KR102063859B1 - Systems and methods for security search at airport based on AI and deep learning - Google Patents

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KR102063859B1 KR1020190081443A KR20190081443A KR102063859B1 KR 102063859 B1 KR102063859 B1 KR 102063859B1 KR 1020190081443 A KR1020190081443 A KR 1020190081443A KR 20190081443 A KR20190081443 A KR 20190081443A KR 102063859 B1 KR102063859 B1 KR 102063859B1
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, an airport security screening system based on artificial intelligence (AI) and deep learning comprises: an image acquisition unit to acquire a transmission image obtained by photographing baggage passing through a baggage screening point of an airport at one or more angles; an artificial intelligence server to detect a baggage area in the transmission image photographed at the one or more angles, then divide the detected baggage area into a plurality of image block units (patches), then generate a plurality of object groups by normalizing and clustering features of the image block units, use a deep learning algorithm to classify and subdivide the plurality of object groups into normal items and prohibited items, and re-verify and learn the subdivided prohibited items; and an image display unit to display a prohibited item in a boundary color corresponding to a type of the prohibited item if one or more among the detected articles are classified as the prohibited item.

Description

AI 및 딥러닝 기반의 공항 보안 검색 시스템 및 방법{Systems and methods for security search at airport based on AI and deep learning}Systems and methods for security search at airport based on AI and deep learning}

본 발명은 AI 및 딥러닝 기반의 공항 보안 검색 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an AI and deep learning based airport security screening system and method.

일반적으로 공항, 항만 또는 각종 회의장에서는 총기류 등의 금속성 물질을 탐지하여 위험물의 반입을 금지하기 위해 통상의 금속탐지기를 설치하는 데, 금속탐지기는 통상 발생된 자력선이 금속성 물질의 유무에 따라 변화되는 성질을 이용하여 총기 또는 기타 금속성 위험물을 탐지해 내는 장치이다.In general, an airport, a port, or various conference halls install a conventional metal detector to detect metallic materials such as firearms and prohibit the introduction of dangerous goods. In the metal detector, the magnetic field generated is changed depending on the presence or absence of the metallic material. It is a device that detects firearms or other metallic dangerous objects by using.

금속탐지기는 경관이나 안전요원이 휴대하여 출입자의 금속류 소지여부를 검색하는 휴대용 금속탐지기와 게이트 형태의 구조물을 통해 출입자를 차례로 통과시킴에 따라 소지한 금속을 팀지해 내는 문형검색기가 널리 보급되어 있는 실정이다.Metal detectors are widely used for portable metal detectors, which are carried by police officers or security personnel to search for possession of metals, and sentence detectors for teaming metals as they pass through the gates. to be.

그러나, 금속탐지기 만으로는 금속성 물질이 아닌 플라스틱 폭탄 등은 근본적으로 탐지하기가 곤란하므로 급변하는 테러 양상에 대비하기가 어려운 단점이 있으며, 이를 위해 다수의 경관 또는 안전요원이 일일이 수화물을 검색해야 하는 문제가 있었다.However, the metal detector alone is difficult to detect plastic bombs, but not metallic materials, and it is difficult to prepare for the rapidly changing terrorism. there was.

이러한 문제를 해결하기 위해 검색대를 통과하는 수화물에 대해 실시간으로 판독이 가능한 X-Ray를 이용한 검색 시스템이 도입되면서 수화물 검색시간을 줄일 수 있게 되었다. 공항이나 항만 등에 설치되어 수화물에 포함된 불법 소지물을 검색하는 X-Ray 검색장비는 실시간 판독이 가능하며, 녹화기능을 겸비한 검색장비도 도입되어 사용되고 있다.In order to solve this problem, the baggage retrieval time can be reduced with the introduction of an X-Ray retrieval system that can read the baggage as it passes through. X-Ray search equipment installed in airports and harbors to search for illegal belongings in baggage can be read in real time, and search equipment with a recording function has been introduced and used.

그러나, X-Ray 검색기는 분당 12m 이상의 빠른 속도로 연속으로 이동하는 수화물을 스캔하여 표출되는 이미지를 보안검색요원이 육안으로 물품을 판별한다.However, the X-Ray scanner scans baggage continuously moving at a speed of more than 12 meters per minute, and the security screening agent visually discriminates the displayed image.

따라서, 보안검색요원의 업무피로도가 증가되면서 검색 판독률이 저하될 수 있었다. 또한, 보안검색요원의 숙련도에 따라 위해 물품의 판독능력에 차이가 발생할 수 있었다. 또한, X-Ray 검색기는 스캔 이미지의 수동확인으로 위해 물품 반입 시, 보안검색요원이 정밀 판독할 시간이 필요하여 검색에 장시간이 소요되고, 공항청사 내 혼잡이 가중되고 항공기 운항에 지연을 초래할 수 있었다.Therefore, as the work fatigue of security screening personnel increased, the search reading rate could decrease. In addition, there could be a difference in the readability of the goods according to the skill of the security screening personnel. In addition, X-Ray scanners require a long time for security checkers to precisely read the items when they are manually checked for scanned images, which can take a long time to search, increase congestion in airport buildings, and cause delays in flight operations. there was.

