CN102789577B - 用于爆炸物清除和安全检控的图像分析 - Google Patents

Abstract

用于爆炸物清除和安全检控的图像分析。为了在爆炸物清除或者安全检控的区域中识别出危险对象（1002），使用传感器和图像数据生成装置（1001，1003）以及比较单元（1004）。该传感器和图像数据生成装置检查对象并且从该对象产生图像，该图像由比较单元与已知的、所存储的参考图像相比较。所述参考图像是参考对象的数字图像。通过这种方式可以安全和有效地构成安全检控和爆炸物清除。

Description

用于爆炸物清除和安全检控的图像分析

技术领域

本发明涉及爆炸物清除以及安全检控的技术领域。本发明尤其是涉及一种用于在爆炸物清除和/或安全检控的区域中识别危险对象的检查装置、一种相应的检查方法、一种计算机可读介质以及一种程序元件。

背景技术

在安全检控处的使用X射线设备的人员一般只有非常少的时间来估计被X射线照射的对象及其内容。这尤其是在机场和旅游景点中出现。在此，必须判断大部分在市场上常见的物品并且必须估计这些物品是否已被改变以及这些物品是否包含危险的产品或物质。该判断一般基于个人的经验值和自己的估计来进行。

发明内容

本发明的任务是可靠地实现安全检控和爆炸物清除。

该任务通过独立权利要求的特征解决。本发明的扩展由从属权利要求和下面的描述给出。

下面描述的实施例同样地涉及检查装置、程序元件、计算机可读介质和方法。换句话说，下面在检查装置方面描述的特征也可以在方法中实施为相应的方法步骤。此外可能的是，所提到的所有方法步骤也可以由检查装置、必要时结合操作人员来执行。

根据本发明的第一方面，说明一种用于在爆炸物清除和/或安全检控的区域中识别危险对象的检查装置。所述检查装置具有用于检查危险对象并且用于产生该对象的图像的传感器和图像数据生成装置。此外设置用于将所述图像与已知的、存储的参考图像相比较的比较单元，其中所述参考图像是参考对象的数字图像。

参考图像例如可以存储在检查装置的外部或者存储在检查装置的存储器上。例如，检查装置可以连接到中央数据库，参考对象的数字图像就存储在所述中央数据库上。数据连接在此可以根据实施方式有线地和/或无线地进行。

尤其可能的是，检查装置实施为多部分并且在检查装置的各个单元之间具有有线的或无线的接口。

传感器和图像数据生成装置例如可以与比较单元有明显间距地布置。这可以用于保护操作人员。

因此，传感器和图像数据生成装置是一种执行成像方法的装置。该装置例如可以是用于产生对象的X射线图像的X射线设备、用于产生对象的超声图像的超声设备、用于产生对象的MR图像的磁共振设备和/或用于产生对象的PET图像的正电子发射断层造影设备。

除此之外，还可以产生所述对象的视频记录，然后这些视频记录与其余的图像数据一起传送给比较单元。

此外，比较单元可以被实施为自动地、部分自动地和／或手动地产生虚拟电路，以便显示位于对象中的可能爆炸装置的功能。此外，比较单元可以实施为自动检验所述虚拟电路。

使用者例如可以根据对象的图像借助比较单元的相应输入和操作设备（该输入和操作设备例如可以是单独的膝上型电脑、便携式操作单元或比较单元的操作台）产生虚拟电路。该电路的产生可以由比较单元支持，例如通过由该比较单元预先给定确定的电路部件，然后这些电路部件必须被组合起来。

根据本发明的另一实施方式，电路产生也可以全自动地进行。

然后在产生虚拟电路之后，比较单元自动检验所产生的虚拟电路是否能够工作。这可以明显减轻炸弹排除人员的工作。

根据本发明的另一方面，比较单元被实施为手动调节过滤功能，以便简化从包括多个不同参考图像的数据组中对一个参考图像的选择。

使用者可以例如在考虑确定的产品分类的情况下自主地设置相应的滤波器（过滤功能）。通过这种方式可以简化对象或包含在对象中的对象（吹风机、无线电、移动电话、爆炸装置等）的识别。

