THz linear array scanner in application to the real-time imaging and convolutional neural network recognition
Room temperature linear arrays (up to 160 detectors in an array) from silicon metaloxide-semiconductor field-effect transistors (Si-MOSFETs) have been designed for subTHz (radiation frequency 140 GHz), close to real-time direct detection operation scanner to be used for detection and recognition of...
Saved in:
| Published in: | Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics |
|---|---|
| Date: | 2021 |
| Main Authors: | , , , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2021
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/216092 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | THz linear array scanner in application to the real-time imaging and convolutional neural network recognition / A.G. Golenkov, A.V. Shevchik-Shekera, M.Yu. Kovbasa, I.O. Lysiuk, M.V. Vuichyk, S.V. Korinets, S.G. Bunchuk, S.E. Dukhnin, V.P. Reva, F.F. Sizov // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2021. — Т. 24, № 1. — С. 90-99. — Бібліогр.: 38 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1862581073237508096 |
|---|---|
| author | Golenkov, A.G. Shevchik-Shekera, A.V. Kovbasa, M.Yu. Lysiuk, I.O. Vuichyk, M.V. Korinets, S.V. Bunchuk, S.G. Dukhnin, S.E. Reva, V.P. Sizov, F.F. |
| author_facet | Golenkov, A.G. Shevchik-Shekera, A.V. Kovbasa, M.Yu. Lysiuk, I.O. Vuichyk, M.V. Korinets, S.V. Bunchuk, S.G. Dukhnin, S.E. Reva, V.P. Sizov, F.F. |
| citation_txt | THz linear array scanner in application to the real-time imaging and convolutional neural network recognition / A.G. Golenkov, A.V. Shevchik-Shekera, M.Yu. Kovbasa, I.O. Lysiuk, M.V. Vuichyk, S.V. Korinets, S.G. Bunchuk, S.E. Dukhnin, V.P. Reva, F.F. Sizov // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2021. — Т. 24, № 1. — С. 90-99. — Бібліогр.: 38 назв. — англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics |
| description | Room temperature linear arrays (up to 160 detectors in an array) from silicon metaloxide-semiconductor field-effect transistors (Si-MOSFETs) have been designed for subTHz (radiation frequency 140 GHz), close to real-time direct detection operation scanner to be used for detection and recognition of hidden objects. For this scanner, the optical system with aspherical lenses has been designed and manufactured. To estimate the quality of the optical system and its resolution, the system's modulation transfer function was applied. The scanner can perform real-time imaging with a spatial resolution better than 5 mm at the radiation frequency 140 GHz and contrast 0.5 for the moving object speed up to 200 mm/s and the depth of field 20 mm. The average dynamic range of a real-time imaging system with a 160-detector linear array is close to 35 dB, when the sources with the output radiation power of 23 mW (IMPATT diodes) are used (scan speed 200 mm/s). For the system with a 32-detector array, the dynamic range was about 48 dB, and for the single-detector system with raster scanning, 80 dB with a lock-in amplifier. However, in the latter case, for obtaining the image with the sizes 20×40 mm and a step of 1 mm, an average scanning time close to 15 min is needed. A convolutional neural network was exploited for automatic detection and recognition of hidden items.
Лінійчаті приймачі випромінювання (кількість приймачів до 160) на основі кремнієвих металоксид-напівпровідникових польових транзисторів (Si-МОН), що працюють при кімнатній температурі, були розроблені для прямого детектування суб-терагерцового (на частоті 140 ГГц) випромінювання в реальному масштабі часу і застосовані в сканері для виявлення та розпізнавання прихованих об’єктів. Для сканера було розроблено та виготовлено оптичну систему з асферичними лінзами. Для оцінки якості оптичної системи та її роздільної здатності застосовано модуляційну передаточну функцію. Сканер може отримувати зображення в режимі реального часу з просторовою роздільною здатністю кращою за 5 мм на частоті 140 ГГц, контрастом ≈ 0,5, швидкістю сканування об’єкта до 200 мм/с та глибиною різкості ≈ 20 мм. Середній динамічний діапазон в режимі реального часу розробленої системи зору у випадку лінійчастого 160-елементного приймача складав ≈ 35 дБ при використанні джерела (на основі IMPATT-діодів) з потужністю випромінювання ≈ 23 мВт. Для системи, що базується на лінійці з 32 приймачів, динамічний діапазон становив близько 48 дБ, а для системи на основі одноелементного приймача, синхронного детектора та растрового сканування — ≈ 80 дБ. Однак в останньому випадку для отримання зображення з розмірами 20×40 мм і кроком сканування 1 мм необхідний середній час ≈ 15 хв. Згорткову нейронну мережу було застосовано для автоматичного виявлення та розпізнавання прихованих елементів.
