CN104392084A - 基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立方法和装置，所述方法包括：针对每种违禁物品，提取该种违禁物品的标准品基于太赫兹频段的特征数据：将该标准品放置于太赫兹光路中，测量该标准品的太赫兹时域波形数据后，进行快速傅里叶变换，得到该标准品的太赫兹频域波形数据；根据该标准品的太赫兹频域波形数据以及预先算得的参考太赫兹频域波形数据，计算出该标准品的吸收谱数据，并从中确定出特征峰数据后作为该标准品的特征数据；将各种违禁物品的标准品的特征数据存储到标准品特征数据库中。本发明的技术方案中，调用标准品特征数据库中的数据与被测物的吸收谱数据进行对比，有利于更为准确地判断出被测物是否为违禁物品。

Description

基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立方法和装置

技术领域

本发明涉及光谱领域，尤其涉及一种基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立方法和装置。 

背景技术

目前，对违禁物品的检测已经广泛地应用在机场、海关、车站、港口、核电站、政府机关、邮检中心、法院、大使馆等场所，用以检测出人员随身携带、或者行李中的违禁物品，从而保障安全。 

现有的一种违禁物品检测方法为：利用X光照射被测物，根据X光透射的原理，显示出被测物的形状轮廓，并对不同密度的被测物分别以不同的颜色进行显示，例如有机物显示为橙色，无机物显示为蓝色，混合物显示为绿色。检测人员根据该基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置显示的形状轮廓和颜色，可以较为容易地识别出枪支、刀具等金属类的违禁物品；但是对于化学类的违禁物品(例如炸药、毒品)，该违禁物品的形状通常很难预测，显示的颜色又通常与日用品显示的颜色相同或相近，因此不容易识别出化学类的违禁物品。 

现有的另一种违禁物品检测方法为：利用X光照射被测物，根据康普顿散射原理，显示出被测物的形状轮廓，并以不同的灰度分别显示低原子序数、高原子序数的被测物。检测人员根据该基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置显示的形状轮廓和灰度，可以较为容易地识别出枪支、刀具等金属类的违禁物品。但是对于化学类的违禁物品(例如炸药、毒品)，该违禁物品的形状通常很难预测；事实上，无论是违禁物品还是日用品都可以只包含低原子序数的成分、只包含高原子序数的成分，或者既包含低原子序数的成分又包含高原子序数的成分；导致该违禁物品显示的灰度通常与日用品显示的灰度相同或相近；造成检测人员根据该违禁物品检测方法不容易识别出化学类的违禁物品。 

本发明的发明人发现，在同一太赫兹光路中，不同的违禁物品对太赫兹(Thz)频段的电磁波(本文中简称为太赫兹波)具有不同的吸收特征；太赫兹波的波长在30μm-3mm之间，在电磁波谱中介于微波与红外光波之间，属于远红外波段。将被测物对太赫兹波的吸收数据，与各种违禁物品对太赫兹 波的吸收特征进行比较，可以更为准确地判断出被测物是否为违禁物品。 

然而，在实际操作中，很难为每个太赫兹光路都配备一套包含各种违禁物品的标准品；即使一个太赫兹光路配备有成套的各种违禁物品的标准品，但是设置在各应用场所的太赫兹光路所配的判断装置的功能有限，该判断装置自动识别出的每个标准品对太赫兹波的吸收特征尚不完全准确(甚至不具备识别标准品对太赫兹波的吸收特征的功能)，影响了判断被测物是否为违禁物品的准确性。此外，太赫兹光路及其识别装置每判断一个被测物，通常需要测试一整套违禁物品的标准品作为对比，效率过于低下。 

因此，有必要提供一种基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立方法和装置，以更为准确地确定出各种违禁物品的标准品对太赫兹波的吸收特征，从而更为准确地判断出被测物是否为违禁物品。 

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明实施例提供了一种基于太赫兹频段的物品特征数据库建立方法和装置，以更为准确地确定出各种违禁物品的标准品对太赫兹波的吸收特征，从而更为准确地判断出被测物是否为违禁物品。 

