JP2009222580A

JP2009222580A - 検査装置

Info

Publication number: JP2009222580A
Application number: JP2008067891A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Ito; 岳彦伊藤; Yasuhiro Iwamura; 康弘岩村; Toshiaki Shigenaka; 俊明茂中
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2009-10-01
Anticipated expiration: 2028-03-17
Also published as: JP5236971B2

Abstract

【課題】多くの検査対象に対して効率的に、かつ、自動判定により危険物の検査を行うこと。
【解決手段】人物にミリ波を照射するミリ波送信部７と、ミリ波送信部７により発せられ人物から反射されたミリ波の反射波を受信して輝度情報を出力するミリ波受信部９と、ミリ波受信部９により出力された輝度情報に基づきマトリックス状のピクセルからなる２次元画像を生成する画像生成部１３と、輝度情報に基づく反射波の反射率、２次元画像全体における所定の反射率以上のピクセルが占める面積比率、および、２次元画像全体における所定の反射率以上のピクセルが連結する度合いに基づいて危険物の有無を判定する演算部１１とを備える検査装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、検査装置に関するものである。

従来、空港内や公共施設内に危険物が持ち込まれることを防止する危険物の検出装置として、ミリ波の特性を利用する電磁波画像処理装置が知られている（特許文献１参照）。
特許文献１によれば、送信器から発せられたミリ波を対象物体に照射して、対象物体から反射されたミリ波を受信器によって受信し、受信器から送られる受信信号を処理して対象物体の輪郭を画像表示するようになっている。
特開２００４−１７７１９８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電磁波画像処理装置は、画像に表示された物体の形状を検査員等の目視によって判定するものであり、自動判定によって物体を検査することはできないという問題がある。また、対象物体としての人物を所定の位置に立たせてミリ波を照射するため、鉄道や空港など大量の乗降客を検査するには効率が悪く、検査の渋滞を招くおそれがあるという不都合がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、多くの検査対象に対して効率的に、かつ、自動判定により危険物の検査を行うことができる検査装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、検査対象に電磁波を照射する電磁波送信部と、該電磁波送信部により発せられ、前記検査対象を透過した前記電磁波の透過波または前記検査対象から反射された前記電磁波の反射波を受信して輝度情報を出力する電磁波受信部と、該電磁波受信部により出力された前記輝度情報に基づきマトリックス状の画素からなる２次元画像を生成する画像生成部と、前記輝度情報に基づく前記透過波の透過率または前記反射波の反射率、前記２次元画像全体における所定の透過率または反射率以上の前記画素が占める面積比率、および、前記２次元画像全体における所定の透過率または反射率以上の前記画素が連結する度合いに基づいて危険物の有無を判定する判定部とを備える検査装置を提供する。

本発明によれば、判定部により、透過波の透過率または反射波の反射率に基づき輝度が所定の閾値以上の物体（以下、輝度が所定の閾値以上の物体を「高輝度物体」という。）の有無が判定される。また、２次元画像全体における所定の透過率または反射率以上の画素が占める面積比率に基づき高輝度物体の大きさや量が判定される。さらに、２次元画像全体における所定の透過率または反射率以上の画素が連結する度合いに基づき高輝度物体が塊であるか分散されたものであるかが判定される。

例えば、電磁波としてミリ波（周波数３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ、波長１ｍ〜１０ｍ）を用いた場合、ミリ波は、衣類は透過し金属やセラミックス等には反射され易い。また、ミリ波は、水や人体には吸収され易いが一部反射される。したがって、人物を検査対象としてミリ波を照射した場合に、判定部により、人物が所持している金属品やセラミックス品等の固体や水等の液体を検出することができる。

これにより、検査員等が目視によって画像を確認しなくても、例えば、銃刀器や液体爆薬等の危険物の有無を自動判定することが可能となる。なお、ミリ波は人体に対して有害でないので、検査対象を人体としてもミリ波を用いることにより危険物の検査を安全に行うことができる。

