DE102013016813B4

DE102013016813B4 - Verfahren zum Betrieb einer tragbaren Screeningvorrichtung und tragbare Screeningvorrichtung

Info

Publication number: DE102013016813B4
Application number: DE102013016813.9A
Authority: DE
Inventors: Qi Wang; Furkan DAYI; Ralf Böhnke; Marcel BLECH; Miquel TESTAR
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2023-09-07
Anticipated expiration: 2033-10-11
Also published as: CN103885088A; DE102013016813A1; US9562969B2; US20140168013A1; CN103885088B

Abstract

Verfahren zum Betrieb einer tragbaren Screeningvorrichtung (800) umfassend:Aufzeichnen (S100) eines ersten Bildes (200);Bestimmen (S102) eines Bereichs (210, 220) von Interesse in dem ersten Bild (200); undErzeugen (S104) eines Scanbildes (400) mittels eines aktiven Radarscans des Bereichs (210, 220) von Interesse,dadurch gekennzeichnet, dassder Schritt des Bestimmens (S102) eines Bereichs von Interesse das Suchen von Bereichen in dem ersten Bild (200) beinhaltet, die mit einer in einer Datenbank (940) gespeicherten Mustervorlage übereinstimmen.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer tragbaren Screeningvorrichtung und eine tragbare Screeningvorrichtung.
Beschreibung des technischen Gebiets
Die hier abgegebene Hintergrundbeschreibung hat den Zweck den allgemeinen Kontext der Erfindung darzulegen. Arbeit der gegenwärtig benannten Erfinder, in dem Umfang wie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben, sowie Gesichtspunkte der Beschreibung, die sich anderenfalls nicht als Stand der Technik zum Zeitpunkt des Einreichens qualifizieren, sind weder ausdrücklich noch konkludent als Stand der Technik der vorliegenden Erfindung zugelassen.
Eine Reihe von herkömmlichen Systemen zum Erhalten von Bildern durch im sichtbaren Spektrum opake Materialien sind erhältlich. Zum Beispiel werden Röntgengeräte zum Aufnehmen von Objekten benutzt, die durch im sichtbaren Spektrum opake Materialien (zum Beispiel anatomische Strukturen oder Objekte in Gepäck) vor der visuellen Kontrolle versteckt sind. Röntgengeräte haben jedoch viele Nachteile. Solche Systeme können beispielsweise sehr teuer und sperrig sein, und können ionisierende Strahlung nutzen, die Gesundheitsrisiken für Menschen darstellen können. Hinzu kommt, dass Röntgengeräte typischerweise einen Strahl detektieren, der durch einen Zielprobekörper gesendet wurde, weshalb Zugriff auf beide Seiten des Zielkörpers benötigt wird. Bildgebende Ultraschallsysteme wiederum benötigen das Vorhandensein eines kontinuierlichen hochqualitativen akustischen Übertragungsweges zwischen einem Schallkopf und einem versteckten Objekt von Interesse. In vielen Fällen ist jedoch ein solcher akustischer Übertragungsweg nicht verfügbar.
Es wird beispielhaft auf die US 2010 / 0 117 885 A1 , die ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zum Betrieb einer Screeningvorrichtung offenbart. Ferner wird ergänzend auf die US 2011 / 0 026 772 A1 und die DE 10 2012 208 654 A1 hingewiesen.
Bildgebende Millimeterwellensysteme wurden jüngst zum Absichern von Screeninganwendungen entwickelt. Millimeterwellen sind besonders nützlich zum Entdecken von Objekten in einem aktiven Radarsystem, zum Beispiel durch Emittieren elektromagnetischer Wellen im Millimeterwellenlängenbereich und Nachweisen der reflektierten und gestreuten elektromagnetischen Wellen.
Es gibt einen Bedarf und somit die Aufgabe, die Benutzbarkeit solcher Screeningvorrichtungen basierend auf bildgebenden Millimeterwellensystemen weiter zu verbessern.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Screeningvorrichtung mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche.
Ein Verfahren zum Betrieb von tragbaren Screeningvorrichtungen wird bereit gestellt, die Aufnehmen eines ersten Bildes, Bestimmen eines Bereichs von Interesse in dem ersten Bild und Erzeugen eines gescannten Bildes mittels eines aktiven Radarscans des Bereichs von Interesse umfasst.