|
| first_indexed | 2026-04-15T23:28:51Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-216092 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1560-8034 |
| language | English |
| last_indexed | 2026-04-15T23:28:51Z |
| publishDate | 2021 |
| publisher | Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Golenkov, A.G. Shevchik-Shekera, A.V. Kovbasa, M.Yu. Lysiuk, I.O. Vuichyk, M.V. Korinets, S.V. Bunchuk, S.G. Dukhnin, S.E. Reva, V.P. Sizov, F.F. 2026-04-06T08:44:03Z 2021 THz linear array scanner in application to the real-time imaging and convolutional neural network recognition / A.G. Golenkov, A.V. Shevchik-Shekera, M.Yu. Kovbasa, I.O. Lysiuk, M.V. Vuichyk, S.V. Korinets, S.G. Bunchuk, S.E. Dukhnin, V.P. Reva, F.F. Sizov // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2021. — Т. 24, № 1. — С. 90-99. — Бібліогр.: 38 назв. — англ. 1560-8034 PACS: 42.79.Ls, 42.79.Pw, 84.35.+i https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/216092 https://doi.org/10.15407/spqeo24.01.090 Room temperature linear arrays (up to 160 detectors in an array) from silicon metaloxide-semiconductor field-effect transistors (Si-MOSFETs) have been designed for subTHz (radiation frequency 140 GHz), close to real-time direct detection operation scanner to be used for detection and recognition of hidden objects. For this scanner, the optical system with aspherical lenses has been designed and manufactured. To estimate the quality of the optical system and its resolution, the system's modulation transfer function was applied. The scanner can perform real-time imaging with a spatial resolution better than 5 mm at the radiation frequency 140 GHz and contrast 0.5 for the moving object speed up to 200 mm/s and the depth of field 20 mm. The average dynamic range of a real-time imaging system with a 160-detector linear array is close to 35 dB, when the sources with the output radiation power of 23 mW (IMPATT diodes) are used (scan speed 200 mm/s). For the system with a 32-detector array, the dynamic range was about 48 dB, and for the single-detector system with raster scanning, 80 dB with a lock-in amplifier. However, in the latter case, for obtaining the image with the sizes 20×40 mm and a step of 1 mm, an average scanning time close to 15 min is needed. A convolutional neural network was exploited for automatic detection and recognition of hidden items. Лінійчаті приймачі випромінювання (кількість приймачів до 160) на основі кремнієвих металоксид-напівпровідникових польових транзисторів (Si-МОН), що працюють при кімнатній температурі, були розроблені для прямого детектування суб-терагерцового (на частоті 140 ГГц) випромінювання в реальному масштабі часу і застосовані в сканері для виявлення та розпізнавання прихованих об’єктів. Для сканера було розроблено та виготовлено оптичну систему з асферичними лінзами. Для оцінки якості оптичної системи та її роздільної здатності застосовано модуляційну передаточну функцію. Сканер може отримувати зображення в режимі реального часу з просторовою роздільною здатністю кращою за 5 мм на частоті 140 ГГц, контрастом ≈ 0,5, швидкістю сканування об’єкта до 200 мм/с та глибиною різкості ≈ 20 мм. Середній динамічний діапазон в режимі реального часу розробленої системи зору у випадку лінійчастого 160-елементного приймача складав ≈ 35 дБ при використанні джерела (на основі IMPATT-діодів) з потужністю випромінювання ≈ 23 мВт. Для системи, що базується на лінійці з 32 приймачів, динамічний діапазон становив близько 48 дБ, а для системи на основі одноелементного приймача, синхронного детектора та растрового сканування — ≈ 80 дБ. Однак в останньому випадку для отримання зображення з розмірами 20×40 мм і кроком сканування 1 мм необхідний середній час ≈ 15 хв. Згорткову нейронну мережу було застосовано для автоматичного виявлення та розпізнавання прихованих елементів. This research was supported by the Ministry of Education and Science of Ukraine within the framework of the Project “Terahertz range scanner development for security inspection“. As well as this, the work was partly supported by the Volkswagen Foundation Partnerships-Cooperation Project No. 97738 “Terahertz optoelectronics in novel low-dimensional narrow-gap nanostructures”. en Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics Optoelectronics and optoelectronic devices THz linear array scanner in application to the real-time imaging and convolutional neural network recognition Терагерцовий сканер на основі лінійчатих приймачів випромінювання у застосуванні до систем зору, що працюють в реальному часі, та до розпізнавання за допомогою згорткової нейронної мережі Article published earlier |
