CN112526626A - 一种安检托盘清空状态智能检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安检托盘清空状态智能检测系统及方法，其中智能检测系统包括输送机和智能检测装置，所述智能检测装置包括处理器单元，以及与处理器单元连接的红外检测单元；所述红外检测单元包括近红外相机和红外光源，所述近红外相机和红外光源通过固定支架设置于所述输送机的一侧，通过近红外相机获取输送机上安检托盘的图像，并通过处理器单元对所述图像进行处理分析，判断安检托盘上是否有物体。本发明提供的系统安装结构较为简单，实用性较高，可有效避免可见环境光产生的阴影对检测结果的影响，同时也可最大程度的减小红外阴影造成的误判，确保检测结果的准确性和稳定性。

Description

一种安检托盘清空状态智能检测系统及方法

技术领域

本发明涉及安检技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉进行安检托盘清空状态智能检测的系统及方法。

背景技术

在机场或者类似有严格安保要求的区域，有专门的安检线，配备有托盘放置客人的个人物品。当客流量大，时间又紧张时，客人放置于安检托盘的个人物品在最后取回时，有可能发生遗失在托盘的情况。如果是客人重要证件，会给客人造成旅行住宿等生活的不便；如果是客人的贵重物品，则会给旅客造成财产的损失。

目前主流做法是靠安保工作人员人工目视检测托盘是否清空，发现有物品遗留则立即告警寻找失主。这种方案的主要问题是需要专人值守。如果人手紧张，忙于他事，顾不过来这一环节，仍然会有遗漏；如果人员疲惫疏忽，仍然会有遗漏。另外，就是一个人做不到24小时全天候工作，必须多人倒班完成此项工作。

为了解决人工目检的问题，目前开始出现通过常规相机拍照检测的方案，如图1所示。从X光安检机出来的托盘，客人取走个人物品后，顺着传送带走到“常规相机”下进行清空状态检测。这种方案采用常规相机，配套工控平台做图像处理，配套大功率可见光源作补光照明之用。常规相机从托盘上方拍摄托盘内容，判断托盘是否有遗留物品。这种方案的主要问题：

(1)阴影误判：由于安检线附近是个开放空间，人来人往，并且环境光复杂，可能还有日光干扰，会给托盘内投射随机阴影，而这些阴影会被误识别为物体，或者阴影中的物体识别不出来，导致经常误判；即使采用高功率可见光照明光源，有些环境阴影也抑制不住，误判不断。

(2)照明光源造成客人的不适：要想抑制阴影干扰，需要高功率光源，而高功率光源会产生刺眼光线，并且大量发热，会给客人带来不适感，影响客户体验。另高功率光源长期连续工作，可靠性不高，寿命短。

(3)常规相机拍摄检测需要从托盘正上方向下拍摄，光源也要从正上方向下照明，以保证所拍图像清晰。安装高度如果不够高，托盘中可能存在的较高物体会碰撞相机或者光源，影响系统正常工作。但安装高度足够高，为了照亮托盘照明光源又要足够强，又更让客人感觉刺眼；同时，相机光源安装位置太高，维护起来就麻烦。另外，该方案配备工控平台做图像处理，占用安检空间，部署需要仔细规划。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种安检托盘清空状态智能检测的系统及方法，以实现高效、准确的安检托盘清空状态的检测。

本发明提供的一种安检托盘清空状态智能检测系统，包括输送机和智能检测装置，所述智能检测装置包括处理器单元，以及与处理器单元连接的红外检测单元；所述红外检测单元包括近红外相机和红外光源，所述近红外相机和红外光源通过固定支架设置于所述输送机的一侧，通过近红外相机获取输送机上安检托盘的图像，并通过处理器单元对所述图像进行处理分析，判断安检托盘上是否有物体。