根据本发明的另一方面，检查装置被实施为用于识别所述对象中包含的爆炸装置和燃烧装置。

所述检查装置例如可以实施为在现场使用的移动设备。

根据本发明的另一方面，所述传感器装置实施为产生对象的X射线图像、超声图像、MR图像和/或PET图像。

根据本发明的另一方面，所述检查装置还具有携带所述传感器和图像数据生成装置的移动机器人单元。

所述移动机器人单元尤其是可以用在爆炸物清除的区域中。

根据本发明的另一方面，所述检查装置实施为用于行李、货物或例如邮递包裹的安全检控装置。这样的安全检控装置在机场或其它包装设备中使用。

根据本发明的另一方面，所述检查装置实施为人员检控装置，例如以全身扫描装置的形式。

在这种情况下，检查可以基于X射线或者基于所谓的太赫兹方法进行。这两种检查方法在所谓身体扫描仪的领域中已知。

根据本发明的另一方面，所述检查装置实施为自动执行所述比较并且基于该比较来进行对象的分类。

由此不需要与使用者的交互。可能的还有，所述检查装置进行预先选择并且由使用者来验证该预先选择的正确性。

根据本发明的另一方面，说明一种用于在爆炸物清除和/或安全检控的区域中识别危险对象的方法。首先检查对象，接着产生所述对象的图像。该图像例如是X射线图像或者是上述图像中的另一种图像。

接着从多个参考图像中选择一个参考图像，其中这些参考图像是参考对象的数字图像。

通过接着将参考图像与对象的图像相比较可以确定所述对象是否是危险对象。

此外所述方法可以实施为自动地、部分自动地或者手动地产生虚拟电路，以显示位于对象中的可能爆炸装置的功能。接着可以执行对该虚拟电路的自动检验。

也可以执行对过滤功能的手动调节，以便简化从包括多个不同参考图像的数据组中对一个参考图像的选择。

根据另一方面，可以自动执行所述比较并且基于该比较执行对象的分类。

根据本发明的另一方面，说明一种程序元件，该程序元件在上面以及下面所描述的检查装置的处理器上实施时引导所述检查装置执行上述和下面描述的方法步骤中的至少一些或者甚至全部。

根据本发明的另一方面，说明一种计算机可读介质，在该计算机可读介质上存储了相应的程序元件，该程序元件在（如上面以及下面所描述的）检查装置的处理器上实施时引导所述检查装置执行上述和下面描述的方法步骤中的至少一些。

在此，所述程序元件是计算机程序或存储在检查装置的处理器上的软件的一部分。处理器在此同样可以是本发明的主题。此外，该实施方式包括通过更新（Update）而促使现有程序用于本发明的使用的程序元件。

附图说明

下面参照附图描述本发明的实施例。

图1示出根据本发明的实施例的比较单元的显示屏的显示屏图示。

图2示出图1的图示的三个选择区域。

图3A示出根据本发明实施例的参考对象列表。

图3B示出根据本发明实施例的可选择参考对象的图像图示。

图4示出根据本发明实施例的用于选择搜索功能的图示。

图5示出根据本发明实施例的对象的详细视图。

图6示出根据本发明实施例的对象的图像的图示。

图7示出对象的图像与参考对象的图像之间的比较。

图8示出根据本发明实施例的电路产生的过程。

图9示出根据本发明实施例的方法的流程图。

图10示出根据本发明实施例的检查装置。

图11示出根据本发明另一实施例的检查装置。

图12示出根据本发明另一实施例的检查装置。

图13示出根据本发明实施例的比较单元。

具体实施方式

附图中的图示是示意性的而不是按比例的。

如果在下面的附图描述中在不同的附图中使用相同的附图标记，则这些附图标记表示相同或类似的元件。但是，相同或类似的元件也可以通过不同的附图标记表示。

图1示出比较单元1004（参见图10）的显示屏的图示。

检查装置能够提供作为图像显示的可疑对象（例如X射线图像）与来自数据库中的参考对象的基本上无延迟的比较，以通过该可疑对象判断实际的威胁。提供参考对象的可交互使用的、数字的图像和部件目录。这些参考对象例如是可以在可疑的和危险的对象中找到的并且必须被识别出来的对象。尤其可以是非常规的爆炸装置和/或燃烧装置（所谓的USBV或IED，即“Improvised Explosive Device（简易爆炸装置）”）。

此外存在在识别了危险对象之后设计虚拟电路以显示和模拟可能爆炸装置的功能的可能性。

由此，爆炸物排除人员几乎不受限制地使用很多数据，软件的使用也节省了力气。此外，可以通过使用过滤功能以及通过实施简单的操作单元来赢得时间。

在安全检控的区域中同样可以为安全检控设备（例如X射线检控设备）的操作者赢得显著的时间，尤其是当可疑物存在于可疑对象的内容中时。此外可以明显提高可靠性，因为判断可以基于参考对象而不是基于个人估计来做出。