本发明实施例提供了一种基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立方法，包括： 

针对每种违禁物品，提取该种违禁物品的标准品基于太赫兹频段的特征数据： 

将该种违禁物品的标准品放置于太赫兹光路中，测量该标准品的太赫兹时域波形数据；对得到的太赫兹时域波形数据进行快速傅里叶变换，得到该标准品的太赫兹频域波形数据；根据该标准品的太赫兹频域波形数据以及参考太赫兹频域波形数据，计算出该标准品的吸收谱数据；从该标准品的吸收谱数据中确定出该标准品的特征峰数据后，将该标准品的特征峰数据作为提取出的该种违禁物品的标准品的特征数据； 

将提取出的各种违禁物品的标准品的特征数据存储到所述标准品特征数据库中； 

其中，所述参考太赫兹频域波形数据是预先计算得到的：在所述太赫兹光路中，测量没有任何标准品的情况下的太赫兹时域波形数据，作为参考太赫兹时域波形数据；将所述参考太赫兹时域波形数据进行快速傅里叶变换，得到所述参考太赫兹频域波形数据。 

较佳地，所述根据该标准品的太赫兹频域波形数据以及参考太赫兹频域波形数据，计算出该标准品的吸收谱数据，具体包括： 

针对该标准品的太赫兹频域波形数据中的每个频点，根据该标准品的太赫兹频域波形数据、以及参考太赫兹频域波形数据在该频点的fft值，计算该标准品在该频点的吸收系数； 

由计算得到的该标准品在各频点的吸收系数组成该标准品的吸收谱数据。 

较佳地，所述根据该标准品的太赫兹频域波形数据、以及参考太赫兹频域波形数据在该频点的fft值，计算该标准品在该频点的吸收系数，具体包括： 

根据如下公式1计算出该标准品在该频点的吸收系数α_j： 

${\mathrm{\α}}_j=-\ln {\left|\frac{{\mathrm{fft}}_j(\mathrm{sam},2^m)}{{\mathrm{fft}}_j(\mathrm{ref},2^m)}\right|}^2$ …………………………(公式1) 

其中，j为0到2^m-1之间的非负整数，fft_j(sam,2^m)、fft_j(ref,2^m)分别表示该标准品的太赫兹频域波形数据、参考太赫兹频域波形数据在频点ω_j的fft值，ω_j表示该标准品的太赫兹频域波形数据中的该频点。 

较佳地，所述从该标准品的吸收谱数据中确定出该标准品的特征峰数据，具体包括： 

选取该标准品的吸收谱数据的各波峰中峰值最高的波峰的数据作为该标准品的特征峰数据；或者 

针对所述违禁标准品的吸收谱数据的每个波峰，以该波峰为中心的设定频段，若该波峰的峰值最高，则将该波峰的数据作为该标准品的特征峰数据。 

进一步，在所述将提取出的各种违禁物品的标准品的特征数据存储到所述标准品特征数据库前，还包括： 

对于每种违禁物品，将该种违禁物品的标准品的吸收谱数据也作为该种违禁物品的标准品的特征数据。 

进一步，在所述将提取出的各种违禁物品的标准品的特征数据存储到所述标准品特征数据库后，还包括： 

将被测物放置于太赫兹光路中，测量所述被测物的太赫兹时域波形数据； 

对得到的太赫兹时域波形数据进行快速傅里叶变换，得到所述被测物的太赫兹频域波形数据； 

根据所述被测物的太赫兹频域波形数据以及参考太赫兹频域波形数据，计算出所述被测物的吸收谱数据； 

将所述被测物的吸收谱数据与所述标准品特征数据库中预先存储的各种违禁物品的标准品的特征峰数据进行比较，判断所述被测物是否为其中一种违禁物品。 

较佳地，所述将所述被测物的吸收谱数据与所述标准品特征数据库中预先存储的各种违禁物品的标准品的特征峰数据进行比较，判断所述被测物是否为其中一种违禁物品，具体包括： 

对于所述标准品特征数据库中预先存储的一种违禁物品的标准品的特征峰数据，将该标准品的吸收谱数据的特征峰所对应的频点作为中心频点，将该中心频点两边设定范围的频段作为比对窗口；判断所述被测物的吸收谱数据在所述比对窗口内是否存在波峰；若不存在，则判断所述被测物不是该种违禁物品。 

