【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于三維成像領域，涉及太赫茲成像技術，具體是一種太赫茲層析成像系統及方法。
技術介紹
1、太赫茲光一般指的是其波動頻率位于0.1-10thz之間，而波長為0.03mm-3mm之間的電磁輻射。太赫茲成像技術在檢測成像、生物醫療、航空航天、工業制造、農產品檢測等行業都有著極高的技術應用價值。太赫茲光能夠穿透非極性物質成像，對于衣物、紙張等材料的穿透性強，而且其成像分辨率較高，與此同時由于單光子能量低，對生物體沒有電離傷害，因此太赫茲光適用于各種檢測方式。
2、太赫茲層析成像技術目前已可以實現三維成像，但是大部分的太赫茲層析成像方法都是基于點掃描式成像，在成像過程中需要進行長時間的數據采集，并且需要掃描機構能夠高精度長時間穩定運行。
3、因此，需要一種太赫茲層析成像系統及方法，以解決上述問題。
技術實現思路
1、本專利技術旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一；為此，本專利技術提出了一種太赫茲層析成像系統及方法，以縮短數據采集時長，提升成像速率，本專利技術通過設置太赫茲收發模塊、成像掃描模塊以及主機模塊，其中，成像掃描模塊能夠控制待測樣品在預設范圍內以預設角度間歇性旋轉，且始終保證待測樣品位于太赫茲收發模塊所射出太赫茲光所形成的平行光束內，從而使得太赫茲收發模塊能夠獲取待測樣品在不同角度下太赫茲光照射所形成的數據參數，以配合主機模塊完成待測樣品三維層析成像的重建，在該過程中，無需多點位進行掃描成像，僅需控制待測樣品旋轉至預設角度即可，故能夠有效縮短數據
2、為實現上述目的，本專利技術的第一方面提供了一種太赫茲層析成像系統，包括：
3、太赫茲收發模塊，用于產生和發射太赫茲光，并且接收穿過待測樣品的太赫茲光，獲取包含待測樣品信息的數據參數；
4、成像掃描模塊，設置在所述太赫茲收發模塊之間，用于將發散的太赫茲光進行準直，以形成照射待測樣品的平行光束；
5、所述成像掃描模塊還用于控制待測樣品在預設范圍內以預設角度間歇性旋轉，且待測樣品始終位于所述平行光束內，并將穿過待測樣品的所述平行光束聚焦至所述太赫茲收發模塊，使所述太赫茲收發模塊獲取待測樣品在不同角度下太赫茲光照射所形成的數據參數；
6、主機模塊，與所述太赫茲收發模塊以及所述成像掃描模塊連接，且根據所述太赫茲收發模塊所獲取包含待測樣品信息的數據參數，運用算法完成待測樣品三維層析成像的重建。
7、進一步的，所述太赫茲收發模塊包括量子級聯激光器以及面陣列探測器；
8、所述量子級聯激光器，用于輸出太赫茲光；
9、所述面陣列探測器，與所述主機模塊連接，用于接收穿過待測樣品的太赫茲光，獲取包含待測樣品信息的數據參數，并將所述數據參數傳遞至所述主機模塊。
10、進一步的，所述成像掃描模塊包括依次設置的第一高密度聚乙烯透鏡、電動旋轉臺以及第二高密度聚乙烯透鏡；
11、所述第一高密度聚乙烯透鏡，用于將發散的太赫茲光進行準直照射到待測樣品上；
12、所述電動旋轉臺，與所述主機模塊連接，用于控制待測樣品在預設范圍內以預設角度間歇性旋轉；
13、所述第二高密度聚乙烯透鏡，用于將穿過待測樣品的平行光束聚焦至所述面陣列探測器上。
14、進一步的，所述量子級聯激光器所輸出太赫茲光的波動頻率為2.5thz-2.9thz。
15、進一步的，所述預設范圍為0°-180°，所述預設角度為1°。
16、進一步的，所述平行光束的光斑大小不小于40×40mm。
17、進一步的，所述主機模塊設置為主控計算機，且內置有存儲單元，用于存儲待測樣品在不同角度下太赫茲光照射所形成的數據參數。
18、進一步的，所述算法包括濾波反投影法。
19、在另一方面，本專利技術還提出了一種太赫茲層析成像方法，采用上述實施例中所述的一種太赫茲層析成像系統來實現，所述方法包括如下步驟：
20、步驟一、初始化量子級聯激光器，設置太赫茲光發射參數，打開量子級聯激光器；
21、步驟二、讀取當前面陣列探測器所獲取的數據參數，將數據參數存放到主機模塊中，作為背景參數；
22、步驟三、將待測樣品放在電動旋轉臺中心，保證太赫茲光垂直入射到待測樣品表面；
