CN1998011A - 多传感器监视入口 - Google Patents

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Abstract

监视系统(20)可以包括被配置成利用用于对主体(32)成像的毫米波电磁辐射询问主体(32)的第一传感器设备(26)，其中主体包括人(36)和该人(36)所携带的物体(38)的主体(32)。补充源(30)提供可与该人(36)可能携带的物体(36)有关的主体(32)相关的附加信息。相关信息使产生的图像信号(125)和主体信息相关联。补充源(30)可以是第二源。传感器设备(26)适于检测主体位置(34)中的人(36)可能携带的物体(38)的给定特征。随后可以产生有关人(36)是否正携带具有给定特征的物体(38)的相关信息。

Description

多传感器监视入口
背景技术
毫米波信号用于雷达和电信。它们还能够用于通过把毫米波信号对准主体(subject)和检测反射的信号来产生该主体的图像。这样的成像系统的实例描述在美国专利号5455590、5557283、5859609、6507309与6703964以及2003年6月26日提交的美国专利申请公开号2004/0263379、2003年10月30日提交的美国专利申请公开号2004/0090359与2003年10月30日提交的美国专利申请公开号2004/0140924中，这些专利文献引用在此作为参考。
上述的成像系统提供主体的相对详细的图像，其中主体包括人体和人所携带的任何物体，无论这些物体是否被隐藏。操作员可以观看主体的图像，并且在视觉上标识人所携带的物体。其它的检测装置也可以用来获得有关主体的其它信息。例如，该主体可以通过金属检测器，以确定该主体是否具有可检测的金属物体。当监视系统是登上公共交通车辆或进入公共设施或受保护设施的处理的一部分时，可能实现相当大的延迟。还有，监视的有效性取决于操作员的准确性和注意力。
发明内容
监视系统可以包括第一传感器设备，其被配置成朝向主体位置中的主体发射毫米波电磁辐射和从该主体接收毫米波电磁辐射。主体可以包括人和由该人所携带的任何物体。这样的系统还可以包括控制器，该控制器被配置成操作传感器设备，并从接收的辐射中产生代表该主体的图像的图像数据。一些监视系统还包括有关可与人可能携带的物体有关的主体的主体信息的源。控制器则适于产生涉及所产生的图像信号和主体信息的有关信息。
在一些监视系统中，主体信息的源是第二传感器设备，其适于检测主体位置上的人可能携带的物体的给定特征。在这种系统中的控制器因而适于产生有关人是否正携带具有给定特征的物体的有关信息。第二传感器设备也许适于检测各种主体信息中的一个或多个。
附图说明
图1是描述具有成像源和补充主体信息源的一般监视系统的方框图。
图2是图示图1的监视系统的操作方法的实例的总流程图。
图3是图示可用于图1的监视系统中的主体信息组合体(assembly)的各种可能配置的示例图，并且具有相对主体移动的多达三个的传感器。
图4是图示具有两个传感器设备的图3的主体信息组合体的实例的方框图。
图5是显示根据图1的监视的实例并且包括图4的主体信息组合体的总图。
图6是图3的主体信息组合体的另一实例的侧视图。
图7是图3的主体信息组合体的再一实例的顶视图。
图8是利用具有被人体模型上的衣服隐藏的物体的人体模型的毫米波成像系统生成的图像。
图9是显示物体的图8的图像的一部分的放大视图。
图10是用于物体检测的内核(kernel)的值的图解说明。
图11A和图11B图示内核应用于图像的一系列步骤。
图12是通过把图10的内核应用于图8的图像以标识图像的可疑区域而产生的图像。
图13是通过把阈值应用于图12的图像而产生的图像。
图14是通过扩大图13的图像的加亮区域并除去小区域而产生的图像。
图15是通过把边界长方形应用于图16的图像的加亮区域而产生的图像。
图16是扩大图17的图像的加亮区域而产生的图像。
图17是与图16的加亮区域的轮廓(线)相重叠的图8的原始图像的拷贝，其中加亮区域对应于原始图像中的可疑区域。
图18是具有成像设备与分区(zonal)金属检测器、标识主体的不同可疑区域和其中检测到金属的主体的分区的监视系统的示例性显示。
图19是类似于图18的显示，其中主体图像被修剪，并且主图像被放大，以显示检测到金属的主体图像的部分。
具体实施方式
图1显示了包括控制器21和主体信息组合体22的一般监视系统20，其中主体信息组合体22包括多个主体相关信息源24。主体信息源可以包括一个或多个传感器设备26，诸如成像设备28，并且根据配置，可以包括一个或多个补充主体信息源30。主体信息源提供有关主体位置34中的主体32的信息。
主体32包括出现在用于成像的成像系统的询问站中的全体，不论人、动物或无生命物体。例如，如果人36处于用于成像的询问站中，则主体32包括该人以及在该人上支撑的任何物体38，诸如手表、钥匙、珠宝、衣袋或者其它的刀子、硬币、衣服附件、枪或可以被成像的任何其它物体。
成像设备28的实例是适于朝向主体位置中的主体发射和从该主体接收毫米波电磁辐射的主动(active)成像设备。在某些实例中，毫米波辐射可以在100兆赫(MHz)至2兆兆赫(THz)频率范围内。通常，相应的波长范围从几厘米到几微米。这样的辐射可以位于固定频率或者使用若干调制类型的频率范围或集合上，例如，调制类型为线性调频脉冲、伪随机跳频、脉冲、频率调制连续波(FMCW)或连续波(CW)。