进一步，在所述判断所述被测物的吸收谱数据在所述比对窗口内是否存在波峰后，还包括： 

若判断存在波峰，则将所述被测物的吸收谱数据与该种违禁物品的标准品的吸收谱数据进行比较，判断所述被测物是否为该种违禁物品。 

较佳地，所述将所述被测物的吸收谱数据与该种违禁物品的标准品的吸收谱数据进行比较，判断所述被测物是否为该种违禁物品，具体包括： 

统计所述被测物的吸收谱数据的波峰总数； 

对于该标准品的吸收谱数据的每个波峰，在该波峰所对应的频点为中心的设定窗口频段内，若判断所述被测物的吸收谱数据存在波峰，则将该频点记为一个相似点，并计算两个波峰的峰值差，作为该相似点处的峰值差； 

根据得到的相似点的个数、每个相似点处的峰值差、所述被测物的吸收谱数据的波峰总数，以及该标准品的吸收谱数据的波峰总数，计算所述被测物与该标准品之间的相似度； 

若计算得到的相似度大于设定的相似度阈值，则判断所述被测物是该种违禁物品；否则，判断所述被测物不是该种违禁物品。 

本发明实施例还提供了一种基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置，包括： 

时域数据检测模块，用于针对每种违禁物品，测量该种违禁物品的标准品在太赫兹光路中的太赫兹时域波形数据； 

频域数据计算模块，用于对所述时域数据检测模块测量得到的每种违禁物品的标准品的太赫兹时域波形数据进行快速傅里叶变换，得到每种违禁物 品的标准品的太赫兹频域波形数据； 

特征提取模块，用于针对根据所述频域数据计算模块得到的每种违禁物品的标准品的太赫兹频域波形数据，根据该种违禁物品的标准品的太赫兹频域波形数据以及参考太赫兹频域波形数据，计算出该种违禁物品的标准品的吸收谱数据；从该种违禁物品的标准品的吸收谱数据中确定出该标准品的特征峰数据后，将该特征峰数据作为提取出的该种违禁物品的标准品的特征数据存储到所述标准品特征数据库中。 

进一步，所述基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置，还包括： 

参考时域波形测量模块，用于在所述太赫兹光路中，测量没有任何标准品的情况下的太赫兹时域波形数据，作为参考太赫兹时域波形数据； 

参考频域波形计算模块，用于将所述参考时域波形测量模块测量得到的参考太赫兹时域波形数据进行快速傅里叶变换，得到所述参考太赫兹频域波形数据进行存储。 

较佳地，所述特征提取模块还用于对于每种违禁物品，将该种违禁物品的标准品的吸收谱数据也作为该种违禁物品的标准品的特征数据。 

本发明的技术方案中，对于各种违禁物品的标准品，提取该标准品的基于太赫兹频段的特征数据，存储于标准品特征数据库中；标准品特征数据库中的数据可供，与被测物的基于太赫兹波段的吸收谱数据进行对比，有利于根据对比结果更为准确地判断出被测物是否为违禁物品。 

而且，上述对比过程中，直接调用标准品特征数据库中的数据，与实测一整套各种违禁物品的标准品的基于太赫兹频段的特征数据相比，效率大为提高。 

附图说明

图1为本发明实施例的获取太赫兹光路的参考太赫兹频域波形数据的方法的流程示意图； 

图2a为本发明实施例的对于每种违禁物品，提取该种违禁物品的标准品基于太赫兹频段的特征数据的方法的流程示意图； 

图2b为本发明实施例的违禁物品的标准品的吸收谱数据和特征峰数据的实例示意图； 

图3为本发明实施例的基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置判断被测物是否为违禁物品的方法的流程示意图； 

图4为本发明实施例的将被测物的吸收谱数据与一种违禁物品的标准品 的吸收谱数据进行比较，判断该被测物是否为该种违禁物品的方法的流程示意图； 

图5为本发明实施例的基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置的内部结构的框架示意图。 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。 

本申请使用的“模块”、“系统”等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限于：处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，计算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是模块。一个或多个模块可以位于执行中的一个进程和/或线程内。 