특허공개번호: 10-2017-0121088호Patent Publication Number: 10-2017-0121088

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래의 문제점을 해결할 수 있는 AI 및 딥러닝 기반의 공항 보안 검색 시스템 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an AI and deep learning based airport security search system and method that can solve the conventional problems.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 및 딥러닝 기반의 공항 보안 검색 시스템은 공항의 수화물 검색대를 통과하는 수화물을 적어도 하나 이상의 각도에서 촬영한 투과영상을 획득하는 영상획득부; 상기 적어도 하나 이상의 각도에서 촬영한 투과영상에서 수화물 영역을 검출한 후, 검출된 수화물 영역을 복수 개의 이미지 블록단위(patch)로 분할한 후, 상기 이미지 블록단위의 특징들을 정규화 및 군집화를 통해 복수 개의 오브젝트 그룹을 생성하고, 딥러닝 학습 알고리즘을 이용하여 상기 복수 개의 오브젝트 그룹들을 정상품목 및 반입금지품목으로 분류 및 세분화하고, 세분화된 반입금지품목을 재검증 및 학습하는 인공지능서버; 및 상기 검출된 물품 중 하나 이상이 반입금지품목으로 분류되면, 반입금지품목의 종류에 상응하는 경계색으로 표시하는 영상표시부를 포함하고, 상기 인공지능서버는 목표영역의 투과이미지에 대해 이진화, 세션화, 잡음제거 중 하나 이상의 과정을 수행한 후, 기 설정된 이미지 블록단위(patch)로 격자분할하여, 각 이미지 블록단위(patch)의 윈도우 좌표값을 생성하는 영상전처리부; 딥러닝 알고리즘을 이용하여 이미지 블록단위(Patch)로 격자분할된 목표영역의 투과이미지 내에서 수화물 영역(Baggage area)을 추출하는 수화물 영역 추출부; 및 상기 수화물 영역의 이미지 블록단위(patch)를 정규화(normalization) 및 군집화(Clustering)한 후, 상기 딥러닝 학습 알고리즘을 이용하여 상기 수화물 영역 내의 오브젝트들을 특정하여 추출하고, 추출된 오브젝트들을 데이터베이스 내에 상기 딥러닝 학습 알고리즘으로 학습하여 저장된 여러 오브젝트들과 비교하여 상기 추출된 오브젝트들을 정상품목 및 반입금지품목으로 그룹화하고, 상기 반입금지품목으로 그룹화된 오브젝트들을 기내반입금지품목 및 위탁수화물반입금지품목으로 세분화하는 분류화 학습부를 포함한다.AI and deep learning-based airport security screening system according to an embodiment of the present invention for solving the above problem is an image acquisition unit for obtaining a transmission image of the baggage passing through the baggage screening of the airport from at least one angle ; After detecting a baggage area in the transmitted image photographed from the at least one angle, the detected baggage area is divided into a plurality of image block units, and then the features of the image block units are normalized and clustered. An artificial intelligence server for generating an object group, classifying and subdividing the plurality of object groups into regular products and prohibited items, and re-verifying and learning the detailed prohibited items by using a deep learning algorithm; And an image display unit for displaying one or more of the detected items as a prohibition item, wherein the image display unit displays a border color corresponding to a type of the prohibition item, wherein the artificial intelligence server binarizes and sessionizes the transmitted image of the target area. After performing one or more processes of noise reduction, the image pre-processing unit for generating a window coordinate value of each image block unit (patch) by grid division by a predetermined image block unit (patch); A baggage area extraction unit for extracting a baggage area in a transmission image of a target area grid-divided into image block units using a deep learning algorithm; Normalizing and clustering the image block unit of the luggage area, and extracting by specifying objects in the luggage area using the deep learning learning algorithm, and extracting the extracted objects in the database. The extracted objects are grouped into regular goods and prohibited items, and the objects grouped into prohibited items are classified into prohibited items and prohibited items. It includes a classification learning unit.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 및 딥러닝 기반의 공항 보안 검색 방법은 공항의 수화물 검색대를 통과하는 수화물을 적어도 하나 이상의 각도에서 촬영한 투과영상을 획득하는 단계; 상기 적어도 하나 이상의 각도에서 촬영한 투과영상에서 수화물 영역을 검출한 후, 검출된 수화물 영역을 복수 개의 이미지 블록단위(patch)로 분할한 후, 상기 이미지 블록단위의 특징들을 정규화 및 군집화를 통해 복수 개의 오브젝트 그룹을 생성하고, 딥러닝 학습 알고리즘을 이용하여 상기 복수 개의 오브젝트 그룹들을 정상품목 및 반입금지품목으로 분류 및 세분화하고, 세분화된 반입금지품목을 재검증 및 학습하는 단계; 및 상기 검출된 물품 중 하나 이상이 반입금지품목으로 분류되면, 반입금지품목의 종류에 상응하는 경계색으로 표시하는 단계를 포함하고, 상기 재검증 및 학습하는 단계는 상기 목표영역의 투과이미지에 대해 전처리를 수행한 후, 복수 개의 목표영역의 투과영상 각각을 기 설정된 블록단위로 격자분할하여 각 블록의 고유의 윈도우 좌표값을 생성하는 단계; 딥러닝 학습 알고리즘을 이용하여 상기 이미지 블록단위(Patch)로 격자분할된 목표영역의 투과이미지 내에서 수화물 영역(Baggage area)을 추출하는 단계; 검출된 수화물 영역에서 상기 수화물 영역의 이미지 블록단위(patch)를 정규화(normalization) 및 군집화(Clustering)한 후, 상기 딥러닝 학습 알고리즘을 이용하여 상기 수화물 영역 내의 오브젝트들을 특정하여 추출하는 단계; 추출된 오브젝트들을 데이터베이스 내에 딥러닝 학습 알고리즘으로 학습하여 저장된 여러 오브젝트들과 비교하여 상기 추출된 오브젝트들을 정상품목 및 반입금지품목으로 그룹화하고, 상기 반입금지품목으로 그룹화된 오브젝트들을 기내반입금지품목 및 위탁수화물반입금지품목으로 세분화하는 단계; 및 세분화된 반입금지품목의 오브젝트들 각각의 이미지 블록단위(patch)를 추출한 후, 배치 정규화(Batch Normalization)한 후, 반입금지품목으로 분류된 각 오브젝트의 특징을 검증 및 학습하는 단계이다.AI and deep learning-based airport security search method according to an embodiment of the present invention for solving the above problems comprises the steps of obtaining a transmission image taken at least one angle of the baggage passing through the baggage claim of the airport; After detecting a baggage area in the transmitted image photographed from the at least one angle, the detected baggage area is divided into a plurality of image block units, and then the features of the image block units are normalized and clustered. Creating an object group, classifying and subdividing the plurality of object groups into regular products and prohibited items, and re-verifying and learning the detailed prohibited items by using a deep learning algorithm; And if at least one of the detected items is classified as a prohibited entry item, displaying a border color corresponding to a type of the prohibited entry item, wherein the re-validation and learning are pre-processed on the transmission image of the target area. Generating a unique window coordinate value of each block by grid-dividing each of the transmitted images of the plurality of target areas in units of predetermined blocks; Extracting a baggage area in a transmission image of the target area grid-divided into the image block units using a deep learning learning algorithm; Normalizing and clustering image block units of the luggage area in the detected luggage area, and then specifying and extracting objects in the luggage area using the deep learning learning algorithm; The extracted objects are learned by deep learning learning algorithms in a database and compared with the stored objects. The extracted objects are grouped into regular items and prohibited items, and the objects grouped into prohibited items are prohibited from carry-on items and entrusted items. Subdividing into baggage prohibited items; And extracting the image block unit of each of the fine-grained prohibited items, batch normalizing, and verifying and learning the characteristics of each object classified as the prohibited items.

본 발명의 일 실시예에 따른 AI 및 딥러닝 기반의 공항 보안 검색 시스템 및 방법을 이용하면, X-ray 투시이미지 내의 물품의 특징점을 이용하여 수화물 및 수화물 내의 물품의 종류를 손쉽게 판단할 수 있고, 또한, 딥러닝 알고리즘인 AI 학습 알고리즘을 통해 오검출률을 최소화하여 반입금지품목에 대한 검출 정확도를 향상시킬 수 있다는 이점을 제공한다.Using the AI and deep learning based airport security search system and method according to an embodiment of the present invention, it is possible to easily determine the baggage and the types of the goods in the baggage using the feature points of the goods in the X-ray perspective image, In addition, the AI learning algorithm, which is a deep learning algorithm, provides the advantage of minimizing the false detection rate and improving the detection accuracy of the prohibited items.

상술한 이점을 통해 보안검색업무를 자동으로 수행하여 검색 판독률을 높여 보안검색 실패를 사전에 차단하고, 신속한 보안 검색을 통해 보안검색에 걸리는 시간을 감소시킬 수 있다.Through the above-described advantages, it is possible to automatically block the security search by increasing the read rate by performing the security search task automatically, and reduce the time required for the security search through the rapid security search.

또한, 반입금지품목 검색 시 알람을 발생시켜 보안검색요원의 숙련도에 따른 인적 오류를 감소시킬 수 있다는 이점을 제공한다.In addition, it provides an advantage that the human error according to the skill of the security search personnel can be reduced by generating an alarm when searching prohibited items.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 및 딥러닝 기반의 공항 보안 검색 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 적용가능한 딥러닝 학습 알고리즘 중 CNN 아키텍처의 일 예시도이다.
도 3은 배치 정규화의 일 예시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 영상표시부에 표시된 정상품목과 반입금지품목이 표시된 화면을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 및 딥러닝 기반의 공항 보안 검색 방법을 설명한 흐름도이다.
도 6은 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시예가 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경을 도시한 도이다.
1 is a block diagram of an airport security search system based on AI and deep learning according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary diagram of a CNN architecture among deep learning learning algorithms applicable to the present invention.
3 is an illustration of batch normalization.
FIG. 4 is an exemplary view illustrating a screen on which regular items and prohibited items are displayed on the image display unit of FIG. 1.
5 is a flowchart illustrating an AI and deep learning based airport security search method according to an embodiment of the present invention.
6 illustrates an example computing environment in which one or more embodiments disclosed herein may be implemented.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible even though they are shown in different drawings. In addition, in describing the embodiments, when it is determined that a detailed description of a related well-known configuration or function interferes with the understanding of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. If a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but there is another component between each component. It will be understood that may be "connected", "coupled" or "connected".

