CN202453516U

CN202453516U - 一种微波安检系统

Info

Publication number: CN202453516U
Application number: CN2011205716452U
Authority: CN
Inventors: 赵英海; 陈晔
Original assignee: Beijing Huahang Radio Measurement Research Institute
Current assignee: Beijing Huahang Haiying New Technology Development Co.,Ltd.
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2021-12-30

Abstract

本实用新型属于安检技术领域，涉及一种微波安检系统，其包括微波发射与接收装置、数据采集装置、成像处理装置以及人体隐私部位检测、遮挡装置，其中，所述微波发射与接收装置、数据采集装置、成像处理装置以及人体隐私部位检测、遮挡装置顺次连接；该系统实时性、鲁棒性高，正确识别率满足使用要求，解决了微波安检系统中在合作以及非合作情况下对人体隐私部位的自动检测、遮挡、保护问题。

Description

一种微波安检系统

技术领域

本实用新型属于图像处理与安检技术领域，具体而言涉及一种微波安检系统。

背景技术

微波在传播过程中具有一定穿透性。通过微波成像技术，能够对被扫描人体获得不受衣物遮挡等影响的成像结果图像。基于微波图像能够有效地发现被扫描者身上衣物下隐藏携带的危险物品，如金属刀具、不明液体等。但需要注意的是，安检过程应该尊重被扫描者的法律权利，应该对被扫描者的隐私信息采取保护措施。

在合作情况下，被检测对象在检测过程中在检测空间中站立位置已知，能否根据由此得出的微波图像对其隐私部位完成自动检测、遮挡处理是一项值得研究的重要技术。

在非合作情况下，被检测对象在检测过程中在检测空间中站立的空间位置具有任意性，且被检测对象的身高、体型、姿态等相互之间存在很大差别，在微波图像结果中实现对被扫描者的自动空间定位，并对其隐私部位完成自动检测、遮挡处理是一项值得研究的重要技术。

现有的关于行人检测、人脸检测等方法主要是针对可见光图像数据。在可见光图像中人脸、行人等灰度层次较高，具有丰富的纹理信息，可以基于Haar特征、灰度匹配、有向梯度直方图(HOG)等特征进行检测处理。但是在本专利基于微波成像的安检系统应用中，上述方法并不适用，主要原因如下：1)微波图像与可见光图像成像机理有着本质的区别，成像结果差别很大。微波图像灰度层次低，清晰度低，且受相干斑乘性噪声的影响。可见光图像中的行人检测、人脸检测方法在微波图像中不能适用；2)基于微波成像的安检系统应用中对隐私检测、遮挡方法的时间、空间效率要求很高，已有的HOG特征等在计算过程中特征变量的维数过高，严重影响使用感受。

此外，在安检过程中，为尽可能方便被检测对象，不可能对被检测者的空间站立位置、站立姿态、四肢放置位置、姿势等进行过于严格的约束、要求。检测过程基本上可看作为一非合作情况。基于简单规则设定的方法在非合作情况下被检测者空间位置、身高、体型、四肢姿势等不确定因素的因素的影响下表现很差，需要针对微波图像的内容信息进行分析，设计具备人体隐私部位自动检测与遮挡功能的微波安检系统。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在提供一种微波安检系统，兼具人体在合作以及非合作情况下隐私部位的自动检测与遮挡功能，其主要包括如下部件：

微波发射与接收装置、数据采集装置、成像处理装置、显示装置以及人体隐私部位检测、遮挡装置，其中，所述微波发射与接收装置、数据采集装置、成像处理装置以及人体隐私部位检测、遮挡装置顺次连接，人体隐私部位检测、遮挡装置与显示装置连接。

人体隐私部位检测、遮挡装置包括合作情况下人体隐私部位确定子装置、非合作情况下人体隐私部位确定子装置、人体隐私部位遮挡子装置，所述合作情况下人体隐私部位确定子装置与非合作情况下人体隐私部位确定子装置分别与前端的所述成像处理装置连接，所述人体隐私部位遮挡子装置与后端的所述显示装置连接。

本实用新型的有益效果是：通过实验验证，该微波安检系统实时性、鲁棒性高，正确识别率满足使用要求，解决了微波安检系统中合作以及非合作情况下对人体隐私部位的自动遮挡、保护问题。