本发明的发明人考虑到，对于每种违禁物品的标准品，可以将该标准品放置到太赫兹光路中，测得该标准品的太赫兹波形数据；并与太赫兹光路中未放置标准品时的参考太赫兹波形数据一起，确定出该标准品对太赫兹波的吸收数据；从该标准品的吸收数据中提取出吸收特征，存储数据库中，从而实现了更为准确地确定出各种违禁物品的标准品对太赫兹波的吸收特征。各检测场所的太赫兹光路的判断装置可以直接调用上述数据库中各种违禁物品的标准品的吸收特征，用以与被测物的吸收数据进行对比；从而可以更为准确地判断出被测物是否为违禁物品。 

而且，本发明实施例中的基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置也可以具备判断被测物是否为违禁物品的功能。 

下面结合附图详细说明本发明的技术方案。 

本发明实施例的基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立之前，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置需要获取太赫兹光路的参考太赫兹频域波形数据，该获取方法的流程示意图如图1所示，包括如下步骤： 

S101：在太赫兹光路中，测量没有任何标准品的情况下的太赫兹时域波形数据，作为参考太赫兹时域波形数据。 

具体地，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置开启太赫兹光路 后，在该太赫兹光路中未放置任何违禁物品的标准品的情况下，周期性采集该太赫兹光路中的太赫兹波(简称参考太赫兹波)的信号强度值，得到太赫兹时域波形数据，作为参考太赫兹时域波形数据。 

参考太赫兹时域波形数据可以记为k行两列的数组(t,ref)，t列中的数据为各采集时刻，ref列中的数据为参考太赫兹波在各采集时刻的信号强度值，k为自然数。 

S102：将参考太赫兹时域波形数据进行快速傅里叶变换，得到参考太赫兹频域波形数据。 

具体地，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置对步骤S101中得到的参考太赫兹时域波形数据，进行2^m个变换点(即频点)的快速傅里叶变换fft，得到参考太赫兹频域波形数据。m为自然数且2^m比2^m-1和2^m+1更接近于k；较佳地，2^m等于1024。 

参考太赫兹频域波形数据可以记为2^m行两列的数组(ω,fft(ref,2^m))，ω列中的数据为各频点，fft(ref,2^m)列中的数据为参考太赫兹频域波形数据中的在各频点的fft值。 

本发明实施例中，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立方法包括：针对每种违禁物品，提取该种违禁物品的标准品基于太赫兹频段的特征数据；并将提取出的各种违禁物品的标准品的特征数据存储到标准品特征数据库中。 

其中，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置对于每种违禁物品，提取该种违禁物品的标准品基于太赫兹频段的特征数据的方法，其流程示意图如图2a所示，包括如下步骤： 

S201：将该种违禁物品的标准品放置于太赫兹光路中，测量该标准品的太赫兹时域波形数据。 

具体地，技术人员将违禁物品的标准品放置于太赫兹光路中后，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置周期性采集太赫兹光路中的太赫兹波的信号强度值，得到该标准品的太赫兹时域波形数据。 

违禁物品的标准品的太赫兹时域波形数据可以记为k行两列的数组(t,sam)，t列中的数据为各采集时刻，sam列中的数据为该标准品的太赫兹波在各采集时刻的信号强度值。 

S202：对步骤S201中得到的太赫兹时域波形数据进行快速傅里叶变换，得到该标准品的太赫兹频域波形数据。 

具体地，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置对步骤S201中得到的违禁物品的标准品的太赫兹时域波形数据，根据与步骤S102中相同的2^m个变换点，进行快速傅里叶变换，得到该标准品的太赫兹频域波形数据。 

违禁物品的标准品的太赫兹频域波形数据可以记为2^m行两列的数组(ω,fft(sam,2^m))，ω列中的数据为各频点，fft(sam,2^m)列中的数据为该标准品的太赫兹频域波形数据中的在各频点的fft值。 

S203：根据该种违禁物品的标准品的太赫兹频域波形数据以及步骤S102中的参考太赫兹频域波形数据，计算出该标准品的吸收谱数据。 

具体地，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置对于步骤S202中得到的违禁物品的标准品的太赫兹频域波形数据中的每个频点ω_j，根据该标准品的太赫兹频域波形数据中的在该频点的fft值、参考太赫兹频域波形数据中的在该频点的fft值，以及如下公式1计算该标准品在该频点的吸收系数α_j： 