실시 예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시 예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시 예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Method according to the embodiment is implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means may be recorded on a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present disclosure, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

본 발명을 설명하기에 앞서, 본 발명에서 설명하는 공항의 수하물은 항공기를 이용하는 승객이 휴대 또는 탁송을 의뢰한 소지품 및 물품을 포함한다. 또한, 반입금지물품은 항공기를 이용하여 운송이 금지되는 품목으로, 국가 또는 운영자의 정책에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 반입금지물품은 총기, 무기, 화기류, 폭발물, 인화성물질, 유독성물질, 관세대상 물품, 마약류 등을 포함한다.Prior to describing the present invention, baggage at the airport described in the present invention includes belongings and articles that are requested to be carried or checked by a passenger using an aircraft. In addition, prohibited items are items that are prohibited from being transported by aircraft, and may be determined according to national or operator policy. For example, non-carry-on articles include firearms, weapons, firearms, explosives, flammables, toxic substances, ornamental items, and drugs.

법률 또는 공항 운영자가 기준하여 정한 반입금지물품은 그 종류가 상당히 많은 수로 일일이 열거하여 나열할 수 없이 많으나 실제 X-ray 검사를 통해 적발된 물품은 일정한 비율의 패턴을 보이는데 한국의 G 공항을 예로 들면 일회용 가스라이터 70% 내외, 커터칼이 20% 내외, 문구용 가위, 일회용 부탄가스 등 일상용품이 10% 내외로 나타났으며 항공기 안전에 정말 위해가되는 총기류나 폭발물 등은 비율이 “0”에 가까운 수준이다.There are many kinds of prohibited items that can be enumerated by the law or the airport operator. However, the items discovered through X-ray inspection show a certain proportion of patterns. 70% of disposable gas lighters, 20% of cutter knives, and 10% of daily necessities such as stationery scissors and disposable butane gas. It is near level.

그런데, 공항에서 여객들의 안전을 위해 모든 수하물을 일일이 검색하며 일회용 가스라이터를 발견하는 것은 근무자에 많은 집중도와 피로도를 제공하기도 하지만 공항 운영측면에서 보면 수화물 처리 시간 지연과 항공기 운항 지연과 여객의 처리지연 및 불편으로 연계될 수 있다.However, for the safety of the passengers at the airport, searching all the baggage and finding a disposable gas lighter can provide a lot of concentration and fatigue for the workers, but from the airport operation side, delays in baggage processing, flight delays and passenger delays And inconvenience.

도 1은 종래의 X-ray 검색에 의한 화물의 영상을 나타낸 것으로서 X-ray검색기 내부에 상부와 측면의 2방향에서 X-ray선 촬영에 의해 얻어진 영상을 근무자가 반입금지 물품을 찾아내기 위해 설치된 모니터의 화면이다.1 is a view showing a conventional image of the cargo by X-ray retrieval, installed inside the X-ray scanner to find the prohibited goods to carry the image obtained by X-ray imaging in two directions of the upper and side This is the screen of the monitor.

상기 두 화면을 컨베이어가 이송하는 속도, 통상은 분당 12~18m의 이송속도로 X-ray검색기 내부를 통과하며 화물간 간격은 30Cm를 권고하고 있으나 현장에서는 다양한 조건으로 이송되며 여객이 많은 공항의 환경에서 근무자는 투입되는 수하물의 영상을 쉴새 없이 판독하여야 한다. 통상적으로 한 화물당 판독하는 시간은 16초 이내로 이 시간 내에 근무자 마음에 판독이 종료되지 않는 경우 Xray검색기를 정지시키거나 때로는 역회전을 시키는 경우도 있다. 이 경우 X-ray검색기 전단의 모든 컨베이어는 정지되며 체크인 카운터에 위치한 컨베이어까지 가동이 정지되어 카운터의 여객 체크인 업무가 정체되는 경우도 빈번히 발생한다. It is recommended that the two screens pass through the inside of the X-ray scanner at the speed of conveying the conveyor, usually 12 to 18m per minute, and the distance between cargoes is recommended. The worker must read the images of the baggage being put in place. Normally, the reading time per cargo is less than 16 seconds. If the reading is not finished within the worker's mind, the Xray scanner may be stopped or sometimes reversed. In this case, all the conveyors in front of the X-ray scanner are stopped, and operation of the conveyors at the check-in counters is stopped.

따라서 X-ray 근무자의 최대 목적은 X-ray 검색기 즉 컨베이어라인을 정지시키지 않고 반입금지물품의 존재여부를 신속히 판독하는 데 있다.Therefore, the main purpose of X-ray workers is to quickly read the presence of prohibited items without stopping the X-ray scanner, or conveyor line.

이하, 첨부된 도면에 기초하여 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 및 딥러닝 기반의 공항 보안 검색 시스템 및 방법을 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, an AI and deep learning based airport security search system and method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 및 딥러닝 기반의 공항 보안 검색 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CNN 아키텍처의 일 예시도이고, 도 3은 배치 정규화의 일 예시도이고, 도 4는 도 1에 도시된 영상표시부에 표시된 정상품목과 반입금지품목이 표시된 화면을 나타낸 예시도이다.1 is a block diagram of an AI and deep learning based airport security search system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an illustration of a CNN architecture according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is batch normalization 4 is an exemplary view illustrating a screen on which a regular product item and a prohibited item are displayed on the image display unit of FIG. 1.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공항의 보안 검색 시스템(100)은 영상획득부(200), 인공지능서버(300) 및 영상표시부(400)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the security search system 100 of a smart airport according to an embodiment of the present invention includes an image acquisition unit 200, an artificial intelligence server 300, and an image display unit 400.

한편, 본원에서 설명하는 영상획득부(200), 인공지능서버(300) 및 영상표시부(400)는 단말 및/또는 서버 형태로 구성될 수 있고, 네트워크 망을 통해 서로 통신할 수 있다.Meanwhile, the image acquisition unit 200, the artificial intelligence server 300, and the image display unit 400 described herein may be configured in the form of a terminal and / or a server, and may communicate with each other through a network.

여기서, 네트워크 망은 근거리 통신망(Local Area Network; LAN), 광역 통신망(Wide Area Network; WAN), 부가가치 통신망(Value Added Network; VAN), 개인 근거리 무선통신(Personal Area Network; PAN), 이동 통신망(mobile radio communication network), Wibro(Wireless Broadband Internet), Mobile WiMAX, HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 또는 위성 통신망 등과 같은 모든 종류의 유/무선 네트워크로 구현될 수 있다.The network may include a local area network (LAN), a wide area network (WAN), a value added network (VAN), a personal local area network (PAN), or a mobile communication network (PAN). It can be implemented in all kinds of wired and wireless networks such as mobile radio communication network (Wibro), wireless broadband Internet (Wibro), mobile WiMAX, high speed downlink packet access (HSDPA), or satellite communication network.

보다 구체적으로, 본 발명의 각 구성들을 보다 상세하게 설명하도록 한다.More specifically, each component of the present invention will be described in more detail.

먼저, 상기 영상획득부(200)는 스마트 공안의 보안 검색대의 목표영역(예컨대, 수화물을 검출하기 위한 영역)으로 X 선을 방사한 후, 목표영역의 X선 스캔영상을 획득한다. 상기 영상획득부(200)는 X 선 촬영장치일 수 있다.First, the image acquisition unit 200 radiates X-rays to a target area (for example, an area for detecting baggage) of the security checkpoint of the smart public security, and then acquires an X-ray scan image of the target area. The image acquisition unit 200 may be an X-ray imaging apparatus.

