CN109116433B

CN109116433B - 一种安检设备及其成像方法

Info

Publication number: CN109116433B
Application number: CN201811022886.4A
Authority: CN
Inventors: 张智胜; 祁春超; 向志华; 黄雄伟
Original assignee: Shenzhen Huaxun Ark Terahertz Technology Co Ltd; Shenzhen Huaxun Ark Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Zhongtou Huaxun Terahertz Technology Co., Ltd
Priority date: 2018-09-03
Filing date: 2018-09-03
Publication date: 2020-02-04
Anticipated expiration: 2038-09-03
Also published as: WO2020047993A1; CN109116433A

Abstract

本申请公开了一种安检设备及其成像方法。该安检设备包括：第一图像采集装置，用于对待检对象进行扫描，以获取待检对象的全局图像；第二图像采集装置，用于对待检对象的预设区域进行扫描，以获取待检对象的局部图像，其中，局部图像为预设区域的三维图像；处理器，分别与第一图像采集装置及第二图像采集装置耦接，用于将局部图像与全局图像进行融合，以获取待检对象的安检图像；其中，局部图像的分辨率大于全局图像的分辨率。通过这种方式，能够提高待检对象成像的清晰度。

Description

一种安检设备及其成像方法

技术领域

本申请涉及安检技术领域，特别是涉及到一种安检设备及其成像方法。

背景技术

安检仪是一种检测待检人员有无携带违禁物品的探测装置，其广泛应用于机场、车站、大型会议等人流较大的公共场所。常用的安检仪有金属安检仪、X光扫描仪以及毫米波成像安检仪等。

毫米波是波长介于微波与光波之间的电磁波，被广泛应用于通讯、雷达成像及军事领域。近年来，由于安检的迫切需求，毫米波成像技术被应用于人体安检探测领域，通过测量人体在毫米波波段的辐射信息和反射信息成像。

本申请的发明人在长期的研发过程中发现，现有的安检仪虽然可以探测到人体并成像，但通常只能探测到人体的轮廓信息，成像清晰度不高。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种安检设备及其成像方法，以提高待检对象成像的清晰度。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种安检设备，该安检设备包括：第一图像采集装置，用于对待检对象进行扫描，以获取待检对象的全局图像；第二图像采集装置，用于对待检对象的预设区域进行扫描，以获取待检对象的局部图像，其中，局部图像为预设区域的三维图像；处理器，分别与第一图像采集装置及第二图像采集装置耦接，用于将局部图像与全局图像进行融合，以获取待检对象的安检图像；其中，局部图像的分辨率大于全局图像的分辨率。

其中，安检设备进一步包括：主体框架，第一图像采集装置包括：天线阵列及扫描驱动器，天线阵列设置在主体框架上，并与扫描驱动器耦接，扫描驱动器控制天线阵列对待检对象进行扫描，以得到全局图像。

其中，第一图像采集装置进一步包括：控制器，与天线阵列耦接，第二图像采集装置设置在天线阵列上，控制器控制天线阵列旋转，天线阵列带动第二图像采集装置从不同角度对待检对象的预设区域进行扫描。

其中，安检设备进一步包括：旋转盘，设置在主体框架的底面，旋转盘与控制器耦接，当待检对象在旋转盘上，控制器控制旋转盘旋转，旋转盘的旋转方向与天线阵列的旋转方向相反。

其中，第二图像采集装置包括三维扫描仪，三维扫描仪与处理器耦接。

其中，三维扫描仪至少包括深度相机、结构光扫描仪、激光三维扫描仪中的任一种。

其中，全局图像包括第一点云数据，局部图像包括第二点云数据；处理器获取第二点云数据到第一点云数据的旋转矩阵，并将第二点云数据与旋转矩阵相乘，以获取第二点云数据在第一点云数据对应的坐标系下的第三点云数据；处理器从第一点云数据中删除第四点云数据，其中，第四点云数据与全局图像和局部图像的重叠区域的第一子区域对应；处理器从第三点云数据中删除第五点云数据，其中，第五点云数据与全局图像和局部图像的重叠区域的第二子区域对应；处理器将删除第四点云数据后的第一点云数据与删除第五点云数据后的第三点云数据进行合并。