${\mathrm{\α}}_j=-\ln {\left|\frac{{\mathrm{fft}}_j(\mathrm{sam},2^m)}{{\mathrm{fft}}_j(\mathrm{ref},2^m)}\right|}^2$ …………………………(公式1) 

公式1中，j为0到2^m-1之间的非负整数；fft_j(sam,2^m)、fft_j(ref,2^m)分别表示该标准品的太赫兹频域波形数据、参考太赫兹频域波形数据在频点ω_j的fft值。 

之后，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置将由计算得到的违禁物品的标准品在各频点的吸收系数组成该种违禁物品的标准品的吸收谱数据。该标准品的吸收谱数据可以记为2^m行两列的数组(ω,α)，α列中的数据为该种违禁物品的标准品在各频点的吸收系数。 

S204：从该种违禁物品的标准品的吸收谱数据中确定出该标准品的特征峰数据后，将该标准品的特征峰数据作为提取出的该种违禁物品的标准品的特征数据。 

具体地，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置从步骤S203中得到的违禁物品的标准品的吸收谱数据中，确定出该标准品的吸收谱的各波峰的数据；并可以采用多种方法确定出该标准品的特征峰数据。 

基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置确定出该标准品的特征峰数据的一种方法具体包括：选取该标准品的吸收谱数据的各波峰中峰值最高的波峰的数据作为该标准品的特征峰数据。特征峰数据具体包括：特征峰所对应的频点、该种违禁物品的标准品在该频点的吸收系数。例如，图2b的横、纵坐标分别表示太赫兹波的频率(各频点)、该种违禁物品的标准品在太赫兹 频段的吸收系数，图2b中的吸收系数-频率曲线表示该种违禁物品的标准品的吸收谱数据，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置可以从图2b中选取吸收系数最大(1.0附近)的波峰的数据作为该标准品的特征峰数据。 

基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置确定出该标准品的特征峰数据的另一种方法具体包括：针对该种违禁物品的标准品的吸收谱数据的每个波峰，在以该波峰为中心的设定频段内，若判断出该波峰的峰值最高，则将该波峰的数据作为该标准品的特征峰数据。更优的，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置将确定出的两个波峰的数据作为该标准品的特征峰数据。 

基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置确定出该种违禁物品的标准品的特征峰数据后，将该标准品的特征峰数据作为提取出的该种违禁物品的标准品的特征数据。 

更优的，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置还可以将上述步骤S203中得到的违禁物品的标准品的吸收谱数据也作为该种违禁物品的标准品的特征数据。 

之后，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置可以将上述步骤S101-S102中的参考太赫兹时域波形数据、参考太赫兹频域波形数据，以及步骤S201-S204中提取出的各种违禁物品的标准品的特征数据，都存储到预先创建的标准品特征数据库中。更优的，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置对于每种违禁物品的标准品，还可以将该标准品的代码、名称、类型，与该标准品的特征数据对应存储到标准品特征数据库中。 

本发明实施例中，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置还可以判断被测物是否为违禁物品，该方法的流程示意图如图3所示，包括如下步骤： 

S301：将被测物放置于太赫兹光路中，测量被测物的太赫兹时域波形数据。 

具体地，被测物的携带者或者技术人员将被测物放置于太赫兹光路中，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置周期性采集该太赫兹光路的太赫兹波的信号强度值，得到被测物的太赫兹时域波形数据。 

S302：对步骤S301中得到的被测物的太赫兹时域波形数据进行快速傅里叶变换，得到被测物的太赫兹频域波形数据。 

具体地，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置对步骤S301中得 到的得到的被测物的太赫兹时域波形数据，根据与步骤S102中相同的2^m个变换点，进行快速傅里叶变换，得到被测物的太赫兹频域波形数据。 

被测物的太赫兹频域波形数据可以记为2^m行两列的数组，一列中的数据为各频点，另一列中的数据为该被测物的太赫兹频域波形数据中的在各频点的fft值。 

S303：根据被测物的太赫兹频域波形数据以及参考太赫兹频域波形数据，计算出被测物的吸收谱数据。 

具体地，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置对于步骤S302中得到的被测物的太赫兹频域波形数据中的每个频点，根据该被测物的太赫兹频域波形数据、以及参考太赫兹频域波形数据在该频率的fft值，计算出该被测物在该频点的吸收系数。将该被测物的太赫兹频域波形数据在各频点的fft值代替步骤S203中违禁物品的标准品的太赫兹频域波形数据在各频点的fft值后，计算该被测物在每个频点的吸收系数的具体方法，与步骤S203中计算违禁物品的标准品在每个频点的吸收系数的方法相同，此处不再赘述。 