여기서, 목표영역의 X선 스캔영상은 스캔방향에 따른 스캔대상(수하물)의 투과영상을 포함할 수 있다. 예컨대, 스캔영상은 스캔대상의 수직 및 수평 방향의 투과영상일 수 있다.Here, the X-ray scan image of the target area may include a transmission image of the scan object (baggage) according to the scan direction. For example, the scan image may be a transmission image in the vertical and horizontal directions of the scan object.

실시 예에서 영상획득부(200)가 X선을 방사하여 스캔대상(수하물)을 스캔하는 것을 예를 들어 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 우주 방사선인 뮤온을 이용하는 방법 등 물품의 투과 이미지를 획득할 수 있는 모든 방법이 가능할 수 있다.In the embodiment, the image acquisition unit 200 radiates X-rays to scan a scan object (baggage), for example, but the present invention is not limited thereto. Any way you can be possible.

다음으로, 인공지능서버(300)는 상기 적어도 하나 이상의 각도에서 촬영한 투과영상에서 수화물 영역을 검출한 후, 검출된 수화물 영역을 복수 개의 이미지 블록단위(patch)로 분할한 후, 상기 이미지 블록단위의 특징들을 정규화 및 군집화를 통해 복수 개의 오브젝트 그룹을 생성하고, 딥러닝 학습 알고리즘을 이용하여 상기 복수 개의 오브젝트 그룹들을 정상품목 및 반입금지품목으로 분류 및 세분화하고, 세분화된 반입금지품목을 재검증 및 학습한다.Next, the artificial intelligence server 300 detects a baggage area from the transmitted image photographed from the at least one or more angles, divides the detected baggage area into a plurality of image block units, and then performs the image block unit. To generate a plurality of object groups through normalization and clustering of features, classify and subdivide the plurality of object groups into regular items and prohibited items using deep learning algorithms, and re-verify the detailed prohibited items. Learn.

보다 구체적으로, 상기 인공지능서버(300)는 영상전처리부(310), 수화물 영역 추출부(320), 분류화 학습부(330) 및 AI 머신러닝부(340)를 포함한다.More specifically, the artificial intelligence server 300 includes an image preprocessing unit 310, a baggage area extracting unit 320, a classification learning unit 330, and an AI machine learning unit 340.

상기 영상전처리부(310)는 목표영역의 투과이미지에 대해 전처리를 수행한다.The image preprocessor 310 performs preprocessing on the transmitted image of the target area.

상기 영상전처리부(310)는 목표영역의 투과이미지에 대해 이진화, 세션화, 잡음제거 중 하나 이상의 전처리를 수행한다. The image preprocessor 310 performs one or more preprocessing of binarization, sessionization, and noise removal on the transmitted image of the target region.

상기 영상전처리부(310)는 가우시안 필터(Gaussian filter), 라플라시안 필터(Laplacian filter), 가우시안 차(Difference of Gaussian: DoG) 및 캐니 에지 검출(Canny edge detection) 등을 이용하여, 목표영역의 투과이미지를 변형 또는 개선시킬 수 있다.The image preprocessing unit 310 uses a Gaussian filter, a Laplacian filter, a Difference of Gaussian (DoG), and Canny edge detection to detect the transmitted image of the target area. It can be modified or improved.

일 예로, 영상전처리부(310)는 가우시안 필터 등을 이용하여 잡음을 제거하고(Noise reduction), 에지 성분 검출을 위한 그라디언트(gradient) 연산을 수행하며(gradient operation), 끊어진 에지 라인을 보간 하는 비 최대치 억제를 수행하고(non-maximum suppression), 에지 맵을 이진화하는 히스테리시스 경계화(Hysteresis thresholding)를 수행할 수 있다.For example, the image preprocessor 310 removes noise using a Gaussian filter, etc., performs a gradient operation for edge component detection, and performs a gradient operation to interpolate a broken edge line. Non-maximum suppression may be performed, and hysteresis thresholding for binarizing the edge map may be performed.

또한, 상기 영상전처리부(310)는 수직 및 수평방향으로 촬영된 복수 개의 목표영역의 투과이미지 각각을 기 설정된 이미지 블록단위(patch)로 격자분할한 후, 각 블록의 고유의 윈도우 좌표값을 생성한다.In addition, the image preprocessing unit 310 grid-divides each of the transmission images of the plurality of target areas photographed in the vertical and horizontal directions in a predetermined image block unit, and generates a unique window coordinate value of each block. .

다음으로, 수화물 영역 추출부(320)는 RPN(Region Proposal Network)를 이용하여 상기 이미지 블록단위(Patch)로 격자분할된 목표영역의 투과이미지 내에서 수화물 영역(Baggage area)을 추출한다.Next, the baggage area extractor 320 extracts a baggage area in the transmission image of the target area grid-divided into the image block units by using a region proposal network (RPN).

다음으로, 분류화 학습부(330)는 상기 수화물 영역의 이미지 블록단위(patch)를 정규화(normalization) 및 군집화(Clustering)한 후, 상기 R-CNN 알고리즘을 이용하여 상기 수화물 영역 내의 오브젝트들을 특정하여 추출하고, 추출된 오브젝트들을 데이터베이스 내에 R-CNN 알고리즘으로 학습하여 저장된 여러 오브젝트들과 비교하여 상기 추출된 오브젝트들을 정상품목 및 반입금지품목으로 그룹화하고, 상기 반입금지품목을 기내반입금지품목 및 위탁수화물반입금지 품목으로 그룹화한 후, 그룹화된 오브젝트들을 세부 분류품목으로 세분화한다.Next, the classification learning unit 330 normalizes and clusters an image block unit of the luggage area, and then specifies objects in the luggage area by using the R-CNN algorithm. Extract, and extract the extracted objects in a database and compare them with other stored objects, group the extracted objects into regular items and prohibited items, and carry out the prohibited items and carry-on items After grouping them into prohibited items, the grouped objects are subdivided into subcategories.

여기서, 기내반입금지품목은 액체류(고추장/김치 등 액체류 음식), 위해물품(창, 도검류, 전자충격기, 총기, 무술신호용품), 공구류(망치, 렌치 등), 위험물(인화성 가스액체, 방사능물질 등)으로 세분화되어 분류된다.Here, prohibited items on board are liquids (liquids such as pepper / kimchi) foods, dangerous goods (windows, swords, electronic impactors, firearms, martial arts signal equipment), tools (hammers, wrenches, etc.), dangerous goods (flammable gas liquids, Radioactive substances, etc.).

또한, 위탁수화물반입금지품목은 무기류, 위험물(리튬이온배터리, 인화성 가스액체, 방사능물질) 등으로 세분화되어 분류된다.In addition, items prohibiting checked baggage are classified into inorganic materials and dangerous goods (lithium ion batteries, flammable gas liquids, radioactive materials), and the like.

한편, 분류화 학습부(330)는 각 블록단위 내에 검출된 각 특징을 정의한 정보를 포함하는 서술자(descriptor)를 SURF(Speed up robust feature)를 통해 생성하여 블록단위에 기록한다.Meanwhile, the classification learning unit 330 generates a descriptor including information defining each feature detected in each block unit through a speed up robust feature (SURF) and records the same in block units.

또한, 상기 분류화 학습부(330)는 특징정보가 기록된 복수 개의 블록단위들을 정규화(normalization) 및 군집화(Clustering) 과정을 통해 정상품목 오브젝트 그룹과 반입금지품목 오브젝트 그룹으로 분류한다.In addition, the classification learning unit 330 classifies the plurality of block units in which the feature information is recorded into a regular product object group and a prohibited item object group through a normalization and clustering process.