作为优选的，所述安检托盘底部铺设有可吸收红外光线的垫层。进一步的，所述垫层可选择为天然橡胶垫或涂覆有透明红外吸收油墨的透明材料垫层。

作为优选的，所述处理器单元包括图像获取模块、图像矫正模块、图像分割模块、锐化处理模块和分析判断模块，所述图像矫正模块用于将图像获取模块获取的形变图像进行矫正处理，所述图像分割模块用于根据矫正处理后图像的灰度不均度进行图像分割处理，所述锐化处理模块用于将分割处理后的各个子图像进行锐化处理，分析判断模块对每个子图像进行灰度分析，并判断安检托盘上是否有物体。

进一步优选的，所述处理器单元还包括似然度分析判定模块，似然度分析判定模块用于对连续拍摄的经矫正、分割、锐化处理后的多张照片进行似然度分析，判断安检托盘上是否有物体。

作为优选的，所述输送机上设置有检测位，检测位上设置有触发器，所述处理器单元和触发器连接于输送机控制器。

作为优选的，所述输送机为滚轴式输送机，所述检测位还设置有与输送控制器连接的自控电机，所述自控电机用于通过连杆将安检托盘远离近红外相机的一侧升高，以使托盘底面与相机镜头光轴垂直。

作为优选的，还包括与所述处理器单元连接的告警单元，当处理器单元判断安检托盘上有物体时，触发告警单元进行声音和/或灯光形式的告警提示。

本发明提供的一种安检托盘清空状态智能检测方法，包括以下步骤：

S1、通过设置于输送机一侧的近红外相机获取输送至检测位的安检托盘的图像；

S2、对步骤S1所获取的图像依次进行矫正、分割和锐化处理，判断安检托盘中是否有物体；

S3、若判定安检托盘中有物体，则触发告警提示，否则返回步骤S1进行循环。

作为优选的，所述步骤S1中，近红外相机对同一安检托盘进行连续拍摄，获取N张图像，N为大于或等于3的整数，所述步骤S2中，对所述N张图像分别进行矫正、分割和锐化处理，然后对N张图像进行似然度分析，判断安检托盘中是否有物体。

相比现有的安检托盘清空状态检测方案，本发明的显著进步性至少体现在：系统安装结构较为简单，实用性较高，进一步的，可有效避免可见环境光产生的阴影对检测结果的影响，同时也可最大程度的减小红外阴影造成的误判，确保检测结果的准确性和稳定性。

附图说明

图1为一种现有的基于常规相机的安检托盘清空状态检测方案示意图；

图2为本发明一种实施例的安检托盘清空状态检测系统示意图；

图3为本发明一种实施例的智能检测装置的结构框图；

图4为本发明一种实施例的智能检测装置的执行流程示意图。

附图标记说明

1、输送机，2、近红外相机，3、红外光源，4、固定支架，5、安检托盘。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明的检测安检托盘清空状态的检测系统和方法作详细的阐述，应该说明的是，以下所提供的实施例并不能构成对本发明实施方式的具体限制。

参阅图2所示，作为本发明提供的一种实施例，一种安检托盘清空状态智能检测系统，包括输送机1和智能检测装置，所述智能检测装置包括处理器单元，以及与处理器单元连接的红外检测单元；所述红外检测单元包括近红外相机2和红外光源3，所述近红外相机2和红外光源3通过固定支架4设置于所述输送机1的一侧，通过近红外相机2获取输送机上安检托盘5的图像，并通过处理器单元对所述图像进行处理分析，判断安检托盘5上是否有物体。

上述方案中，通过使用机器视觉检测替代人工目检，可有效解决人工目检存在的人力成本较高，检测容易存在疏漏的问题。进一步的，本实施例的智能检测系统，采用近红外相机替代现有技术方案的常规相机，可以有效屏蔽可见环境光产生的阴影。因为近红外相机过滤掉了绝大部分可见光，只对近红外光感光，这样可见环境光在安检托盘上形成的阴影在相机中变得不可见了，从而使得可见环境光阴影造成的误判问题也随之消除。再进一步的，参阅图1所示，现有技术中无论采用常规相机拍摄或者红外相机拍摄检测，通常都是将相机和光源设置在待检测托盘的正上方，然而，相机从托盘正上方向下拍摄，光源也要从正上方向下照明，以保证所拍图像清晰。安装高度如果不够高，托盘中可能存在的较高物体会碰撞相机或者光源，影响系统正常工作。提升安装高度又会使得托盘与光源之间的距离增大，为了照亮托盘以满足拍摄条件，必须使用高功率的照明光源，高功率光源长期连续工作，可靠性不高，寿命短，并且提高了系统的耗电量，增加了成本，同时，强光源很容易会造成刺眼，发热量也较大，极大的影响用户体验。为此，本实施例的检测系统中创新性的将近红外相机和红外光源通过固定支架设置于所述输送机的一侧，采用在安检托盘的输送机的侧方拍摄和侧方补光，从而确保托盘中物体不会碰撞相机或者光源，托盘内的物体高度不再成为相机和灯光的限制条件，不会对系统正常工作造成影响。