其中，待检对象为人体，全局图像为人体的全身图像，局部图像为人体的头部图像。

其中，第四点云数据的垂直坐标与人体头部最高点的垂直坐标的差值小于第一预设值，第五点云数据的垂直坐标与人体头部最高点的垂直坐标的差值大于或等于第二预设值。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种案件设备的成像方法，应用于安检设备，该安检设备包括第一图像采集单元、第二图像采集单元及处理器，该方法包括：第一图像采集装置对待检对象进行扫描，并获取待检对象的全局图像；第二图像采集装置对待检对象的预设区域进行扫描，并获取待检对象的局部图像，其中，局部图像为预设区域的三维图像；处理器将局部图像与全局图像进行融合，并获取待检对象的安检图像；其中，局部图像的分辨率大于全局图像的分辨率。

本申请实施例的有益效果是：区别于现有技术，本申请实施例安检设备包括：第一图像采集装置，用于对待检对象进行扫描，以获取待检对象的全局图像；第二图像采集装置，用于对待检对象的预设区域进行扫描，以获取待检对象的局部图像，其中，局部图像为预设区域的三维图像；处理器，分别与第一图像采集装置及第二图像采集装置耦接，用于将局部图像与全局图像进行融合，以获取待检对象的安检图像；其中，局部图像的分辨率大于全局图像的分辨率。本申请将第二图像采集装置采集的分辨率较大的局部图像与第一图像采集装置采集的分辨率较小的全局图像进行融合，以提高该全局图像中与该局部图像对应的预设区域的图像分辨率，因此，通过这种方式，在保证待检对象成像的完整性的同时，能够提高待检对象预设区域的成像清晰度，从而提高待检对象成像的清晰度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请安检设备第一实施例的结构示意图；

图2是本申请安检设备第二实施例的结构示意图；

图3A是本申请安检设备中局部图像与全局图像进行融合的第一状态示意图；

图3B是本申请安检设备中局部图像与全局图像进行融合的第二状态示意图；

图3C是本申请安检设备中局部图像与全局图像进行融合的第三状态示意图；

图3D是本申请安检设备中局部图像与全局图像进行融合的第四状态示意图；

图3E是本申请安检设备中安检图像的结构示意图；

图4是本申请安检设备的成像方法一实施例的流程示意图；

图5是本申请图4实施例安检设备的成像方法中步骤S402的具体流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或者位置关系，仅是为了方便描述本申请合简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本申请首先提出一种安检设备，如图1所示，图1是本申请安检设备一实施例的结构示意图。本实施例安检设备101包括第一图像采集装置102、第二图像采集装置103及处理器104，其中，第一图像采集装置102用于对待检对象进行扫描，以获取待检对象的全局图像；第二图像采集装置103用于对待检对象的预设区域进行扫描，以获取待检对象的局部图像，其中，局部图像为预设区域的三维图像；处理器104分别与第一图像采集装置102及第二图像采集装置103耦接，用于将局部图像与全局图像进行融合，以获取待检对象的安检图像；其中，局部图像的分辨率大于全局图像的分辨率。

由于现有的安检设备通常只能探测到待检对象的轮廓信息，成像清晰度不高，不能获取待检对象的一些细节信息，导致其使用范围有限。例如，犯罪嫌疑人通常会在各种交通关口乘坐交通工具转移，交通关口通常设置有安检设备，现有的安检设备获取的缺乏细节的图像并不能作为追查或监控犯罪嫌疑人的依据。

为解决上述问题，本实施例安检设备101能够通过第二图像采集装置103采集分辨率较高的待检对象的预设区域的局部图像，然后与第一图像采集装置102采集的该待检对象的全局图像进行融合，以获取清晰度较高的待检对象的成像。例如，通过第一图像采集装置102获取犯罪嫌疑人的全身图像，通过第二图像采集装置103获取该犯罪嫌疑人的头部图像，然后将犯罪嫌疑人的全身图像与头部图像进行融合，以获取犯罪嫌疑人的安检图像，该安检图像至少包括犯罪嫌疑人的全身轮廓信息及头部的细节信息，因此，工作人员通过该安检图像较容易识别犯罪嫌疑人。