참고로, 군집화 과정은 분할 기법(partitioning methods) 및 계층적 기법(hierarchical methods)으로 분류되고, 분할기법(partitioning methods)의 군집화는 각 그룹은 적어도 하나의 데이터를 가지고 있어야 하며, 각 데이터는 정확히 하나의 그룹에 속해야한다는 규칙을 가지고 데이터 집합을 작은 그룹으로 분할하는 방식이고, 이러한 분할 기업의 군집화는 K-means, K-medoids, DBCAN 등의 기법 등이 있다.For reference, the clustering process is divided into partitioning methods and hierarchical methods. Clustering of partitioning methods requires that each group have at least one data, and each data is exactly one. It is a method of dividing a data set into small groups with the rule that it should belong to a group of. The clustering of such divided companies includes techniques such as K-means, K-medoids, and DBCAN.

계층적 기법(hierarchical methods)은 데이터 집합을 계층적으로 분해하는 방식으로 그 방식에 따라 또 다시 집괴적(agglomerative) 군집과와 분할적(divisive) 군집화로 분류된다.Hierarchical methods are hierarchical decomposition of data sets, which are further classified into agglomerative and divisional clustering.

한편, 상기 분류화 학습부(330)는 상기 무기류, 유해화학물질(액체류), 마약류, 인화성 물질로 세분화된 오브젝트들을 상기 데이터베이스에 저장하여 기존 학습결과를 업그레이드한다.On the other hand, the classification learning unit 330 upgrades the existing learning results by storing the objects subdivided into inorganic, harmful chemicals (liquids), drugs, and flammables in the database.

다음으로, AI 머신 러닝 학습부(340)는 세분화된 반입금지품목의 오브젝트들 각각의 이미지 블록단위(patch)를 추출한 후, 배치 정규화(Batch Normalization)한 후, 반입금지품목으로 분류된 각 오브젝트의 특징을 검증 및 학습한다.Next, the AI machine learning unit 340 extracts the image block units of each of the objects of the prohibited entry items, and then batch normalizes each of the objects classified as the prohibited items. Validate and learn features.

참고로, 도 3을 참조, 배치 정규화는 활성화 함수의 활성화 값 또는 출력값을 정규화하는 작업을 말한다. 신경망의 각 레이어(layer)에서 데이터(배치)의 분포를 정규화하는 작업이다. 일종의 노이즈를 추가하는 방법으로 이는 배치마다 정규화를 함으로써 전체 데이터에 대한 평균의 분산과 값이 달라질 수 있다.For reference, referring to FIG. 3, batch normalization refers to an operation of normalizing an activation value or an output value of an activation function. The task of normalizing the distribution of data (placements) in each layer of a neural network. As a kind of noise addition, this can be normalized from batch to batch, so that the variance and value of the mean over the entire data can vary.

각 히든 레이어(hidden layer)에서 정규화를 하면서 입력분포가 일정하게 되고, 이에 따라 학습률(learning rate)을 크게 설정해도 결과적으로 학습속도가 빨라지게 된다.While normalizing in each hidden layer, the input distribution is constant. Accordingly, even if the learning rate is set large, the learning speed is increased as a result.

다시 말해, 배치 정규화는 학습 시의 미니배치를 한 단위로 정규화를 하는 것으로 분포의 평균이 0, 분산이 1이 되도록 정규화하는 것을 의미한다.In other words, batch normalization means normalizing the mini-batch during learning as a unit and normalizing the distribution to have an average of 0 and a variance of 1.

배치 정규화의 일 예로, 먼저, 입력으로 사용된 미니배치의 평균과 분산을 계산하고, 히든 레이어의 활성화값/출력값에 대해서 평균이 0, 분산이 1이 되도록 정규화(Normalization)을 한다. 결과적으로 데이터 분포가 덜 치우치게 되고, 배치 정규화 단계마다 확대 스케일 및 이동 변환을 수행한다.As an example of batch normalization, first, an average and a variance of a minibatch used as an input are calculated, and normalization is performed such that an average is 0 and a variance is 1 with respect to an activation value / output value of a hidden layer. As a result, the data distribution is less skewed, and scale-up and shift transformations are performed for each batch normalization step.

한편, 딥러닝(Deep Learning)은 사물이나 데이터를 군집화하거나 분류하는 데 사용되는 기술이다. 많은 양의 데이터를 컴퓨터에 입력하고 비슷한 것끼리 분류하도록 하는 기술이다.Deep learning is a technology used to cluster or classify things or data. It's a technique that allows you to enter a lot of data into your computer and sort similar things together.

이때, 데이터를 어떻게 분류할 것인가를 놓고 이미 많은 기계학습 알고리즘이 등장했다. 딥러닝은 인공신경망의 한계를 극복하기 위해 제안된 인공지능 학습방법이다.At this point, many machine learning algorithms have emerged regarding how to classify data. Deep learning is an artificial intelligence learning method proposed to overcome the limitations of artificial neural networks.

참고로, 본 발명에 개시된 인공지능서버(300)는 딥러닝 학습 알고리즘을 채용하며, 상기 딥러닝 학습 알고리즘은 Deep Belief Network, Autoencoder, CNN(Convolutional Neural Network), RNN(Recurrent Nerural Network), Deep Q-Network 등을 포함할 수 있고, 본 발명에서 열거한 딥러닝 학습 알고리즘은 일 예시일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니다.For reference, the artificial intelligence server 300 disclosed in the present invention employs a deep learning learning algorithm, and the deep learning learning algorithm may include a deep belief network, an autoencoder, a convolutional neural network (CNN), a recurrent neural network (RNN), and a deep Q. It may include a network, etc., the deep learning algorithms enumerated in the present invention is only an example, but is not limited thereto.

본 발명에서는 앞에서 열거한 딥러닝 학습 알고리즘 중 어느 하나인 CNN(Convolutional Neural Network)를 적용시켜, AI 및 딥러닝 기반의 공항 보안 검색 시스템에 적용한 예를 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 사용자의 선택에 따라 다양한 종류의 딥러닝 학습 알고리즘이 사용될 수도 있다.In the present invention, an example of applying the CNN (Convolutional Neural Network), which is one of the deep learning learning algorithms listed above, to an AI and deep learning based airport security search system has been described, but the present invention is not limited thereto. Various kinds of deep learning algorithms may be used.

다음으로, 도 4를 참조, 영상표시부(400)는 인공지능서버(300)로부터 목표영역의 투과이미지 상에 수화물 내의 물품을 정상품목 및 반입금지품목을 제공받아 표시하며, 이때, 정상품목 및 반입금지품목의 경계색은 서로 다르게 표시한다.Next, referring to FIG. 4, the image display unit 400 receives and displays an article in a bag from the artificial intelligence server 300 on the transmission image of the target area, and receives the item and the prohibited item from the item. The border color of prohibited items is indicated differently.

상기 영상표시부(400)는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display: TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode: OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 3차원 디스플레이(3D Display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display), LED(Light Emitting Diode) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.The image display unit 400 includes a liquid crystal display (LCD), a thin film transistor liquid crystal display (TFT LCD), an organic light-emitting diode (OLED), a flexible display ( The display device may include at least one of a flexible display, a 3D display, an e-ink display, and a light emitting diode (LED).