之后，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置将由计算得到的被测物在各频点的吸收系数组成该被测物的吸收谱数据。 

S304：将被测物的吸收谱数据与标准品特征数据库中预先存储的各种违禁物品的标准品的特征峰数据进行比较，判断该被测物是否为其中一种违禁物品。 

具体地，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置对于每种违禁物品，从上述标准品特征数据库中获取预先存储的该种违禁物品的标准品的特征峰数据，将该标准品的吸收谱数据的特征峰所对应的频点作为中心频点，将该中心频点两边设定范围的频段作为比对窗口；判断被测物的吸收谱数据在该比对窗口内是否存在波峰；若不存在，则判断出该被测物不是该种违禁物品。比对窗口可以根据历史数据、经验或者实际要求等因素确定，不再赘述；用以消除不同时刻、不同测量条件下数据的漂移引起的误差或影响。 

基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置若判断出被测物的吸收谱数据在该比对窗口内存在波峰，则从上述标准品特征数据库中获取该种违禁物品的标准品的吸收谱数据，并将该被测物的吸收谱数据与该种违禁物品的标准品的吸收谱数据进行比较，判断该被测物是否为该种违禁物品，具体方法将在后续进行详细介绍。 

下面详细介绍上述步骤S304中，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建 立装置将被测物的吸收谱数据与一种违禁物品的标准品的吸收谱数据进行比较，判断该被测物是否为该种违禁物品的方法，其流程示意图如图4所示，包括如下步骤： 

S401：统计被测物的吸收谱数据的波峰总数。 

具体地，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置统计被测物的吸收谱数据的波峰总数；并统计该种违禁物品的标准品的吸收谱数据的波峰总数。 

S402：对于该种违禁物品的标准品的吸收谱数据的每个波峰，在该波峰所对应的频点为中心的设定窗口频段内，若判断被测物的吸收谱数据存在波峰，则将该频点记为一个相似点，并计算两个波峰的峰值差，作为该相似点处的峰值差。 

具体地，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置从该种违禁物品的标准品的吸收谱数据中，确定出每个波峰及其所对应的频点；对于确定出的每个波峰，在该波峰所对应的频点为中心的设定窗口频段内，判断被测物的吸收谱数据是否存在波峰；若存在波峰，则将该频点记为一个相似点，并计算两个波峰的峰值差，作为该相似点处的峰值差；若不存在波峰，则忽略该频点相关的数据。 

之后，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置计算出相似点的个数。 

S403：根据步骤S402中得到的相似点的个数、每个相似点处的峰值差、步骤S401中得到的被测物的吸收谱数据的波峰总数，以及该种违禁物品的标准品的吸收谱数据的波峰总数，计算被测物与该标准品之间的相似度。 

具体地，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置根据步骤S402中得到的相似点的个数n_sim、每个相似点处的峰值差、步骤S401中被测物的吸收谱数据的波峰总数n_sam、该种违禁物品的标准品的吸收谱数据的波峰总数n_std，以及如下公式2计算出被测物与该标准品之间的相似度S: 

$S=((\frac{n_{\mathrm{sim}}}{n_{\mathrm{std}}}\×{\mathrm{\ω}}_1)+(\frac{n_{\mathrm{sim}}}{n_{\mathrm{sam}}}\×{\mathrm{\ω}}_2)+(1-\underset{i=1}{\overset{n_{\mathrm{sim}}}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i)\×{\mathrm{\ω}}_3)\×100\%$ ………(公式2) 

公式2中，i为不小于1且不大于n_sim的自然数，p_i表示第i个相似点处的峰值差，ω₁、ω₂、ω₃分别表示三个权重系数。 

S404：若计算得到的相似度大于设定的相似度阈值，则判断被测物是该种违禁物品；否则，判断被测物不是该种违禁物品。 

具体地，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置判断步骤S403中计算得到的相似度S是否大于预先设定的相似度阈值：若是，判断被测物是该种违禁物品，并将标准品特征数据库中预先存储的该种违禁物品的名称、所属种类以及计算出的相似度S进行显示，以供检查人员或技术人员参考；否则，判断被测物不是该种违禁物品。 