成像设备的一些实施例可以使用包括24-30GHz范围中的频率、FMCW调制的发射信号，并且具有的信号内容满足FCC未经授权操作要求，而且位于任何限制的美国政府频带之外。脉冲长度的范围可以是2-10微秒。天线射束宽度的范围可以为用于宽射束实施的20-120度，或者用于窄射束宽度应用的30度，这取决于图像形成信号处理器要求。各种系统极化都可以被使用。实例包括相同极化、交叉极化、椭圆极化、右圆极化和/或左圆极化。
某些自然和人造纤维对于这样的频率和波长的辐射可以是透明的或者半透明的，允许位于这样的材料下面的表面的检测和/或成像。当询问的主体是着衣的个体时，可以利用系统20获得有关被衣服覆盖的人体部分以及那些未被衣服覆盖的部分的图像信息。此外，对于金属和非金属物体成分，诸如用于武器和违禁(走私)品的那些成分，利用系统20可以提供有关着衣的人员所携带的物体的图像信息，而不论这些物体如何在该人上被支撑。
控制器21可以适于操作传感器设备26。在所示的其中传感器设备是成像设备28的实例中，控制器适于从接收的辐射中产生代表主体的图像的图像数据。补充主体信息源30提供有关与人36可能携带的物体38相关的主体32的信息。源可以是不同于成像设备28的类型的源。控制器则适于产生涉及所产生的图像信号和主体信息的相关信息。
在一些监视系统20中，主体信息的补充源30是第二传感器设备26，其适于检测主体位置中的人可能携带的物体的给定特征。这种系统20中的控制器21因此适于产生有关人是否正在携带具有给定特征的物体的相关信息。第二传感器设备可适于检测各种主体信息中的一个或多个。传感器设备可以顺序地或同时与其它传感器设备一起运行。例如，第二传感器设备可以检测一个或多个物质，诸如金属、爆炸物或其它化学物质；标识人36的特性，诸如视网膜图像、面部图像、指纹、人体的全部或一部分的容积或局部解剖表示、其它的生物统计学特性、标识或分类标志或标记，诸如代表人属于某个组诸如安全或警察机关的标志或RFID图案。痕量(微量)元素检测可以基于离子质量光谱测定法、四极矩共振、傅立叶变换红外光谱学、蒸汽检测、化学生物检测、激光测量、荧光(色谱图)、DNA分析和MEMS。任意地，补充源30可以包括存储在存储器中的上下文数据。上下文数据涉及人或人所携带的可能物体，诸如涉及以前有关特定人检测或输入的信息的历史数据，该人也许必须携带特定类型物体诸如枪支或其它安全或法律实施装置的任何许可(clearance)，或者认为有助于监视系统20的操作员检测和评估由被监视人携带的物体的重要性的其它数据。
控制器21可以包括处理器40，其形式为用于处理图像数据的任何合适部件，诸如数字电路、模拟电路或者两者。处理器40可以是可编程的，诸如计算机或者微处理器、专用硬连线状态机、逻辑单元或者这些的组合。对于多处理器形式，可以视需要利用分布式、流水线式和/或并行处理。
处理器40可以包括存储器42。存储器42可以是固态存储器、电磁存储器、光存储器或者其组合，并且它可以是易失性和/或非易失性的。此外，它可以是专用的，诸如驻留硬盘驱动器、随机存取存储器(RAM)或可移动(拆卸)式存储器，诸如可移动式存储装置(R.M.D.)。目前典型的可移动存储装置包括软盘、盒式磁带、光盘(CD-ROM或者DVD)或者其它适当类型。存储器42还可以是经由另一处理器和/或网络利用有线或者无线通信链路耦合到该处理器的远程存储器。
控制器21可以耦合到适于接收数据和发射输出数据的合适的输入和/或输出装置44，诸如至另一系统或其它远程输出装置的通信链路。示例性输入装置可以包括键盘、鼠标或其它光标控制装置、语音识别输入系统或者其它适当装置或系统。输出装置可以包括可视或音频报警器、打印机、通信链路或者显示器，诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子体、有机发光二极管(OLED)或其它合适的显示器类型。合适的通信链路可以包括局域网(LAN)、城域网(MAN)或者广域网(WAN)，不论是专用的还是公用的。
图2中显示了总流程图50，其图示了监视系统20的示例性操作。示出了两个数据捕获阶段。在其中一个或多个主体信息源24是成像设备28时，每个成像设备检测图像信息，并且产生检测的信号。成像设备可以包括设备，其检测涉及主体的分区或位置的信息，诸如主体表面或者特征，如同可以实现的，诸如使用适当形式的接收辐射，诸如声波、光辐射、红外辐射、毫米波辐射或者其它射频辐射、兆兆赫辐射以及x射线辐射。在52获得用于每个成像设备的图像信号。然后，在54处理所获得的图像信号，以构造图像数据。然后，在56标识图像特征。如下面进一步解释的那样，从图像数据导出的图像特征可以是一个或多个物体38相对于人36的形状、配置、安排或位置。
当一个或多个主体信息源24是非成像源58时，在60获得来自非成像源的数据。非成像源可以是检测主体的总特征的传感器，诸如全面检测物质、项诸如标识人36的特征或者存储在与主体有关的存储器中的上下文数据。随后在56标识图像特征。物质存在的检测或者人的标识或人的特征、类别或归类以及其它合适的指示符或信息被认为是主体的特征。
来自各种主体信息源24的图像特征随后在62被彼此相关。例如，来自成像设备的人的一侧上物体的标识可以与人的中间区域中金属的检测、标识人的标记以及以前在存储器中存储的指示该人是保安人员并且具有高安全性许可的上下文数据相关。