23、步驟四、控制電動旋轉臺帶動待測樣品旋轉，且旋轉角度為1°；
24、步驟五、讀取步驟四中面陣列探測器所獲取的數據參數，將數據參數存放到主機模塊中；
25、步驟六、重復步驟四至步驟五，直至累計旋轉角度達到180°，獲得待測樣品數據參數的矩陣，將數據參數矩陣輸入到重建算法中，獲得待測樣品的三維層析圖像。
26、進一步的，通過重建算法進行三維層析成像重建的步驟包括：
27、根據背景參數對所獲得的待測樣品的數據參數矩陣進行校準，獲得待測樣品的平面透射數據；
28、通過濾波反投影法根據待測樣品的平面投射數據進行二維層析圖像的反演重建，獲得待測樣品在每一行截面上的內部結構圖像信息；
29、將每一行的內部結構圖像信息在垂直方向上進行堆疊重建，獲得待測樣品的三維層析圖像。
30、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
31、通過設置太赫茲收發模塊、成像掃描模塊以及主機模塊，其中，成像掃描模塊能夠控制待測樣品在預設范圍內以預設角度間歇性旋轉，且始終保證待測樣品位于太赫茲收發模塊所射出太赫茲光所形成的平行光束內，從而使得太赫茲收發模塊能夠獲取待測樣品在不同角度下太赫茲光照射所形成的數據參數，以配合主機模塊完成待測樣品三維層析成像的重建，在該過程中，無需多點位進行掃描成像，僅需控制待測樣品旋轉至預設角度即可，故能夠有效縮短數據采集所需時長，達到提升成像速率的目的。
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1.一種太赫茲層析成像系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種太赫茲層析成像系統，其特征在于，所述太赫茲收發模塊包括量子級聯激光器(1)以及面陣列探測器(6)；
3.根據權利要求2所述的一種太赫茲層析成像系統，其特征在于，所述成像掃描模塊包括依次設置的第一高密度聚乙烯透鏡(2)、電動旋轉臺(4)以及第二高密度聚乙烯透鏡(5)；
4.根據權利要求2所述的一種太赫茲層析成像系統，其特征在于，所述量子級聯激光器(1)所輸出太赫茲光的波動頻率為2.5THz-2.9THz。
5.根據權利要求1所述的一種太赫茲層析成像系統，其特征在于，所述預設范圍為0°-180°，所述預設角度為1°。
6.根據權利要求1所述的一種太赫茲層析成像系統，其特征在于，所述平行光束的光斑大小不小于40×40mm。
7.根據權利要求1所述的一種太赫茲層析成像系統，其特征在于，所述主機模塊(7)設置為主控計算機，且內置有存儲單元，用于存儲待測樣品(3)在不同角度下太赫茲光照射所形成的數據參數。
8.根據權利要求1所述的一種
9.一種太赫茲層析成像方法，其特征在于，采用如權利要求3所述的一種太赫茲層析成像系統來實現，所述方法包括如下步驟：
10.根據權利要求9所述的一種太赫茲層析成像方法，其特征在于，通過重建算法進行三維層析成像重建的步驟包括：
...【技術特征摘要】
1.一種太赫茲層析成像系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種太赫茲層析成像系統，其特征在于，所述太赫茲收發模塊包括量子級聯激光器(1)以及面陣列探測器(6)；
3.根據權利要求2所述的一種太赫茲層析成像系統，其特征在于，所述成像掃描模塊包括依次設置的第一高密度聚乙烯透鏡(2)、電動旋轉臺(4)以及第二高密度聚乙烯透鏡(5)；
4.根據權利要求2所述的一種太赫茲層析成像系統，其特征在于，所述量子級聯激光器(1)所輸出太赫茲光的波動頻率為2.5thz-2.9thz。
5.根據權利要求1所述的一種太赫茲層析成像系統，其特征在于，所述預設范圍為0°-180°，所述預設角度為1°。
...【專利技術屬性】
技術研發人員：張弩，鄒志勇，王翠珍，解家興，
申請(專利權)人：合肥綜合性國家科學中心能源研究院安徽省能源實驗室，
類型：發明
國別省市：
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