上記発明においては、前記判定部は、前記透過波の透過率または前記反射波の反射率、前記２次元画像全体における所定の透過率または反射率以上の前記画素が占める面積比率、および、前記２次元画像全体における所定の透過率または反射率以上の前記画素が連結する度合いがそれぞれ所定の閾値以上である場合に、前記危険物が存在すると判定することとしてもよい。

このように構成することで、例えば、銃刀器や液体爆薬等ごとに閾値を設定することで、判定部により具体的な危険物を検出することができる。

本発明によれば、多くの検査対象に対して効率的に、かつ、自動判定により危険物の検査を行うことができるという効果を奏する。

以下に、本発明に係る一実施形態に係る検査装置について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る検査装置１は、例えば、空港の税関や駅改札、あるいは、球戯場や官公庁等の大規模集合設備の入場ゲート等において行われる危険物の検査に用いられるものである。なお、危険物としては、例えば、銃刀類や液体爆薬等が挙げられる。

検査装置１は、図１に示すように、人物にミリ波を照射し、人物から反射されたミリ波の反射波に基づく輝度情報を出力するミリ波送受信装置３と、ミリ波送受信装置３により出力された輝度情報に基づいて人物が危険物を所持していないかどうかを判定する情報処理装置５とを備えている。

ミリ波は、衣類は透過し、金属やセラミックス等には反射され易い。また、ミリ波は、水や人体には吸収され易いが一部反射される。したがって、人物にミリ波を照射した場合に、人物が所持している金属品やセラミックス品等の固体や水等の液体からミリ波の反射波を得ることができる。

ミリ波送受信装置３は、例えば、人物を１人ずつ通過させるウォークスルータイプのゲート（図示略）に設けられている。ミリ波送受信装置３には、ミリ波を発信して、通過する人物全体に照射するミリ波送信部（電磁波送信部）７と、人物から反射されたミリ波の反射波を受信して輝度情報に変換するミリ波受信部（電磁波受信部）９とを備えている。これらミリ波送信部７およびミリ波受信部９は、例えば、ゲートを通過する人物との距離がそれぞれ約２０ｃｍとなるように配置されている。

情報処理装置５は、ミリ波送受信装置３から送られてきた輝度情報が入力されて演算処理を行う演算部（判定部）１１と、演算部１１による演算処理に基づき、マトリックス状のピクセル（画素）からなる２次元画像を生成する画像生成部１３とを備えている。なお、画像生成部１３は、例えば、１ピクセルが１ｃｍ^２の２次元画像を生成するようになっている。

演算部１１は、輝度情報から反射波の反射率、すなわち、検査範囲の輝度Ｘおよび各ピクセルの輝度ｘｉを算出するようになっている。輝度Ｘは、反射波がない状態を最低値０、鉄板等の金属板によるミリ波の全反射強度を最大値１とした場合の比率を表したものである。この輝度Ｘは、液体爆薬用の閾値として輝度Ａ_０（液体反射率）、銃刀器用の閾値として輝度Ａ_１（金属反射率）の２段階の閾値に基づいて算出されるようになっている。輝度ｘｉは、１ｃｍ^２＝１ピクセルとした２次元画像の１ｃｍ^２単位の輝度を表したものである。

この演算部１１は、輝度情報から抽出した輝度Ｘの大小、画像生成部１３により生成された２次元画像全体における一定輝度以上のピクセルが占める面積比率、および、２次元画像全体における一定輝度以上のピクセルが連結する度合いに基づいて危険物の有無を判定するようになっている。

具体的には、演算部１１は、輝度Ｘが所定の閾値を超える物体すなわち高輝度物体の存在の有無、および、その高輝度物体が液体であるか固体であるかを判定するようになっている。また、演算部１１は、画像生成部１３により生成された２次元画像上において、一定輝度以上のピクセル（以下、「高輝度ピクセル」という。）が占める全ピクセルに対する面積比率を算出し、質量の大きな高輝度物体の存在の有無を判定するようになっている。また、演算部１１は、２次元画像全体において高輝度ピクセルが連結する度合い、すなわち、全ピクセル数に対する連結する高輝度ピクセルの数の比率（以下、「連結度」という。）を評価すようになっている。