随后，可以在64根据特征的组合分类这些相关的特征。特征的分类是用于确定检测的特征是可疑物体还是虚假报警的似然性的逻辑处理。例如，在与物体相同的区域中检测到金属，这指示存在物体是金属的高似然性。此外，假设该人被标识为保安人员，则物体非常有可能是枪支。此外，该人还可以被授权在作为其职责部分的这个位置中携带枪支。因而，该物体被给予是可疑物体的高加权，但是给予安全风险的低加重，这是由于该人为保安人员的状态。
处理器可以使用相关数据库来相关联与被监视的物体有关的各种可能的特征。作为一般实例，以下真值表表示如何可以相关联两个或三个特征(被标识为特征A、B和C)。根据所确定的关系，属性、加权或值VX可以被分配给每个组合。在该实例中，参考值，其中项预定为包括属性、加权或其它的有关指示符。这些值对于不同的关系可以是不同的或者相同的，这取决于应用。
Figure A20058001932000101
A(B)＝A具有条件B
示例：如果A：图像异常     未检测到异常
        B：检测到金属     未检测到金属
        C：检测到爆炸物  
Figure A20058001932000104
未检测到爆炸物
对应特征的任何集合都可以被分配给相应的相关指示符，诸如加权、值或者属性。例如，在可视图像和基于毫米波的图像中被标识的物体可以具有低值，因为该物体是可视的。另一方面，在不可视的基于毫米波的图像上被标识的物体可以被分配高值。红外传感器也可以用来确认被隐藏物体的存在，并且可以使用基于毫米波成像来标识未在主体上检测到的隐藏物体。主体的区域因而可以被分配高值，即使未检测到图像物体。例如，捆绑在人体上的一颗塑料炸药也许呈现为比人体的其它部分“更冷”。此外，炸药和金属监测器的组合可以用来把成像的主体标识为有可能是具有金属件的塑料炸弹。这样的物体则可以被给予非常高的值。
物体的(或主体区域的)值因而可以基于物体(或主体)包括的物质，诸如金属、塑料、电介质、陶瓷、薄绢(纱)、织物、纸张、石头、植物。物体的结构如维数、形状和边缘特征还可以是分配值的基础。物体的化学构成成分(包括药品、爆炸物例如PTEN、TNT、塑料、C-4和数据表)也可以是分配值的基础。
一旦图像特征被分类，则在66生成关于图像特征组合的结论。
A(B∧C)：检测到的异常是金属并且是爆炸物。
Figure A20058001932000111
检测到的异常是金属，但不是爆炸物。
检测到的异常不是金属，而是爆炸物。
Figure A20058001932000113
检测到的异常不是金属，也不是爆炸物。
Figure A20058001932000114
未检测到的异常是金属并且是爆炸物。
Figure A20058001932000115
未检测到的异常是金属，但不是爆炸物。
未检测到的异常不是金属，而是爆炸物。
未检测到的异常不是金属，也不是爆炸物。
然后，可以在适当的时候，例如经由显示、报告或报警条件，在68输出各种结论。
存在可以配置主体信息组合体的各种方法。其中传感器设备相对于主体位置和相对于不同的传感器设备进行安装的监视系统可以提供不同的移动或非移动配置。例如，给定传感器设备可以适于相对于主体位置移动，但是相对于一个或多个其它传感器设备不移动。图3图示了用于主体信息组合体22的各种可能的配置，其中主体信息组合体22包括相对于主体位置34中的主体32安装的三个传感器设备26。任意地，传感器设备可以被安装成利用移动设备80(还被称为移动机构)相对于主体位置移动和相对于彼此运动。移动设备是提供传感器设备相对于主体位置或相对于另一传感器设备或另一移动设备的机械运动的任何合适的装置。可能的移动设备的实例包括在沿着齿条引导的小齿轮动作的电动机，或者沿着轨道移动传感器设备的步进电机。
如在此所使用的，相对于另一指定元件N移动指定元件M意味着与相对于元件M移动元件N相同的事情。例如，元件M可以被固定在框架上，并且通过相对于框架移动元件N，能够使元件M现对于元件N移动。
图3中所示的两个组件之间的箭头代表相应关系。例如，直接在主体位置34与传感器设备26之间的箭头用来表示传感器设备不相对于主体位置运动。另一方面，在主体位置与移动设备之间以及在移动设备与传感器设备之间延伸的箭头指示传感器设备相对于主体位置运动。这可以通过以下方式实现：例如，旋转地板上的主体位置并保持传感器设备相对于地板固定；保持主体位置相对于地板固定并且沿着地板移动传感器设备；或者相对于地板独立地移动主体位置和传感器设备。
存在多种可能的配置，其中的一部分在此图中示出。例如，如果所有三个传感器设备适于相对于主体位置移动，这可以利用一个、两个或三个(或更多)移动设备来提供。如果使用两个或三个移动设备，可以相对于一个或多个其它移动设备安装第二和后续移动设备，因而有可能提供同时在多个方向移动的能力，这取决于如何操作相应的移动设备。
图4显示了可以在监视系统20中使用的主体信息组合体22的方框图形式的可选配置。主体信息组合体22可以包括可以是地板或其它工作面的底座92，相对于该底座，直接安装第一传感器设备26。第一电动机或者其它移动设备80被安装，用于提供底座与第二传感器设备26之间的相对运动。然后，可以相对于第二移动设备80安装限定主体位置34的主体平台94，其中第二移动设备80又相对于底座92被安装。