当然，本实施例安检设备101还可以应用于其它的应用场景，这里不一一列举。

区别于现有技术，本实施例安检设备101将第二图像采集装置采集103的分辨率较大的局部图像与第一图像采集装置102采集的分辨率较小的全局图像进行融合，以提高该全局图像中与该局部图像对应的预设区域的图像分辨率，因此，能够在保证待检对象成像的完整性的同时，提高待检对象预设区域的成像清晰度，从而能够提高待检对象成像的清晰度。

本申请进一步提出第二实施例的安检设备，如图2所示，本实施例安检设备201与上述实施例安检设备101是区别在于：本实施例安检设备201进一步包括主体框架203，第一图像采集装置202包括：天线阵列204及扫描驱动器205，天线阵列204设置在主体框架203上，并与扫描驱动器205耦接，扫描驱动器205控制天线阵列205对待检对象206进行扫描，以得到待检对象206的全局图像。

本实施例的天线阵列205可采用毫米波成像技术获取待检对象206的全局图像。根据成像机制的不同，毫米波成像技术可以分为被动式毫米波成像和主动式毫米波成像两种技术。

在一个应用场景中，采用被动式毫米波成像技术时，天线阵列205接收待检对象206向外辐射的毫米波信号，安检设备201的处理器(图未示)将毫米波信号转化为电平信号，该电平信号的大小和被检测待检对象206的温度呈正相关，通过测量该电平信号就能获得被检测待检对象206的亮温信息，以获取实现待检对象206的全局图像。

在另一应用场景中，采用主动式毫米波成像技术时，天线阵列205在不同时刻、不同的位置，以不同的频率向检测区发射出一定功率的毫米波，同时天线阵列205接收从待检对象206发射回来的毫米波信号，处理器根据毫米波信号的强度和相位信息，利用信息重建的算法对该强度和相位信息进行重建，以得到待检对象206的三维全局图像。

可选地，本实施例的第一图像采集装置202进一步包括：控制器208，控制器208与天线阵列204耦接，第二图像采集装置207设置在天线阵列204上，控制器208控制天线阵列204旋转，天线阵列204带动第二图像采集装置207从不同角度对待检对象206的预设区域进行扫描。

其中，本实施例的第二图像采集装置207包括三维扫描仪207，三维扫描仪207与处理器耦接。

三维扫描仪207可以采用现有的图像处理算法获取待检对象206的三维图像。关于图像处理算法这里不进行介绍。

当然，本实施例的三维扫描仪207在另一扫描驱动器的驱动下工作，该扫描驱动器可与扫描驱动器205集成，或者三维扫描仪207与第一图像采集装置202共用扫描驱动器205。

在其它实施例中，不限定三维扫描仪207的具体数量及具体设置位置。

其中，本实施例的三维扫描仪207至少包括深度相机、结构光扫描仪、激光三维扫描仪中的任一种。

本实施例的待检对象206为人体206，全局图像为人体206的全身图像，预设区域为人体206的头部区域，局部图像为人体206的头部图像。

其中，本实施例的第二图像采集装置207与人体206的头部区域等高，或者二者的高度差在阈值范围内。

可选地，本实施例安检设备201进一步包括：旋转盘209，旋转盘209设置在主体框架203的底面，旋转盘209与控制器208耦接，当待检对象206在旋转盘209上，控制器208控制旋转盘209旋转，旋转盘209的旋转方向与天线阵列204的旋转方向相反。

其中，可以根据旋转盘209和/或天线阵列204的旋转速度或旋转角度来设置天线阵列204及第二图像采集装置207对待检对象206的扫描周期。

在其它实施例中，不限定天线阵列、控制器、扫描驱动器及第二图像采集装置等与主体框架及待检对象的相对位置关系。

本申请不限定安检设备为上述结构。

在一个应用场景中，待检对象206的全局图像包括第一点云数据，待检对象206的局部图像包括第二点云数据，处理器获取第二点云数据到第一点云数据的旋转矩阵，并将第二点云数据与该旋转矩阵相乘，以获取第二点云数据在第一点云数据对应的坐标系下的第三点云数据；处理器进一步从第一点云数据中删除第四点云数据，其中，第四点云数据与全局图像和局部图像的重叠区域的第一子区域对应，并从第三点云数据中删除第五点云数据，其中，第五点云数据与全局图像和局部图像的重叠区域的第二子区域对应；处理器进一步将第一点云数据与第三点云数据进行合并。

