CN109597067B - 毫米波辐射计线列扫描低识别度目标的分析方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提出了毫米波辐射计线列扫描低识别度目标的分析方法和系统，主要用于安检系统。确定每一帧图像识别度低的斑块的分别区域的几何中心距离图像的纵向中心线的距离D1，记录到D[i]中，将几何中心在图像中纵坐标记录到Y[i]，确定几何中心的等高线与待测目标轮廓线同侧的交点到图像的纵向中心线的距离D2，并记录到D2[i]中。根据每一帧图像Y[i]值，确定Y[i]的算术平均值Yevr、标准差Ystde值，根据Ystde/Yevr的值，判断斑块是否为可疑目标物或者对D1[i]、D2[i]做数字低通滤波处理得到D1'[i]、D2'[i]，然后从D1'[i]中确定最大值D1'max，将D2'[i]中与帧序号相同的元素命名为D2'max。最后，根据R＝|D1'max‑D2'max|/D1'max，继续判断。本发明为安检系统低可识别度目标提供了更为准确的分析方法。

Description

毫米波辐射计线列扫描低识别度目标的分析方法和系统
技术领域
本发明涉及毫米波辐射计线列用于安检系统旋转扫描技术领域，具体提供了毫米波辐射计线列扫描低识别度目标的分析方法和系统。
背景技术
毫米波成像系统上装有毫米波辐射计，用于采集被测目标发出或(/和)反射的毫米波辐射，由系统中的运算模块分析辐射的分布特性，进而生成所需的被测目标图像。其典型应用场景是用于人员安检，利用毫米波的透射特性发现被检人员藏匿携带的危险物品。毫米波辐射计的基本原理：在多个位置采集来自被测目标的毫米波辐射，量化分析在各位置采集到的辐射信号数据之间的区别及关联情况，进而得到辐射的分布特性。为了能够在多个位置采集来自被测目标的毫米波辐射，典型的方法是把MxN个辐射计单元以M-N阵列的形式进行排布。但是，当为了获得更好的成像效果而使M、N的值都取得比较大时，这种方式对辐射计单元的需求量很大，经济性不好；如果M＝N＝1，则需要改变这个辐射计单元的空间位置、随着这种改变而采集来自被测目标的毫米波辐射，这种情况下需要使辐射计单元遍历所有测试位置，当为了获得更好的成像效果而使测试位置比较多时，所需要的时间太长。折中的方案是令M--N阵列中的M取值比较大、N取值比较小，例如N＝1，采集辐射信号时使这一阵列延垂直于M延伸方向的方向移动，在移动过程中多次采集辐射信号。
在人员安检的应用场景下，典型方案之一是M个毫米波辐射计单元呈M--1阵列(即所谓“线列”)垂直于地面排列，驱动机构驱动着辐射计单元线列绕某个中轴线(以下称为“轴线”)旋转，各辐射计单元指轴线，被检人员站在轴线所处的位置，驱动机构驱动着辐射计单元线列绕被检人员旋转一定的角度A，在此过程中各辐射计多次采集来自被检人员的毫米波辐射，作为实现成像的原始数据。在一定的旋转角度B范围内，各辐射计多次采集以获得多组毫米波辐射数据，系统将其作为原始数据提供给图像生成算法模块，用于生成一帧图像；一般情况下上述角度A大于角度B，随着辐射计线列的继续旋转，系统持续采集毫米波辐射数据，从输出第一帧图像开始，整个系统将连续输出从多个角度获取的多帧图像。
如果被检人员藏匿携带着危险物品，危险物品发出或(/和)反射的毫米波能量密度相比于人体及背景发出或(/和)反射的毫米波能量密度而言，两者可能存在的差别，从而在生成的图像中表现为亮度不同于邻近区域的斑块，继而被自动识别系统所识别，将其提交给工作人员做进一步的分析、判断、检查。如果藏匿携带的危险物品发出或(/和)反射的毫米波能量密度与人体及背景发出或(/和)反射的毫米波能量密度之间的差别不够大，则这一差别在图像中形成的斑块与邻近区域的亮度差将不够大，导致其可识别度较低，图像自动分析系统在决策是否将其提交工作人员做进一步判断时，为了避免漏检很可能做出较多的误报，从而增加了工作人员的任务负荷。
