CN101779119A - 用于提高受指引的人员筛查的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种在安全位置筛查受检者，同时保护受检者的隐私，并且保持筛查处理的效率，并且因此，保持筛查处理的吞吐量的系统和方法。更具体地，本发明是一种允许以相邻或远离定位的筛查和成像系统操作员和图像分析员之间的改进的口头和视觉通信，允许最大化危险检测性能，从而允许对受检者进行准确的、受指引的人身搜查和最少“搜身”的改进的X射线检测系统和方法。

Description

用于提高受指引的人员筛查的系统和方法
技术领域
本发明一般地涉及辐射能成像系统，并且更具体地，涉及用于检测人体携带的隐藏物的系统和技术。具体地，本发明涉及用于在执行搜查功能的系统操作员和图像分析员之间传递关于潜在危险位置信息的改进的方法和系统。更具体地，本发明涉及用于对携带潜在危险的人员执行准确的、受指引的“搜身”或人身搜查的改进的筛查系统和方法。
背景技术
当前安全系统检测藏在衣服下的违禁品、武器、爆炸物和其它危险物品的能力是有限的。金属检测器和化学物品嗅探器通常用于检测大的金属物和某些类型的爆炸物；然而，存在不能使用这些设备检测的大量危险品。塑料和陶瓷武器增加了安全人员需要检测的非金属物品的类型。对受检者的手动搜查很慢、不方便并且一般不能被公众所很好地容忍，尤其是作为诸如机场的高交通量中心的标准程序时。
可以使用X射线散射产生包括各种类型材料的物品的图像是本领域普通技术人员所公知的。散射的X射线的强度与散射X射线的材料的原子序数有关。一般地，对于小于25的原子序数，X射线反向散射强度或X射线反射率随着原子序数的增加而减小。
由于物品和人体组织之间的X射线反射率的不同，物品在人的X射线图像中是潜在可见的。非金属物品通常由类似于人体组织的低原子序数元素构成，即，氢、碳、氮和氧。由于相对高浓度的氢、碳和氧的相对低的原子序数，柔软的人体组织散射大量X射线。由于钙的高原子序数，人体表面附近的主要由钙构成的骨骼产生小得多的散射。由于隐藏的物品(尤其是金属)的原子构成与人体组织背景的原子构成的显著不同，所以隐藏的物品可在图中容易地被看到。
另外，当被隐藏在衣服下或隐藏在受检者身体表面上时，具有与人体类似的原子构成的物品往往呈现出轮廓和边缘。特别地，由于该轮廓和边缘在边缘的一侧吸收散射，并且在边缘的另一侧增加散射，所以X射线散射在该轮廓和边缘周围被减少。
在常规系统中，尤其是X射线发射类型的系统中，需要操作员在存在对内部人体解剖构造成像所产生的图像杂波的情况下识别非常低对比度的物品。这种任务的困难性导致了对由低原子序数元素(诸如，塑料或陶瓷)构成的各种危险物品的不良检测能力，这些危险物品通常被构成人体的低原子序数元素所掩盖。
可以使用边缘检测效应或轮廓效应自动地并且均匀地增强低原子序数隐藏物品的图像边缘，以便便于其检测。提供边缘增强，同时抑止在图像解释时产生混淆的内部解剖构造的边缘。
现有技术中已经公开了用于检测隐藏物品的辐射能成像系统。例如，转让给AS&E公司的专利号为RE28544的美国专利公开了“一种辐射能成像装置，包括：X射线辐射能铅笔束源；定义了与所述源处于固定关系的曲线的辐射能检测装置；用于以所述铅笔束沿着所述曲线扫描所述辐射能检测装置，以便提供表示所述铅笔束沿着到所述检测装置的路径所途经的区域内的介质的辐射能响应的图像信号的装置；用于相对地移位所述区域和包括所述源和所述检测装置的组件，以便建立横穿连接所述源和所述检测装置的直线的方向上的相对平移运动，从而产生表示所述区域的二维辐射能响应的一系列图像信号的装置；和响应所述图像信号产生表示所述响应的图像的装置。”然而，X射线电势被设置为高至150千伏，并且特别地选择该X射线电势，以便发射穿过被检查人员的X射线。150千伏或甚至100千伏的X射线管的操作将失去反向散射成像(例如，低剂量扫描)的好处。这种技术需要受检者暴露于大辐射剂量中，尤其是如果受检者经常被扫描，例如，频繁出入机场的旅客。
同样转让给AS&E公司的专利号为4,839,913的美国专利描述了“一种用于检查物体，以便突出显示所选择的辐射特征的目标组分的用于成像的装置，包括：(a)针对物体选择的穿透辐射源，(b)用于从所述源沿着空间中的一条线反复扫描辐射铅笔束的装置，(c)用于提供将被成像的所述物体和空间中的所述线之间的相对运动的装置，(d)定位为响应穿透所述物体并且在大体不变的方向上射出所述物体的辐射能，以便产生第一电信号的第一辐射能检测器装置，(e)响应从所述物体的所述目标组分发出的预定荧光辐射线，以便产生第二电信号的第二辐射能检测器装置，(f)响应所述第一电信号，以便产生所述物体的X射线照片的显示装置，和(g)响应所述第二电信号，以便产生表示所述预定荧光辐射线的存在的第一装置。”然而，所述源的能量水平必须足以激发所选择的荧光辐射线，使得荧光辐射线具有足够的能量逸出物体。因此，可能必须将物体暴露于相对高的X射线能量之中，以便检测某些材料，对于人员检查系统来说这是不可接受的。
另外，同样转让给AS&E公司的专利号为4,799,247的美国专利公开了“一种用于检查物体以便突出显示低Z材料的投影成像系统，包括：(a)穿透辐射源，(b)用于将所述源发出的辐射形成为预定截面的束，并且反复在空间的一条线上扫描所述束的装置，(c)用于在垂直于空间中的所述线的方向上相对于所述源移动将被成像的物体的装置，(d)定位为响应穿透所述物体并且在大体不变的方向上射出所述物体的辐射能，以便产生第一电信号的第一辐射能检测器装置，(e)定位为与所述物体相比距离所述源更远，并且响应由所述物体散射的辐射能，以便产生第二电信号的第二辐射能检测器装置，(f)定位为与所述物体相比距离所述源更近，并且响应由所述物体散射的辐射能，以便产生第三电信号的第三辐射能检测器装置，(g)响应所述电信号中的至少一对，以便分别独立地并且同时地以时间的函数显示所述电信号对的显示装置。”采用具有足够能量以便提供发射信号和反向散射信号的入射束，类似于上面描述的专利，X射线能量必须相对高，使得这种系统不适合于人员检查。