另外，可以自动或部分自动地做出判断。

通过上面和下面描述的用于爆炸物清除和安全检控的图像分析，对应用者来说可以将可疑的和/或危险的对象（例如非常规的爆炸和燃烧装置）的图像（例如X射线图像）快速地和不复杂地与参考对象相比较。

下面以基于X射线的检查装置为例描述该系统。但是，下面的描述当然还适用上述替换的检查装置。

该系统在位于检控者的工位处的X射线检控附近。在对可疑对象的内容的判断不确定的情况下，检控者在系统部件之一的操作界面（例如触摸表面）上选择相应的参考对象组，例如吹风机或移动电话，并且选择所提供的参考产品。通过选择参考产品，该产品被放大并且被更精确地显示。由此可能引入的参考产品和可疑对象的图像之间的比较使得操作者可以检查市场上常见的设备的不可更改性并且必要时引入后续措施。

如果操作者找到危险物品或物质，则操作者可以引入交叉检控并且相应于所谓的“I4C IED Component Catalogue + Circuit Constructor（I4C IED部件目录+电路构造器）”比较电零件和有爆炸危险的零件，以获得关于危险性的确认。

I4C IED部件目录+电路构造器是计算机软件，该计算机软件允许将对象的图像与参考图像相比较，并且此外使得可以随后产生虚拟电路，然后又检验这样产生的电路的功能效率。

下面描述所谓的I4C IED部件目录+电路构造器。

该计算机程序产品（也称为程序元件或计算机程序元件或计算机程序）尤其适用于通过警察或军队的炸弹以及爆炸装置排除人员使用，但是当然也可以在安全检控时使用。

警察和军队的排除人员们通常被迫在清除诱杀装置（所谓的IED）之前收集关于IED的信息。属于这种信息的有X射线等，以提供对象的内在生命和功能的印象。在X射线图像上识别出的部分必须全部被识别出并且被分配给功能。在该分析之后才可以进行面向位置的判断，如下面还要讲述的。根据负荷大小和负荷类型，这可以从爆炸或射击技术的排除经由手动拆卸发展到灾难警报的触发。

根据本发明的一个方面，检查装置使得应用者可以精确地分析IED的X射线图像。可以借助过滤器来明确地分配组件。在对组件进行可视化的识别之后，通过软件来描述作用方式和在IED中的可能使用。为了理解IED而虚拟地布置所选择的部分，以由此产生示意性的接线图。软件被用作可在计算机单元1004（参见图10至图13）上操作的工具，例如排除人员以及安全人员的“粗略笔记本”或便签簿。

本发明的计算机程序可以在市场上常见的操作系统上运行。在启动之后要求登录，该登录防止未经授权的访问。

作为基本功能，主侧例如提供目录和包含的零件的显示、输入的（X射线）记录的可疑对象/IED的输入功能和显示（如用于产生接线图的白板）、报告功能（Report）、帮助功能和程序结束功能。

相应的显示屏图示例如在图1中示出，其中目录和若干所包含的零件3的图示被反映出来。如果选择确定的零件（对象），则该零件作为对象1显示在显示屏区域2上。

选择数字5或20：

例如，可以分别用5个所显示的零件在侧面在左显示屏边缘处或者在整个侧面用20个零件显示目录，以便能进行更为快速的选择。在仅用5个零件显示的情况下，在选择时显示屏的大部分被详细视图所填满。在具有20个零件的视图的情况下，显示屏在选择一个零件之后跳至“5-视图”，以显示该选择。然后必须又重新选择“20-视图”。

图2示出用于选择不同的视图的相应的选择键21,22和23。

X射线视图或混合视图：

在概览5或20中所显示的所有零件都在3个视图中显示并且在此可以向上滚屏或向下滚屏。该显示例如作为纯X射线视图进行，该X射线视图具有来自例如3个方向的X射线记录，或者作为混合视图进行，该混合视图具有来自正视图的X射线记录、来自正视图的照片以及相应的线路标记和符号。

列表或图像：

一般地，借助显示为图像的零件执行搜索（参见图3B）或显示为列表，在该列表中将这些零件的专业概念分配给不同的组（参见图3A）。

搜索支持：

对确定的零件的搜索可以通过多个功能来支持。

例如可以设置所谓的“搜索按钮”。在选择搜索区域（搜索按钮）的情况下，自动出现针对搜索概念的窗口以及虚拟键盘。根据关键词在整个数据库中搜索。搜索结果可以通过事后激活过滤目录来精确化。这在图4中示出。