連結度の評価の方式は、まず、対象となる輝度ｘｉのピクセル（以下、「対象ピクセル」という。）と、連結評価の対象とするピクセル（以下、「連結評価対象ピクセル」という。）とを決める。そして、連結評価対象ピクセルのうちの高輝度ピクセルを連結ピクセルとしてカウントし、すべての連結評価対象ピクセルの数に対する連結ピクセルの数の比率で評価する。

具体的には、図２に示すように、対象ピクセル２１の第１近接のピクセルまでを連結評価対象として考慮し、対象ピクセル２１に対して４５°斜め２方向の４つのピクセルを連結評価対象ピクセル２３とする。そして、これら４つの連結評価対象ピクセル２３の中に高輝度ピクセルがいくつあるかを評価する（方式（１））。このように、方式（１）にしたがい、２次元画像のすべてのピクセルをそれぞれ対象ピクセルとした場合について評価され、その平均値が高輝度物体の連結度として算出される。

例えば、ペットボトル中の１リットルの水を検査対象とした場合、図３に示すような２次元画像（Ａ）と、この２次元画像（Ａ）をソフトウェア上で４分割して配置を変えた図４に示すような２次元画像（Ｂ）とに基づいて、表１に示すような計測結果が算出される。

また、例えば、ペットボトル中の２リットルの水を検査対象とした場合、表２に示すような計測結果が算出される。

演算部１１は、このような算出結果から連結度を評価し、高輝度物体が塊であるか分散されたものであるかを判定するようになっている。

また、演算部１１は、図５に示すように、輝度ＸをＹ軸、高輝度ピクセルが占める面積比率をＸ軸、高輝度ピクセルの連結度をＺ軸とする３次元空間において、それぞれ所定の閾値以上の領域に含まれる高輝度物体を不審物（危険物）と判定するようになっている。

このように構成された本実施形態に係る検査装置１の作用について、図６に示すフローチャート図を用いて説明する。
まず、ミリ波送受信装置３において、人物が１人ずつゲートを通過させられる。通過中の人物全体に対してミリ波送信部７によりミリ波が照射され、人物から反射されるミリ波の反射波がミリ波受信部９により受信される。

ミリ波受信部９によりミリ波の反射波が受信されると、その輝度情報が情報処理装置５に出力される。情報処理装置５においては、演算部１１により、輝度情報から輝度Ｘおよび輝度ｘｉが算出される。算出された輝度ｘｉは画像生成部１３へと送られて、画像生成部１３により２次元画像が生成される。

例えば、液体爆薬用の閾値として輝度Ａ_０が輝度０．５、銃刀器用の閾値として輝度Ａ_１が輝度０．８と設定されているとする。演算部１１においては、まず、輝度Ｘの大小が判断され（ステップＳ１）、輝度Ｘが輝度０．５より小さい場合は、高輝度物体が存在しない、すなわち、危険物が存在しないと判定される（ステップＳ１Ａ）。

一方、輝度Ｘが輝度０．５より大きく、輝度０．８より小さい場合は、演算部１１により、人物が液体を所持していると判定される（ステップＳ１Ｂ）。この場合、演算部１１により、画像生成部１３の２次元画像に基づいて液体爆薬用の判定が行われ、全ピクセルに対する高輝度ピクセルの面積比率、および、その連結度が算出される（ステップＳ２）。

その結果、図７に示すように、高輝度ピクセルの面積比率および連結度のいずれかが所定の閾値以下のものは、液体爆薬に該当しないと判断され、人物は危険物を所持していないと判定される（ステップＳ２Ａ）。一方、高輝度ピクセルの面積比率および連結度がそれぞれ所定の閾値を超えるものは、液体爆薬等に該当すると判断され、人物は液体爆薬等の危険物を所持していると判定される（ステップＳ２Ｂ）。この場合、人物は不審者と認定され、例えば、検査員等により職務尋問を受けることになる。