转让给Agilent Technologies的专利号为6,965,340的美国专利公开了“一种安全检查系统，包括：受检者能够步行通过的入口；包括天线元件阵列的扫描面板，可以各自的相位延迟对每个所述天线元件编程，以便将一束微波照射引导到受检者上的目标，所述天线元件还能够接收从目标反射的反射微波照射；以及处理器，该处理器可以操作以便测量反射微波照射的强度，以便确定由所述处理器构造的受检者的图像内的像素的值。”
转让给Rapiscan Security Products的专利号为5,181,234的美国专利公开了一种X射线成像装置，该装置用于检测由位于与所述装置相距一定距离处的人体携带或在人体上的低原子序数物体，包括：用于产生被引导朝向所述人体的X射线铅笔束的X射线源；用于在扫描周期内在所述人体表面上移动所述铅笔束和所述人体的交叉区域的扫描装置，所述扫描周期足够短，以便将所述人体暴露于低辐射剂量；作为被所述扫描装置扫描的结果，提供表示从所述人体散射的X射线强度的信号的检测器组件，所述检测器组件与所述X射线源布置在所述人体的相同一侧，并且具有足以接收所述散射X射线中的绝大部分，以便在所述信号中提供小于10％的改变系数的尺寸的活性区域；以及显示装置，用于把检测器信号的特性呈现给操作员；其中所述散射的X射线分布在所述检测器上，以便创建增强所述低原子序数物体的边缘的边缘效应，从而使得能够进行检测。通过引用将该专利的内容完整结合在此。
同样转让给Rapiscan Security Products的专利号为6,094,472的美国专利公开了一种X射线成像装置，该装置用于检测由相对于该装置移动的人体所携带或在人体之上的物体，所述装置具有入口和出口，所述装置包括：至少从所述入口延伸到所述出口的通道；至少一个X射线源，该X射线源具有用于产生被引导朝向所述通道中的所述身体的X射线铅笔束的装置，所述铅笔束在相应于具有一个像素值的像素的交叉区域处与所述身体交叉；与所述至少一个X射线源相邻布置的扫描装置，用于在所述身体表面上移动所述铅笔束和所述身体的交叉区域；追踪装置，用于使得所述扫描装置在所述身体相对于所述装置从所述入口到所述出口移动时大体追踪所述身体；检测器组件，用于作为被所述第一扫描装置扫描的结果，检测从所述身体散射的X射线的强度，并且用于产生表示散射的X射线的强度的信号，所述检测器组件包括多个检测器；以及用于向操作员呈现检测器信号特性的显示装置。
转让给Gorman，John D等的专利号为6,967,612的美国专利公开了“一种用于对受监视区域内的人员所携带的爆炸物(HCE)的远距离检测系统，包括：有源雷达系统，该雷达系统具有雷达发射器，雷达接收器，至少一个雷达天线和一个覆盖范围(field of regard)；与所述有源雷达系统物理协作的雷达追踪控制系统，其中有源雷达系统的覆盖范围瞄准受监视区域之内，受监视区域大于雷达的覆盖范围；具有视频显示终端和数据输入装置的用户接口；与雷达系统、雷达追踪控制系统和用户接口电通信的计算机，该计算机具有中央处理单元、存储器和存储在存储器内的计算机可读程序代码，该代码包括：用于瞄准雷达系统的雷达追踪指令装置；用于检测人员携带爆炸物设备的HCE检测指令装置。”
然而，上述常规系统具有很多缺点。在已有系统中，依据受检者身体和隐藏在受检者衣服之下的任何物体的特性产生详细图像。系统操作员然后在每个图像中检查隐藏物品的迹象。因此，负责分析常规图像的系统操作员和安全人员私下知情这些人体解剖细节。
另外，系统操作员和安全人员之间的通信通常由于机场噪声、缺乏隐秘性、以及图像分析员和系统操作员之间存在的大量人员和/或设备受到阻碍。
另外，对于察觉到的危险的确切位置的传递可能是混乱的。例如，当指出危险在受检者身体左边还是右边时，通常难以传递一种公共参照系。因此，为了避免混乱或错误传递，图像分析员和系统操作员经常花费几分钟时间就察觉到的危险的位置进行通信，这通常是不可靠的。另外，察觉到的危险的位置可能最初被误导，这还是需要安全人员执行完整的搜身，以便发现危险的实际位置，以及这种危险是否存在。
因此，即使在需要对受检者身体的特定部分进行人身搜查或“搜身”的情况下，安全人员一般执行全身搜身。然而，全身搜身通常费时，并且对安全人员和受检者双方来说都是不舒适的。执行全身搜身消耗的时间还减少了吞吐量，从而使得处理缓慢，并且对于排队等待安全筛查的其它受检者来说是不方便的。
因此，现有技术不能提供实现矛盾但同等重要的最大化安全性和检查能力的原则之间的正确平衡，同时通过将“搜身”指引到特定位置，对受检查人员来说保持足够的舒适度和隐私性的系统。
鉴于上述缺点，需要一种X射线检查系统，该X射线检查系统以图像分析员和系统操作员之间的改进的通信允许最大化危险检测性能，从而允许对受检者进行受指引的人身搜查和最少“搜身”。
另外，需要一种X射线检查系统，该X射线检查系统由于系统操作员和图像分析员之间的增强的口头和视觉通信，允许较高吞吐量，并且容易使用。另外，需要一种具有更高吞吐量的导致更高安全性和更低整体操作费用的人员筛查系统。
发明内容
本发明的一个目的是提供用于在安全位置筛查受检者，同时保护受检者的隐私，并且保持筛查处理的效率，并且因此，保持筛查处理的吞吐量的系统和方法。
在一个实施例中，本发明是一种允许以相邻或远程定位的筛查和成像系统操作员和图像分析员之间的改进的口头和视觉通信，允许最大化危险检测性能，从而允许对受检者进行准确的、受指引的人身搜查和最少“搜身”的改进的X射线检测系统和方法。
