CN111175840A - 一种基于太赫兹成像技术的危险品安检系统及其安检方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于太赫兹成像技术的危险品安检系统，包括分别设于传送带上方的反光板和太赫兹源，所述太赫兹源和反光板依次沿传送带传送方向设置，在所述太赫兹源和反光板之间的传送带下方设有太赫兹线阵相机，所述太赫兹线阵相机连接有操控主机，所述操控主机中安装有终端操控软件，通过读取太赫兹线阵相机的图像信号，并将图像信号通过显示器展示出来，所述操控主机、终端操作软件及显示器组成智能操控终端。与现有技术相比，本发明可安全有效的检测到不能被X光成像的非金属、液态、粉末状物品等，同时为太赫兹成像人体安全检测提供了有效的技术途径。

Description

一种基于太赫兹成像技术的危险品安检系统及其安检方法

技术领域

本发明涉及太赫兹主动探测成像技术领域，具体涉及一种基于太赫兹成像技术的危险品安检系统及其安检方法。

背景技术

太赫兹（THz）波是一种频率范围为 0.1THz-10THz，波长范围为 0.03-3mm，介于无线电波和光波之间的电磁波，具有高时空相干性、低光子能量、使用安全性高、定向性好、频谱宽等特性，近年来迅速发展，在军事、安全、医疗、生物、农业等科学领域得到广泛应用。传统的X射线扫描仪，对非金融、液态、粉末状物品具有很强的穿透性，不易成像。利用太赫兹成像技术，可以对x射线透过的物品，进行有效的检测。近年来，由于快速激光技术的发展，太赫兹辐射源、探测器和关键器件的研制取得较大成功，太赫兹成像技术得以实现。利用太赫兹成像技术的太赫兹线性扫描仪和太赫兹相机已初步应用于安全、医疗领域。

专利公开号为CN104280876A公开了一种太赫兹成像旅客行李快速安检系统及其检测危险物品的方法。通过计算机控制二维平移台使太赫兹射线聚焦到旅客行李上，太赫兹射线经过旅客行李反射、透镜聚焦后被探测器接收，将太赫兹信号变为电压信号、经过降噪放大后由计算机输出图像。

尽管CN104280876A能够通过太赫兹实现危险品的检测，但是采用的是接受探测器的信号并储存危险物品的太赫兹振荡频率来发现危险品的存在，系统的可视化功能差，对不同危险品的太赫兹振荡频率不易区分，不能精确识别危险品类别，同时太赫兹信号易受外界信号干扰，产生误报警。

传统的检验方式主要存在以下几个弊端:安检技术使用X射线放射源,由于X射线放射性强，对人体有极大的伤害，因此使用该系统时人和行李必须分开检验，检测步骤繁琐使得乘客在安检区滞留时间增加，在客流量大时段容易造成拥堵；X射线扫描仪对非金属、液态、粉末状物品具有很强的穿透性，不易成像不能对相关危险品品进行十分准确的判断，必要时需要开箱进一步确认，因此降低了的通关效率；为了避免X射线造成危害,传统安检设备体积庞大,导致占地面积较大。

现有的安检系统，主要通过人工识别，耗费巨大人力成本。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明的目的是提供一种基于太赫兹成像技术的危险品安检系统，不仅能够安全有效的检测到不能被X光成像的非金属、液态及粉末状物品，而且同时为太赫兹成像人身安全检测提供了有效的技术途径。

本发明的另一目的是提供一种基于太赫兹成像技术的危险品安检系统的安检方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于太赫兹成像技术的危险品安检系统，包括分别设于传送带上方的反光板和太赫兹源，所述太赫兹源和反光板依次沿传送带传送方向设置，在所述太赫兹源和反光板之间的传送带下方设有太赫兹线阵相机，所述太赫兹线阵相机连接有操控主机，所述操控主机中安装有终端操控软件，通过读取太赫兹线阵相机的图像信号，并将图像信号通过显示器展示出来，所述操控主机、终端操作软件及显示器组成智能操控终端。