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 및 딥러닝 기반의 공항 보안 검색 방법을 설명한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating an AI and deep learning based airport security search method according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 및 딥러닝 기반의 공항 보안 검색 방법(S700)은 먼저, 영상획득부(200)에서 공항의 보안 검색대의 목표영역(예컨대, 수화물을 검출하기 위한 영역)으로 X 선을 방사한 후, 목표영역의 X선 스캔영상을 획득(S710)한 후, 상기 적어도 하나 이상의 각도에서 촬영한 투과영상에서 수화물 영역을 검출한 후, 검출된 수화물 영역을 복수 개의 이미지 블록단위(patch)로 분할한 후, 상기 이미지 블록단위의 특징들을 정규화 및 군집화를 통해 복수 개의 오브젝트 그룹을 생성하고, 딥러닝 학습 알고리즘을 이용하여 상기 복수 개의 오브젝트 그룹들을 정상품목 및 반입금지품목으로 분류 및 세분화하고, 세분화된 반입금지품목을 재검증 및 학습(S720)하고, 인공지능서버(300)로부터 목표영역의 투과이미지 상에 수화물 내의 물품을 정상품목 및 반입금지품목을 제공받아 표시(S730)하는 일련의 과정을 포함한다. 이때, 정상품목 및 반입금지품목의 경계색은 서로 다르게 표시되며, 예컨대, 무기류는 빨간색, 액체류는 주황색, 인화성 물질은 보라색 등으로 표시될 수 있다.Referring to FIG. 5, in the airport security search method S700 based on AI and deep learning according to an embodiment of the present invention, the image acquisition unit 200 first detects a target area (eg, baggage) of an airport security checkpoint. After the X-rays are radiated to the target area, an X-ray scan image of the target area is acquired (S710), and a baggage area is detected from the transmission image photographed from at least one or more angles. After dividing the image block unit into a plurality of image block units, a plurality of object groups are generated through normalization and clustering of the characteristics of the image block unit, and the plurality of object groups are imported and imported using a deep learning algorithm. Classified and subdivided into prohibited items, re-validated and fine-grained prohibited items (S720), and in the baggage on the transmission image of the target area from the artificial intelligence server 300 Take the product provides normal items and Prohibited items include a series of processes to display (S730). In this case, the boundary color of the regular product and the prohibited items may be displayed differently, for example, the inorganic may be displayed in red, the liquid in orange, the flammable material in purple, and the like.

여기서, 목표영역의 X선 스캔영상은 스캔방향에 따른 스캔대상(수하물)의 투과영상을 포함하고, 예컨대, 스캔대상의 수직 및 수평 방향의 투과영상일 수 있다Here, the X-ray scan image of the target area includes a transmission image of the scan object (baggage) according to the scan direction, and may be, for example, a transmission image in the vertical and horizontal directions of the scan object.

보다 구체적으로, S720 과정을 설명하면, 영상전처리부(310)에서 목표영역의 투과이미지에 대해 이진화, 세션화, 잡음제거 중 하나 이상을 수행한 후, 여러 방향을 향하여 촬영된 복수 개의 목표영역의 투과영상 각각을 기 설정된 블록단위로 격자분할하여 각 블록의 고유의 윈도우 좌표값을 생성(S721)한다.More specifically, the process of S720, after performing one or more of binarization, sessionization, noise removal on the transmission image of the target area in the image pre-processing unit 310, the transmission of the plurality of target areas photographed in various directions Each image is grid-divided into predetermined block units to generate a unique window coordinate value of each block (S721).

이후, 수화물 영역 추출부(320)에서 RPN(Region Proposal Network)를 이용하여 상기 이미지 블록단위(Patch)로 격자분할된 목표영역의 투과이미지 내에서 수화물 영역(Baggage area)을 추출(S722)한다.Subsequently, the baggage area extractor 320 extracts a baggage area in the transmission image of the target area grid-divided into the image block units by using a region proposal network (RPN) (S722).

이후, 분류화 검출부(330)에서 검출된 수화물 영역에서 상기 수화물 영역의 이미지 블록단위(patch)를 정규화(normalization) 및 군집화(Clustering)한 후, 상기 R-CNN 알고리즘을 이용하여 상기 수화물 영역 내의 오브젝트들을 특정하여 추출하고, 추출된 오브젝트들을 데이터베이스 내에 R-CNN 알고리즘으로 학습하여 저장된 여러 오브젝트들과 비교하여 상기 추출된 오브젝트들을 정상품목 및 반입금지품목으로 그룹화하고, 상기 반입금지품목으로 그룹화된 오브젝트들을 무기류, 유해화학물질(액체류), 마약류, 인화성 물질로 세분화(S723)한다.Subsequently, after normalization and clustering of image block units of the baggage area in the baggage area detected by the classification detection unit 330, an object in the baggage area using the R-CNN algorithm. Extract and classify the extracted objects into regular products and prohibited items, and compare the extracted objects with various objects stored in the database by using the R-CNN algorithm. Subdivided into inorganics, hazardous chemicals (liquids), drugs, and flammables (S723).

이후, AI 머신 러닝 학습부(340)에서 세분화된 반입금지품목의 오브젝트들 각각의 이미지 블록단위(patch)를 추출한 후, 배치 정규화(Batch Normalization)한 후, 반입금지품목으로 분류된 각 오브젝트의 특징을 검증 및 학습(S724)하여, 오검출률을 감소시킨다.After that, the AI machine learning unit 340 extracts the image block unit of each of the objects of the prohibited items to be imported, batch normalizes them, and then features the characteristics of each object classified as the prohibited items. By verifying and learning (S724), the false detection rate is reduced.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 및 딥러닝 기반의 공항 보안 검색 시스템 및 방법을 이용하면, X-ray 투시이미지 내의 물품의 특징을 이용하여 수화물 및 수화물 내의 물품을 정상품목 및 반입금지품목으로 손쉽고 빠르게 판단 및 분류하고, 더 나아가, 또한, 딥러닝 알고리즘인 AI 학습 알고리즘을 통해 물품 오검출률을 최소화하여 반입금지품목에 대한 검출 정확도를 향상시킬 수 있다는 이점을 제공한다.Therefore, using the AI and deep learning based airport security screening system and method according to an embodiment of the present invention, using the features of the goods in the X-ray perspective image, the items in baggage and items in the baggage items and prohibited items It is easy and quick to determine and classify, and furthermore, the AI learning algorithm, which is a deep learning algorithm, can minimize the false detection rate of goods and improve the detection accuracy of the prohibited items.

상술한 이점을 통해 보안검색업무를 자동으로 수행하여 검색 판독률을 높여 보안검색 실패를 사전에 차단하고, 신속한 보안 검색을 통해 보안검색에 걸리는 시간을 감소시킬 수 있다.Through the above-described advantages, it is possible to automatically block the security search by increasing the read rate by performing the security search task automatically, and reduce the time required for the security search through the rapid security search.

또한, 반입금지품목 검색 시 알람을 발생시켜 보안검색요원의 숙련도에 따른 인적 오류를 감소시킬 수 있다는 이점을 제공한다.In addition, it provides an advantage that the human error according to the skill of the security search personnel can be reduced by generating an alarm when searching prohibited items.

도 6은 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시예가 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경을 도시하는 도면으로, 상술한 하나 이상의 실시예를 구현하도록 구성된 컴퓨팅 디바이스(1100)를 포함하는 시스템(1000)의 예시를 도시한다. FIG. 6 illustrates an example computing environment in which one or more embodiments disclosed herein may be implemented, and illustrates an example of a system 1000 that includes a computing device 1100 configured to implement one or more embodiments described above. Shows.