在另一个实施例中，本发明是一种包括成像和筛查系统和检查员站的图像处理系统，该检查员站允许所述检查员站处的图像分析员以指示更特定的危险位置的信息标注图像，并且随后将图像传递给成像系统处的筛查和成像系统操作员，以便对受检者进行准确的、受指引的人身搜查。
更具体地，在一个实施例中，本发明是一种用于提高检查人体的成像系统中的通信效率的方法，包括使用所述成像系统产生所述人体的至少一个第一图像；在第一显示器上显示所述人体的所述至少一个第一图像；和识别需要进一步检查的所述至少一个第一图像中的至少一个关注区域；产生至少一个第二图像，其中所述至少一个第二图像是对需要进一步检查的所述至少一个第一图像中的所述至少一个关注区域的视觉表示；和在第二显示器上显示所述至少一个第二图像。在一个实施例中，所述至少一个第二图像包括经修改的至少一个第一图像，其中修改所述至少一个第一图像，以便改进检查效率，并且保护受检者的隐私。在一个实施例中，所述至少一个第一图像包括对人体的一般视觉表示。
在一个实施例中，所述第一显示器位于所述检查员站处，以便由图像分析员观看，并且所述第二显示器位于所述成像系统处，以便由筛查系统操作员观看。优选地，图像分析员使用第一显示器将扫描信息传递给第二显示器处的筛查系统操作员。
在又一个实施例中，所述图像分析员通过使用用于传递察觉到的关注的危险区域的适合的指示符标注所述至少一个第一图像上的关注区域，将察觉到的危险信息传递给筛查系统操作员。
在又一个实施例中，可以使用软件算法调整所述至少一个第一图像上的关注区域上的标注，并且随后在所述至少一个第二图像上进行显示。
在又一个实施例中，可由图像分析员手动地调整所述至少一个第一图像上的关注区域上的标注，并且随后在所述至少一个第二图像上进行显示。
在又一个实施例中，对所述至少一个第一图像进行调整大小、重新修整和重新定位，以便与所述至少一个第二图像中的实际身体大小相关。
在又一个实施例中，本发明是一种用于检查人体的具有增强的视觉通信的X射线反向散射成像系统，包括能够产生朝向成像区域的X射线的铅笔束的辐射源；检测器阵列，用于检测来自所述铅笔束的被反向散射的X射线，其中所述被反向散射的X射线是所述X射线的铅笔束与位于所述图像区域内的物质相互作用的结果；定位在检查员站处的第一显示器；以及定位在所述成像系统处的第二显示器，其中图像分析员使用所述第一显示器，以便通过所述第二显示器向系统操作员传递扫描信息。
在又一个实施例中，本发明是一种用于增强检查人体的成像系统中的通信效率的方法，包括产生所述身体的图形表示；在第一显示器上观看产生的所述身体的图形表示；和在第二显示器上传递所述产生的所述身体的图形表示的视觉概要。
在另一个实施例中，本发明是一种方法用于提高用于检查人体的成像系统中的通信效率的方法，包括在成像区域内定位所述人体；操作X射线管，以便产生朝向所述成像区域的X射线的铅笔束；以足够高的速率在所述成像区域上扫描所述X射线的铅笔束，其中所述铅笔束具有足够低的剂量；检测来自所述铅笔束的被反向散射的X射线，其中该被反向散射的X射线是所述X射线的铅笔束与位于所述成像区域内的物质相互作用的结果；使用所述成像系统产生所述人体的至少一个第一图像；在第一显示器上显示所述人体的所述至少一个第一图像；和识别所述至少一个第一图像中的需要进一步检查的至少一个区域；产生至少一个第二图像，其中所述至少一个第二图像是对所述至少一个第一图像中的需要进一步检查的至少一个区域的视觉表示；以及在第二显示器上显示所述至少一个第二图像。
在又一个实施例中，本发明是一种用于检查人体的具有增强的视觉通信的X射线反向散射成像系统，包括成像系统，位于图像分析员站处的第一显示器和位于所述成像系统处的第二显示器，所述成像系统还包括能够产生朝向成像区域的X射线的铅笔束的辐射源，以及用于检测来自所述铅笔束的被反向散射的X射线的检测器阵列，其中该被反向散射的X射线是所述X射线的铅笔束与位于所述成像区域内的物质相互作用的结果，其中图像分析员使用所述第一显示器，以便通过所述第二显示器向筛查系统操作员传递扫描信息。
附图说明
将会理解本发明的这些和其它特征和优点，当结合附图考虑时，通过参考下面的具体实施方式，将更好地理解这些特征和优点，其中：
图1是本发明的安全系统的布局的一个实施例的简要例示；
图2是在本发明的成像系统的一个实施例中使用的反向散射检测系统的示意图；
图3是本发明的一个实施例中使用的用于在反向散射检测系统中产生X射线的扫描铅笔束的机械装置的图示；
图4是本发明中使用的检测系统的示意性立体图；
图5是本发明的筛查系统中使用的示例检测器的图；
图6A，6B，6C，6D，6E，6F，6G，6H，6I，6J，6K，6L，6M，6N，6O，6P，6Q，6R，6S，6T和6U示出了本发明的筛查系统的各种实施例的操作步骤；和
图7是给出了以图6A-6U描述的本发明的筛查系统的操作步骤的流程图。
具体实施方式
本发明涉及在安全位置筛查受检者，同时保护受检者的隐私并且保持筛查处理的效率，并且从而保持筛查处理的吞吐量的系统和方法。
本发明还涉及允许以相邻定位或远程定位的筛查和成像系统操作员和图像分析员之间的改进的口头和视觉通信最大化危险检测性能，从而允许对受检者进行准确的、受指引的人身搜查和最少“搜身”的改进的X射线检测系统和方法。
本发明还涉及包括成像和扫描系统以及检查员站的图像处理系统，该检查员站允许检查员站处的图像分析员以指示更特定的危险位置的信息标注图像，并且随后将图像传递给成像系统处的筛查和成像系统操作员，以便对受检者进行准确的、受指引的人身搜查。
在又一个实施例中，本发明涉及一种图像处理系统，该图像处理系统采用具有自动检测算法和基于法则的推理引擎的计算机系统，以便以指示更特定的危险位置的信息标注图像，并且随后将图像传递给成像系统处的筛查系统操作员，以便对受检者进行准确的、受指引的人身搜查。