基于上述标准品特征数据库建立方法，本发明实施例的基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置的内部结构的框架示意图，如图5所示，包括：时域数据检测模块501、频域数据计算模块502和特征提取模块503。 

时域数据检测模块501用于针对每种违禁物品，测量该种违禁物品的标准品在太赫兹光路中的太赫兹时域波形数据。 

频域数据计算模块502用于对时域数据检测模块501测量得到的每种违禁物品的标准品的太赫兹时域波形数据进行快速傅里叶变换，得到每种违禁物品的标准品的太赫兹频域波形数据。 

特征提取模块503用于针对根据频域数据计算模块503得到的每种违禁物品的标准品的太赫兹频域波形数据，根据该种违禁物品的标准品的太赫兹频域波形数据以及参考太赫兹频域波形数据，计算出该种违禁物品的标准品的吸收谱数据；从该种违禁物品的标准品的吸收谱数据中确定出该标准品的特征峰数据后，将该特征峰数据作为提取出的该种违禁物品的标准品的特征数据存储到标准品特征数据库中。特征提取模块503还用于对于每种违禁物品，将该种违禁物品的标准品的吸收谱数据也作为该种违禁物品的标准品的特征数据。 

更优的，如图5所示，基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置还包括：参考时域波形测量模块504和参考频域波形计算模块505。 

参考时域波形测量模块504用于在太赫兹光路中，测量没有任何标准品的情况下的太赫兹时域波形数据，作为参考太赫兹时域波形数据。 

参考频域波形计算模块505用于将参考时域波形测量模块504测量得到的参考太赫兹时域波形数据进行快速傅里叶变换，得到参考太赫兹频域波形数据，并存储到标准品特征数据库。 

上述时域数据检测模块501、频域数据计算模块502、特征提取模块503、参考时域波形测量模块504和参考频域波形计算模块505的功能的具体实现方法，可以参考上述如图1～图4所示的方法流程步骤的具体内容，此处不再赘述。 

本发明的技术方案中，对于各种违禁物品的标准品，提取该标准品的基于太赫兹频段的特征数据，存储于标准品特征数据库中；标准品特征数据库中的数据可供，与被测物的基于太赫兹波段的吸收谱数据进行对比，有利于根据对比结果更为准确地判断出被测物是否为违禁物品。 

而且，上述对比过程中，直接调用标准品特征数据库中的数据，与实测一整套各种违禁物品的标准品的基于太赫兹频段的特征数据相比，效率大为提高。 

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于计算机可读取存储介质中，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。 

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 

Claims (10)

1.一种基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立方法，其特征在于，包括：

针对每种违禁物品，提取该种违禁物品的标准品基于太赫兹频段的特征数据：

将该种违禁物品的标准品放置于太赫兹光路中，测量该标准品的太赫兹时域波形数据；对得到的太赫兹时域波形数据进行快速傅里叶变换，得到该标准品的太赫兹频域波形数据；根据该标准品的太赫兹频域波形数据以及参考太赫兹频域波形数据，计算出该标准品的吸收谱数据；从该标准品的吸收谱数据中确定出该标准品的特征峰数据后，将该标准品的特征峰数据作为提取出的该种违禁物品的标准品的特征数据；

将提取出的各种违禁物品的标准品的特征数据存储到所述标准品特征数据库中；

其中，所述参考太赫兹频域波形数据是预先计算得到的：在所述太赫兹光路中，测量没有任何标准品的情况下的太赫兹时域波形数据，作为参考太赫兹时域波形数据；将所述参考太赫兹时域波形数据进行快速傅里叶变换，得到所述参考太赫兹频域波形数据。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据该标准品的太赫兹频域波形数据以及参考太赫兹频域波形数据，计算出该标准品的吸收谱数据，具体包括：