此外可以选择过滤目录，以便还能结构化地执行搜索。过滤目录的划分不一定仅根据技术的和电工技术的考虑来进行，而是还可以允许对操作人员（爆炸物和燃烧装置排除人员）进行分类。从而例如可以既在电子装置又在开关中显现光灵敏的电阻。

可以划分为以下目录：

-连接完成和封装好的系统，

-开关，

-电源，

-附加部件，

-电子装置，

-危险物质。

详细视图：

在详细视图中分别显示从概览中选择的图像、X射线图像或符号。一般地，在详细视图中存在向所显示的零件添加用于调用关于功能的附加信息以及显现附加选项的选择的可能性。

作为功能键显示的这些选项提供在不同的方向上移动图像、放大和缩小图像或者对图像质量进行后处理的可能性。

这在图5中示出。

比较：

通过选择比较功能（“Compare-Function”）来划分显示屏，并且从界面“IED Xray”中显现所选择的图像，以便在搜索期间实现与IED的直接匹配。

这例如在图7中示出，其中在显示屏片段701上将可疑对象的图像与参考对象图像702对比地示出。

下面描述输入的可疑对象的记录（例如X射线记录）的输入和显示。

输入：

输入图像的前提是，被用于生成X射线记录的X射线软件允许输出图像。区域“浏览图像”打开弹出框，在该弹出框中可以选择两个所输出的图像的目标地点。所选择的文件通过“输入”作为显示得小的图像被接纳到对新的可能IED的选择中，并且在界面“IED Xray”上显示。通过选择“清除”可以又从该选择中除去所选择的IED。

显示：

所选择的IED的图像在大的显示屏区域601中被放大地显示（参见图6）。对于该视图又提供详细视图的所有功能。为了实现零件和IED之间的精确匹配，可以通过选择“Compare（比较）”来划分显示屏。从而产生两个并排的详细视图，它们具有直接对比显示的所有功能。在界面“IED Xray”中仅提供位于选择中的零件来用于比较。这些零件位于显示屏边缘703处的狭窄的一列中（参见图7），并且可以通过在其视图中的选择区域来改变。

下面详细解释虚拟电路的产生。

该功能在产生简化的接线图时有助于在IED中的零件与其功能的空间分配，并且由此有助于理解IED是如何工作的。

所选择的零件：

所有位于选择中的零件都在概览中（例如在所谓的“5”概览中（参见图8））显示。

产生接线图：

部分的分配或者在空的背景（“Whiteboard（白板）”）上进行或者在IED X射线记录的所输入和所选择的图像上进行。在两种情况下都称为白板。

在“5”概览中选择零件，并且然后在白板上选择该零件应当定位于的位置。该零件在所选择的位置上显现并且自动显示为符号。所插入的符号可以随时移动并且又被除去。

为了在该分配期间保证看到概览，可以随时通过按钮隐去和重新显现所有符号以及IED X射线记录。

通过相应的按钮，可以用线将符号连接起来，以产生接线图。

根据本发明的特定实施例，接线图产生可以全自动地进行。

报告：

为了产生报告或为了将情况在数据库系统中存档，可以存储和输出不同的知识。

这些知识在此例如是所识别的零件的类型、所生成的接线图、所输入的附加信息和/或完整情况的存储。

帮助：

在按下帮助区域之后可以按下任意其它按键，以获得关于该按键的信息。在相应的按键旁边显现具有帮助文本的区域。

结束程序：

在按下该区域之后显现程序是否应当真的结束的安全查询。在确认之后关闭所述程序。当前情况被冻结并被自动存储。

该计算机程序可以用于军队和警察的排除人员使用。此外可以在X射线检控或其它行李或人员检控的情况下以用于爆炸物清除和安全检控的图像分析的方式进行民用目的。可疑的或者已经识别为危险的对象可以借助该程序来进行比较。