예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 개인 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 핸드헬드 또는 랩탑 디바이스, 모바일 디바이스(모바일폰, PDA, 미디어 플레이어 등), 멀티프로세서 시스템, 소비자 전자기기, 미니 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 임의의 전술된 시스템 또는 디바이스를 포함하는 분산 컴퓨팅 환경 등을 포함하지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 컴퓨팅 디바이스(1100)는 적어도 하나의 프로세싱 유닛(1110) 및 메모리(1120)를 포함할 수 있다. 여기서, 프로세싱 유닛(1110)은 예를 들어 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등을 포함할 수 있으며, 복수의 코어를 가질 수 있다. 메모리(1120)는 휘발성 메모리(예를 들어, RAM 등), 비휘발성 메모리(예를 들어, ROM, 플래시 메모리 등) 또는 이들의 조합일 수 있다. For example, computing device 1100 may be a personal computer, server computer, handheld or laptop device, mobile device (mobile phone, PDA, media player, etc.), multiprocessor system, consumer electronics, mini computer, mainframe computer, Distributed computing environments, including, but not limited to, any of the systems or devices described above. The computing device 1100 may include at least one processing unit 1110 and a memory 1120. The processing unit 1110 may include, for example, a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), a microprocessor, an application specific integrated circuit (ASIC), field programmable gate arrays (FPGA), and the like. It may have a plurality of cores. The memory 1120 may be volatile memory (eg, RAM, etc.), nonvolatile memory (eg, ROM, flash memory, etc.), or a combination thereof.

또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 추가적인 스토리지(1130)를 포함할 수 있다. 스토리지(1130)는 자기 스토리지, 광학 스토리지 등을 포함하지만 이것으로 한정되지 않는다. 스토리지(1130)에는 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시예를 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 명령이 저장될 수 있고, 운영 시스템, 애플리케이션 프로그램 등을 구현하기 위한 다른 컴퓨터 판독 가능한 명령도 저장될 수 있다. 스토리지(1130)에 저장된 컴퓨터 판독 가능한 명령은 프로세싱 유닛(1110)에 의해 실행되기 위해 메모리(1120)에 로딩될 수 있다.In addition, computing device 1100 may include additional storage 1130. Storage 1130 includes, but is not limited to magnetic storage, optical storage, and the like. The storage 1130 may store computer readable instructions for implementing one or more embodiments disclosed herein, and other computer readable instructions for implementing an operating system, an application program, and the like. Computer readable instructions stored in storage 1130 may be loaded into memory 1120 for execution by processing unit 1110.

또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 입력 디바이스(들)(1140) 및 출력 디바이스(들)(1150)을 포함할 수 있다. 여기서, 입력 디바이스(들)(1140)은 예를 들어 키보드, 마우스, 펜, 음성 입력 디바이스, 터치 입력 디바이스, 적외선 카메라, 비디오 입력 디바이스 또는 임의의 다른 입력 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 출력 디바이스(들)(1150)은 예를 들어 하나 이상의 디스플레이, 스피커, 프린터 또는 임의의 다른 출력 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 다른 컴퓨팅 디바이스에 구비된 입력 디바이스 또는 출력 디바이스를 입력 디바이스(들)(1140) 또는 출력 디바이스(들)(1150)로서 사용할 수도 있다.In addition, computing device 1100 may include input device (s) 1140 and output device (s) 1150. Here, input device (s) 1140 may include, for example, a keyboard, mouse, pen, voice input device, touch input device, infrared camera, video input device, or any other input device. Also, output device (s) 1150 may include, for example, one or more displays, speakers, printers, or any other output device. In addition, computing device 1100 may use an input device or output device included in another computing device as input device (s) 1140 or output device (s) 1150.

또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 컴퓨팅 디바이스(1100)가 다른 디바이스(예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(1300))와 통신할 수 있게 하는 통신접속(들)(1160)을 포함할 수 있다. 여기서, 통신 접속(들)(1160)은 모뎀, 네트워크 인터페이스 카드(NIC), 통합 네트워크 인터페이스, 무선 주파수 송신기/수신기, 적외선 포트, USB 접속 또는 컴퓨팅 디바이스(1100)를 다른 컴퓨팅 디바이스에 접속시키기 위한 다른 인터페이스를 포함할 수 있다. 또한, 통신 접속(들)(1160)은 유선 접속 또는 무선 접속을 포함할 수 있다.In addition, computing device 1100 may include communication connection (s) 1160 that enable computing device 1100 to communicate with another device (eg, computing device 1300). Here, the communication connection (s) 1160 may be a modem, a network interface card (NIC), an integrated network interface, a radio frequency transmitter / receiver, an infrared port, a USB connection, or other for connecting the computing device 1100 to another computing device. It may include an interface. In addition, communication connection (s) 1160 may include a wired connection or a wireless connection.

상술한 컴퓨팅 디바이스(1100)의 각 구성요소는 버스 등의 다양한 상호접속(예를 들어, 주변 구성요소 상호접속(PCI), USB, 펌웨어(IEEE 1394), 광학적 버스 구조 등)에 의해 접속될 수도 있고, 네트워크(1200)에 의해 상호접속될 수도 있다.Each component of the computing device 1100 described above may be connected by various interconnections such as a bus (eg, peripheral component interconnect (PCI), USB, firmware (IEEE 1394), optical bus structure, etc.). And may be interconnected by the network 1200.

본 명세서에서 사용되는 "구성요소", "~부" 등과 같은 용어들은 일반적으로 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어, 또는 실행중인 소프트웨어인 컴퓨터 관련 엔티티를 지칭하는 것이다. As used herein, terms such as "component", "unit" and the like generally refer to a computer-related entity that is hardware, a combination of hardware and software, software, or running software.

예를 들어, 구성요소는 프로세서상에서 실행중인 프로세스, 프로세서, 객체, 실행 가능물(executable), 실행 스레드, 프로그램 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 컨트롤러 상에서 구동중인 애플리케이션 및 컨트롤러 모두가 구성요소일 수 있다. 하나 이상의 구성요소는 프로세스 및/또는 실행의 스레드 내에 존재할 수 있으며, 구성요소는 하나의 컴퓨터 상에서 로컬화될 수 있고, 둘 이상의 컴퓨터 사이에서 분산될 수도 있다.For example, a component may be, but is not limited to being, a process running on a processor, a processor, an object, an executable, a thread of execution, a program, and / or a computer. For example, both an application running on a controller and the controller can be a component. One or more components may reside within a thread of processes and / or execution, and the components may be localized on one computer and distributed between two or more computers.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings. It is intended that the scope of the claims be defined by the appended claims, and that various forms of substitution, modification, and alteration can be made without departing from the spirit of the invention as set forth in the claims. Will be self explanatory.

100: 스마트 공항의 보안 검색 시스템
200: 영상획득부
300: 인공지능서버
310: 영상전처리부
320: 수화물 영역 추출부
330: 분류화 학습부
340: AI 머신러닝부
100: smart airport security screening system
200: image acquisition unit
300: artificial intelligence server
310: image preprocessing unit
320: luggage area extraction unit
330: classification learning unit
340: AI machine learning unit

Claims (8)