应该指出的是，采用红外相机进行拍摄检测的方案虽然可以有效屏蔽可见环境光产生的阴影，极大减小误判率。然而，在一些应用环境下，存在的强烈阳光仍会产生强的红外阴影，一般功率的红外光源并不能将阳光红外阴影遮住，仍会误判；进一步的，即使采用更高功率的红外光源，也不能确保能完全遮住强烈阳光的红外阴影，不能彻底的解决红外阴影造成误判的问题。并且采用高功率光源同样存在发热量较大，连续长期工作下，可靠性不高，寿命短等问题。为解决红外阴影的问题，作为优选的，本实施例中将所述安检托盘底部铺设有可吸收红外光线的垫层。作为一种具体的，可以将托盘底部铺设一层深色天然橡胶垫层，使得红外阴影与托盘底部颜色对比度变的很小，从而可以轻松消除阴影的影响。另一种具体的，给托盘底部铺设一层涂覆有透明红外吸收油墨的透明材料(例如：亚克力，玻璃)垫层，由此，在人眼看来托盘底部为本色，红外相机照片看来，托盘底部呈现深色，红外阴影与红外吸收涂层的对比度变得很小，从而可以轻松消除阴影的影响。进一步的，采用涂覆有透明红外吸收油墨的透明材料垫层的方案，可允许托盘所有人在托盘底部与透明材料垫层之间铺设广告牌，以实现广告的投放，由此，在可见光下广告牌完全可见，同时不会对红外相机的拍摄检测结果造成任何影响，具有较高的实用性和应用价值。

作为优选的，所述处理器单元包括图像获取模块、图像矫正模块、图像分割模块、锐化处理模块和分析判断模块，所述图像矫正模块用于将图像获取模块获取的形变图像进行矫正处理，所述图像分割模块用于根据矫正处理后图像的灰度不均度进行图像分割处理，所述锐化处理模块用于将分割处理后的各个子图像进行锐化处理，分析判断模块对每个子图像进行灰度分析，并判断安检托盘上是否有物体。应该说明的是，由于所述近红外相机和红外光源通过固定支架设置于所述输送机的一侧，近红外相机和红外光源均处于待检测托盘的斜上方位置，近红外相机镜头需斜向下对准托盘，近红外光源照射面也斜向下，由此所拍摄获取的托盘图像会存在一定程度的畸变/形变，红外光源在托盘底部的照明度也会存在不均匀的情况。为此，本实施例中的处理器单元采用图像矫正模块对图像获取模块获取的形变图像进行矫正处理，作为具体的，图像处理模块可使用畸变矫正算法将形变图像矫正成矩形，由此，有利于后续对图像的分割和锐化处理，进一步提高图像分析的准确性。进一步的，申请人在实际创新过程中发现，由于目前的安检托盘四周通常设置有侧壁，导致红外光照在托盘中不均匀，会出现中间亮，四周暗的问题，也就是说红外光照射在托盘上之后会所形成的不同明亮度区域，如果将整个托盘统一处理，可能会导致部分物体与托盘灰度相近而造成物体识别失败。鉴于此，本实施例中依据图像中可能形成不同的灰度区域的分布特征，将所拍摄的图像分割为多个子图像，然后分别进行灰度化处理，可大大提高识别率。为进一步提升识别准确率，本实施例中还对每个子图像进行锐化处理，目的在于提高物体与托盘背景色的对比度，以凸显物体，提高识别率。对单张照片进行矫正、分割和锐化处理后，分析判断模块对每个子图像进行灰度分析，若子图像呈现单一灰度色(即与该子图像区域对应的背景灰度色)，则判断该子图像中无遗留物体，反之，若子图像中存在有不同于与该子图像区域对应的背景灰度的色块，则判断该子图像中存在遗留物体。作为一种可选择的实施例方案，当单张照片中的所有子图像都被判定为不存在遗留物体时，判定该单张照片中不存在遗留物体，否则，判定该单张照片中存在遗留物体。