附图说明

图1是本实用新型的一种微波安检系统结构示意图；

图2是图1中的隐私部位检测、遮挡装置的结构示意图。

具体实施方式

实用新型原理

在微波安检系统中，在经过微波信号发射、接收以及对接收信号成像后，需要基于微波成像结果图像完成危险物品自动检测、人体隐私部位自动检测与遮挡等过程。本实用新型用于微波安检系统中的微波图像人体隐私部位的自动检测与遮挡过程。

在针对微波回波信号完成成像处理后，需要在对图像结果中被检测者的人体隐私部位进行自动检测与遮挡，以保护被检测者的隐私权。通常情况下，安检过程可分为合作情况与非合作情况两种情形。合作情况下，被检测者的空间站立位置、站立姿态已知；非合作情况下被检测者的空间站立位置、站立姿态、四肢放置位置、姿势等没有准确约束与限定。已有的图像中行人、人脸检测、识别特征与方法，一方面对微波成像结果数据不适用；另一方面难以满足安检系统中实时性要求，正如在背景技术部分中介绍的那样。

为了解决上述的问题，本实用新型提供一种微波安检系统，兼具在合作情况与非合作情况下的人体隐私部位自动检测与遮挡功能。

在微波安检过程中，对人体隐私部位的自动检测主要体现在两个方面：首先确定人体在图像中的水平位置，这主要是由于非合作情况下人体在安检过程中所站立的空间位置的不同以及在不同角度的人体微波回波成像结果反映在结果图像中表现为人体水平位置的不确定性；其实是确定人体各隐私部位(头部、胸部、裆部)的具体高度位置。合作情况下，由于被检测者的空间站立位置、站立姿态等信息已知，问题相对简单，可简化为非合作情况下处理问题的一种特殊形式。目前，图像中人体检测、人脸检测等主要针对可见光图像进行研究。正如本领域技术人员所公知的，微波图像与光学图像信号有着本质的不同(噪声、灰度层次等方面)。受此影响，不能直接利用类似光学图像模式识别中的纹理、梯度等已有特征、方法完成本应用中隐私部位检测，需要结合微波灰度图象自身特点以及人体在成像结果中的结构特点完成。

而本实用新型的设计人经过大量试验发现了下述的技术特点：人体回波数据在成像结果中整体高于背景回波。反映在微波灰度图像中，人体区域虽然灰度层次上较低，但是人体结构在绝大多数成像角度下基本呈左右对称，只是双手的放置位置、姿态有所区别；另一方面，尽管微波检测具有较强的穿透性，但是无论从哪个成像角度上观察，结果图像中人体肩部附近、髋部附近灰度区域在水平宽度(厚度)上皆大于身体其他部位成像结果。

本实用新型利用这一技术特点，在微波安检系统中加入隐私部位检测、遮挡装置，对输入微波灰度图像进行分割，在非合作情况下，首先基于分割图像分别在水平方向构建人体区域像素一维空间分布直方图，然后通过对一维空间分布直方图进行迭代最优阈值分割，计算直方图分布中的中心对称位置作为非合作情况下微波图像中的人体垂直中位线的水平位置；在合作与非合作情况下，通过垂直方向上构建人体区域像素一维空间分布直方图，并检测局部最大值对应为人体在水平方向上宽度(厚度)较大的肩部、髋部的粗略位置；最后在获得人体中线位置、肩部粗略位置、髋部粗略位置的基础上，通过局部灰度匹配完成头部中心位置与裆部中心位置的精确定位。

本领域的技术人员都知道，灰度匹配在图像信号处理中是一种很鲁棒、准确地模式识别方式。但是如果直接在全图中进行灰度匹配，一方面计算量很大，另一方面会导致很多虚警出现。通过人体中线位置、肩部粗略位置、髋部粗略位置的确定可以大大缩小匹配搜索范围，减少算法的计算量并提高算法的准确率。

下面结合附图和实施例对本实用新型的一种微波安检系统进行详细介绍。

如图1所示，本实用新型的微波安检系统主要包括：微波发射与接收装置、数据采集装置、成像处理装置、显示装置以及人体隐私部位检测、遮挡装置，其中，微波发射与接收装置、数据采集装置、成像处理装置以及人体隐私部位检测、遮挡装置顺次连接，人体隐私部位检测、遮挡装置与显示装置连接。