具体地，如图3A所示，待检对象206为人体206，全局图像为人体206的全身图像，局部图像为人体206的头部图像。第一点云数据A包括人体206的全身图像的三维坐标、颜色信息及反射强度信息等，第二点云数据B包括人体206的头部图像的三维坐标、颜色信息及反射强度信息等。首先，处理器获取第二点云数据A到第一点云数据B的旋转矩阵，具体地，处理器从第一点云数据A中获取最少3个第一图像点，从第二点云数据B中获取最少3个第二图像点，其中第一图像点与第二图像点对应，即人体的同一个图像点，处理器采用SVD方法获取该旋转矩阵；接着，处理器将第二点云数据B与该旋转矩阵相乘，以获取第二点云数据B在第一点云数据A的对应坐标系下的第三点云数据C，即将第二点云数据B转换到与第一点云数据A同一坐标系(如图3B所示)；然后，处理器从第一点云数据A中删除第四点云数据D(如图3B及图3C所示)，其中，第四点云数据D与全局图像和局部图像的重叠区域的第一子区域对应S1，且处理器从第三点云数据C中删除第五点云数据E(如图3C及图3D所示)，其中，第五点云数据E与全局图像和局部图像的重叠区域的第二子区域对应S2；最后，处理器将删除第四点云数据D后的第一点云数据A与删除第五点云数据E后的第三点云数据C进行合并(如图3E所示)。通过这种方式，能够获取待检对象206的安检图像。

其中，第四点云数据D的垂直坐标(与人体206身高方向坐标)与人体206的头部最高点的垂直坐标的差值小于第一预设值，第五点云数据E的垂直坐标与人体206的头部最高点的垂直坐标的差值大于或等于第二预设值。

其中，本实施例的第一预设值与第二预设值相同，均为25CM。当然，在其它实施例中，第一预设值与第二预设值不同，且可以根据实际情况设定。

当然，在其它实施例中，还可以采用其它图像处理方法融合待检对象的全局图像及局部图像，以获取清晰度较高的安检图像。

本申请进一步提出一种成像方法，如图4所示，图4是本申请成像方法一实施例的流程示意图。本实施例的方法应用于上述安检设备，本实施例的方法具体包括以下步骤：

步骤S401：第一图像采集装置对待检对象进行扫描，并获取待检对象的全局图像；第二图像采集装置对待检对象的预设区域进行扫描，并获取待检对象的局部图像，其中，局部图像为预设区域的三维图像。

步骤S402：处理器将局部图像与全局图像进行融合，并获取待检对象的安检图像；其中，局部图像的分辨率大于全局图像的分辨率。

可选地，待检对象的全局图像包括第一点云数据，待检对象的局部图像包括第二点云数据，本实施例可以通过如图5所示的方法实现步骤S402，具体地，本实施例的方法包括以下步骤：

步骤S501：处理器获取第二点云数据到第一点云数据的旋转矩阵，并将第二点云数据与该旋转矩阵相乘，以获取第二点云数据在第一点云数据对应的坐标系下的第三点云数据。

步骤S502：处理器从第一点云数据中删除第四点云数据，其中，第四点云数据与全局图像和局部图像的重叠区域的第一子区域对应，并从第三点云数据中删除第五点云数据，其中，第五点云数据与全局图像和局部图像的重叠区域的第二子区域对应。

步骤S503：处理器进一步将第一点云数据与第三点云数据进行合并。

关于安检设备的其它结构及其它控制方法、工作原理这里不赘述。

区别于现有技术，本申请实施例安检设备包括：第一图像采集装置，用于对待检对象进行扫描，以获取待检对象的全局图像；第二图像采集装置，用于对待检对象的预设区域进行扫描，以获取待检对象的局部图像，其中，局部图像为预设区域的三维图像；处理器，分别与第一图像采集装置及第二图像采集装置耦接，用于将局部图像与全局图像进行融合，以获取待检对象的安检图像；其中，局部图像的分辨率大于全局图像的分辨率。本申请将第二图像采集装置采集的分辨率较大的局部图像与第一图像采集装置采集的分辨率较小的全局图像进行融合，以提高该全局图像中与该局部图像对应的预设区域的图像分辨率，因此，通过这种方式，在保证待检对象成像的完整性的同时，能够提高待检对象预设区域的成像清晰度，从而提高待检对象成像的清晰度。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围。