进一步优选的，所述处理器单元还包括似然度分析判定模块，似然度分析判定模块用于对连续拍摄的经矫正、分割、锐化处理后的多张照片进行似然度分析，判定安检托盘上是否有物体。作为具体的，对同一待检测托盘，连续拍摄多张照片，对每张照片进行矫正、分割锐化处理后，进行似然度分析。例如，连续拍摄N张照片，N为大于或等于3的整数，当其中的90％的照片判断有物体遗留，则判决该托盘内有物体遗留。由此，可最大程度的避免误判断，提高检测的准确性和实用性。

参阅图4所示，本发明一种实施例的安检托盘清空状态智能检测系统工作流程示意图。在该实施例中，可由外部设备实现图像检测的触发，信号触发后，可由红外检测单元获取待检测分析的图像，然后依次对所获取的图像进行矫正、分割、锐化处理，当分析处理的张数达到设定的数量N张后，进行似然度分析，然后作出是否存在物体的判定，存在物体则触发告警模块进行报警。

作为优选的，所述输送机上设置有检测位，检测位上设置有触发器，所述处理器单元和触发器连接于输送机控制器。具体的，当托盘被输送机输送至检测位时，检测位上设置的触发器进行触发，输送机控制器控制输送机暂停输送。进一步优选的，所述输送机为滚轴式输送机，所述检测位还设置有与输送控制器连接的自控电机，所述自控电机用于通过连杆将安检托盘远离近红外相机的一侧升高，以使安检托盘底面与相机镜头光轴垂直。具体的，所述自控电机可采用电动推杆，将所述电动推杆设置在检测位底端，输送机控制器控制输送机暂停输送后，同时，控制电动推杆动作，推杆穿过输送机滚轴之间的间隙竖直向上运动，从底部推动安检托盘远离近红外相机的一侧升高，以使安检托盘底面与相机镜头光轴垂直，由此，可实现近红外相机正对安检托盘底部进行拍摄，使成像尽量清晰，提高红外成像质量，有助于提升处理器单元对所获取图像的分析处理效率和准确性。

作为优选的，可采用自带红外光源的近红外相机，即近红外相机本体与红外光源采用一体化设计，同时，使得红外光源的照射方向与红外镜头同轴设置，由此，可实现红外光源与红外镜头的同步调节，极大的简化了调节操作，提升操作的便捷性和效率。进一步的，将近红外相机可拆卸的固定在固定支架上，实现近红外相机装配高度的可调节。

作为优选的，参阅图3所示，一种实施例的智能检测装置，包括处理器单元，以及与处理器单元连接的红外检测单元；所述红外检测单元包括近红外相机和红外光源，近红外相机包括近红外镜头和成像传感器，成像传感器用于生成近红外图像，并将图像传输给处理器单元进行分析处理，判断安检托盘中是否存在物体；所述近红外光源受控于处理器单元，可实现光源强度的自动调节，近红外光源用于近红外拍照补光。进一步的，处理器单元还连接USB接口和网络接口，用于实现和外部设置的通信，传输数据。再进一步的，所述处理器单元还连接有告警单元，当处理器单元判断安检托盘上有物体时，触发告警单元进行声音和/或灯光形式的告警提示，具体可通过扬声器实现声音告警的输出，以及通过LED灯光实现告警。通过本实施例中的智能检测装置，当处理器单元接收到外部触发装置发送的信号后控制成像传感器采集图像，所采集的图像被传输到处理器单元后进行图像识别相关处理，判断安检托盘中是否存在物体，可通过告警模块实施相应的告警提示。

