測(cè)出隱藏在織物下的金屬物體，還可以檢測(cè)出塑料手槍，炸藥等非金屬類危險(xiǎn)品，獲得的信息更加詳盡準(zhǔn)確；與常用的金磁力針、金屬武器檢測(cè)門等相比，人體微波三維成像還能夠提供毫米級(jí)甚至更高分辨率的三維圖像標(biāo)示各類違禁品和危險(xiǎn)品；與X光相比，人體微波三維成像具有更好的安全性，采用非接觸、非電離輻射方式，其輻射功率遠(yuǎn)低于手機(jī)的輻射功率，在安全檢測(cè)成像等應(yīng)用中不會(huì)對(duì)生物組織造成傷害；與脫衣和接觸式檢測(cè)相比，人體微波三維成像具有較好的高效性，能夠進(jìn)行快速數(shù)據(jù)采集與成像處理，適合在公共場(chǎng)合進(jìn)行安全檢測(cè)。

目前，美國(guó)、德國(guó)以及英國(guó)等的研究所和大學(xué)開(kāi)展了相關(guān)的研究工作，并已有很多公司在進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、銷售及后續(xù)應(yīng)用的推廣和研究，國(guó)內(nèi)也有相關(guān)研究所和大學(xué)針對(duì)安全檢測(cè)應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)的研究和產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作。在國(guó)家自然科學(xué)基金杰出青年基金和青年基金等項(xiàng)目的支持下，中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所微波成像技術(shù)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（簡(jiǎn)稱實(shí)驗(yàn)室）持續(xù)開(kāi)展了人體微波三維成像技術(shù)的相關(guān)研究工作。

2007年，實(shí)驗(yàn)室在微波暗室開(kāi)展了人體三維微波成像試驗(yàn)，并獲取了國(guó)內(nèi)首張真實(shí)人體的表面微波圖像，該成像實(shí)驗(yàn)有力地表明了微波能夠穿透人體表面衣物，獲得藏匿在衣物內(nèi)部的目標(biāo)信息（圖1 ）。

圖1、中科院電子所微波成像重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室獲得國(guó)內(nèi)第一張真實(shí)人體表面圖像

2009年，實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展了隱藏目標(biāo)的層析（穿透）三維成像試驗(yàn)，可以清晰獲得隱藏在被褥下的第一層目標(biāo)及隱藏在紙箱內(nèi)的第二層目標(biāo)的微波圖像，試驗(yàn)結(jié)果表明通過(guò)層析成像可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)隱藏目標(biāo)的層析成像識(shí)別和三維定位（圖2）。

隱藏在被褥下的第一層目標(biāo)（金屬、塑料和紙幣）

隱藏在被褥下第一層目標(biāo)清晰可見(jiàn)   隱藏在紙箱內(nèi)的第二層目標(biāo)清晰可見(jiàn)

圖2、典型目標(biāo)的微波層析（穿透）三維成像

2011年，實(shí)驗(yàn)室基于微波成像極化分解與合成理論，獲得了國(guó)際上第一張基于全極化Pauli分解的人體模特三維微波圖像，不僅能夠獲得其高分辨率圖像（分辨率可達(dá)6mm×7mm×15mm），而且還能進(jìn)一步對(duì)觀測(cè)目標(biāo)的特征信息進(jìn)行更加精細(xì)的描述（圖3）。

圖3、國(guó)際上第一張基于全極化Pauli分解的人體模特三維微波圖像

2011年，實(shí)驗(yàn)室突破了人體微波三維成像系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，成功研制了一套人體微波三維成像驗(yàn)證系統(tǒng)（圖4），實(shí)現(xiàn)了對(duì)人體的非接觸式全方位觀測(cè)，其三維成像時(shí)間可達(dá)1.5s。圖5為人體模特的初步成像結(jié)果。

圖4、實(shí)驗(yàn)室研制的基于柱面掃描幾何的毫米波三維成像系統(tǒng)

圖5、人體模特不同側(cè)面微波圖像

人體微波三維成像技術(shù)不僅可以用于機(jī)場(chǎng)、火車站、地鐵、大型活動(dòng)場(chǎng)館、政府辦公樓、邊境檢查站和監(jiān)獄等場(chǎng)合進(jìn)行槍支、刀具、塑料炸彈以及貨幣等違禁品的檢查，而且還能獲得人體形體數(shù)據(jù)，用于量體裁衣、醫(yī)療器材制造、安全裝備制造、創(chuàng)建人物游戲化身、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用、疾病診斷等。

人體微波三維成像技術(shù)的市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊，目前，已引起國(guó)際上相關(guān)政府和工業(yè)部門的高度重視，相關(guān)應(yīng)用技術(shù)也在不斷發(fā)展之中。