针对该标准品的太赫兹频域波形数据中的每个频点，根据该标准品的太赫兹频域波形数据、以及参考太赫兹频域波形数据在该频点的fft值，计算该标准品在该频点的吸收系数；

由计算得到的该标准品在各频点的吸收系数组成该标准品的吸收谱数据。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据该标准品的太赫兹频域波形数据、以及参考太赫兹频域波形数据在该频点的fft值，计算该标准品在该频点的吸收系数，具体包括：

根据如下公式1计算出该标准品在该频点的吸收系数α_j：

${\mathrm{\α}}_j=-\ln {\left|\frac{{\mathrm{fft}}_j(\mathrm{sam},2^m)}{{\mathrm{fft}}_j(\mathrm{ref},2^m)}\right|}^2$ …………………………(公式1)

其中，j为0到2^m-1之间的非负整数，fft_j(sam,2^m)、fft_j(ref,2^m)分别表示该标准品的太赫兹频域波形数据、参考太赫兹频域波形数据在频点ω_j的fft值，ω_j表示该标准品的太赫兹频域波形数据中的该频点。

4.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述从该标准品的吸收谱数据中确定出该标准品的特征峰数据，具体包括：

选取该标准品的吸收谱数据的各波峰中峰值最高的波峰的数据作为该标准品的特征峰数据；或者

针对所述违禁标准品的吸收谱数据的每个波峰，以该波峰为中心的设定频段，若该波峰的峰值最高，则将该波峰的数据作为该标准品的特征峰数据。

5.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，在所述将提取出的各种违禁物品的标准品的特征数据存储到所述标准品特征数据库前，还包括：

对于每种违禁物品，将该种违禁物品的标准品的吸收谱数据也作为该种违禁物品的标准品的特征数据。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述将提取出的各种违禁物品的标准品的特征数据存储到所述标准品特征数据库后，还包括：

将被测物放置于太赫兹光路中，测量所述被测物的太赫兹时域波形数据；

对得到的太赫兹时域波形数据进行快速傅里叶变换，得到所述被测物的太赫兹频域波形数据；

根据所述被测物的太赫兹频域波形数据以及参考太赫兹频域波形数据，计算出所述被测物的吸收谱数据；

将所述被测物的吸收谱数据与所述标准品特征数据库中预先存储的各种违禁物品的标准品的特征峰数据进行比较，判断所述被测物是否为其中一种违禁物品。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将所述被测物的吸收谱数据与所述标准品特征数据库中预先存储的各种违禁物品的标准品的特征峰数据进行比较，判断所述被测物是否为其中一种违禁物品，具体包括：

对于所述标准品特征数据库中预先存储的一种违禁物品的标准品的特征峰数据，将该标准品的吸收谱数据的特征峰所对应的频点作为中心频点，将该中心频点两边设定范围的频段作为比对窗口；判断所述被测物的吸收谱数据在所述比对窗口内是否存在波峰；若不存在，则判断所述被测物不是该种违禁物品。

8.一种基于太赫兹频段的标准品特征数据库建立装置，其特征在于，

时域数据检测模块，用于针对每种违禁物品，测量该种违禁物品的标准品在太赫兹光路中的太赫兹时域波形数据；

频域数据计算模块，用于对所述时域数据检测模块测量得到的每种违禁物品的标准品的太赫兹时域波形数据进行快速傅里叶变换，得到每种违禁物品的标准品的太赫兹频域波形数据；

特征提取模块，用于针对根据所述频域数据计算模块得到的每种违禁物品的标准品的太赫兹频域波形数据，根据该种违禁物品的标准品的太赫兹频域波形数据以及参考太赫兹频域波形数据，计算出该种违禁物品的标准品的吸收谱数据；从该种违禁物品的标准品的吸收谱数据中确定出该标准品的特征峰数据后，将该特征峰数据作为提取出的该种违禁物品的标准品的特征数据存储到所述标准品特征数据库中。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：

参考时域波形测量模块，用于在所述太赫兹光路中，测量没有任何标准品的情况下的太赫兹时域波形数据，作为参考太赫兹时域波形数据；

参考频域波形计算模块，用于将所述参考时域波形测量模块测量得到的参考太赫兹时域波形数据进行快速傅里叶变换，得到所述参考太赫兹频域波形数据进行存储。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，

所述特征提取模块还用于对于每种违禁物品，将该种违禁物品的标准品的吸收谱数据也作为该种违禁物品的标准品的特征数据。