发明内容
针对以上缺点，本发明实施例提出了毫米波辐射计线列扫描低识别度目标的分析方法和系统，为安检系统低识别度目标提供了更为准确的自动分析方法。
毫米波辐射计线列扫描低识别度目标的分析方法，包括以下步骤：
S1：确定每一帧图像的可识别度低的斑块的分别区域，并计算分布区域的几何中心，确定几何中心距离图像的纵向中心线的距离D1，记录到数据系列D1[i]中，并且将几何中心在图像中纵坐标记录到数据序列Y[i]，确定几何中心的等高线与待测目标轮廓线的两个交点，确定同侧的交点到图像的纵向中心线的距离D2，并记录到数据序列D2[i]中；
S2：根据获得的每一帧图像Y[i]的值，确定Y[i]的算术平均值Yevr、标准差Ystde的值，根据Ystde/Yevr的值，判断所述斑块是否为可疑目标物或者对D1[i]、D2[i]分别做数字低通滤波处理得到数据序列D1'[i]、D2'[i]，然后使用冒泡法从D1'[i]中确定最大值D1'max，将D2'[i]中与所述帧序号相同的元素命名为D2'max；
S3：根据所述R的值，判断所述斑块是否为可疑目标物，所述R＝|D1'max-D2'max|/D1'max。
进一步的，所述S1包括以下步骤：
采用自适应阈值分割算法确定可识别度低的斑块的分布区域，并计算分布区域的几何中心；
确定所述几何中心距离图像的纵向中心线的距离D1,并且将当前D1的值记录到数据系列D1[i]中；所述纵向中心线为毫米波辐射计线列的旋转轴在图像中的位置；所述i为帧序号；同时将所述几何中心在图像中纵坐标记录到数据序列Y[i]；
确定所述几何中心的等高线与待测目标轮廓线的两个交点，所述等高线为图像与所述几何中心纵坐标值相同的像素形成的直线；确定所述几何中心同侧的交点到图像的纵向中心线的距离D2，并记录到数据序列D2[i]中。
进一步的，所述S2的方法为：
如果Ystde/Yevr＞0.15，则所述斑块不是可疑目标物；
如果Ystde/Yevr≤0.15，则对D1[i]、D2[i]分别做数字低通滤波处理得到数据序列D1'[i]、D2'[i]，然后使用冒泡法从D1'[i]中确定最大值D1'max，将D2'[i]中与所述帧序号相同的元素命名为D2'max。
进一步的，所述S3的方法为：
如果R≥0.3，则所述斑块不是可疑目标物；
如果R＜0.3，则提示须继续检查所述待测目标。
毫米波辐射计线列扫描低识别度目标的分析系统，包括单帧图像数据采集模块、判断处理模块和判断执行模块；
所述单帧图像数据采集模块用于确定每一帧图像的可识别度低的斑块的分别区域，并计算分布区域的几何中心，确定几何中心距离图像的纵向中心线的距离D1，记录到数据系列D1[i]中，并且将几何中心在图像中纵坐标记录到数据序列Y[i]，确定几何中心的等高线与待测目标轮廓线的两个交点，确定同侧的交点到图像的纵向中心线的距离D2，并记录到数据序列D2[i]中；
所述判断处理模块用于根据获得的每一帧图像Y[i]的值，确定Y[i]的算术平均值Yevr、标准差Ystde的值，根据Ystde/Yevr的值，判断所述斑块是否为可疑目标物或者对D1[i]、D2[i]分别做数字低通滤波处理得到数据序列D1'[i]、D2'[i]，然后使用冒泡法从D1'[i]中确定最大值D1'max，将D2'[i]中与所述帧序号相同的元素命名为D2'max；
所述判断执行模块用于根据所述R的值，判断所述斑块是否为可疑目标物，所述R＝|D1'max-D2'max|/D1'max。
进一步的，所述单帧图像数据采集模块包括斑块几何中心确定模块、斑块几何中心第一数据采集模块、斑块几何中心第二数据采集模块；