图5中显示了如图4所示配置的具有主体信息组合体22的监视系统20的实例。图5的系统20包括适于控制主体信息组合体22的控制器21，其中该信息组合体22被安装在限定主体位置34的监视站或入口(portal)100中。在该实例中，主体信息组合体22包括主动形式的第一传感器设备26、适于询问主体32的毫米波成像设备102，其中毫米波成像设备102通过利用100兆赫(MHz)至2兆兆赫(THz)频率范围中的电磁辐射照射主体32并且检测反射的辐射来询问主体32，如上所述。
如图5所示，主体32包括呈现的用于系统20询问的个人36。个人36被显示为穿着衣裳104，其中衣裳隐藏被显示为武器形状的物体38。主体32位于系统30的询问站或入口100中。入口100可以被布置在期望检测人上的物体诸如武器或违禁品的安全检查点上。入口100可以包括连接到形式为电动机108的移动设备80的平台106。平台106可以安排成支持主体32。电动机108可以被安排成绕旋转轴R选择地旋转，而主体32被定位在其上。对于所示的配置，轴R可以是垂直的，并且主体32可以位于相对于轴R和平台106一般为中心的主体位置34中。
成像设备102可以包括可以天线设备110，该天线设备包含主(要)多振子传感阵列112。主体信息组合体22可以包括其上支持阵列112的框架114。阵列112可以延伸框架114的整个高度。电机108使平台106和主体32围绕轴R旋转。结果，阵列112限定了围绕轴R的一般圆形路径。天线阵列可以相距半径R约为0.5至2米。
天线阵列112可以包括多个线性安排的振子116，仅仅示意地显示了其中一些振子。每个振子116可以专用于辐射的发射或者接收，并且可以按两个一般垂直列安排这些振子，其中一列专用于发射，而另一列专用于接收。振子的数量和间隔对应于所用的波长和希望的分辨率。200至约600个振子的范围能够跨越大约2米或者2.5米的垂直高度。
主体信息组合体22包括第二传感器设备118。随意地，附加传感器设备可以安装到第二传感器设备118，诸如第三传感器设备120。第二传感器设备可以通过诸如原动机122的移动机构进行安装，用于沿框架114垂直移动。因而，在平台106绕轴R旋转时，传感器设备118扫描与传感器的垂直位置和主体的旋转位置相对应的主体的区域或位置。
用于入口100和天线设备110的各种其它配置也可以被使用。例如，可以使用二维发射和接收阵列，以及围绕固定主体平台移动的阵列，或者垂直移动和水平延伸的阵列。还有，天线设备的许多变化都是有可能的。天线设备可以包括一个或多个天线单元，并且每个天线单元可以包括一个或多个发射天线和一个或多个接收天线。天线单元可以包括多个天线，这多个天线可以接收辐射以响应单个天线的发射。天线可以是被配置为发射或者接收电磁辐射的任何适当类型的天线，诸如槽线式、接线式、端射式、波导式、偶极子式、半导体或者激光式类型。这些天线可以发射和接收。天线单元可以具有发射或接收相同的极化或不同的极化波形(如平面极化、椭圆极化或者圆形极化)的一个或多个单独天线，并且可以具有窄的或者宽的角辐射波束方向图，这取决于应用。波束宽度可以相对宽，即，对于使用全息技术的成像应用的30-120度，而0到-30度范围中的窄波束宽度可以用于具有窄视野需求的应用。
此外，单个天线可以通过沿着一维或二维路径围绕主体机械运动来扫描主体。天线单元的一维或二维阵列可以电扫描和机械扫描主体。成像系统可以包括一个或多个天线设备。天线设备可以利用适当天线罩材料进行保护，以避免环境影响，该天线罩材料可以是设备的一部分或者与设备分隔开，这取决于天线设备或者阵列所需要的机械运动。在2003年12月5日提交的在此引用以资参考的题为“Millimeter-Wave Active Imaging System”的待审美国专利申请号10/728456中示出了其它阵列配置的示例。
根据脉冲时长，天线设备48可以被配置成发射和接收从大约1千兆赫(GHz)到大约2THz范围或者从大约100MHz到大约15GHz范围中选出的电磁辐射。大约1GHz到大约300GHz的范围也可以被使用，其中大约5GHz到大约110GHz的范围对于成像是特别有用的。在某些天线设备中使用24GHz到30GHz的范围。天线设备产生代表接收辐射的图像信号68。
第二和第三传感器设备的各种配置也是可能的。例如，可以在固定位置沿着天线阵列112安装多个传感器设备118。每个传感器设备118或120可以具有位于主体位置34一侧上的传感器单元121(诸如接收机)以及位于相对侧或其它隔离位置上的补充单元(诸如发射机)，如利用传感器单元123所代表的。
控制器21可以控制主体信息组合体22的操作。控制器21可以包括包含转换树126的收发信机124，其中该转换树被配置成一次只利用一个发射振子116照射主体32，并且同时利用一个或多个振子116接收。收发信机124可以包括逻辑(电路)来指导发射和接收天线振子的每个组合的连续激活，以便在平台106和主体旋转时沿着垂直方向提供主体32的一部分的扫描。
从天线设备110接收的图像信号125可以被下移频，并被变换为具有用于处理的适当格式的图像信号127。在一种形式中，收发信机124可以是类似于美国专利号5859609中披露的双静态(收发分置)外差式调频连续波(FM/CW)型收发信机。其它实例描述在美国专利号5557283和5455590中。在其它实施例中，具有重叠或者不重叠频率范围的不同收发信机和传感元件结构的混合可以被利用，并且可以包括脉冲类型、单稳态零差型、收发分置外差型和/或其它适当类型中的一个或多个。