Weiter ist ein tragbarer Screeningapparat bereitgestellt, der eine aktive Radarscaneinheit und einen Prozessor zum Bestimmen eines Bereichs von Interesse in einem ersten Bild und zum Steuern der aktiven Radarscaneinheit zum Erzeugen eines aktiven Radarscans des Bereichs von Interesse umfasst.
Die vorhergehenden Abschnitte wurden als allgemeine Einführung bereitgestellt und beabsichtigen keine Einschränkung des Umfangs der folgenden Ansprüche. Die beschriebenen Ausführungsformen zusammen mit weiteren Vorteilen werden am besten mit Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung verstanden, zusammen mit den beigefügten Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine vollständigere Beurteilung der Offenbarung und der dazugehörigen Vorteile werden durch den Bezug auf die folgende genaue Beschreibung leicht erlangt und besser verstanden werden, insbesondere wenn sie im Zusammenhang mit dem zugehörigen Figuren betrachtet werden, wobei:

1 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Bildes aufgenommen mit einem bildgebenden Sensor.
3 ist eine schematische Darstellung der Identifikation eines Bereichs von Interesse in dem ersten Bild gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
4 ist eine schematische Darstellung eines Bildes nachdem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein zweites Bild mittels eines aktiven Radarscans des Bereichs von Interesse aufgenommen wurde.
5 ist eine schematische Darstellung der Identifikation eines Bereichs von Interesse in dem ersten Bild gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
6 ist eine schematische Darstellung eines dargestellten Bildes nachdem ein zweites Bild mittels eines aktiven Radarscans des Bereichs von Interesse aufgenommen wurde gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
7 ist eine schematische Darstellung eines dargestellten Bildes eines ersten Bildes mit einem Vorschlag eines Bereichs von Interesse, der durch den Nutzer geändert werden kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
8 ist eine schematische Darstellung einer perspektivischen Draufsicht auf eine tragbare Screeningvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
9 ist ein schematisches Blockdiagram einer tragbaren Screeningvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit Bezug auf die Zeichnungen, wobei gleiche Referenzzeichen innerhalb der verschiedenen Ansichten identische oder sich entsprechende Teile kennzeichnen, stellt 1 Schritte eines Verfahrens zum Betrieb einer tragbaren Screeningvorrichtung dar.
Der Begriff tragbar wird in der gesamten Beschreibung verwendet und sollte so verstanden werden, dass eine Vorrichtung beschrieben wird, die getragen werden kann (d.h. sie ist mobil) und sie kann mit einer oder zwei Händen bedient werden und hat vorzugsweise ein Gewicht kleiner als 3 Kilogramm. Eine tragbare Vorrichtung sollte etwa die geometrischen Abmessungen (Höhe Breite Länge) und Gewicht von Objekten haben, wie sie normalerweise von Personen unter Benutzung von einer oder zwei Händen bedient und/oder getragen werden. Beispiele für solche Objekte sind ein Buch, ein Smartphone, ein Mobiltelefon, ein E-Reader, ein Tabletcomputer, ein Notebookcomputer, eine Fotokamera, eine Videokamera, ein Fernglas und so weiter. Nichtsdestotrotz versteht es sich, dass die Vorrichtung an sich tragbar ist, aber in bestimmten Anwendungen auf einen Tripod montiert ist oder anderweitig an eine Stütze montiert ist, wenn ein stationärer Einsatz der Vorrichtung vorgesehen ist.
In Schritt S 100 wird ein erstes Bild aufgezeichnet. Das Bild kann mittels einer optischen Kamera, einem passiven Millimetersensor, einem aktiven Millimetersensor, das heißt einer Radarkamera oder mit jedem anderen geeigneten Sensor, der geeignet ist ein zwei- oder dreidimensionales Bild eines Objektes bereitzustellen, aufgezeichnet werden.
Das Objekt kann jedes Objekt sein nach dem gesucht werden soll, z.B. gefährdende oder gefährliche Vorrichtungen, wie zum Beispiel Waffen wie Pistolen, Gewehre, Messer, etc. oder andere Vorrichtungen mit einer charakteristischen Form, zum Beispiel Flaschen mit Flüssigkeit. Selbstverständlich kann das Verfahren gleichfalls zur Suche nach anderen Vorrichtungen, die versteckt werden können, genutzt werden. Die Objekte können Menschen umfassen, die Kleidung tragen, Koffer oder Boxen oder jedes andere Objekt, das geeignet ist, wie oben beschrieben Vorrichtungen zu verstecken. Zum einen kann nach Vorrichtungen aus Gründen der Sicherheit (zum Beispiel Waffen oder gefährliche Gegenstände) gesucht werden, zum anderen ist es genauso gut möglich, dass die Vorrichtungen aus anderen Gründen identifiziert werden sollen. Ein Organisator eines Festivals kann z.B. nach Flaschen mit Flüssigkeiten suchen (als ein „ungewollter Gegenstand“ in diesem Szenario), da er das Mitbringen solcher Flaschen auf das Festival verbieten will, weil er seine eigenen Produkte verkaufen will.