所述斑块几何中心确定模块用于采用自适应阈值分割算法确定可识别度低的斑块的分布区域，并计算分布区域的几何中心；
所述斑块几何中心第一数据采集模块用于确定所述几何中心距离图像的纵向中心线的距离D1,并且将当前D1的值记录到数据系列D1[i]中；同时将所述几何中心在图像中纵坐标记录到数据序列Y[i]；
所述斑块几何中心第二数据采集模块用于确定所述几何中心的等高线与待测目标轮廓线的两个交点；确定所述几何中心同侧的交点到图像的纵向中心线的距离D2，并记录到数据序列D2[i]中。
进一步的，所述判断处理模块包括第一判断模块和处理模块；
所述第一判断模块用于判断Ystde/Yevr的值；
所述处理模块用于根据第一判断模块的判断，确定所述斑块是否为可疑目标物或者对D1[i]、D2[i]分别做数字低通滤波处理得到数据序列D1'[i]、D2'[i]，然后使用冒泡法从D1'[i]中确定最大值D1'max，将D2'[i]中与所述帧序号相同的元素命名为D2'max。
进一步的，所述判断执行模块包括第二判断模块和执行模块；
所述第二判断模块用于判断所述R的值；
所述处理模块用于根据R的值，确定所述斑块是否为可疑目标物或者提示须继续检查所述待测目标。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明实施例提出了毫米波辐射计线列扫描低识别度目标的分析方法和系统，主要是用于安检系统。首先，确定每一帧图像的可识别度低的斑块的分别区域，并计算分布区域的几何中心，确定几何中心距离图像的纵向中心线的距离D1，记录到数据系列D1[i]中，并且将几何中心在图像中纵坐标记录到数据序列Y[i]，确定几何中心的等高线与待测目标轮廓线的两个交点，确定同侧的交点到图像的纵向中心线的距离D2，并记录到数据序列D2[i]中。然后，根据获得的每一帧图像Y[i]的值，确定Y[i]的算术平均值Yevr、标准差Ystde的值，根据Ystde/Yevr的值，判断斑块是否为可疑目标物或者对D1[i]、D2[i]分别做数字低通滤波处理得到数据序列D1'[i]、D2'[i]，然后使用冒泡法从D1'[i]中确定最大值D1'max，将D2'[i]中与帧序号相同的元素命名为D2'max。最后，根据R的值，判断斑块是否为可疑目标物，其中R＝|D1'max-D2'max|/D1'max。本发明实施例为安检系统低可识别度目标应用场景下提供了更为准确的分析方法，为图像自动分析系统决策是否将其提交工作人员做进一步判断提供了一个维度的参考依据，使图像自动分析系统减少误报，提高了工作人员乃至整个系统的工作效率，降低了工作人员的任务负荷。
附图说明
图1是本发明实施例1毫米波辐射计线列扫描安检系统的装置立体图；
图2是本发明实施例1毫米波辐射计线列扫描安检系统低识别度目标的分析方法流程图；
图3是本发明实施例1毫米波辐射计线列扫描安检系统低识别度目标的分析系统连接图。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
实施例1
本发明实施例1提供了毫米波辐射计线列扫描低识别度目标的分析方法和系统。
在扫描过程中，要求被检人员站立在如图1所示的毫米波辐射计线列扫描安检系统装置的转动架轴线，底部圆形区域的位置，此时，如果被检人员在体表携带了危险物品，则由于人体固有的截面积，危险物品的幅向位置不会与轴线重合，又因为辐射计线列在旋转过程中其探测方向始终对准轴线，所以，当辐射计线列旋转到不同的位置时，采集到的图像中的危险物品在图像中的位置必然是变化的。此时，即使被检人员携带的危险物品由于其材质等因素而在图像中表现为对比度不高、难以判定其属性的模糊斑块，如果在处理数据的过程中对比不同角度所采集的图像，就可以通过分析模糊斑块在图像中位置的变化情况而判定其相对于轴线的位置关系，从而结合人体影像的轮廓确定其是否位于被检人员的体表附近，作为对其性质进行分析时依据的一个参考维度。