收发信机124可以向一个或多个处理器40提供图像信号127。在合适时，处理器40可以包括用于处理图像数据的任何合适部件。处理器40耦合到适当类型和数量的存储器42。如上所述，存储器42可以包括可移动式存储装置129以及其它类型的存储装置。
控制器21可以耦合到所用的电动机108、原动机122或者其它移动机构，以便选择地控制平台106的旋转或者传感器设备26的运动。控制器21可以被安装在监视器和控制站128中，其中控制站128也包括一个或多个输入/输出装置44，诸如操作员输入装置130和一个或多个显示器或其它类型的输出装置132。
图6显示了可用于已描述的监视系统20中的主体信息组合体22的另一实施例的简化侧视图。在该实施例中，主体信息组合体22具有包括左立柱(upright)142和右立柱144的底座140。第一信息源24是成像设备28形式的传感器设备26，并且特别地诸如参照图5描述的天线设备110。
天线设备110包括阵列振子116，这些振子可以通过主(要)移动机构(未显示)安装到框架140上，用于垂直运动。第二传感器设备26可以利用第二移动设备(未显示)相对于中间框架146来安装。反过来，中间框架146可以通过另一移动组合体(也未示出)相对于底座140来安装。图6所示的主体信息组合体22因而可以提供第一和第二传感器设备26的独立运动。随意地，第二传感器设备26’可以被安装到中间框架146’上，用于与第一传感器设备26一起运动以及相对于(沿着)天线设备110运动。
图7中显示了用于入口100以及可用于监视系统20中的主体信息组合体22的再一变化的简化顶视图。在该实例中，主体信息源24包括第一和第二传感器设备26。第一传感器设备26’包括上述的主动毫米波成像设备28’，具有形成为水平阵列112’的天线设备110’。阵列112’可以具有各种配置，并且被显示为具有阵列振子116，这些阵列振子116围绕主体位置34中的主体32在常规的弧形150中延伸。
阵列112’被显示为安装在具有相对远端114a和114b的框架114上。第二传感器设备26”还包括分别安装在框架末端114a和114b上的第一传感器单元152和第二传感器单元154。在单个传感器单元足够时，传感器单元152和254可以是相同类型的传感器或者不同类型的传感器。如果传感器设备26”是需要发送或发射单元以及空间分隔开的补充接收单元的类型(传感器设备)，则两个传感器单元可以是所需的两个部件。这样的传感器设备的实例包括：金属传感器、某些成像系统和痕量(微量)化学监测器。利用痕量化学监测器，一个传感器单元可以把空气引导朝向主体，诸如通过风扇把空气引导到主体，并由第二传感器单元吸入(提取)该空气，其中空气被检查，以查找痕量元素或感兴趣的元素。
通过利用成像阵列112垂直移动，第二传感器设备26”在与成像阵列的位置相对应的水平上检测主体信息。结果，对应于补充主体信息被检测到的图像的位置或区域中的图像的特征可以与主体信息相关，以提供涉及主体的已检测图像的进一步信息。第二传感器设备的其它配置也可以被实现。例如，传感器单元可以被安装在框架114固定部分上的固定位置中。此外，多个传感器单元可以沿着框架114的固定部分垂直分布，并且被安装在独立于阵列112’的固定位置中，以提供分区主体信息。任意地，传感器单元可以独立于成像设备28’进行安装，并且可以移动或不移动，如参照图3所示的主体信息组合体22所描述的那样。例如，传感器单元可以是用于接收由所监视的人操纵的卡、代币或者其它项目的装置，然后测试该项目以查找微量(痕量)元素。获得微量元素的另一技术是把传感器单元安装在人在成像期间抓握的手柄中。该手柄的表面可以被擦拭或去除，并且为了痕量元素而被测试，或者可以通过手柄或围绕手柄吸入空气，用于测试。
移动机构80适于垂直移动第一和第二传感器设备26。因此，可以通过从顶部到底部或从底部到顶部垂直移动阵列，在一侧上成像主体32。为了成像主体的两侧，则必须扫描主体的相对侧。这可以以各种方式来实现，诸如使主体回转。任意地，可以提供在所示阵列对面的第二阵列。此外，可以绕主体位置旋转所示的阵列。
下面的描述说明用于提供主体的模糊图像的方法，以保护被监视主体的隐私问题，以及自动标识被怀疑为包括由监视人携带的物体的图像的部分。这个描述主要根据显示图像、算法和计算机存储器内的数据比特操作的符号表示来呈现。将程序或者算法实施为各种互连的不同软件模块或特征，这可能是优选的。这不是必须的，因为软件、固件和硬件可以按许多不同方式来配置，并且可以被聚集在具有不清楚边界的单个处理器和程序中。
算法通常被认为是导致理想结果的自给序列的步骤。这些步骤需要物理量的物理处理。通常(尽管不是必须的)这些物理量采用能够被存储、传递、组合、比较和其它处理的电和磁信号的形式。当被存储时，它们可以被存储在任何计算机可读媒体中。常规地，这些信号可以被称为数据、比特、值、元素、符号、字符、图像、项、数字或类似物。这些和类似术语可以与适当物理量相关联，并且是应用于这些物理量的方便标记。
本公开内容还涉及用于执行这些操作的设备，诸如已经描述的。这个设备可以为所需目的而专门构建，或者该设备可以包括选择地利用存储在计算机或者其它设备中的计算机程序激活或者重新配置的通用计算机。特别地，各种通用机器可以与根据这里的教导的程序一起使用，或者它可以被证明更便于构建更专用设备来执行所需的方法步骤。用于各种各样的这些机器的所需结构将从以下给出的描述中显现。用于执行所公开的操作的有用机器包括已经描述的通用数字计算机、微处理器或者其它类似装置。