进一步地，所述太赫兹源、反光板及太赫兹线阵相机组成反射式主动成像系统，其中所述太赫兹源基于IMPATT 技术，工作频率100GHZ左右,发射功率为140uw/pix，成像系统动态范围为30db。

所述太赫兹线阵相机是基于半导体阵列芯片制成，成像速度为5KHz，扫描速度为15m/s，成像频率为100 GHz，像素为256x1。上述参数能够实现高速扫描成像，成像清晰易识别。

所述传送带采用太赫兹易穿透、成像效果好的PU材料，结实耐用。

所述控制主机配置显卡为NVIDIA GeForce RTX 1080 Ti，操作系统采用Windows10(x86)+Python 2.7.14+Opencv2.4.3。

所述终端操控软件包括太赫兹图像采集组件、太赫兹图像显示组件和太赫兹图像识别组件，太赫兹图像采集组件完成太赫兹图像信号的采集、处理和拼接成像；太赫兹图像显示组件完成功能配置、原图像显示、历史图像显示及识别图像的标识；太赫兹图像识别组件完成识别参数的获取、图像识别计算和识别结果的处理。

所述太赫兹图像显示组件具有危险品分析和识别功能，能够标示出每种危险品的类别和概率，并给出报警功能。

所述太赫兹图像显示组件通过配置相关功能参数，能够识别图像中符合要求的危险物品类别，并予以保存图像和识别结果。

上述基于太赫兹成像技术的危险品安检系统的安检方法，通过以下步骤来实现：

1）连接各部件电源，连接太赫兹相机与操控主机之间的传输线缆；

2）开机，按下太赫兹源电源按钮；

3）打开太赫兹线阵相机电源；

4）打开传送带运行按钮；

5）传送带开始以一定的速度运转；

6）打开操控主机，进入终端操控软件的界面，在终端操控软件中进行参数配置，调节显示效果，设置识别参数；

7）在传送带上放置需要检查的包裹；

8）终端操控软件接收到太赫兹线阵相机传输的信号并对信号拼接成像；

9）终端操控软件开始对包裹进行图像识别，发现危险品，标注危险品类别和概率，报警并保存危险品图片信息。

本发明在使用时，塑料包裹、纸盒包裹、信封等含疑似危险品包裹被放置在传送带上，传送带以一定的速度运送包裹，太赫兹源发射太赫兹信号波，在反光板反射下均匀地照射包裹，由隐藏在传送带下面的太赫兹线阵相机生成图像信号；智能终端操控软件从太赫兹线阵相机中不断接收太赫兹图像信号并进行读取与处理，形成RGB格式的图像并显示在显示器的界面中，同时终端操控软件提供了对图像中包裹危险物品的识别和预警功能，通过配置相关功能参数，软件可识别图像中符合要求的危险物品类别并保存原图像和识别结果。

本发明的有益效果是：在保证人身安全的前提下，提高对危险物品的检出率，缩短安检时间，提高安检效率，确保公共场合的人身安全问题；用于机场、车站和体育场馆等公共场所进行安检，具有检测速度快，准确率高的特征，能够实现安全有效的危险品包裹检测，实时性好，智能检测，节省人力；利用太赫兹主动成像技术，可安全有效的检测到不能被X光成像的非金属、液态、粉末状物品等，如煤油、汽油等可燃油，乙醇、块状非金属、粉末状等危险品包裹。

附图说明

下面结合附图及实施例，对本发明的结构和特征作进一步描述。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的工作原理示意图。

图3是本发明中所述终端操控软件的内部架构示意图。

图4是本发明中所述终端操控软件的操作界面示意图。

图5是本发明能够识别出的危险品太赫兹图像。

图6是本发明对每种危险品标示出的类别和概率示意图。

附图1-6中，1.太赫兹源，2.反光板；3.传送带；4.太赫兹线阵相机；5.传输线缆；6.智能操控终端；7.操控主机；8.显示器；9.终端操控软件，10.枪支，11.粉末状物品，12.固态非金属物品，13.乙醇，14.刀具，15.可燃油。