Im Allgemeinen umfasst das erste aufgezeichnete Bild nicht nur das Objekt, in dem nach versteckten Vorrichtungen gesucht werden soll, sondern auch weitere Vordergrund- oder Hintergrundinformationen, wie zum Beispiel weitere Boxen oder Koffer, weitere Menschen, die den Menschen der nach versteckten Objekten durchsucht werden soll, umgeben, Autos, Gebäude etc., die das Objekt umgeben, das durchsucht werden soll.
In einem Schritt S 102 wird ein Bereich von Interesse in dem ersten Bild bestimmt, entweder durch den Benutzer oder einen Softwarealgorithmus. Der Bereich von Interesse ist ein Bereich des ersten Bildes das sorgfältiger untersucht werden soll.
Zum Beispiel kann das erste Bild wie das erste Bild 200, schematisch abgebildet in 2, aussehen. Das erste Bild 200 kann auf einem Bildschirm der tragbaren Screeningvorrichtung dargestellt sein oder kann intern in einem Prozessor, angepasst an das Aufbereiten des ersten Bildes 200, verarbeitet werden. Allgemein kann das erste Bild 200 von einer Pixelmatrix mit einem Helligkeitswert und optional einem Farbwert für jeden Pixel der Pixelmatrix gebildet sein.
In dem ersten Bild 200 dargestellt in 2 sind eine Person 210 und ein Koffer 220 abgebildet. Um die Komplexität zu reduzieren, werden weitere Hintergrundinformationen nicht abgebildet, es sollte jedoch klar sein, dass weitere Hintergrundinformationen, zum Beispiel ein Gebäude oder eine Straßenumgebung, die die Person 210 und den Koffer 220 umgeben im Allgemeinen enthalten wären.
Beispielsweise ist der Koffer 220 in dem ersten Bild 200 als Bereich von Interesse bestimmt, wie in 3 dargestellt. Das Bestimmen kann durch eine Eingabe eines Benutzers der tragbaren Screeningvorrichtung ausgeführt werden, oder kann automatisch durch Bildverarbeitung, zum Beispiel durch Identifizierung charakteristischer Formen in dem ersten Bild 200 und vergleichen der charakteristischen Formen mit Mustervorlagen ausgeführt werden. Weiter ist es möglich, dass der Bereich von Interesse durch Auswerten eines ersten Bildes aufgenommenen mit einer radiometrischen passiven Kamera, einer Infrarotkamera oder mittels eines aktiven Radarscans mit niedriger Auflösung oder grobem Raster identifiziert wird und das Identifizieren von Bereichen von Interesse zur weiteren Analyse/zum weiteren Scannen und mit einer höheren Bildqualität (zum Beispiel einer höheren Auflösung), was in einem zweiten follow-up Scan erreicht wird.
In Schritt S104 wird ein zweites Bild durch Scannen eines aktiven Radarbildes des Bereichs von Interesse erzeugt. Ein aktives Radarbild entsteht durch Emittieren und Empfangen von reflektierter/gestreuter elektromagnetischer Strahlung im erweiterten Millimeter Wellenlängenbereich. Die Frequenzen der Millimeter Wellenlängenbereichsstrahlung liegt im Allgemeinen im Bereich zwischen 10 GHz und 500 GHz.
Ein Beispiel des zweiten Bildes 400 ist in 4 dargestellt. Das zweite Bild 400 kann versteckte Objekte zeigen, die durch den aktiven Radarscan entdeckt werden. Hier wird exemplarisch eine Pistole 420 dargestellt. Wenn die Pistole 420 durch den Benutzer der tragbaren Screeningvorrichtung optisch identifiziert wird oder wenn es zum Beispiel durch Schablonenabgleich mit einer Mustervorlage aus einer Datenbank automatisch identifiziert wird, kann ein Alarm ausgelöst werden.