因此，在一个实施例中，本发明涉及用于检查人体的具有增强的视觉通信的检查系统，包括成像系统，位于图像分析员站处的第一显示器和位于成像系统处的第二显示器，所述成像系统还包括能够产生朝向成像区域的X射线铅笔束的辐射源，以及用于检测来自所述铅笔束的被反向散射的X射线的检测器阵列，其中该被反向散射的X射线是所述X射线铅笔束与位于所述成像区域内的物质相互作用的结果，其中图像分析员使用所述第一显示器，以便通过所述第二显示器向筛查系统操作员传递扫描信息。
本发明还涉及一种使得能够进行筛查系统操作员和图像分析员之间的改进的口头和视觉通信的改进的X射线检测系统和方法，从而提供了具有高吞吐量的系统，其易于使用，减少了所需的操作培训，具有更低的整体操作成本，并且增强了安全性。
本发明涉及多个实施例。本说明书中使用的语言不应被解释为对任意一个特定实施例的一般否定，也不用于在权利要求中使用的术语含义之外对权利要求进行限制。
在本发明的一个实施例中，图像分析员在检查员站处观看受检者的图像表示。在本发明的一个实施例中，检查员站处于远离成像系统的位置。图像分析员观看受检者的图像，以便获得对潜在危险物品的位置的准确指示。在一个实施例中，如上面提及并且在下面详细描述的，图像分析员然后可以标注该图像，并且将标注的图像信息发送到位于成像系统处的显示器，以便指引对受检者身体上的危险可能位于的特定位置进行的人身搜查。
在本发明的一个实施例中，在检查员站处的图像分析员和成像系统的筛查系统操作员之间传输数据。
在一个实施例中，传输的数据表示受检者的图像表示。在另一个实施例中，传输的数据表示受检者的图像表示，其中图像分析员将指出受检者身上的需要系统操作员进行人身搜查的受指引区域的标注包括进去。在另一个实施例中，传输的数据表示受检者的高度私密性的一般轮廓图像表示。在另一个实施例中，传输的数据表示受检者的高度私密性的一般轮廓图像表示，其中图像分析员把指出受检者身上的需要筛查系统操作员进行人身搜查的受指引区域的标注包括进去。下面参考示出了本发明的安全检查系统的操作步骤的图6A，6B，6C，6D，6E，6F，6G，6H，6I，6J，6K，6L，6M，6N，6O，6P，6Q，6R，6S，6T和6U更详细地描述本发明的若干实施例。
在一个实施例中，本发明是一种利用低水平辐射剂量检测武器和危险材料的隐藏物品检测系统，不论这些武器和危险材料是由金属还是由低Z材料组成的。该成像系统被配置为包括左侧模块和右侧模块，左侧模块和右侧模块被以足够宽的距离间隔开，以便允许人员在这两个模块之间行走。可以包括顶板的外壳隐藏了左侧模块和右侧模块，形成了入口结构。另外，优选实施例的入口结构由于其相对封闭的区域，容易与包括金属检测器、毒品和爆炸物嗅探器和摄像机的其它人员筛查设备相结合。
现在参考本发明的特定实施例。此处描述的实施例不是对任意一个特定实施例的一般否定，也不用于在权利要求中使用的术语的含义之外对权利要求进行限制。
图1是本发明的人员筛查安全系统的布局的一个实施例的简要例示。在一个实施例中，安全系统100包括成像系统105和检查员站110。在一个实施例中，但不限于这种实施例，本发明中采用的成像系统是隐藏物品检测系统，其中在受检查或审查的人员的身体表面上扫描X射线的铅笔束。然而，在其它实施例中，可以使用用于“身体成像”的任意可用的辐射成像技术形成射线照片图像，所述辐射成像技术诸如但不限于，X射线散射、X射线穿透、红外线成像、毫米波成像、RF成像、雷达成像、全息成像、CT成像和MRI。如本领域的普通技术人员知道的，可以采用具有显示人体细节的潜力的任何“人体成像”系统。本发明的系统和装置确保以最小的隐私侵犯进行检查。
在一个实施例中，本发明采用的成像系统可以是任意筛查系统，诸如但不限于，专利号为5,181,234的美国专利中描述的人员筛查系统，通过引用将其结合在此。因此，虽然以在受检查或审查的人员的身体表面上扫描X射线的铅笔束的隐藏物品检测系统中的使用描述本发明，本发明不限于这种使用，并且此处提供的描述旨在作为示例。
在操作中，通过检测器(诸如例如，闪烁器和光电倍增管的组合)检测由在身体表面上扫描的X射线的铅笔束产生的从受检者身体散射或反射的X射线。然后使用由这种散射X射线检测器产生的信号产生受检者以及该受检者所携带的任意隐藏物品的图像表示。通过对爆炸物材料诸如炸药和C-4，以及陶瓷制品、碳纤维、塑料容器、塑料武器、玻璃瓶、注射器、带包装的麻醉药、成捆的纸币和甚至木质物品成像，系统允许操作员检测危险。
另外，本领域的普通技术人员将理解，本申请中描述的特征可操作于任意计算平台上，包括但不限于：膝上计算机；个人计算机；个人数字助理；蜂窝电话；服务器；嵌入式处理器；DSP芯片或专用成像设备。另外，程序代码可被编译(不论是预先编译还是“实时编译”)为运行在单个计算机上的单个应用，或被分布在本地或彼此远离地运行的若干不同计算机上。
在本发明的一个实施例中，成像系统105还包括监视器或显示器106和检查区域107。筛查系统操作员(未示出)优选地位于监视器106之前，以便指挥受检者，使用扫描启动按钮或位于该系统上的其它装置(未示出)启动扫描处理，以及从监视器106上的图形用户界面(GUI)读取命令。在一个实施例中，监视器106上的GUI(未示出)包括状态指示符和图像表示显示，其中要由筛查系统操作员要求或允许受限的行动或不行动。
在可选择的实施例中，监视器106还包括触摸屏。在一个实施例中，触摸屏允许筛查系统操作员使用完整功能的GUI。
在一个实施例中，采用GUI以便能够在扫描仪监视器106上显示从图像分析员传递给筛查系统操作员的消息。下面以图6A，6B，6C，6D，6E，6F，6G，6H，61，6J，6K，6L，6M，6N，60，6P，6Q，6R，6S，6T和6U更详细地讨论本发明的安全系统的一个操作实施例以及由示例GUI提供的功能。