Claims

1.一种安检设备，其特征在于，所述安检设备包括：

第一图像采集装置，用于对待检对象进行扫描，以获取所述待检对象的全局图像；其中，所述全局图像包括第一点云数据；

第二图像采集装置，用于对所述待检对象的预设区域进行扫描，以获取所述待检对象的局部图像，其中，所述局部图像为所述预设区域的三维图像；其中，所述局部图像包括第二点云数据；

处理器，分别与所述第一图像采集装置及所述第二图像采集装置耦接，用于获取所述第二点云数据到所述第一点云数据的旋转矩阵，并将所述第二点云数据与所述旋转矩阵相乘，以获取所述第二点云数据在所述第一点云数据对应的坐标系下的第三点云数据；从所述第一点云数据中删除第四点云数据，从所述第三点云数据中删除第五点云数据；将删除所述第四点云数据后的第一点云数据与删除所述第五点云数据后的第三点云数据进行合并，以获取所述待检对象的安检图像；其中，所述第四点云数据与所述全局图像和所述局部图像的重叠区域的第一子区域对应，所述第五点云数据与所述全局图像和所述局部图像的重叠区域的第二子区域对应；

其中，所述局部图像的分辨率大于所述全局图像的分辨率。

2.根据权利要求1所述的安检设备，其特征在于，所述安检设备进一步包括：主体框架，所述第一图像采集装置包括：天线阵列及扫描驱动器，所述天线阵列设置在所述主体框架上，并与所述扫描驱动器耦接，所述扫描驱动器控制所述天线阵列对所述待检对象进行扫描，以得到所述全局图像。

3.根据权利要求2所述的安检设备，其特征在于，所述第一图像采集装置进一步包括：控制器，与所述天线阵列耦接，所述第二图像采集装置设置在所述天线阵列上，所述控制器用于控制所述天线阵列旋转，所述天线阵列带动所述第二图像采集装置从不同角度对所述待检对象的预设区域进行扫描。

4.根据权利要求3所述的安检设备，其特征在于，所述安检设备进一步包括：旋转盘，设置在所述主体框架的底面，所述旋转盘与所述控制器耦接，当所述待检对象在所述旋转盘上，所述控制器控制旋转盘旋转，所述旋转盘的旋转方向与所述天线阵列的旋转方向相反。

5.根据权利要求1所述的安检设备，其特征在于，所述第二图像采集装置包括三维扫描仪，所述三维扫描仪与所述处理器耦接。

6.根据权利要求5所述的安检设备，其特征在于，所述三维扫描仪至少包括深度相机、结构光扫描仪、激光三维扫描仪中的任一种。

7.根据权利要求1所述的安检设备，其特征在于，所述待检对象为人体，所述全局图像为所述人体的全身图像，所述局部图像为所述人体的头部图像。

8.根据权利要求7所述的安检设备，其特征在于，所述第四点云数据的垂直坐标与所述人体头部最高点的垂直坐标的差值小于第一预设值，所述第五点云数据的垂直坐标与所述人体头部最高点的垂直坐标的差值大于或等于第二预设值。

9.一种安检设备的成像方法，其特征在于，应用于安检设备，所述安检设备包括第一图像采集单元、第二图像采集单元及处理器，所述方法包括：

第一图像采集装置对待检对象进行扫描，并获取所述待检对象的全局图像；其中，所述全局图像包括第一点云数据；

第二图像采集装置对所述待检对象的预设区域进行扫描，并获取所述待检对象的局部图像，其中，所述局部图像为所述预设区域的三维图像；其中，所述局部图像包括第二点云数据；

处理器获取所述第二点云数据到所述第一点云数据的旋转矩阵，并将所述第二点云数据与所述旋转矩阵相乘，以获取所述第二点云数据在所述第一点云数据对应的坐标系下的第三点云数据；从所述第一点云数据中删除第四点云数据以及从所述第三点云数据中删除第五点云数据后，将删除所述第四点云数据后的第一点云数据与删除所述第五点云数据后的第三点云数据进行合并，获取所述待检对象的安检图像；其中，所述第四点云数据与所述全局图像和所述局部图像的重叠区域的第一子区域对应，所述第五点云数据与所述全局图像和所述局部图像的重叠区域的第二子区域对应；

其中，所述局部图像的分辨率大于所述全局图像的分辨率。