Da der Koffer 220 als Bereich von Interesse in 3 identifiziert wurde, enthält das zweite Bild 400 lediglich den Koffer 220. Natürlich ist es möglich, dass kleine Bereiche in der Nähe des Koffers 220 ebenfalls in dem zweiten Bild 400 enthalten sein können.
Aufgrund des vorgeschlagenen Verfahrens ist es möglich den aktiven Radarscan auf die wichtigen Bereiche zu fokussieren und der Nutzer der tragbaren Screeningvorrichtung kann seine Aufmerksamkeit mühelos auf den kritischen Bereich richten, um das versteckte Objekt zu finden. Weitere Auswirkungen können eine Reduzierung der Emission von Radarsignalen sein, um Energie zu sparen und um die Umwelteinwirkungen durch die emittierten Radarsignale zu verringern. Weiter kann die Geschwindigkeit zum Erzeugen eines aktiven Radarbildes mit hoher Auflösung erhöht werden, da es nicht nötig ist den gesamten Bereich wie dargestellt in dem ersten Bild 200 mit hoher Auflösung zu scannen und zu visualisieren.
Wie in den 5 und 6 dargestellt ist es natürlich möglich, dass der Bereich von Interesse auf die Person 210 oder einen Teil (hier der Rumpf 510 der Person 210) in dem ersten Bild 200 festgelegt ist. Dies würde einen aktiven Radarscan des Rumpfs 510 für das weitere zweite Bild 600 ergeben. Eine Pistole 420 versteckt durch die Person 210, zum Beispiel unter ihrer Kleidung, kann identifiziert werden.
Gemäß einer Ausführungsform dargestellt in 7 ist es möglich, dass ein Vorschlag für den Bereich von Interesse automatisch bestimmt wird (hier der Rumpf 510 der Person 210). Der Nutzer kann den Bereich von Interesse jedoch von dem Rumpf 510 auf den Koffer 220 ändern. Die Änderung kann zum Beispiel durch Bewegen eines Fensters auf dem Display, durch Bewegung mit einem Finger auf einem Touchscreendisplay, durch Klicken auf den ausgewählten Bereich von Interesse auf einem Touchscreendisplay oder jede andere mögliche Maßnahme zum Markieren und/oder Ändern von dargestellter Information ausgeführt werden.
Es ist außerdem möglich, dass der Benutzer entscheidet einen Scan des gesamten dargestellten Bereichs des ersten Bildes 200 zu initiieren, anstatt lediglich einen kleineren Bereich von Interesse zu scannen, der automatisch vorgeschlagen wurde.
8 stellt eine perspektivische Ansicht dar und in 9 ist ein schematisches Blockdiagram der tragbaren Screeningvorrichtung 800 dargestellt.
Die tragbare Screeningvorrichtung 800 umfasst eine aktive Radarscaneinheit 902 geeignet zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung und zum Empfangen der reflektierten elektromagnetischen Strahlung in einem erweiterten Millimeterwellenlängenbereich. Die elektromagnetische Strahlung oder Radarsignale können in einem spezifischen Strahlungswinkel emittiert werden, um die Szene (810) zu überdecken/auszuleuchten. Die Frequenz der Millimeterwellenbereichsstrahlung ist zwischen 10 Ghz und 500 Ghz.
Die Sicherheitsscanvorrichtung umfasst einen Prozessor 910, der die aktive Radarscaneinheit 902 steuert. Optional ist eine weitere Kamera 920 vorgesehen, die benutzt wird, um das erste Bild 200 aufzuzeichnen. Die weitere Kamera 920 kann eine optische Kamera, eine IR (Infrarot) Kamera, eine Wärmebildkamera, eine passive Radarkamera (radiometrische Kamera), oder jede andere geeignete Kamera zum Aufnehmen des ersten Bildes 200 sein. Es ist auch möglich, dass das erste Bild durch einen niedrig auflösenden oder groben Scan der aktiven Radarscaneinheit 920 erzeugt wird und das zweite Bild 400 des Bereichs von Interesse wird danach durch einen hochauflösenden aktiven Radarscan erzeugt.
Die tragbare Screeningvorrichtung 800 kann weiter einen Bildschirm 830 umfassen, um das erste Bild 200 und/oder das zweite Bild 400 darzustellen.
Ein Handgriff 850 ist vorgesehen, so dass ein Nutzer die tragbare Screeningvorrichtung 800 mit einer Hand halten und einfach steuern kann.