在检查和安全系统100的一个实施例中，检查员站110包括监视器或显示器111，还包括用于显示受检者的结果图像表示的GUI(未示出)。在一个实施例中，采用该GUI以便能够通过显示器或监视器106从图像分析员向筛查系统操作员通信。下面以图6A，6B，6C，6D，6E，6F，6G，6H，6I，6J，6K，6L，6M，6N，6O，6P，6Q，6R，6S，6T和6U更详细地讨论本发明的安全系统的一个操作实施例以及由示例GUI提供的功能。
本领域的普通技术人员此处应当注意并且应当理解，图像分析员和筛查系统操作员两者可以使用任何类型的输入设备(包括但不限于，鼠标、触摸屏或键盘)向控制本发明的GUI和成像系统的计算系统输入命令。
在本发明的一个实施例中，检查员站110相对于成像系统105位于远处。在本发明的一个实施例中，检查员站110被安装在安装成像系统105的同一建筑物内。在本发明的另一个实施例中，位于远方的检查员站110安装在与扫描成像系统105远离并且分开的第一位置，该扫描成像系统105位于第二位置。
在本发明的一个实施例中，数据被传输到成像系统105，并且显示在监视器106上，并且被传输到位于远处的检查员站110，并且显示在监视器111上。在位于远处的检查员站110处的图像分析员和成像系统105处的筛查系统操作员之间交换数据。在一个实施例中，传输的数据表示受检者的图像表示。在一个实施例中，由作为成像系统105的一部分的成像系统产生受检者的轮廓线或图像数据表示。在一个实施例中，如下面参考图2更详细描述的那样，由反向散射成像系统产生所述轮廓线或图像数据表示。
在本发明的另一个实施例中，传输的数据还包括被指引朝向受检者身上可能需要人身搜查的区域的标注。在一个实施例中，位于远处的检查员站110处的图像分析员在监视器111上对可能需要人身搜查的受检者的图像表示进行标注。在一个实施例中，并且如下面更详细讨论的，该标注可以采取察觉到的危险区域的矩形或圆形轮廓线的形式。在另一个实施例中，标注可以包括用于传递需要进一步搜查的察觉到的危险区域的任意适合的指示符。在另一个实施例中，标注可以包括关注区域或高度详细的图像信息。该高度详细的图像信息可以是在扫描受检者之后获得的原始图像的一部分，或可以是察觉到的危险区域的替代图像。
在本发明的一个实施例中，通过有线连接把标注数据从检查员站110传输到成像站105。在本发明的另一个实施例中，使用标准无线通信协议通过无线连接把数据从检查员站110传输到成像站105。在本发明的又一个实施例中，该无线通信协议可以是蓝牙、家用RF、IrDA、IEEE802.11和无线应用协议规范中的任意一种。
图2是在本发明的成像系统的一个实施例中使用的反向散射检测系统的示意图。反向散射检测系统200提供被引导到受检查或审查的人员的身体212的X射线铅笔束211。下面参考图3更详细地说明用于产生扫描X射线铅笔束的机械系统的细节。
以跨过受检查的人体212的水平运动扫描X射线铅笔束211。以与该受检者横向相对并且面向该受检者定位，并且与X射线铅笔束源230在同一侧的对X射线敏感的检测器217检测从受检查人体212散射或反射的散射或反射X射线216。在一个实施例中，检测器面板217与X射线源230位于相同平面，但是在X射线源230的上方和下方。X射线检测器217被定位为在入射的X射线束的所有侧上实现大体一致的X射线检测。从X射线检测器217产生的电信号220和从X射线铅笔束源230接收的同步信号221被传递到数字计算机224。
数字计算机224在监视器226上产生图像显示225，其中该显示中的每个点的强度相应于检测到的散射的X射线的相对强度。在本发明的一个实施例中，并且如下面更详细所述，在成像系统监视器和检查员站监视器两者上呈现若干图形用户界面屏幕，这些图形用户界面屏幕使得能够在两个站之间进行有效的通信，并且有效率地搜查和扫描受检者。
图3更详细地示出了用于产生X射线的扫描铅笔束的机械系统。机械系统300包括在受检查身体上扫描X射线的X射线铅笔束源330。该机械系统还包括X射线管318、机械调制盘(chopper wheel)314和狭缝315，它们组合在一起以便创建X射线铅笔束源330。
图4是在本发明的一个实施例中使用的检测系统的示意性立体图，详细说明了铅笔束411和人体412的交叉，以便定义指定区域的图像图形元素。X射线束借助于机械准直器414以水平运动的方式进行扫描。在水平扫描运动的同时，还进行垂直扫描运动，垂直扫描运动在一个完整水平行所需的时间期间垂直向上或向下移动该X射线束。此处应当注意，可以任意选择或预先编程X射线束的移动。结果图像获取区域或窗口足够大，以便使得能够筛查大部分物品，并且更具体地，大部分人的整个身体。该装置的扫描周期被定义为在图像中的每个像素上扫描X射线铅笔束，以便提供位于扫描窗口内的人或物体的完整图像所需的时间。
在扫描处理过程中，X射线束最初仅仅撞击人体。许多X射线穿入人体几厘米，按照康普顿散射相互作用，并且从其进入的相同表面退出人体。如下面以图5所述的那样，对X射线敏感的检测器被放置在入射的X射线铅笔束周围，以便检测散射的X射线，并且提供X射线反射的电信号特征。
图5是本发明的安全系统中使用的示例检测器的图。如图5中更详细所示，每个检测器517包括外部遮光罩540，该外部遮光罩540具有由反光表面组成的内壁541。例如，但不限于这种例子，可以通过将内壁541涂成白色提供反光表面。X射线加强屏幕(intensifyingscreen)542形成罩540的前盖或壁。屏幕542优选地是射线照相中用于提高X射线胶片曝光率的类型。大面积光电倍增管543安装在罩540的内部的相对端。X射线光子516撞击X射线加强屏542，从而在外部遮光罩540的内部产生可见光子(light photon)547。一部分可见光子547被该罩的白色或其它高反射内壁541反射，并且被光电倍增管543检测到。因此，光电倍增管543的输出信号与入射的X射线通量线性相关。
