WO2011069577A1 - Verfahren und anlage zur prüfung von objekten, insbesondere von gepäckstücken - Google Patents

Verfahren und anlage zur prüfung von objekten, insbesondere von gepäckstücken Download PDF

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    • G01V5/20—Detecting prohibited goods, e.g. weapons, explosives, hazardous substances, contraband or smuggled objects
    • G—PHYSICS
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    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30112—Baggage; Luggage; Suitcase

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for testing objects, in particular pieces of luggage, in which the objects are transported by a conveyor through a test device in which they are irradiated with electromagnetic radiation from at least one radiation source and radiation modified by the object is detected by means of a detector arrangement. From the detected radiation, an evaluation unit generates an image of the object, which is displayed on a screen and viewed by an operator for testing.
  • the examination is carried out by means of X-rays and the generated X-ray image is temporarily moved during the display in the conveying direction of the object, ie horizontally across the screen.
  • the display keeps pace with the speed at which the test object is conveyed through the tester.
  • the security check of baggage at airports is carried out.
  • Such a method and such a system are described in DE 10 2005 011 054.
  • commercially available CRT screens have been used as screens for the display of the images, which in the meantime have been replaced by LCD screens in many applications since they require less space and are lighter in weight. Due to their improved contrast, LCD screens with thin-film transistors, so-called TFT screens, are preferred.
  • the generated images When displaying images in X-ray inspection systems, the generated images must not only be displayed at a standstill, but also moved horizontally across the screen and also evaluated by an operator in the movement.
  • the display of the X-ray image is on the one hand keeping pace with the speed with which the piece of luggage is conveyed through the system, on the other hand, an operator can stop the image to check details at a standstill.
  • the invention is therefore based on the object to improve a method and a system of the generic type so that the use of flat screens with sufficient sharpness of both still and moving pictures is possible.
  • This object is achieved according to the invention in that the image of the object is displayed on a hold-type display, in particular an LCD, TFT, or OLED screen, and an image moved across the screen is sharpened in the direction of movement by predistortion to reduce blurring of the image when viewing.
  • the fact is used that the movement of the objects and thus the images in a luggage inspection system in one direction only and is well known.
  • the object moves evenly through the tester during the test. While that
  • Object irradiated for example, is illuminated, the image produced on the screen also moves evenly in the conveyor belt direction. If no objects to be inspected are transported or if the conveyor is stationary, the image is also fixed. This scenario makes it possible to minimize the motion blur of a moving picture by a predistorted sharpened display.
  • Figure 1 shows the basic structure of the device.
  • Figures 2-5 each show a section of a
  • Figure 2 is an unsharpened image at a standstill and FIG. 3 shows an unsharpened image during the movement, ie a motion display on the screen.
  • Figure 4 shows a stationary sharpened image
  • FIG. 5 shows the motion representation of a sharpened image.
  • the test facility shown in Figure 1 is used for security checking of objects 1, in particular of luggage, as carried out at airports. During the security check, items 2 in the luggage are checked for their safety relevance.
  • the system contains as an essential component a test device 3 with at least one fixed radiation source, preferably an X-ray source, and at least one associated detector arrangement, from which the intensity of the radiation modified by the object 1 is measured.
  • the objects 1 are irradiated by beams which are emitted in at least one fan-shaped beam plane, to which a detector arrangement is aligned. From the Detektoranordnuhg the object 1 penetrating, not absorbed by the object 1 is detected radiation. Alternatively, the intensities of rays scattered by an object 1 can also be detected.
  • the objects 1 are transported by means of a conveyor 4, preferably a belt conveyor, through the testing device 3, in which they are irradiated with the electromagnetic radiation, preferably with X-radiation.
  • the conveyor 4 is driven so that it conveys the objects 1 horizontally And with uniform speed through the tester 3.
  • the system contains an evaluation unit with a computer and a screen 5, on which the images of the objects 1 and the objects 2 contained therein are displayed by the evaluation unit from the detected radiation for a visual inspection by an operator.
  • an image is at least temporarily also moved over the screen 5 at a uniform speed so that it keeps pace with the conveying speed of the object 1. This makes it possible for the respective images of objects 1 to be displayed in accordance with their passage through the test device 3. It is also possible for the operator to stop an image for a desired time while the image is at rest.
  • the display of the X-ray image of an object 1 takes place on a flat screen 5, which is designed as a hold-type display.
  • the display is as on the embodiment on a TFT screen, as well as the use of another LCD screen or an OLED screen or even a DLP projector is possible, even if these displays in the display of moving images more or less to blur tend.