具体实施方式

附图1-6是本发明的一种实施例，公开了一种基于太赫兹成像技术的危险品安检系统，太赫兹光源1、反光板2、传送带3、太赫兹线阵相机4、操控终端6及智能终端操控软件9等。所述传送带3以一定的速度运送包裹；所述太赫兹源1发射太赫兹信号波，通过所述反光板2反射，均匀地将太赫兹波反射到传送带上的包裹物品上；所述太赫兹线阵相机4放置在传送带3下方，用来生成图像信号；操控终端6包含操控主机7、显示器8及智能终端操控软件9，太赫兹线阵相机4所产生的图像信号不断地通过传输线缆5将信号传输到操控主机7上。

所述终端操控软件9实现图像采集、图像识别和图像显示的功能，终端操控软件9不断地读取太赫兹线阵相机4发送的图像列信号，通过拼接算法形成RGB格式的图像，并显示在软件界面中；同时终端操控软件9提供了对图像中包裹危险物品的分析和识别功能，当发现危险品时，标示出危险品的类别和概率，并给出报警功能；也可以通过配置相关功能参数，软件可识别图像中符合要求的危险物品类别并保存原图像和识别结果。

进一步地，所述太赫兹源、反光板及太赫兹线阵相机组成反射式主动成像系统，其中所述太赫兹源基于IMPATT 技术，工作频率100GHZ左右,发射功率为140uw/pix，成像系统动态范围为30db。

所述太赫兹线阵相机是基于半导体阵列芯片制成，成像速度为5KHz，扫描速度为15m/s，成像频率为100 GHz，像素为256x1。上述参数能够实现高速扫描成像，成像清晰易识别。

所述传送带采用太赫兹易穿透、成像效果好的PU材料，结实耐用。

所述控制主机配置显卡为NVIDIA GeForce RTX 1080 Ti，操作系统采用Windows10(x86)+Python 2.7.14+Opencv2.4.3。

所述终端操控软件包括太赫兹图像采集组件、太赫兹图像显示组件和太赫兹图像识别组件，太赫兹图像采集组件完成太赫兹图像信号的采集、处理和拼接成像；太赫兹图像显示组件完成功能配置、原图像显示、历史图像显示及识别图像的标识；太赫兹图像识别组件完成识别参数的获取、图像识别计算和识别结果的处理。

所述太赫兹图像显示组件具有危险品分析和识别功能，能够标示出每种危险品的类别和概率，并给出报警功能。

所述太赫兹图像显示组件通过配置相关功能参数，能够识别图像中符合要求的危险物品类别，并予以保存图像和识别结果。

附图5分别展示了本发明能够智能识别的危险品类别：枪支、粉末状物品、固态非金属物品、乙醇、刀具及可燃油，通过利用太赫兹成像技术，可视化程度好，解决了传统的X射线扫描仪不易成像的问题；传统使用的X射线扫描仪对非金属、液态、粉末状物品具有很强的穿透性，不易成像。

附图6展示了本发明对检测到的每种危险品标示出的类别和概率示意图，通过上述技术方案可知，太赫兹的辐射性小，对人体是安全的，将来的人身安检提供了有效的途径；本发明能够做到智能检测，节省人力，而现有的安检系统，主要通过人工识别，耗费巨大人力成本，本发明的智能终端操控能够自动识别危险品类别并给出报警信息。

本发明在使用时，塑料包裹、纸盒包裹、信封等含疑似危险品包裹被放置在传送带上，传送带以一定的速度运送包裹，太赫兹源发射太赫兹信号波，在反光板反射下均匀地照射包裹，由隐藏在传送带下面的太赫兹线阵相机生成图像信号，终端操控软件从太赫兹线阵相机中不断接收太赫兹图像信号并进行读取与处理，形成RGB格式的图像并显示在显示器的界面中，同时终端操控软件提供了对图像中包裹危险物品的识别和预警功能，通过配置相关功能参数，软件可识别图像中符合要求的危险物品类别并保存原图像和识别结果。