在操作上，在一个实施例中，为了启动扫描并且因此启动本发明的图像处理技术，采用单视图(single view)扫描模式，其中扫描受检者的前侧，以便获得数字图像表示，接着扫描后侧。在替换实施例中，可以采用若干其它扫描模式，包括但不限于双视图扫描模式，其中使用单次扫描获得受检者的前部图像和后部图像。然后由计算机系统处理原始图像，并且如以图1描述的，在位于定位在远处的检查员站处的显示器或监视器上显示该原始图像的表示。
图像分析员进一步分析位于定位在远处的检查员站处的显示器或监视器上的受检者的图像表示。可以使用具有自动检测算法的计算机系统或手动操作员，以便进一步识别由于包含存在危险的隐藏物品的迹象而需要被变换到详细图像的身体区域。
采用预定密度和区域危险特征，以便确定存在潜在的违禁物品。由于该系统被训练为不把小钮扣当作是一种危险，但是在出现小刀时报警，所述该系统被创建为是“智能的”。因此，使用检测算法，通过首先对被检测物品和包括枪、钥匙环或钮扣的一组已知物品(但不限于这些已知物品的例子)的阴影信息进行比较，并且然后比较它们的面积、密度和大小信息，确定金属物品的存在。
可选择地，对受检者的图像表示进行标注，以便指出危险品可能位于其中的特定区域。然后将得到的标注图像传输到成像系统，其中筛查系统操作员可以对受检者执行人身搜查或有限的受指引的“搜身”。
图6A，6B，6C，6D，6E，6F，6G，6H，6I，6J，6K，6L，6M，6N，6O，6P，6Q，6R，6S和6T示出了本发明的检测系统的各种实施例的操作步骤。图7是示出了本发明的安全和检查系统的操作步骤的流程图。当分别谈及本发明的成像系统组件和操作扫描步骤时，还参考了图1和图7。
现在参考图6A和图1，在本发明的一个实施例中，成像系统105(图1所示)的监视器106(图1所示)的GUI 600在状态栏602上显示至少一个状态消息601。在一个实施例中，该至少一个状态消息601可以包括但不限于下面的一个：a)为下一次扫描做好准备；b)为下一个人做好准备；c)扫描中(处理中)；d)附加扫描进行中；e)进行搜查；f)分析中；g)等待检查员；h)锁定；和i)预热......。
在一个实施例中，状态消息601将图像分析员的动作传递给筛查系统操作员。在另一个实施例中，该状态消息是系统状态的指示符。例如，如图6A所示，在系统被在步骤701加电之后，状态消息601包括出现在监视器106(图1所示)的GUI 600上的“预热(Warmingup)...”消息。
另外，在系统预热之后，图像分析员被指示登录系统(未示出)。一旦在步骤703图像分析员登录系统，图6B所示的消息601包括“等待登录(Waiting for Login)”消息，并且被传递和显示在监视器106上(图1所示)。
现在参考图6C，在一个实施例中，图像分析员监视器111(图1所示)的GUI 605包括图像显示部分606和检查工具栏607。在一个实施例中，在图像显示部分606中显示受检者的图像表示。在一个实施例中，采用检查工具栏607，以便向图像分析员显示至少一个检查选项按钮。
例如，检查工具栏607可以包括但不限于“扫描(scan)”按钮608、“附加扫描(extra scan)”按钮609、“回放(replay)”按钮610、“前进(forward)”按钮611、“下一个(next)”按钮612、“没有危险(clear)”按钮613、“搜查(search)”按钮614、“呼叫管理员(call supervisor)”按钮615、“切换至(switch to)”按钮616和“注销(log off)”按钮617。另外，取决于检查需要和系统的模式，检查工具栏607可以可选择地包括未在该实施例中示出的其它按钮。例如，当用户没有登录到系统中时，“注销(log off)”按钮617变为“登录(log in)”按钮(未示出)。在本发明的一个实施例中，当按下上述按钮中的任意一个时，执行预定的动作。
在另一个实施例中，GUI 605还包括选项工具栏620，在一个实施例中，如下面进一步详细描述的那样，使用选项工具栏620，以便允许图像分析员改变本发明的成像系统的操作模式，从而为各种图像类型做准备。
此处应当注意，可以为在本发明的显示监视器上显示的GUI采用任意配置或布局。此处应当注意，并且本领域的普通技术人员应当理解，图像分析员和筛查系统操作员都可以使用任何类型的输入设备(包括但不限于，鼠标、触摸屏或键盘)向控制该GUI和本发明的成像系统的计算系统输入命令。
在一个实施例中，扫描(scan)按钮608用于与筛查系统操作员通信，以便开始对成像位置105处的受检者进行定位和扫描。如图6D所示，当系统登录完成并且图像分析员在步骤705激活扫描(scan)按钮608时，在一个实施例中包括“为下一个人做好准备(Ready for NextPerson)”消息的状态消息601被传递并且显示在监视器106上(图1所示)。另外，状态消息601可以指示“为下一次扫描做好准备(Readyfor Next Scan)”消息，以便通知筛查系统操作员系统为下一次扫描做好了准备。
一旦受检者在入口中并且被定位以便扫描，可由筛查系统操作员在步骤707启动扫描操作。上面已经以图1描述了扫描操作启动装置。随后，如图6D所示，消息601是“扫描中(Scan in Progress)......”消息，以便指示系统正在使用中。
在一个实施例中，扫描操作产生受检者的图像表示，如图6E所示，该图像表示随后被显示在图像分析员监视器111(图1所示)的图像显示部分606内。在可选择的实施例中，受检者的图像表示还被显示在成像监视器106上。在另一个实施例中，如以图6E进一步详细示出的，受检者的前部图像和后部图像都被呈现在图像显示部分上，以便对受检者进行更完整的检查。在一个实施例中，在步骤709扫描受检者的前部，以便提供受检者的前部图像视图640。在一个实施例中，由筛查系统操作员在步骤711指挥受检者转身，以便提供受检者的后部图像视图。在本发明的一个实施例中，为了减少与受检者的前部图像和后部图像相关联的混乱，前部图像641a可被呈现在屏幕606的左侧，而后部图像641b可被呈现在屏幕606的右侧。可选择地，可以指挥受检者摆出若干不同造型的姿式，直到可以确认危险品没有危险为止，其中每个后续的扫描呈现在上一个扫描的右侧。因此，在一个实施例中，扫描被以执行扫描的顺序呈现在屏幕上。