所述的程序不需要驻留在单个存储器或甚至单个机器中。程序的各个部分、模块或者特征可以被驻留在单独的存储器中或者甚至驻留在单独的机器中。单独的机器可以直接或者经由网络诸如局域网(LAN)或者全球网或广域网(诸如目前被称为互联网的网络)进行连接。类似地，诸用户不需要相互搭配(并置)，而是每个用户仅仅与装有一部分程序的机器搭配。
各种技术可以用于标识也许与正在被成像的人相关联的物体。例如，一旦已经获得主体的第一图像，则由系统操作员可视地或者自动地检测物体。当使用人工检测时，主或第一图像160(诸如图8的图像)可以在系统监视器上显示。操作员可以随后标识被怀疑是物体的图像的位置或区域。例如，图9显示了如利用可疑区域周围的轮廓线164定义的图8的一部分图像的放大的第二图像162。这样的区域可以被定义，并且使用图像放大算法产生放大的图像。这样的程序还可以提供图像增强和增加分辨率，以产生所选的可疑区域中更加清楚的区域图像。例如，程序可以增加用来成像可疑区域的像素或者像元的数量。图像增强工具诸如(内)插值技术可以用来使图像更为清晰。
一旦包含不同于人的可能物体的可疑区域被标识，天线设备就可以用来提供可疑区域的更加详细的图像。例如，辅助天线阵列(未显示)可以用于以比原始提供的更多的细节来重新成像可疑区域。
随意地，成像阵列可以用来重新成像可疑区域。通过增加主体的每个表面区域的点火(firing)，诸如通过降低主体相对于天线阵列的移动速率，或者增加天线阵列的扫描速率，能够增加分辨率。也有可能使用阵列中的一部分天线振子产生第一低分辨率图像，以及使用与主体的所选区域相对应的所有天线振子产生第二较高分辨率图像。
因此，可以产生图像信号，无论它是与第一图像相对应的图像信号部分的再加工，还是与所选主体区域的重新扫描相对应的图像信号的一部分，即产生具有比主图像更高分辨率的辅助图像。这个图像随后可以被显示，以便操作员观察，从而更好地确定是否存在物体，并且在存在的情况中，确定该物体的特性。
图像数据的特征还可以被自动分析，以确定是否可能存在可以包括物体的图像区域。具有的特征对应于已知物体的图像特征的主体图像的区域(范围)可以被标识。通过自动标识图像的可疑区域，系统操作员的注意力可以被引导到这样的区域，信息可以用来激活报警，并且信息可以用来启动可疑区域的重新扫描，或者另外增加图像的分辨率。
已经发现，人所携带的物体可能在隐藏在该人上的物体附近具有“波状结构”的外观。图8显示了人体模型的图像160的实例，其中人体模型具有放置在其身体上的人造物体。这个图像可与人的图像相匹敌。在此图中，刀的图像呈现在腹部上，以及枪的图像出现在背部。图9所示的第二图像162是图8所示的刀图像的放大图。被表征为具有交错的高和低亮度级(显现为亮和暗区域)的像素的图像可以被怀疑为物体。这个不断改变的亮度级图案或者波状结构图案在物体上和/或物体周围在图像上是可看见的。
通过利用波形检测内核盘旋(convolve)图像，可以检测波形。示例性内核由以下5×5的值矩阵给出：
0.0278   -0.1111  0.1667    -0.1111  0.0278
-0.1111  0.4444   -0.6667   0.4444   -0.1111
0.1667   -0.6667  1.0000    -0.6667  0.1667
-0.1111  0.4444   -0.6667   0.4444   -0.1111
0.0278   -0.1111  0.1667    -0.1111  0.0278
上述数字集的“波状”特性被图形地显示在图10中，其图示了对应于像素位置的5行×5列栅格(grid)的相对幅度。内核的行和列中的值在较高值和较低值之间变化，或在这种情况中在负与正值之间变化，因此称作“波状的(wavy)”。
上述的内核数字可以被认为是覆盖像素的相应5×5正方形的小图像窗口，该窗口在图像(与其连续的相应部分相关)上移动。内核中的每个值被相应图像亮度值(其右下方)相乘，并且运算的最终结果是25次乘法的结果之和。通常，被窗口覆盖的像素的亮度的相对值越接近内核中的相对值，则结果和的幅度或绝对值就越高。
图11A和图11B中显示了这个操作(运算)的图解，其中显示了内核窗口的两个连续位置。在这些图中，圆圈170代表构成主体图像172的像素的亮度级。正方形174代表内核的“窗口”，内核值利用三角形176代表。在正方形174的左侧用虚线显示的三角形176’仅仅代表在前一计算期间窗口174中包含的像素行。如上所述，每个内核值利用与窗口的给定位置中相关的像素的亮度级相乘。所得到的25个乘积被求和。总和的绝对值被分配给参考像素R，这可以是考虑为合适的任何像素位置。在这个实例中，窗口中心的像素被认为是参考像素。
这个总和向内核所代表的相对变化或结构提供与参考像素相关联的25个像素的相关性的指示。总和的绝对值越高，则相关性就越高。
图11B显示了在窗口向右移位一个像素行的下一步期间窗口174的位置。这个处理连续，直至主体图像172利用其包含用于图像的每个像素或者选择像素的上述操作的结果的值被盘旋成新“图像”为止。在平滑和伸展以占据固定动态范围之后，新图像是图12中所示的“波状图像”180，其中较亮区域指示局部存在波状结构。换言之，图12的图像是呈现选择的主体图像特征的范围(区域)的映射。在波状图像中看到，波形的最大和最明亮区域出现在刀和枪位于原始主体图像中的位置。