如图2所示给出了本发明实施例1毫米波辐射计线列扫描安检系统低识别度目标的分析方法流程图。
在步骤S201中，开始扫描。
在步骤S202中，从第一帧图像开始处理，直到处理到本次扫描的最末帧，判断是否处理到本次扫描的最末帧；如果已经处理到本次扫描的最末帧，则执行步骤S208，如果没有处理到本次扫描的最末帧，则执行步骤S203，对本次扫描的每一帧图像均做步骤S203至S206的数据处理。
在步骤S203中，收到一帧图像，从第一帧图像开始处理。
在步骤S204中，判断收到的图像，被检人员及其周围是否存在可识别度低的斑块，如果存在可识别度低的斑块，则执行步骤S205,；如果不存在可识别度低的斑块，则返回步骤S202。
在步骤S205中，采用自适应阈值分割算法确定图像中可识别度低的斑块的分布区域，并计算分布区域的几何中心。
在步骤S206中，确定几何中心距离图像的纵向中心线的距离D1,并且将当前D1的值记录到数据系列D1[i]中；其中纵向中心线为毫米波辐射计线列的旋转轴在图像中的位置；同时将几何中心在图像中纵坐标记录到数据序列Y[i]；其中i为帧序号。
在步骤S207中，确定几何中心的等高线与待测目标轮廓线的两个交点，其中等高线为图像与几何中心纵坐标值相同的像素形成的直线；确定几何中心同侧的交点到图像的纵向中心线的距离D2，并记录到数据序列D2[i]中。
在步骤S208中，分析每一帧图像得到的数据，计算计算Y[i]的算术平均值Yevr、标准差Ystde。
在步骤S209中，判断Ystde/Yevr是否大于0.15。如果Ystde/Yevr＞0.15，则执行步骤S214；如果Ystde/Yevr≤0.15，则执行步骤S210。
在步骤S210中，对D1[i]、D2[i]分别做数字低通滤波处理得到数据序列D1'[i]、D2'[i]。
在步骤S211中，使用冒泡法从D1'[i]中确定最大值D1'max，将D2'[i]中与帧序号相同的元素命名为D2'max。
在步骤S212中，计算R的值，其中R＝|D1'max-D2'max|/D1'max。
在步骤S213中，判断R的值是否小于0.3，如果R≥0.3，则执行步骤S214，如果R＜0.3，则执行步骤S215。
在步骤S214中，得到检测的可疑斑块不是可疑的目标物。
在步骤S215中，把原始数据及相关数据发送给工作人员，提示需要继续检查该待检人员。
本发明实施例1还提出了毫米波辐射计线列扫描低识别度目标的分析系统，如图3所示为本发明实施例1毫米波辐射计线列扫描安检系统低识别度目标的分析系统连接图。
该系统包括单帧图像数据采集模块、判断处理模块和判断执行模块。
单帧图像数据采集模块用于确定每一帧图像的可识别度低的斑块的分布区域，并计算分布区域的几何中心，确定几何中心距离图像的纵向中心线的距离D1，记录到数据系列D1[i]中，并且将几何中心在图像中纵坐标记录到数据序列Y[i]，确定几何中心的等高线与待测目标轮廓线的两个交点，确定同侧的交点到图像的纵向中心线的距离D2，并记录到数据序列D2[i]中。
单帧图像数据采集模块包括斑块几何中心确定模块、斑块几何中心第一数据采集模块、斑块几何中心第二数据采集模块。
其中斑块几何中心确定模块用于采用自适应阈值分割算法确定可识别度低的斑块的分布区域，并计算分布区域的几何中心。
斑块几何中心第一数据采集模块用于确定几何中心距离图像的纵向中心线的距离D1,并且将当前D1的值记录到数据系列D1[i]中；同时将几何中心在图像中纵坐标记录到数据序列Y[i]中。