如图6F所示，在步骤713，当图像分析员检查图像分析员监视器111上的图像时，成像监视器106(图1所示)上的状态消息601标明“分析中(Analyzing)...”，以便通知筛查系统操作员：图像分析员正在检查图像分析员监视器111上的图像。
在步骤715，在一个实施例中，如图像分析员在图6G中的呈现给图像分析员的GUI 690上所见的，如果受检者上不存在危险物品或关注区域，图像分析员可以敲击“没有危险(clear)”按钮613。随后，该受检者被筛查系统操作员确认为没有危险，从而可以前进而不进行进一步的检查，并且受检者可以离开检查区域107。如图6H所示，当图像分析员为下一个受检者清空计算机系统时，监视器106(图1所示)显示状态消息601“为下一个人做好准备(Ready for NextPerson)......”。
在替换实施例中，在步骤715，如果受检者上存在危险区域、关注区域或者图像上存在未被确认为没有危险的区域，图像分析员可选择地通过激活附加扫描(extra scan)按钮609请求额外扫描。如果请求了附加扫描，该请求被以状态信息601的形式传递给筛查系统操作员，并且在操作步骤716，筛查系统操作员对受检者进行附加扫描。
然而，可选择地，如果由于存在潜在的危险而不能确认受检者没有危险，图像分析员在步骤717请求筛查系统操作员对受检者进行手动搜查。在一个实施例中，图像分析员通过口头请求或命令请求筛查系统操作员进行手动搜查。
在另一个实施例中，图像分析员通过图6I所示的搜查按钮614请求筛查系统操作员对受检者进行手动搜查。在一个实施例中，一旦激活了搜查按钮614，如图6J所示，手动搜查请求被作为指示“进行搜查(Conduct Search)......”的状态信息601传递给筛查系统操作员。
在另一个实施例中，如图6K所示，在激活之后，搜查按钮614可选择地使得图像分析员能够在步骤719勾勒或标注该图像表示(一种指引筛查系统操作员搜查受检者身体上的特定位置以便识别危险的存在的视觉或图示表示)，并且传递给筛查系统操作员。在一个实施例中，轮廓线是矩形、方形或圆形或识别出受检者身体上的危险物品或关注区域可能位于其中的受指引区域的任意其他适合的形状或指示符。例如，但不限于这种例子，如图6K所示，使用矩形650勾勒受检者身体上可能的危险区域651，并且对其进行准确的受指引的人身搜查。本领域的普通技术人员应当理解，可由图像分析员在任意图像视图上做出数目不限的标注。
图6L示出了结果通信，其中在监视器106(图1所示)上向筛查系统操作员示出了状态信息601和标注的图像表示640。扫描图像表示640是受检者的前侧的有限细节的一般人体表示图像，还示出了标注矩形650，突出显示了受检者身体上可能的危险区域651以便进行受指引的人身搜查。
如图6M所示，在一个实施例中，本发明采用受检者的至少一种高隐私轮廓线695来替代一般人体表示图像，以便在定位物品时具有更高的准确性。转让给本发明的受让人的申请号为12/024,320的美国专利申请讨论了图像处理方法的若干实施例的细节，通过引用将其结合在此。
如图6N所示，有时当图像分析员使用矩形650标注受检者身体的一部分时，这些标注未被准确地呈现在监视器106上。如图6O所示，由于系统之间的图像呈现以及图像分析员监视器111和监视器106上的不同大小的图像之间的标注转换，标注矩形650略微偏离目标。这通常是由于一般人体表示不能有效地对应于各种人的体型。因此，在另一个实施例中，如图6P所示，图像分析员在图像分析员监视器111上观看受检者的详细图像表示和一般人体表示两者，从而图像分析员可以重新定位任意标注矩形或搜查框650。图6Q示出了结果校正。
在另一个实施例中，本发明的安全和检查系统能够测量人体特性，并且将该信息传递到图像分析员站。如图6R所示，为图像分析员示出的人体扫描表示690的大小与为筛查系统操作员示出的一般图像表示695不同。为了不需图像分析员操作就能校正大小差异，在一个实施例中，本发明的成像系统部分能够测量至少一个高度点、至少一个左侧位置点和至少一个右侧位置点，并且使用取决于这些测量的比例，本发明的成像系统部分还能够重新将标注定位到正确区域。因此，标注框696被适当地映射到单一大小的一般图像表示，并且如图6R所示，出现在一般图像表示上的适当位置处。
在另一个实施例中，本发明的安全和检查系统能够测量多个高度点、多个左侧位置点和多个右侧位置点，并且使用取决于这些测量的比例，还能够进一步地将标注重新定位到正确区域和创建等高线图。
在一个实施例中，采用一种算法执行计算，该计算将人体扫描表示690的解剖构造与一般图像表示695的解剖构造相关联。
在又一个可选择的实施例中，图像分析员可以根据受检者的身体特性为受检者选择“匹配”的体型。
如上面以图6E所述，在图像显示部分上呈现受检者的前部图像和后部图像，以便对受检者进行更完整的检查。在本发明的一个实施例中，为了减少与受检者的前部图像和后部图像相关联的混乱，前部图像可被呈现在屏幕606的左侧，而后部图像可被呈现在屏幕606的右侧。可选择地，可以指挥受检者摆出若干不同造型的姿式，直到可以确认危险品没有危险为止，其中每个后续的扫描出现在上一个扫描的右侧。因此，在一个实施例中，扫描以执行扫描的顺序出现在屏幕上。
在成像系统的监视器106处收到的标注数据使得能够实现潜在危险物品位置的快速视觉关联。因此，筛查系统操作员可以执行更有指引性的人身搜查，以便确定实际危险的存在。