また、輝度Ｘが輝度０．８より大きい場合は、演算部１１により、人物が金属等の物体を所持していると判定される（ステップＳ１Ｃ）。この場合、演算部１１により、画像生成部１３の２次元画像に基づいて銃刀類用の判定が行われ、全ピクセルに対する高輝度ピクセルの面積比率、および、その連結度が算出される（ステップＳ３）。

その結果、図８に示すように、高輝度ピクセルの面積比率および連結度のいずれかが所定の閾値以下のものは、金属等に該当しないと判断され、人物は危険物を所持していないと判定される（ステップＳ３Ａ）。一方、高輝度ピクセルの面積比率および連結度がそれぞれ所定の閾値を超えるものは、金属等に該当すると判断され、人物は銃刀類等の危険物を所持していると判定される（ステップＳ３Ｂ）。この場合、人物は不審者と認定され、例えば、検査員等により職務尋問を受けることになる。

以上説明したように、本実施形態に係る検査装置１によれば、検査員等が目視によって画像を確認しなくても、銃刀器や液体爆薬等の危険物の有無を自動判定することができる。また、人物を移動させながら検査するので、乗客等が大勢いる場合であっても効率よく危険物の検査を行うことができる。なお、ミリ波は、人体に対して有害でないので、人体に対して安全に危険物の検査を行うことができる。

なお、本実施形態において、電磁波としてミリ波を例示して説明したが、検査対象に害を与えるものでなければよく、これに限定されるものではない。また、本実施形態においては、検査対象として人物を例示して説明したが、これに代えて、例えば、手荷物やスーツケース、旅行鞄等や箱詰めの製品等の中身を検査することとしてもよい。この場合、検査対象をベルトコンベア等で移動させながら検査することとすればよい。また、本実施形態においては、ミリ波受信部９がミリ波の反射波を受信することとしたが、これに代えて、ミリ波受信部９がミリ波の透過波を受信することとしてもよい。この場合、ミリ波受信部９は、ミリ波の透過波を輝度情報に変換して出力することとすればよい。

また、本実施形態においては、演算部１１により危険物の有無の自動判定が可能であるので、画像生成部１３が生成する２次元画像は概念上ものであればよく、可視化された画像である必要はない。なお、必要に応じて、検査員が目視により画像を確認できるように、例えば、表示部を設けて、図９や図１０に示すように、検査対象からのミリ波の反射分布を画像化して表示部に表示することとしてもよい。また、本実施形態においては、輝度Ｘの閾値として輝度０．５および輝度０．８の２段階の設定を例示して説明したが、閾値を１つとしたり、３段階以上の設定にしたりしてもよいし、また、閾値の数値もこれに限定されるものでもない。

また、本実施形態においては、連結度の評価の方式として、方式（１）を例示して説明したが、これに代えて、例えば、対象ピクセルの第１近接のピクセルまでを連結評価対象として考慮する場合、図１１に示すように、対象ピクセル１２１に対して縦横２方向の４つのピクセルを連結評価対象ピクセル１２３とし、これら４つの連結評価対象ピクセル１２３の中に高輝度ピクセルがいくつあるかを評価することとしてもよい（方式（２））。また、図１２に示すように、対象ピクセル１２１に対して４５°斜め２方向の４つのピクセルおよび縦横２方向の４つのピクセルを合わせた計８つのピクセルを連結評価対象ピクセル１２５とし、これら８つの連結評価対象ピクセル１２５の中に高輝度ピクセルがいくつあるかを評価することとしてもよい。