| spellingShingle | THz linear array scanner in application to the real-time imaging and convolutional neural network recognition Golenkov, A.G. Shevchik-Shekera, A.V. Kovbasa, M.Yu. Lysiuk, I.O. Vuichyk, M.V. Korinets, S.V. Bunchuk, S.G. Dukhnin, S.E. Reva, V.P. Sizov, F.F. Optoelectronics and optoelectronic devices |
| title | THz linear array scanner in application to the real-time imaging and convolutional neural network recognition |
| title_alt | Терагерцовий сканер на основі лінійчатих приймачів випромінювання у застосуванні до систем зору, що працюють в реальному часі, та до розпізнавання за допомогою згорткової нейронної мережі |
| title_full | THz linear array scanner in application to the real-time imaging and convolutional neural network recognition |
| title_fullStr | THz linear array scanner in application to the real-time imaging and convolutional neural network recognition |
| title_full_unstemmed | THz linear array scanner in application to the real-time imaging and convolutional neural network recognition |
| title_short | THz linear array scanner in application to the real-time imaging and convolutional neural network recognition |
| title_sort | thz linear array scanner in application to the real-time imaging and convolutional neural network recognition |
| topic | Optoelectronics and optoelectronic devices |
| topic_facet | Optoelectronics and optoelectronic devices |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/216092 |
| work_keys_str_mv | AT golenkovag thzlineararrayscannerinapplicationtotherealtimeimagingandconvolutionalneuralnetworkrecognition AT shevchikshekeraav thzlineararrayscannerinapplicationtotherealtimeimagingandconvolutionalneuralnetworkrecognition AT kovbasamyu thzlineararrayscannerinapplicationtotherealtimeimagingandconvolutionalneuralnetworkrecognition AT lysiukio thzlineararrayscannerinapplicationtotherealtimeimagingandconvolutionalneuralnetworkrecognition AT vuichykmv thzlineararrayscannerinapplicationtotherealtimeimagingandconvolutionalneuralnetworkrecognition AT korinetssv thzlineararrayscannerinapplicationtotherealtimeimagingandconvolutionalneuralnetworkrecognition AT bunchuksg thzlineararrayscannerinapplicationtotherealtimeimagingandconvolutionalneuralnetworkrecognition AT dukhninse thzlineararrayscannerinapplicationtotherealtimeimagingandconvolutionalneuralnetworkrecognition AT revavp thzlineararrayscannerinapplicationtotherealtimeimagingandconvolutionalneuralnetworkrecognition AT sizovff thzlineararrayscannerinapplicationtotherealtimeimagingandconvolutionalneuralnetworkrecognition AT golenkovag teragercoviiskanernaosnovílíníičatihpriimačívvipromínûvannâuzastosuvannídosistemzoruŝopracûûtʹvrealʹnomučasítadorozpíznavannâzadopomogoûzgortkovoíneironnoímereží AT shevchikshekeraav teragercoviiskanernaosnovílíníičatihpriimačívvipromínûvannâuzastosuvannídosistemzoruŝopracûûtʹvrealʹnomučasítadorozpíznavannâzadopomogoûzgortkovoíneironnoímereží AT kovbasamyu teragercoviiskanernaosnovílíníičatihpriimačívvipromínûvannâuzastosuvannídosistemzoruŝopracûûtʹvrealʹnomučasítadorozpíznavannâzadopomogoûzgortkovoíneironnoímereží AT lysiukio teragercoviiskanernaosnovílíníičatihpriimačívvipromínûvannâuzastosuvannídosistemzoruŝopracûûtʹvrealʹnomučasítadorozpíznavannâzadopomogoûzgortkovoíneironnoímereží AT vuichykmv teragercoviiskanernaosnovílíníičatihpriimačívvipromínûvannâuzastosuvannídosistemzoruŝopracûûtʹvrealʹnomučasítadorozpíznavannâzadopomogoûzgortkovoíneironnoímereží AT korinetssv teragercoviiskanernaosnovílíníičatihpriimačívvipromínûvannâuzastosuvannídosistemzoruŝopracûûtʹvrealʹnomučasítadorozpíznavannâzadopomogoûzgortkovoíneironnoímereží AT bunchuksg teragercoviiskanernaosnovílíníičatihpriimačívvipromínûvannâuzastosuvannídosistemzoruŝopracûûtʹvrealʹnomučasítadorozpíznavannâzadopomogoûzgortkovoíneironnoímereží AT dukhninse teragercoviiskanernaosnovílíníičatihpriimačívvipromínûvannâuzastosuvannídosistemzoruŝopracûûtʹvrealʹnomučasítadorozpíznavannâzadopomogoûzgortkovoíneironnoímereží AT revavp teragercoviiskanernaosnovílíníičatihpriimačívvipromínûvannâuzastosuvannídosistemzoruŝopracûûtʹvrealʹnomučasítadorozpíznavannâzadopomogoûzgortkovoíneironnoímereží AT sizovff teragercoviiskanernaosnovílíníičatihpriimačívvipromínûvannâuzastosuvannídosistemzoruŝopracûûtʹvrealʹnomučasítadorozpíznavannâzadopomogoûzgortkovoíneironnoímereží |