在本发明的一个实施例中，与图像相关联的标注信息被传递给筛查系统操作员。在本发明的又一个实施例中，检查员站人员或图像分析员可以按下图6B所示的呼叫管理员按钮615，以便将关于标注数据和危险信息的细节口头传达给筛查系统操作员。
可选择地，基于受检者的带标注的图像表示，筛查系统操作员在步骤721对受检查的嫌疑人在检查员站人员所传达的所希望的人体的部分处执行人身搜查。
在本发明的一个实施例中，更准确的受指引的人身搜查允许显著提高吞吐量，并且由于与位于远处的检查员站之间传递潜在危险位置的时间的减少，以及对受检者执行人身搜查的时间的减少，所以减少了操作成本。
如图6S所示，一旦完成检查，图像分析员在步骤723选择“搜查完成(search complete)”按钮614(其最初为“搜索(search)”按钮614)，并且成像系统为下一个人做好了准备。如图6T所示，在该动作之后，监视器106显示状态消息601“为下一个人做好准备(Ready for NextPerson)...”。
如图6U所示，在一个实施例中，图像分析员还可以使用缩放特征，以便解析更小的物品，或当使用隐私设置时绕过细节减少。
在一个实施例中，在步骤725，注销(log off)按钮617使得安全人员能够退出安全系统的图形用户界面，并且停止扫描和检查系统。
本发明可以用于，但不限于，筛查机场、火车站、商业区和甚至医疗设施处的旅客。
虽然已经特定地涉及了在扫描过程中处于站立位置的受检者，对于平躺在台子上的人来说，水平扫描是同样可行的。
上面的例子仅仅是对本发明的系统的许多应用的例示。虽然此处描述了本发明的几个实施例，应当理解，本发明可被以许多其它特定形式实现，而不脱离本发明的精神或范围。因此，当前的例子和实施例被认为是例示性的而不是限制性的，并且可以在所附的权利要求的范围内修改本发明。

Claims (16)

1.一种用于提供用于检查人体的成像系统中的通信效率的方法，包括：
使用所述成像系统产生所述人体的至少一个第一图像；
在第一显示器上显示所述人体的所述至少一个第一图像；
识别所述至少一个第一图像中的需要进一步检查的至少一个关注区域；
产生至少一个第二图像，其中所述至少一个第二图像是对所述至少一个第一图像中的需要进一步检查的所述至少一个关注区域的视觉表示；和
在第二显示器上显示所述至少一个第二图像。
2.如权利要求1的方法，其中所述至少一个第二图像包括经修改的至少一个第一图像。
3.如权利要求2的方法，其中修改所述至少一个第一图像，以便提高检查效率。
4.如权利要求2的方法，其中修改所述至少一个第一图像，以便保护受检者的隐私。
5.如权利要求2的方法，其中所述至少一个第一图像包括所述人体的一般视觉表示。
6.如权利要求1的方法，其中所述第一显示器位于检查员站处以便由图像分析员观看，并且所述第二显示器位于所述成像系统处以便由筛查系统操作员观看。
7.如权利要求6的方法，其中所述图像分析员使用第一显示器将扫描信息传递给所述第二显示器处的筛查系统操作员。
8.如权利要求7的方法，其中所述图像分析员通过在所述至少一个第一图像上标注关注区域，将察觉到的危险信息传递给所述筛查系统操作员。
9.如权利要求8的方法，其中所述标注包括用于传递察觉到的危险的关注区域的适合的指示符。
10.如权利要求8的方法，其中能够通过使用软件算法调整在所述至少一个第一图像上的关注区域上的所述标注，并且随后在所述至少一个第二图像上显示所述标注。
11.如权利要求8的方法，其中能够通过所述图像分析员手动地调整在所述至少一个第一图像上的关注区域上的所述标注，并且随后在所述至少一个第二图像上显示所述标注。
12.如权利要求1的方法，其中修改所述至少一个第一图像，以便增强在所述第一显示器处获得的扫描信息。
13.如权利要求1的方法，其中对所述至少一个第一图像进行调整大小、重新修整和重新定位，以便与所述至少一个第二图像中的实际身体大小相关。
14.一种用于检查人体的具有增强的视觉通信的X射线反向散射成像系统，包括：
能够向成像区域产生X射线的铅笔束的辐射源；
检测器阵列，用于检测来自所述铅笔束的被反向散射的X射线，其中所述被反向散射的X射线是所述X射线的铅笔束与位于所述图像区域内的物质相互作用的结果；
位于检查员站处的第一显示器；以及
位于所述成像系统处的第二显示器，
其中图像分析员使用所述第一显示器，以便通过所述第二显示器向系统操作员传递扫描信息。
15.一种用于提高用于检查人体的成像系统中的通信效率的方法，包括：
将所述人体定位在成像区域内；
操作X射线管，以便向着所述成像区域产生X射线的铅笔束；
以足够高的速率在所述成像区域上扫描所述X射线的铅笔束，其中所述铅笔束具有足够低的剂量；
检测来自所述铅笔束的被反向散射的X射线，其中所述被反向散射的X射线是所述X射线的铅笔束与位于所述成像区域内的物质相互作用的结果；
使用所述成像系统产生所述人体的至少一个第一图像；
在第一显示器上显示所述人体的所述至少一个第一图像；
识别所述至少一个第一图像中的需要进一步检查的至少一个区域；
产生至少一个第二图像，其中所述至少一个第二图像是对所述至少一个第一图像中的需要进一步检查的所述至少一个区域的视觉表示；以及
在第二显示器上显示所述至少一个第二图像。
16.一种用于检查人体的具有增强的视觉通信的X射线反向散射成像系统，包括：
成像系统，所述成像系统还包括能够向着成像区域产生X射线的铅笔束的辐射源；以及用于检测来自所述铅笔束的被反向散射的X射线的检测器阵列，其中所述被反向散射的X射线是所述X射线的铅笔束与位于所述成像区域内的物质相互作用的结果；
位于图像分析员站处的第一显示器；和
位于所述成像系统处的第二显示器，其中图像分析员使用所述第一显示器，以便通过所述第二显示器向筛查系统操作员传递扫描信息。
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