图9示出根据本发明实施例的方法的流程图。

该方法在步骤901开始并且在步骤902进行对象的传感器检查。该对象例如可以是行李、运输货物、邮包或可疑对象，例如爆炸装置。

在步骤903中基于该传感器的（成像的）检查判断所述对象是否可能是危险对象。如果不是这种情况，则该检查方法在步骤907结束。

但是如果判断该对象原则上可能是危险对象，则在步骤904中从数据库中选择参考产品或参考对象，然后在步骤905中根据视觉分析判断该对象是否包含与参考产品对应的产品或者是否是与参考产品对应的产品，其中该视觉分析是在参考产品和分类为危险的对象之间的视觉比较。如果不是这种情况，则选择另一个参考产品（步骤904）。如果在步骤905判断该对象是与参考产品对应的产品或是该对象包含这样的产品，则可以在步骤906中产生虚拟接线图。该虚拟接线图产生由计算机支持地基于对被检查对象记录的图像来进行。

此后在步骤907中检验该接线图是否能工作并且该接线图能以何种形式工作。这可以极大地减轻炸弹排除人员的工作。

在步骤908中，该方法结束。

图10至12示出检查装置100的示例。在图10的情况下是X射线设备，例如计算机断层造影设备1001，该计算机断层造影设备1001构成为环形并且待检查对象1002穿过该计算机断层造影设备。X射线设备1001连接到图像数据生成装置1003，该图像数据生成装置产生待检查对象1002的X射线图像并且然后将该X射线图像转发给比较单元1004（该比较单元例如是膝上型电脑等）。

图11示出携带传感器装置1001的机器人1101形式的检查装置100。对象1002的所记录的数据可以通过无线接口1103发送给远处布置的接收器1102，该接收器与图像数据生成装置1003和比较单元1004连接并且向它们传送所接收的数据。

图12示出所谓的全身扫描仪1001，该全身扫描仪是所述检查装置的一部分。

图13示出比较单元1004的示例，该比较单元在这种情况下具有处理器1301和存储单元1302以及用户界面1303。

存储单元1302例如可以是上面提到的计算机可读介质。

本发明涉及在爆炸物清除和安全检控的区域中对危险对象的识别。记录对象的图像并且与存储的参考对象的图像相比较。参考对象的图像的选择可以通过使用确定的过滤功能来减轻难度和加速。通过这种方式可以更快地以及具有高精度地执行待检查对象的分类。

补充地还要指出，“包括”和“具有”不排除其它元件或步骤，并且“一个”或“一”也不排除多个。此外还要指出，参照上述实施例之一所描述的特征或步骤也可以与上述其它实施例的其它特征或步骤组合地使用。权利要求中的附图标记不应当看作是限制。

Claims (11)

1.一种用于在爆炸物清除和/或安全检控的区域中识别危险对象（1002）的检查装置（100），所述检查装置具有：

用于检查该对象的传感器装置（1001）和用于产生该对象的图像的图像数据生成装置（1003）；

用于将所述图像与已知的、存储的参考图像相比较的比较单元（1004），其中所述参考图像是参考对象的数字图像，并且其中比较单元（1004）此外被实施为自动地、部分自动地或手动地产生虚拟电路，以便显示位于对象中的可能爆炸装置的功能。

2.根据权利要求1的检查装置，

其中比较单元此外被实施为自动检验所述虚拟电路。

3.根据权利要求1或2的检查装置，

其中比较单元（1004）被实施为手动调节过滤功能，以便简化从包括多个不同参考图像的数据组中对一个参考图像的选择。

4.根据权利要求1或2的检查装置，

被实施为识别在所述对象中包含的爆炸装置和燃烧装置。

5.根据权利要求1或2的检查装置，

其中所述传感器装置（1001）被实施为产生对象的X射线图像、超声图像、MR图像和/或PET图像。

6.根据权利要求1或2的检查装置，

其中所述检查装置还具有携带所述传感器和图像数据生成装置的移动机器人单元（1101）。

7.根据权利要求1或2的检查装置，

被实施为用于行李、货物和/或邮递包裹的安全检控装置。

8.根据权利要求1或2的检查装置，

被实施为人员检控装置，尤其是以全身扫描装置的形式。

9.根据权利要求1或2的检查装置，

被实施为自动执行所述比较并且基于该比较来进行对象（1002）的分类。

10.一种用于在爆炸物清除和/或安全检控的区域中识别危险对象的方法，该方法具有以下步骤：

检查对象；

产生所述对象的图像；

从多个参考图像中选择一个参考图像；

将参考图像与对象的图像相比较；

其中参考图像是参考对象的数字图像；

该方法此外具有步骤：

产生虚拟电路，以显示位于对象中的可能爆炸装置的功能。

11.根据权利要求10的方法，此外具有步骤：

自动检验所述虚拟电路。