また、対象ピクセルの第２近接のピクセルまでを連結評価対象として考慮する場合、図１３に示すように、対象ピクセル１２１に対して４５°斜め２方向の８つのピクセルを連結評価対象ピクセル１２７とし、これら８つの連結評価対象ピクセル１２７の中に高輝度ピクセルがいくつあるかを評価することとしてもよい（方式（４））。方式（４）による連結度の評価は、判定領域（例えば、図７や図８に示すグラフのハッチング部分）の判定ライン付近（すなわち、所定の閾値付近）での評価をする際に有効である。特に、液体などでは、判定ライン近くで広い範囲に分布するので、このような物体の連結度の評価に効果的である。

また、図１４に示すように、対象ピクセル１２１に対して縦横２方向の８つのピクセルおよび第１近接までの４５°斜め２方向の４つのピクセルを合わせた計１２つのピクセルを連結評価対象ピクセル１２９とし、これら１２つの連結評価対象ピクセル１２９の中に高輝度ピクセルがいくつあるかを評価することとしてもよい（方式（５））。また、図１５に示すように、対象ピクセル１２１に対して４５°斜め２方向の８つのピクセルおよび縦横２方向の８つのピクセルを合わせた計１６ピクセルを連結評価対象ピクセル１３１とし、これら１６つの連結評価対象ピクセル１３１の中に高輝度ピクセルがいくつあるかを評価することとしてもよい（方式（６））。方式（６）による連結度の評価は、連結評価対象ピクセルが十分判定領域に入っている場合に有効である。特に、銃刀類では、強い反射率の高輝度ピクセルが固まりとして検出されるので、このような物体の連結度の評価に効果的である。

本発明の一実施形態に係る検査装置の全体を示すブロック図である。図１の演算部により算出される高輝度ピクセルの連結度の評価方式（１）を示す図である。ペットボトル中の１リットルの水を検査対象とした場合の２次元画像を示す図である。図３の２次元画像をソフトウェア上で４分割して配置を変えた図である。高輝度物体を不審物と判定する３次元空間を示す図である。本発明の一実施形態に係る検査装置の作用を示すフローチャート図である。液体爆薬を判定する高輝度ピクセルの面積比率と連結度との関係を示す図である。銃刀類を判定する高輝度ピクセルの面積比率と連結度との関係を示す図である。画像生成部によりペットボトルに入れられた水からのミリ波の反射分布を画像化した場合の図である。画像生成部により銃器からのミリ波の反射分布を画像化した場合の図である図１の演算部により算出される高輝度ピクセルの連結度の他の評価方式（２）を示す図である。図１の演算部により算出される高輝度ピクセルの連結度の他の評価方式（３）を示す図である。図１の演算部により算出される高輝度ピクセルの連結度の他の評価方式（４）を示す図である。図１の演算部により算出される高輝度ピクセルの連結度の他の評価方式（５）を示す図である。図１の演算部により算出される高輝度ピクセルの連結度の他の評価方式（６）を示す図である。

符号の説明

１検査装置
７ミリ波送信部（電磁波送信部）
９ミリ波受信部（電磁波受信部）
１１演算部（判定部）
１３画像生成部

Claims

検査対象に電磁波を照射する電磁波送信部と、
該電磁波送信部により発せられ、前記検査対象を透過した前記電磁波の透過波または前記検査対象から反射された前記電磁波の反射波を受信して輝度情報を出力する電磁波受信部と、
該電磁波受信部により出力された前記輝度情報に基づきマトリックス状の画素からなる２次元画像を生成する画像生成部と、
前記輝度情報に基づく前記透過波の透過率または前記反射波の反射率、前記２次元画像全体における所定の透過率または反射率以上の前記画素が占める面積比率、および、前記２次元画像全体における所定の透過率または反射率以上の前記画素が連結する度合いに基づいて危険物の有無を判定する判定部と
を備える検査装置。
前記判定部は、前記透過波の透過率または前記反射波の反射率、前記２次元画像全体における所定の透過率または反射率以上の前記画素が占める面積比率、および、前記２次元画像全体における所定の透過率または反射率以上の前記画素が連結する度合いがそれぞれ所定の閾値以上である場合に、前記危険物が存在すると判定する請求項１に記載の検査装置。