斑块几何中心第二数据采集模块用于确定几何中心的等高线与待测目标轮廓线的两个交点；确定几何中心同侧的交点到图像的纵向中心线的距离D2，并记录到数据序列D2[i]中。
判断处理模块用于根据获得的每一帧图像Y[i]的值，确定Y[i]的算术平均值Yevr、标准差Ystde的值，根据Ystde/Yevr的值，判断斑块是否为可疑目标物或者对D1[i]、D2[i]分别做数字低通滤波处理得到数据序列D1'[i]、D2'[i]，然后使用冒泡法从D1'[i]中确定最大值D1'max，将D2'[i]中与帧序号相同的元素命名为D2'max；
判断处理模块包括第一判断模块和处理模块。
第一判断模块用于判断Ystde/Yevr的值；
处理模块用于根据第一判断模块的判断，确定斑块是否为可疑目标物或者对D1[i]、D2[i]分别做数字低通滤波处理得到数据序列D1'[i]、D2'[i]，然后使用冒泡法从D1'[i]中确定最大值D1'max，将D2'[i]中与帧序号相同的元素命名为D2'max。如果Ystde/Yevr＞0.15，则斑块不是可疑目标物。如果如果Ystde/Yevr≤0.15，则对D1[i]、D2[i]分别做数字低通滤波，消除数据毛刺，处理得到新的数据序列D1'[i]、D2'[i]，然后使用冒泡法从D1'[i]中确定最大值D1'max，将D2'[i]中与帧序号相同的元素命名为D2'max。
判断执行模块用于根据R的值，判断斑块是否为可疑目标物或者提示须继续检查待测目标，其中R＝|D1'max-D2'max|/D1'ma。
判断执行模块包括第二判断模块和执行模块。
第二判断模块用于判断R的值。
处理模块用于根据R的值，确定斑块是否为可疑目标物或者提示须继续检查待测目标。如果R≥0.3，则斑块不是可疑目标物；如果R＜0.3，则提示须继续检查待测目标。
尽管说明书及附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (8)

1.毫米波辐射计线列扫描低识别度目标的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：确定每一帧图像的可识别度低的斑块的分布区域，并计算分布区域的几何中心，确定几何中心距离图像的纵向中心线的距离D1，记录到数据系列D1[i]中，并且将几何中心在图像中纵坐标记录到数据序列Y[i]，确定几何中心的等高线与待测目标轮廓线的两个交点，确定同侧的交点到图像的纵向中心线的距离D2，并记录到数据序列D2[i]中；其中，i为帧序号；
S2：根据获得的每一帧图像Y[i]的值，确定Y[i]的算术平均值Yevr、标准差Ystde的值，根据Ystde/Yevr的值，判断所述斑块是否为可疑目标物且对D1[i]、D2[i]分别做数字低通滤波处理得到数据序列D1'[i]、D2'[i]，然后使用冒泡法从D1'[i]中确定最大值D1'max，将D2'[i]中与帧序号相同的元素命名为D2'max；
S3：根据R的值，判断所述斑块是否为可疑目标物或者提示须继续检查所述待测目标，所述R＝|D1'max-D2'max|/D1'max。
2.根据权利要求1所述的毫米波辐射计线列扫描低识别度目标的分析方法，所述S1包括以下步骤：
采用自适应阈值分割算法确定可识别度低的斑块的分布区域，并计算分布区域的几何中心；
确定所述几何中心距离图像的纵向中心线的距离D1,并且将当前D1的值记录到数据系列D1[i]中；所述纵向中心线为毫米波辐射计线列的旋转轴在图像中的位置；同时将所述几何中心在图像中纵坐标记录到数据序列Y[i]；所述i为帧序号；