一旦从原始主体图像产生波状图像，就可以通过对该图像运行阈值分析来标识波状图像的最明亮区域。还可以消除小对比度区域或孔，以使所得到的图像更加均匀。在该分析中，通过向至少具有所选亮度或波状值(诸如最大值的80％)的波状图像的那些区域分配独特亮度级(诸如对应于白色的亮度级)，产生如图13所示的新图像182。其它区域被分配给可辨识的值，诸如零或黑色级亮度。这个图像随后显示其中对于所选图像特征存在强相关性的那些区域。
意图是用图表标识其中存在可疑主体的那些区域。这些区域随后可以被显示或者另外标识给系统操作员，以使他们可以进一步评估图像或者主体。上述处理可能导致较小区域正在被标识为其不太可能与人上的物体相对应。因此通过扩大加亮斑点，并且然后删除未预期为有意义的较小区域，可以清理该图像。扩大是扩展加亮区域的一种处理。实现该处理的一种方式是使分析的另一“窗口”或内核越过该图像。对于给定的参考像素，如果存在比预置阈值更多的白像素，则使整个窗口中的像素变白。示例性结果被显示在图14中的扩大图像184。
为了简化可疑物体区域的成像，可以标识标明加亮区域界限的矩形。图15图示了通过这样的处理产生的图像186。这些矩形区域的大小大于在前加亮的区域。此外，某些区域可以包括一个以上的可疑区域。
该图像可以被再次扩大，以便进一步组合紧密间隔的区域。通过一种这样的处理而产生的图像188在图16中示出。从图中看出，在此情况下，图16的图像几乎与图15的图像相同。用于扩大的不同标准可以产生不同的结果。这个图像随后被用作可疑区域的最终蒙片(mask)。
为了便于标识主体图像上的物体，从图16的图像导出的可疑区域的轮廓(线)可以被添加到原始图像的显示上，如图17所示。该图中所示的图像190是图8所示的原始图像160的重现，具有利用图像188定义的可疑区域的轮廓线。随意地，如下面的图18和图19所示，可疑区域内的原始主体图像的部分可以被叠加到修改的主体图像(诸如图12的图像180)上，以保护主体人的隐私问题。
如上所述，监视系统20可以被配置成提供主体的图像以及补充主体信息。补充主体信息的源可以采用传感器诸如金属检测器的形式。如参照图5-7所示的主体信息组合体22所说明的那样，可以在主体的区域中检测到金属。这些区域可以是多个垂直分布区域，如可以利用图7所示的传感器设备26”所提供的。
图18图示了监视系统20的输出装置132的显示200。显示200可以是控制板202的计算机生成的显示、显示的主体图像204和补充传感器输出显示206。控制板202可以包括各种显示和系统操作控制208，诸如控制键210。
可以提供主体图像204的各种配置。在这个实例中，显示了与主体周围的45度增量的主体视图相对应的图像的8个帧212。每个帧包含主体图像214，在该实例中，该主体图像是主体的隐私图像216，诸如通过参考图8-17描述的处理所提供的。详细主体图像的可疑区域218诸如上述的利用物体标识算法标识的区域被叠加到隐私图像上。8帧中选择的一个帧被放大并且被显示为主图像220。放大的帧包括可疑区域的放大，以便操作员更容易看到它们。
补充显示206可视地关联第二传感器设备26的操作的结果。在该实例中，第二传感器设备可以是金属检测器，其确定人的身体上不同垂直区域中金属的存在。显示元素222与图像220的每个检测区域对准。当在主体的相应区域中检测到金属时，该情况下的显示元素具有利用暗指示或者与众不同的彩色表示的正状态。当对于特定区域没有检测到金属时，显示元素具有利用亮指示或与众不同的彩色表示的负状态。其它的符号、标记或表示法也可以用来指示相对于主体图像的第二传感器设备的结果。
可以看到，对于图18所示的已选主图像220，可疑区域218存在于骨盆、下躯干和头部区域中。顶部和第三向下金属显示元素222被显示为处于正状态，而其它的处于负状态，指示这两个区域的每个中被标识的物体的一个或多个由金属制造。根据该结果，被监视人可以被观看或逮捕，以防进入相关设施，或者采取在此情况下认为适当的任何其它行动。
当在主体的特定位置中存在已检测信息的匹配或相关时，还可以放大和修剪一个或多个图像，以便将注意力集中到其中金属被检测的可疑区域的附加细节和提供这些细节。图19显示了可以被提供的附加显示230。该显示通常具有与显示200相同的特征，并且相应特征被显示为具有主要特征。图像帧212’和主图像220’被重新安排、放大和/或剪切，以显示可疑区域218，并且消除没有可疑区域或正金属检测指示的连续区域。可以提供没有进一步改变的放大图像，诸如放大的主图像232，或者可以提供增加的分辨率。通过图像放大或编辑软件，以及通过利用同一阵列以更高分辨率模式重新扫描主体，或者利用更细分辨率的阵列重新扫描主体，可以增加图像分辨率。
尽管这些图中没有显示，但是监视系统也可以适于提供对其未标识可疑区域，但是对其补充传感器检测到物质或其它特征的主体的区域的图像。在其中对其未标识怀疑区的区域中检测到金属的情况中，受影响区域的图像的放大提供了改善的分辨率或细节，以显示外部物体是否存在于那个区域中。
尽管已经参考上述优选实施例专门显示和描述了以下权利要求中定义的本发明，但是本领域熟练人员将会明白，可以在不背离本发明的精神和范围的条件下，对本发明做出许多变化。经过对本申请或相关申请中当前权利要求的修改或新权利要求的表达，可以要求保护特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合。这样的修改或新权利要求不论它们是针对不同组合还是针对相同组合，也不论修改或新权利要求与原始权利要求的范围相比是不同、更宽、更窄还是相同，都被视为包含在本公开的主题之内。