本发明实施例还提供一种安检托盘清空状态智能检测方法，包括以下步骤：

S1、通过设置于输送机一侧的近红外相机获取输送至检测位的安检托盘的图像；

S2、对步骤S1所获取的图像依次进行矫正、分割和锐化处理，判断安检托盘中是否有物体；

S3、若判定安检托盘中有物体，则触发告警提示，否则返回步骤S1进行循环。

作为优选的，所述步骤S1中，近红外相机对同一安检托盘进行连续拍摄，获取N张图像，N为大于或等于3的整数，所述步骤S2中，对所述N张图像分别进行矫正、分割和锐化处理，然后对N张图像进行似然度分析，判断安检托盘中是否有物体。

应当指出的是，以上结合附图详细说明了本发明的工作原理，但是本领域的技术人员应该意识到，具体实施方式仅是用于示范地说明本发明，说明书仅是用于解释权利要求书，本发明的保护范围并不局限于说明书。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种安检托盘清空状态智能检测系统，包括输送机和智能检测装置，其特征在于：所述智能检测装置包括处理器单元，以及与处理器单元连接的红外检测单元；所述红外检测单元包括近红外相机和红外光源，所述近红外相机和红外光源通过固定支架设置于所述输送机的一侧，通过近红外相机获取输送机上安检托盘的图像，并通过处理器单元对所述图像进行处理分析，判断安检托盘上是否有物体。

2.根据权利要求1所述的安检托盘清空状态智能检测系统，其特征在于，所述安检托盘底部铺设有可吸收红外光线的垫层。

3.根据权利要求2所述的安检托盘清空状态智能检测系统，其特征在于，所述垫层为天然橡胶垫或涂覆有透明红外吸收油墨的透明材料垫层。

4.根据权利要求1所述的安检托盘清空状态智能检测系统，其特征在于，所述处理器单元包括图像获取模块、图像矫正模块、图像分割模块、锐化处理模块和分析判断模块，所述图像矫正模块用于将图像获取模块获取的形变图像进行矫正处理，所述图像分割模块用于根据矫正处理后图像的灰度不均度进行图像分割处理，所述锐化处理模块用于将分割处理后的各个子图像进行锐化处理，分析判断模块对每个子图像进行灰度分析，并判断安检托盘上是否有物体。

5.根据权利要求4所述的安检托盘清空状态智能检测系统，其特征在于，所述处理器单元还包括似然度分析判定模块，似然度分析判定模块用于对连续拍摄的经矫正、分割、锐化处理后的多张照片进行似然度分析，判断安检托盘上是否有物体。

6.根据权利要求1所述的安检托盘清空状态智能检测系统，其特征在于，所述输送机上设置有检测位，检测位上设置有触发器，所述处理器单元和触发器连接于输送机控制器。

7.根据权利要求6所述的安检托盘清空状态智能检测系统，其特征在于，所述输送机为滚轴式输送机，所述检测位还设置有与输送控制器连接的自控电机，所述自控电机用于通过连杆将安检托盘远离近红外相机的一侧升高，以使托盘底面与相机镜头光轴垂直。

8.根据权利要求1所述的安检托盘清空状态智能检测系统，其特征在于，还包括与所述处理器单元连接的告警单元，当处理器单元判断安检托盘上有物体时，触发告警单元进行声音和/或灯光形式的告警提示。

9.一种安检托盘清空状态智能检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过设置于输送机一侧的近红外相机获取输送至检测位的安检托盘的图像；

S2、对步骤S1所获取的图像依次进行矫正、分割和锐化处理，判断安检托盘中是否有物体；

S3、若判定安检托盘中有物体，则触发告警提示，否则返回步骤S1进行循环。

10.根据权利要求9所述的安检托盘清空状态智能检测方法，其特征在于，所述步骤S1中，近红外相机对同一安检托盘进行连续拍摄，获取N张图像，N为大于或等于3的整数，所述步骤S2中，对所述N张图像分别进行矫正、分割和锐化处理，然后对N张图像进行似然度分析，判断安检托盘中是否有物体。

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