  • the evaluation unit has an algorithm which sharpens an image moved through the screen by predistortion in order to blur a sharpened image on the screen 5 of the image when viewing diminish.
  • each image is preferably sharpened in its direction of movement.
  • This method compensates for blurring in the observer's eye, since blurring approximates a low pass in the direction of movement.
  • FIGS 2-5 are shown as examples of excerpts from an X-ray image of a suitcase. Above are parts of a radio 10 to see below metal buttons 11 and zippers 12 and right of the edge of the case.
  • FIG. 2 shows an unsharpened, stationary X-ray image.
  • FIG. 3 shows the same detail as an operator would see in a motion display on a TFT screen. For example, it becomes clear on the metal zippers 12 that the image is seen blurred.
  • FIGS. 4 and 5 show the same image sections as in FIGS. 2 and 3.
  • the images in FIGS. 4 and 5 are sharpened by predistortion in the direction of movement. In the stationary image in Figure 4, therefore, vertical edges emerge stronger.
  • Figure 5 shows the perceived image in a moving view as an operator would perceive during the movement.
  • FIG. 5 shows that less detail is lost in the sharpened image on the TFT screen 5 when the image is sharpened. For example, the teeth of the zippers 12 remain visible. On the whole, the image is sharper and the difference between the still and the moving image representation is smaller.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung von Objekten (1), insbesondere von Gepäckstücken, bei dem - die Objekte (1) mittels einer Fördereinrichtung (4) durch ein Prüfgerät (3) transportiert werden, in dem sie mit elektromagnetischer Strahlung aus zumindest einer Strahlungsquelle bestrahlt werden und vom Objekt (1) modifizierte Strahlung mittels einer Detektoranordnung detektiert wird, und bei den von einer Auswerteeinheit aus der detektierten Strahlung ein Bild des Objekts erzeugt wird, das an einem Bildschirm (5) angezeigt und während der Anzeige zumindest zeitweise in Förderrichtung des Objekts (1) über den Bildschirm (5) bewegt wird, wobei - das Bild des Objekts (1) auf einem Hold-Type-Display, insbesondere einem LCD -, TFT - oder OLED - Bildschirm (5), angezeigt wird und ein über das Display bewegtes Bild in Bewegungsrichtung durch eine Vorverzerrung geschärft dargestellt wird, um ein Verwischen des Bildes beim Betrachten zu vermindern.

Description

B E S C H R E I B U N G
Verfahren und Anlage zur Prüfung von Objekten, insbesondere von Gepäckstücken
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Prüfung von Objekten, insbesondere von Gepäckstücken, bei dem (der) die Objekte mittels einer Fördereinrichtung durch ein Prüfgerät transportiert werden, in dem sie mit elektromagnetischer Strahlung aus zumindest einer Strahlungsquelle bestrahlt werden und vom Objekt modifizierte Strahlung mittels einer Detektoranordnung detektiert wird. Aus der detektierten Strahlung wird von einer Auswerteeinheit ein Bild des Objekts erzeugt, das an einem Bildschirm angezeigt und zur Prüfung von einer Bedienperson betrachtet wird.
Üblicherweise erfolgt die Prüfung mittels Röntgenstrahlen und das erzeugte Röntgenbild wird während der Anzeige zeitweise in Förderrichtung des Objekts, also horizontal, über den Bildschirm bewegt. So wird bei der Anzeige mit der Geschwindigkeit, mit der das Prüfobjekt durch das Prüfgerät gefördert wird, Schritt gehalten. So wird bekannterweise die Sicherheitsüberprüfung von Gepäckstücken auf Flughäfen durchgeführt. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Anlage sind in der DE 10 2005 011 054 beschrieben. In der Vergangenheit wurden als Bildschirme für die Anzeige der Bilder handelsübliche Röhren-Bildschirme eingesetzt, die inzwischen bei vielen Anwendungen durch Bildschirme mit Flüssigkristallanzeige (LCD- Bildschirme) ersetzt werden, da diese geringeren Platzbedarf und geringeres Gewicht aufweisen. Aufgrund ihres verbesserten Kontrastes werden LCD-Bildschirme mit Dünnschichttransistoren, sogenannte TFT- Bildschirme, bevorzugt eingesetzt.
Bei der Anzeige von Bildern in Röntgenprüfanlagen müssen die erzeugten Bilder nicht nur im Stillstand, sondern auch horizontal über den Bildschirm bewegt dargestellt werden und auch von einer Bedienperson in der Bewegung bewertet werden. Die Darstellung des Röntgenbildes erfolgt einerseits schritthaltend mit der Geschwindigkeit, mit der das Gepäckstück durch die Anlage gefördert wird, andererseits kann eine Bedienperson das Bild anhalten, um im Stillstand Details zu prüfen.
