人體微波三維成像是近年來發(fā)展起來的一種用于人體隱藏目標檢測的高分辨率穿透成像技術(shù)，是微波成像領(lǐng)域中除了對地觀測成像外，又一種引起國際性廣泛關(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手段，通過主動、非接觸式、非電離輻射、大帶寬信號獲取人體表面及附屬物的高分辨三維圖像。

與可見光、紅外光相比，人體微波三維成像具有更好的穿透性，不僅可以檢測出隱藏在織物下的金屬物體，還可以檢測出塑料手槍，炸藥等非金屬類危險品，獲得的信息更加詳盡準確；與常用的金磁力針、金屬武器檢測門等相比，人體微波三維成像還能夠提供毫米級甚至更高分辨率的三維圖像標示各類違禁品和危險品；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，其輻射功率遠低于手機的輻射功率，在安全檢測成像等應(yīng)用中不會對生物組織造成傷害；與脫衣和接觸式檢測相比，人體微波三維成像具有較好的高效性，能夠進行快速數(shù)據(jù)采集與成像處理，適合在公共場合進行安全檢測。

目前，美國、德國以及英國等的研究所和大學(xué)開展了相關(guān)的研究工作，并已有很多公司在進行產(chǎn)品的設(shè)計、銷售及后續(xù)應(yīng)用的推廣和研究，國內(nèi)也有相關(guān)研究所和大學(xué)針對安全檢測應(yīng)用進行了相關(guān)技術(shù)的研究和產(chǎn)品設(shè)計工作。在國家自然科學(xué)基金杰出青年基金和青年基金等項目的支持下，中國科學(xué)院電子學(xué)研究所微波成像技術(shù)國家級重點實驗室（簡稱實驗室）持續(xù)開展了人體微波三維成像技術(shù)的相關(guān)研究工作。

2007年，實驗室在微波暗室開展了人體三維微波成像試驗，并獲取了國內(nèi)首張真實人體的表面微波圖像，該成像實驗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)部的目標信息（圖1 ）。

圖1、中科院電子所微波成像重點實驗室獲得國內(nèi)第一張真實人體表面圖像

2009年，實驗室開展了隱藏目標的層析（穿透）三維成像試驗，可以清晰獲得隱藏在被褥下的第一層目標及隱藏在紙箱內(nèi)的第二層目標的微波圖像，試驗結(jié)果表明通過層析成像可有效實現(xiàn)對隱藏目標的層析成像識別和三維定位（圖2）。

隱藏在被褥下的第一層目標（金屬、塑料和紙幣）

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

圖2、典型目標的微波層析（穿透）三維成像

2011年，實驗室基于微波成像極化分解與合成理論，獲得了國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6mm×7mm×15mm），而且還能進一步對觀測目標的特征信息進行更加精細的描述（圖3）。

圖3、國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，實驗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證系統(tǒng)（圖4），實現(xiàn)了對人體的非接觸式全方位觀測，其三維成像時間可達1.5s。圖5為人體模特的初步成像結(jié)果。

圖4、實驗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)不僅可以用于機場、火車站、地鐵、大型活動場館、政府辦公樓、邊境檢查站和監(jiān)獄等場合進行槍支、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)實應(yīng)用、疾病診斷等。

人體微波三維成像技術(shù)的市場應(yīng)用前景廣闊，目前，已引起國際上相關(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。