Ein Eingabemechanismus 930 kann vorgesehen sein, der es dem Nutzer erlaubt den Bereich von Interesse direkt auf dem Display 830 auszuwählen oder durch Ändern des vorausgewählten Bereichs von Interesse wie dargestellt in 7. Der Eingabemechanismus kann eine Maus, ein Touchscreen, eine Tastatur, einen Trackball oder jedes andere bekannte Eingabegerät umfassen.
Weiter kann die tragbare Screeningvorrichtung eine Datenbank oder Speichereinheit 940 umfassen. Die Datenbank 940 kann Mustervorlagen für das automatische Identifizieren von Bereichen von Interesse speichern und und/oder Mustervorlagen speichern zum Identifizieren von versteckten Objekten, um automatisch einen Alarm auszulösen.
Zahlreiche Modifikationen und Variationen der vorliegenden Offenbarung sind im Licht der obigen Lehre offensichtlich möglich. Deshalb kann die Erfindung innerhalb des Umfangs der Patentansprüche auch anders als hier im speziellen beschrieben betrieben werden.

Claims

Verfahren zum Betrieb einer tragbaren Screeningvorrichtung (800) umfassend: Aufzeichnen (S100) eines ersten Bildes (200); Bestimmen (S102) eines Bereichs (210, 220) von Interesse in dem ersten Bild (200); und Erzeugen (S104) eines Scanbildes (400) mittels eines aktiven Radarscans des Bereichs (210, 220) von Interesse, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bestimmens (S102) eines Bereichs von Interesse das Suchen von Bereichen in dem ersten Bild (200) beinhaltet, die mit einer in einer Datenbank (940) gespeicherten Mustervorlage übereinstimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Bild (200) mit einer aktiven Radarkamera (920) aufgezeichnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Bild (200) mit einer optischen Kamera (920) aufgezeichnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Bild (200) mit einer radiometrischen Kamera aufgezeichnet wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste Bild (200) mittels eines groben Scans aufgezeichnet wird.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei der Schritt des Bestimmens eines Bereichs (210, 220) von Interesse das Bestimmen von Bereichen mit einem hohen radiometrischen oder aktiven Radarsignal beinhaltet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei das gescannte Bild (400) in einem hochauflösenden Modus erzeugt wird.
Verfahren gemäß einer der Ansprüche 1 bis 7, weiter umfassend: Darstellen des ersten Bildes (200) und des Bereichs (210, 220) von Interesse in einem überlagernden Modus auf einem Bildschirm (830); Bewegen eines Fensters auf dem Bildschirm (830) zu einem zweiten Bereich von Interesse, Erzeugen des gescannten Bildes (400) von dem zweiten Bereich von Interesse.
Tragbare Screeningvorrichtung (800) umfassend: eine Kamera (920), die dazu eingerichtet ist, ein erstes Bild (200) aufzuzeichnen; eine aktive Radarscaneinheit (902), die dazu eingerichtet ist, einen aktiven Radarscan (400) zu erzeugen; und einen Prozessor (910), der dazu eingerichtet ist, einen Bereich (210, 220) von Interesse in dem ersten Bild (200) zu bestimmen und die aktive Radarscaneinheit (902) anzusteuern, um einen aktiven Radarscan (400) des Bereichs (210, 220) von Interesse zu erzeugen; eine Speichereinheit (940), die dazu eingerichtet ist, Mustervorlagen zum automatischen Identifizieren von Bereichen (210, 220) von Interesse zu speichern; dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (910) dazu eingerichtet ist, beim Bestimmen des Bereichs (210, 220) von Interesse eine Suche von Bereichen (210, 220) in dem ersten Bild (220) durchzuführen, die mit einer in der Speichereinheit (910) gespeicherten Mustervorlage übereinstimmen.
Tragbare Screeningvorrichtung (800) nach Anspruch 9, wobei der Prozessor (910) weiter konfiguriert ist, das erste Bild (200) mittels eines niedrigauflösenden aktiven Radarbildes der aktiven Radarscaneinheit (902) zu erzeugen.
Tragbare Screeningvorrichtung (800) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Speichereinheit ferner dazu eingerichtet ist, Mustervorlagen zum Identifizieren von versteckten Objekten zu speichern, um automatisch einen Alarm auszulösen.
Tragbare Screeningvorrichtung (800) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, weiter umfassend: einen Bildschirm (830), der dazu eingerichtet ist, das erste Bild (200) darzustellen; und eine Eingabeeinheit (930), die dazu eingerichtet ist, einen Bereich (210, 220) von Interesse auszuwählen.