确定所述几何中心的等高线与待测目标轮廓线的两个交点，所述等高线为图像与所述几何中心纵坐标值相同的像素形成的直线；确定所述几何中心同侧的交点到图像的纵向中心线的距离D2，并记录到数据序列D2[i]中。
3.根据权利要求1所述的毫米波辐射计线列扫描低识别度目标的分析方法，所述S2的方法为：
如果Ystde/Yevr＞0.15，则所述斑块不是可疑目标物；
如果Ystde/Yevr≤0.15，则对D1[i]、D2[i]分别做数字低通滤波处理得到数据序列D1'[i]、D2'[i]，然后使用冒泡法从D1'[i]中确定最大值D1'max，将D2'[i]中与所述帧序号相同的元素命名为D2'max。
4.根据权利要求1所述的毫米波辐射计线列扫描低识别度目标的分析方法，所述S3的方法为：
如果R≥0.3，则所述斑块不是可疑目标物；
如果R＜0.3，则提示须继续检查所述待测目标。
5.毫米波辐射计线列扫描低识别度目标的分析系统，其特征在于，包括单帧图像数据采集模块、判断处理模块和判断执行模块；
所述单帧图像数据采集模块用于确定每一帧图像的可识别度低的斑块的分布区域，并计算分布区域的几何中心，确定几何中心距离图像的纵向中心线的距离D1，记录到数据系列D1[i]中，并且将几何中心在图像中纵坐标记录到数据序列Y[i]，确定几何中心的等高线与待测目标轮廓线的两个交点，确定同侧的交点到图像的纵向中心线的距离D2，并记录到数据序列D2[i]中；
所述判断处理模块用于根据获得的每一帧图像Y[i]的值，确定Y[i]的算术平均值Yevr、标准差Ystde的值，根据Ystde/Yevr的值，判断所述斑块是否为可疑目标物且对D1[i]、D2[i]分别做数字低通滤波处理得到数据序列D1'[i]、D2'[i]，然后使用冒泡法从D1'[i]中确定最大值D1'max，将D2'[i]中与所述帧序号相同的元素命名为D2'max；
所述判断执行模块用于根据所述R的值，判断所述斑块是否为可疑目标物或者提示须继续检查所述待测目标，所述R＝|D1'max-D2'max|/D1'max。
6.根据权利要求5所述的毫米波辐射计线列扫描低识别度目标的分析系统，其特征在于，所述单帧图像数据采集模块包括斑块几何中心确定模块、斑块几何中心第一数据采集模块、斑块几何中心第二数据采集模块；
所述斑块几何中心确定模块用于采用自适应阈值分割算法确定可识别度低的斑块的分布区域，并计算分布区域的几何中心；
所述斑块几何中心第一数据采集模块用于确定所述几何中心距离图像的纵向中心线的距离D1,并且将当前D1的值记录到数据系列D1[i]中；同时将所述几何中心在图像中纵坐标记录到数据序列Y[i]中；
所述斑块几何中心第二数据采集模块用于确定所述几何中心的等高线与待测目标轮廓线的两个交点；确定所述几何中心同侧的交点到图像的纵向中心线的距离D2，并记录到数据序列D2[i]中。
7.根据权利要求5所述的毫米波辐射计线列扫描低识别度目标的分析系统，其特征在于，所述判断处理模块包括第一判断模块和处理模块；
所述第一判断模块用于判断Ystde/Yevr的值；
所述处理模块用于根据第一判断模块的判断，确定所述斑块是否为可疑目标物且对D1[i]、D2[i]分别做数字低通滤波处理得到数据序列D1'[i]、D2'[i]，然后使用冒泡法从D1'[i]中确定最大值D1'max，将D2'[i]中与所述帧序号相同的元素命名为D2'max。
8.根据权利要求5所述的毫米波辐射计线列扫描低识别度目标的分析系统，其特征在于，所述判断执行模块包括第二判断模块和执行模块；
所述第二判断模块用于判断所述R的值；
所述处理模块用于根据R的值，确定所述斑块是否为可疑目标物或者提示须继续检查所述待测目标。
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