如图2所示，该系统中的人体隐私部位检测、遮挡装置主要包括如下组件：合作情况下人体隐私部位确定子装置、非合作情况下人体隐私部位确定子装置、人体隐私部位遮挡子装置；合作情况下人体隐私部位确定子装置与非合作情况下人体隐私部位确定子装置分别与前端的成像处理装置连接，人体隐私部位遮挡子装置与后端的显示装置连接。

微波发射与接收装置用于产生、发射、接收电磁波；数据采集装置用于将模拟信号转变为数字信号；成像处理装置用于将回波数字信号转变为图像信号；人体隐私部位检测、遮挡装置在图像信号中自动检测人体隐私部位，并完成遮挡，具体实现如下：在非合作情况下，数据进入非合作情况下人体隐私部位确定子装置，该子装置首先基于分割图像分别在水平方向构建人体区域像素一维空间分布直方图，然后通过对一维空间分布直方图进行迭代最优阈值分割，计算直方图分布中的中心对称位置作为非合作情况下微波图像中的人体垂直中位线的水平位置；通过垂直方向上构建人体区域像素一维空间分布直方图，并检测局部最大值对应为人体在水平方向上宽度(厚度)较大的肩部、髋部的粗略位置；最后在获得人体中线位置、肩部粗略位置、髋部粗略位置的基础上，通过局部灰度匹配完成头部中心位置与裆部中心位置的精确定位；在合作情况下，数据进入合作情况下人体隐私部位确定子装置，在该子装置中，由于人体空间位置、站立姿态已知，直接在垂直方向上构建人体区域像素一维空间分布直方图，并检测局部最大值对应为人体在水平方向上宽度(厚度)较大的肩部、髋部的粗略位置；最后结合合作情况先验位置信息、肩部粗略位置、髋部粗略位置信息，通过局部灰度匹配完成头部中心位置与裆部中心位置的精确定位；合作情况下人体隐私部位确定子装置与非合作情况下人体隐私部位确定子装置的隐私部位定位结果输出至人体隐私部位遮挡子装置；显示装置用于显示输出经人体隐私部位遮挡子装置遮挡处理后的微波安检系统检测结果。

微波安检系统通过微波发射装置发射微波至被检测人体；微波接收装置接收人体反射的回波信号，并通过数据采集装置将信号从模拟形式转换为数字形式进行处理；接下来将数字信号传给成像处理装置，成像处理装置通过合成孔径处理，获得高分辨率的二维图像信号；然后，人体隐私部位检测、遮挡装置通过相应的部件对人体的隐私部位(头部、胸部、裆部)进行自动检测；对隐私部位所在局部特殊形状区域通过高斯模糊完成遮挡处理；最后，将完成隐私部位遮挡的结果图像传至显示装置，呈现给系统操作者和被检测者。

通过实验验证，本实用新型的一种微波安检系统能够有效适用于人体安检应用中，系统准确性、鲁棒性高，正确识别率满足使用要求，解决了微波安检系统中对人体隐私部位的自动检测、遮挡、保护问题。

以上实施例仅是为对本实用新型进行清楚阐述所做的限定，本实用新型实际保护范围并不局限于此，凡基于本实用新型思想所作的变型或改动，均在本实用新型保护范围之内。

Claims

1.一种微波安检系统，其特征在于，包括：微波发射与接收装置、数据采集装置、成像处理装置、显示装置以及人体隐私部位检测、遮挡装置，其中，所述微波发射与接收装置、数据采集装置、成像处理装置以及人体隐私部位检测、遮挡装置顺次连接，人体隐私部位检测、遮挡装置与显示装置连接。

2.如权利要求1所述的一种微波安检系统，其特征在于，所述人体隐私部位检测、遮挡装置包括合作情况下人体隐私部位确定子装置、非合作情况下人体隐私部位确定子装置、人体隐私部位遮挡子装置，所述合作情况下人体隐私部位确定子装置与非合作情况下人体隐私部位确定子装置分别与前端的所述成像处理装置连接，所述人体隐私部位遮挡子装置与后端的所述显示装置连接。