本发明的工作步骤如下：

连接各部件电源，连接太赫兹相机4与操控主机之间的传输线缆5；

开机，按下太赫兹源1电源按钮；打开太赫兹线阵相机4电源；打开传送带3运行按钮；

传送带开始以一定的速度运转；

打开操控主机，进入终端操控软件9的界面，在终端操控软件9中进行参数配置，调节显示效果，设置识别参数；

在传送带3上放置需要检查的包裹；

终端操控软件9接收到太赫兹线阵相机4传输的信号并对信号拼接成像；

终端操控软件9开始对包裹进行图像识别，发现危险品，标注危险品类别和概率，报警并保存危险品图片信息。

本发明的实施例能够作为现有安检技术的有效补充，可安全有效的检测到不能被X光成像的非金属、液态、粉末状物品等，同时为太赫兹成像人体安全检测提供了有效的技术途径。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于太赫兹成像技术的危险品安检系统，其特征在于：包括分别设于传送带上方的反光板和太赫兹源，所述太赫兹源和反光板依次沿传送带传送方向设置，在所述太赫兹源和反光板之间的传送带下方设有太赫兹线阵相机，所述太赫兹线阵相机连接有操控主机，所述操控主机中安装有终端操控软件，通过读取太赫兹线阵相机的图像信号，并将图像信号通过显示器展示出来，所述操控主机、终端操作软件及显示器组成智能操控终端。

2.根据权利要求1所述的基于太赫兹成像技术的危险品安检系统，其特征在于：所述太赫兹源、反光板及太赫兹线阵相机组成反射式主动成像系统，其中所述太赫兹源基于IMPATT 技术，工作频率100GHZ左右,发射功率为140uw/pix，成像系统动态范围为30db。

3.根据权利要求1所述的基于太赫兹成像技术的危险品安检系统，其特征在于：所述太赫兹线阵相机是基于半导体阵列芯片制成，成像速度为5KHz，扫描速度为15m/s，成像频率为100 GHz，像素为256x1，上述参数能够实现高速扫描成像，成像清晰易识别。

4.根据权利要求1所述的基于太赫兹成像技术的危险品安检系统，其特征在于：所述传送带采用太赫兹易穿透、成像效果好的PU材料，结实耐用。

5.根据权利要求1所述的基于太赫兹成像技术的危险品安检系统，其特征在于：所述控制主机配置显卡为NVIDIA GeForce RTX 1080 Ti，操作系统采用Windows 10(x86)+Python2.7.14+Opencv2.4.3。

6.根据权利要求1所述的基于太赫兹成像技术的危险品安检系统，其特征在于：所述终端操控软件包括太赫兹图像采集组件、太赫兹图像显示组件和太赫兹图像识别组件，太赫兹图像采集组件完成太赫兹图像信号的采集、处理和拼接成像；太赫兹图像显示组件完成功能配置、原图像显示、历史图像显示及识别图像的标识；太赫兹图像识别组件完成识别参数的获取、图像识别计算和识别结果的处理。

7.根据权利要求6所述的基于太赫兹成像技术的危险品安检系统，其特征在于：所述太赫兹图像显示组件具有危险品分析和识别功能，能够标示出每种危险品的类别和概率，并给出报警功能。

8.根据权利要求6所述的基于太赫兹成像技术的危险品安检系统，其特征在于：所述太赫兹图像显示组件通过配置相关功能参数，能够识别图像中符合要求的危险物品类别，并予以保存图像和识别结果。

9.根据权利要求1所述的基于太赫兹成像技术的危险品安检系统的安检方法，通过以下步骤来实现：

1）连接各部件电源，连接太赫兹相机与操控主机之间的传输线缆；

2）开机，按下太赫兹源电源按钮；

3）打开太赫兹线阵相机电源；

4）打开传送带运行按钮；

5）传送带开始以一定的速度运转；

6）打开操控主机，进入终端操控软件的界面，在终端操控软件中进行参数配置，调节显示效果，设置识别参数；

7）在传送带上放置需要检查的包裹；

8）终端操控软件接收到太赫兹线阵相机传输的信号并对信号拼接成像；

9）终端操控软件开始对包裹进行图像识别，发现危险品，标注危险品类别和概率，报警并保存危险品图片信息。

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