공항의 수화물 검색대를 통과하는 수화물을 적어도 하나 이상의 각도에서 촬영한 투과영상을 획득하는 영상획득부;
상기 적어도 하나 이상의 각도에서 촬영한 투과영상에서 수화물 영역을 검출한 후, 검출된 수화물 영역을 복수 개의 이미지 블록단위(patch)로 분할한 후, 상기 이미지 블록단위의 특징들을 정규화 및 군집화를 통해 복수 개의 오브젝트 그룹을 생성하고, 딥러닝 학습 알고리즘을 이용하여 상기 복수 개의 오브젝트 그룹들을 정상품목 및 반입금지품목으로 분류 및 세분화하고, 세분화된 반입금지품목을 재검증 및 학습하는 인공지능서버; 및
상기 검출된 물품 중 하나 이상이 반입금지품목으로 분류되면, 반입금지품목의 종류에 상응하는 경계색으로 표시하는 영상표시부를 포함하고,
상기 인공지능서버는
목표영역의 투과이미지에 대해 이진화, 세션화, 잡음제거 중 하나 이상의 과정을 수행한 후, 기 설정된 이미지 블록단위(patch)로 격자분할하여, 각 이미지 블록단위(patch)의 윈도우 좌표값을 생성하는 영상전처리부;
딥러닝 알고리즘을 이용하여 이미지 블록단위(Patch)로 격자분할된 목표영역의 투과이미지 내에서 수화물 영역(Baggage area)을 추출하는 수화물 영역 추출부; 및
상기 수화물 영역의 이미지 블록단위(patch)를 정규화(normalization) 및 군집화(Clustering)한 후, 상기 딥러닝 학습 알고리즘을 이용하여 상기 수화물 영역 내의 오브젝트들을 특정하여 추출하고, 추출된 오브젝트들을 데이터베이스 내에 상기 딥러닝 학습 알고리즘으로 학습하여 저장된 여러 오브젝트들과 비교하여 상기 추출된 오브젝트들을 정상품목 및 반입금지품목으로 그룹화하고, 상기 반입금지품목으로 그룹화된 오브젝트들을 기내반입금지품목 및 위탁수화물반입금지품목으로 세분화하는 분류화 학습부를 포함하는 AI 및 딥러닝 기반의 공항 보안 검색 시스템.
An image acquisition unit for acquiring a transmission image of at least one angle of the baggage passing through the baggage claim area of the airport;
After detecting a baggage area in the transmitted image photographed from the at least one angle, the detected baggage area is divided into a plurality of image block units, and then the features of the image block units are normalized and clustered. An artificial intelligence server for generating an object group, classifying and subdividing the plurality of object groups into regular products and prohibited items, and re-verifying and learning the detailed prohibited items by using a deep learning algorithm; And
If one or more of the detected items are classified as prohibited items, and includes an image display unit for displaying a border color corresponding to the type of prohibited items,
The artificial intelligence server
After performing one or more processes of binarization, sessionization, and noise reduction on the transmitted image of the target area, grid division is performed on a predetermined image block unit to generate window coordinates of each image block unit. An image preprocessor;
A baggage area extraction unit for extracting a baggage area in a transmission image of a target area grid-divided into image block units using a deep learning algorithm; And
After normalizing and clustering an image block unit of the luggage area, the deep learning learning algorithm is used to specify and extract objects in the luggage area, and extract the extracted objects into the database. Compared with the objects stored by learning with a learning learning algorithm, the extracted objects are grouped into regular items and prohibited items, and the objects grouped into the prohibited items are classified into prohibited items and prohibited items. AI and deep learning based airport security screening system with classification learning.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 분류화 학습부는
상기 기내반입금지품목의 세분화된 오브젝트들 및 상기 위탁수화물반입금지품목의 세분화된 오브젝트들을 상기 데이터베이스에 저장하여 기존 학습결과를 업그레이드하는 AI 및 딥러닝 기반의 공항 보안 검색 시스템.
The method of claim 1,
The classification learning unit
AI and deep learning based airport security search system for upgrading the existing learning results by storing the fragmented objects of the carry-on prohibited items and the fragmented objects of the checked baggage prohibited items in the database.
제1항에 있어서,
상기 인공지능서버는
세분화된 반입금지품목의 오브젝트들의 이미지 블록단위(patch)를 추출한 후, 배치 정규화(Batch Normalization) 알고리즘을 이용하여 반입금지품목의 세부품목의 오검출을 검증 및 학습하는 AI 머신러닝부를 포함하는 AI 및 딥러닝 기반의 공항 보안 검색 시스템.
The method of claim 1,
The artificial intelligence server
After extracting the image block unit (patch) of the objects of the fine-grained prohibited items, AI and AI including a machine learning unit for verifying and learning the mis-detection of the details of the prohibited items using a batch normalization algorithm and Deep learning based airport security screening system.
공항의 수화물 검색대를 통과하는 수화물을 적어도 하나 이상의 각도에서 촬영한 투과영상을 획득하는 단계; 및
상기 적어도 하나 이상의 각도에서 촬영한 투과영상에서 수화물 영역을 검출한 후, 검출된 수화물 영역을 복수 개의 이미지 블록단위(patch)로 분할한 후, 상기 이미지 블록단위의 특징들을 정규화 및 군집화를 통해 복수 개의 오브젝트 그룹을 생성하고, 딥러닝 학습 알고리즘을 이용하여 상기 복수 개의 오브젝트 그룹들을 정상품목 및 반입금지품목으로 분류 및 세분화하고, 세분화된 반입금지품목을 재검증 및 학습하는 단계; 및
상기 검출된 물품 중 하나 이상이 반입금지품목으로 분류되면, 반입금지품목의 종류에 상응하는 경계색으로 표시하는 단계를 포함하고,
상기 재검증 및 학습하는 단계는
목표영역의 투과이미지에 대해 전처리를 수행한 후, 복수 개의 목표영역의 투과영상 각각을 기 설정된 블록단위로 격자분할하여 각 블록의 고유의 윈도우 좌표값을 생성하는 단계;
딥러닝 학습 알고리즘을 이용하여 상기 이미지 블록단위(Patch)로 격자분할된 목표영역의 투과이미지 내에서 수화물 영역(Baggage area)을 추출하는 단계;
검출된 수화물 영역에서 상기 수화물 영역의 이미지 블록단위(patch)를 정규화(normalization) 및 군집화(Clustering)한 후, 상기 딥러닝 학습 알고리즘을 이용하여 상기 수화물 영역 내의 오브젝트들을 특정하여 추출하는 단계;
추출된 오브젝트들을 데이터베이스 내에 딥러닝 학습 알고리즘으로 학습하여 저장된 여러 오브젝트들과 비교하여 상기 추출된 오브젝트들을 정상품목 및 반입금지품목으로 그룹화하고, 상기 반입금지품목으로 그룹화된 오브젝트들을 기내반입금지품목 및 위탁수화물반입금지품목으로 세분화하는 단계; 및
세분화된 반입금지품목의 오브젝트들 각각의 이미지 블록단위(patch)를 추출한 후, 배치 정규화(Batch Normalization)한 후, 반입금지품목으로 분류된 각 오브젝트의 특징을 검증 및 학습하는 단계인 AI 및 딥러닝 기반의 공항 보안 검색 방법.
Obtaining a transmission image of at least one angle of the baggage passing through the baggage claim area of the airport; And
After detecting a baggage area in the transmitted image photographed from the at least one angle, the detected baggage area is divided into a plurality of image block units, and then the features of the image block units are normalized and clustered. Creating an object group, classifying and subdividing the plurality of object groups into regular products and prohibited items, and revalidating and learning the detailed prohibited items by using a deep learning algorithm; And
If one or more of the detected items are classified as prohibited items, displaying a border color corresponding to the type of prohibited items;
The revalidation and learning step
Performing pre-processing on the transmitted image of the target region, and generating a unique window coordinate value of each block by grid-dividing each of the transmitted images of the plurality of target regions by a predetermined block unit;
Extracting a baggage area in a transmission image of the target area grid-divided into the image block units using a deep learning learning algorithm;
Normalizing and clustering the image block units of the luggage area in the detected luggage area, and then specifying and extracting objects in the luggage area using the deep learning learning algorithm;
The extracted objects are learned by deep learning learning algorithms in a database and compared with the stored objects. The extracted objects are grouped into regular items and prohibited items, and the objects grouped into prohibited items are prohibited from carry-on items and entrusted items. Subdividing into baggage prohibited items; And
After extracting the image block unit of each object of the fine-grained prohibited items, batch normalization, and verifying and learning the characteristics of each object classified as prohibited items, AI and deep learning Based airport security screening method.
삭제delete
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