上述实施例是说明性的，并且没有单个特征或者元素对于该申请或稍后申请中可以要求保护的所有可能组合是必不可少。其中权利要求叙述了“一个”或“第一”元件或者其等同物，这样的权利要求应当被理解为包括一个或多个这样的元件，既不要求也不排除两个或者更多这样的元素。此外，基数指示符诸如用于标识元素的第一、第二或第三用来区分这些元素，并且不指示这样的元件所需要或受限的数量，也不指示这样的元件的特定位置或顺序，除非另有说明。
工业适用性
本公开内容中所描述的方法和设备可应用于安全、监视和其中利用监视与成像系统的其它产业。

Claims (16)

1、一种监视系统(20)，包括：
第一传感器设备(26)，适于从与主体位置(34)间隔开的位置朝向主体位置(34)中的主体(32)发射和从中接收约100MHz至约2THz频率范围中的第一电磁辐射，该主体(32)包括主体位置(34)中的人(36)的至少一部分和该人(36)所携带的可检测物体(38)，第一传感器设备(26)从接收的辐射中产生代表主体(32)的至少一部分的第一图像(160)的第一图像信号(127)；
第二传感器设备(26)，其不同于第一传感器设备(26)并且适于检测由主体位置(34)中的人(36)可能携带的物体(38)的给定特征；以及
控制器(62)，适于控制第一和第二传感器设备(26)的操作，并且从图像信号(127)中产生代表主体(32)的至少一部分的图像(160)的图像数据以及关于人(36)是否正携带具有给定特征的物体(38)的相关信息。
2、根据权利要求1所述的系统(20)，其中控制器(21)还适于确定图像(160)是否包括与人(36)上的物体(38)相对应的物体-图像特征，以及操作第二传感器设备(26)，以产生有关物体(38)是否具有给定特征的物体信息。
3、根据权利要求2所述的系统(20)，其中第二传感器设备(26)适于检测主体(32)的不同区域中的给定特征。
4、根据权利要求3所述的系统(20)，其中第二传感器设备(26)包括适于相对于主体位置(34)移动第二传感器设备(26)的第一移动机构(80)。
5、根据权利要求3所述的系统(20)，其中控制器(21)适于将给定特征的每个检测与主体(32)的相应区域相关联，并且将包括物体-图像特征的图像(160)的每个部分与主体(32)的区域之一相关联。
6、根据权利要求5所述的系统(20)，其中控制器(21)适于确定包括物体-图像特征的图像(160)的每个区域是否与给定特征的检测相关联。
7、根据权利要求3所述的系统(20)，其中控制器(21)适于检测具有物体-图像特征的图像(160)的部分，并且随后控制第二传感器设备(26)的操作，以检测与具有物体-图像特征的图像(160)的部分相对应的区域中的给定特征。
8、根据权利要求1所述的系统(20)，还包括第一移动机构(80)，其适于相对于主体位置(34)移动第一和第二传感器设备(26)。
9、根据权利要求8所述的系统(20)，还包括第二移动机构(80)，其适于使第一和第二传感器设备(26)之一相对于另一个(26)而移动。
10、一种监视主体位置(34)中的主体(32)的方法，该主体(32)包括人(36)和由该人(36)所携带的物体(38)，该方法包括：
从与主体位置(34)间隔开的位置朝向主体位置(34)中的主体(32)发射约100MHz至约2THz频率范围中的第一电磁辐射，该主体(32)包括主体位置(34)中的人(36)的至少一部分和该人(36)所携带的可检测物体(38)；
从主体(32)接收反射的发射辐射；
从接收的辐射中产生代表主体(32)的至少一部分的第一图像(160)的第一图像信号(127)；
检测主体位置(34)中的人(36)可能携带的物体(38)的给定特征，该检测非基于第一图像信号(160)；以及
从图像信号(160)和已检测特征中产生代表主体(32)的至少一部分的图像(160)的图像数据，以及有关该人(36)是否正携带具有给定特征的物体(38)的相关信息。
11、根据权利要求10所述的方法，还包括确定图像(160)是否包括与人(36)上的物体(38)相对应的物体-图像特征，并且其中产生有关人(36)是否正携带具有给定特征的物体(38)的信息包括产生有关人(36)上的物体(38)是否具有给定特征的信息。
12、根据权利要求11所述的方法，其中检测给定特征包括检测主体(32)的不同区域中的给定特征。
13、根据权利要求12所述的方法，还包括将给定特征的每个检测与主体(32)的相应区域相关联，并且使包括物体-图像特征的图像(160)的每个部分与主体(32)的相应区域相关联。
14、根据权利要求13所述的方法，还包括确定包括物体-图像特征的图像(160)的每个区域是否与给定特征的检测相关联。
15、根据权利要求12所述的方法，还包括检测具有物体-图像特征的图像(160)的部分，并且随后检测与具有物体-图像特征的图像(160)的部分相对应的区域中主体(32)的给定特征。
16、根据权利要求10所述的方法，其中检测给定特征包括接收对于主体(32)的不同区域的反射辐射，同时检测主体(32)的相同区域的给定特征。
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