Bei Bildschirmen, die als sogenannte Hold-Type-Displays gestaltet sind, tritt nun das Problem auf, dass ein bewegtes Bild für einen Betrachter verwischt und unscharf erscheint, da der Zustand eines Pixels für die Dauer einer Bildperiode erhalten bleibt bis ein neues Bild aufgebaut ist. Dieser als Bewegungsunschärfe (englisch: Motion Blur) bezeichnete Effekt entsteht dadurch, dass das Auge eines Betrachters bei der Verfolgung eines bewegten Bildes dessen Helligkeit über eine bestimmte Periode integriert, während der Bildinhalt fixiert bleibt. Dies führt zu einem Verwischen des Bildes auf der Netzhaut des Betrachters. Hold-Type- Displays sind LCD-, TFT- und OLED - Bildschirme mit organischen Leuchtdioden. Ebenso neigen DLP - Projektoren zum Verwischen von bewegten Bildern. Beim Einsatz von Hold - Type - Bildschirmen in Röntgenprüfanlagen kommt erschwerend hinzu, dass das stehende Bild scharf erscheint und somit bei jeder Lücke zwischen zwei Objekten und bei jedem Abstoppen und wieder Anfahren der Fördereinrichtung ein Wechsel zwischen scharfer und verwischter Darstellung stattfindet. Dieser Wechsel ist für den menschlichen Betrachter extrem irritierend. Das Auge versucht vergeblich, die Schärfewechsel auszugleichen und ermüdet dabei sehr schnell. Da die Stärke der Bewegungsunschärfe allein durch die Länge der Verschiebung des bewegten Objekts während einer Einzelbilddarstellung auf dem Bildschirm vorgegeben wird, können verschiedene Gegenmaßnahmen zur Verminderung der Unschärfe ergriffen werden: So führt eine Erhöhung der Bildwiederholrate des Bildschirms zu einer Verringerung der Unschärfe. Auch ist es möglich, durch eine Verlangsamung der Bewegung die Unschärfe zu verringern. Beide Ansätze stoßen schnell an ihre Grenzen, da Flach-Bildschirme mit ausreichend hohen Bildwiederholraten nicht erhältlich sind. Selbst wenn man eine ausreichend hohe Bildwiederholrate realisieren würde, wären die Ansteuerung durch die hohe Bildwiederholrate und die damit sehr hohe zu übertragende Datenrate problematisch. Eine Verlangsamung der Bewegung der Prüfobjekte ist bei einer Gepäckprüfanlage ebenfalls nur schwer zu realisieren, da die Bewegung der Objekte durch die Fördereinrichtung vorgegeben ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, dass die Verwendung von Flachbildschirmen mit ausreichender Schärfe von sowohl stillstehend als auch bewegt dargestellten Bildern möglich ist. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass das Bild des Objekts auf einem Hold - Type - Display, insbesondere einem LCD - ,TFT -, oder OLED - Bildschirm angezeigt wird und ein über den Bildschirm bewegtes Bild in Bewegungsrichtung durch Vorverzerrung geschärft dargestellt wird, um ein Verwischen des Bildes beim Betrachten zu vermindern.
Nach der Erfindung wird dabei der Umstand genutzt, dass die Bewegung der Objekte und damit der Bilder bei einer Gepäckprüfanlage in nur eine Richtung erfolgt und wohlbekannt ist. Bevorzugt bewegt sich das Objekt während der Prüfung gleichmäßig durch das Prüfgerät. Während das
Objekt bestrahlt, beispielsweise durchleuchtet, wird, bewegt sich das erzeugte Bild auf dem Bildschirm ebenfalls gleichmäßig in Förderbandrichtung. Falls keine zu prüfenden Objekte antransportiert werden oder bei stehender Fördereinrichtung steht auch das Bild fest. Dieses Szenario ermöglicht es, die Bewegungsunschärfe eines bewegten Bildes durch eine vorverzerrte geschärfte Darstellung zu minimieren.
Die abhängigen Ansprüche enthalten bevorzugte, da besonders vorteilhafte Varianten und Ausgestaltungen der Erfindung.
Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels einer Gepäckprüfanlage. Dabei zeigen:
Figur 1 den prinzipiellen Aufbau der Vorrichtung. Die Figuren 2-5 zeigen jeweils einen Ausschnitt aus einem
Röntgenbild eines Koffers, wobei
Figur 2 ein ungeschärftes Bild im Stillstand und Figur 3 ein ungeschärftes Bild während der Bewegung, also eine Bewegtdarstellung auf dem Bildschirm, zeigt.
Figur 4 zeigt ein stillstehendes geschärftes Bild und
Figur 5 zeigt die Bewegtdarstellung eines geschärften Bildes.
Die in Figur 1 dargestellte Prüfanlage dient zur Sicherheitsüberprüfung von Objekten 1 , insbesondere von Gepäckstücken, wie sie auf Flughäfen durchgeführt wird. Bei der Sicherheitsüberprüfung werden in den Gepäckstücken befindliche Gegenstände 2 hinsichtlich ihrer Sicherheitsrelevanz geprüft.
Die Anlage enthält als wesentlicher Bestandteil ein Prüfgerät 3 mit zumindest einer ortsfesten Strahlenquelle, bevorzugt einer Röntgenstrahlenquelle, und zumindest einer zugeordneten Detektoranordnung, von der die Intensität der vom Objekt 1 modifizierten Strahlung gemessen wird. Bevorzugt werden die Objekte 1 von Strahlen durchleuchtet, die in zumindest einer fächerförmigen Strahlenebene abgegeben werden, auf die eine Detektoranordnung ausgerichtet ist. Von der Detektoranordnuhg wird das Objekt 1 durchdringende, nicht vom Objekt 1 absorbierte Strahlung detektiert. Alternativ können auch die Intensitäten von Strahlen detektiert werden, die von einem Objekt 1 gestreut wurden.
Die Objekte 1 werden mittels einer Fördereinrichtung 4, vorzugsweise einem Bandförderer, durch das Prüfgerät 3 transportiert, in dem sie mit der elektromagnetischer Strahlung, vorzugsweise mit Röntgenstrahlung, bestrahlt werden. Bevorzugt wird die Fördereinrichtung 4 so angetrieben, dass sie die Objekte 1 horizontal Und mit gleichmäßiger Geschwindigkeit durch das Prüfgerät 3 fördert. Weiterhin enthält die Anlage eine Auswerteeinheit mit einem Computer und einem Bildschirm 5, auf dem die von der Auswerteeinheit aus der detektierten Strahlung erzeugten Bilder der Objekte 1 und der darin befindlichen Gegenstände 2 für eine visuelle Prüfung durch eine Bedienperson angezeigt werden. Während der Anzeige auf dem Bildschirm 5 wird ein Bild zumindest zeitweise ebenfalls mit gleichmäßiger Geschwindigkeit so über den Bildschirm 5 bewegt, dass es mit der Fördergeschwindigkeit des Objekts 1 Schritt hält. So wird ermöglicht, dass die jeweiligen Bilder von Objekten 1 entsprechend deren Durchlauf durch das Prüfgerät 3 angezeigt werden. Der Bedienperson ist es ebenfalls möglich, für eine Detailprüfung bei stillstehendem Bild ein Bild für eine gewünschte Zeit anzuhalten.
Die Anzeige des Röntgenbildes eines Objekts 1 erfolgt auf einem Flach- Bildschirm 5, der als Hold-Type - Display gestaltet ist. Bevorzugt erfolgt die Anzeige wie beim Ausführungsbeispiel auf einem TFT-Bildschirm, ebenso ist die Verwendung eines anderen LCD-Bildschirms oder eines OLED-Bildschirms oder auch eines DLP-Projektors möglich, selbst wenn diese Displays bei der Anzeige von bewegten Bildern mehr oder weniger zu Verwischen neigen.
Um ein Verwischen des Bildes beim Betrachten auf dem TFT-Bildschirm 5 oder einem anderen Bildschirmtyp zu vermindern, ist in der Auswerteeinheit ein Algorithmus hinterlegt, der ein über den Bildschirm bewegtes Bild durch Vorverzerrung schärft, um durch eine geschärfte Darstellung auf dem Bildschirm 5 ein Verwischen des Bildes beim Betrachten zu vermindern.
Zur Vereinfachung wird bevorzugt jedes Bild, egal ob stillstehend oder bewegt, in seine Bewegungsrichtung geschärft. Dieses Verfahren führt zu einer Kompensation der Verwischung im Auge des Betrachters, da das Verwischen annähernd einem Tiefpass in Bewegungsrichtung entspricht. In den Figuren 2-5 sind als Beispiele jeweils Ausschnitte aus einem Röntgenbild eines Koffers dargestellt. Oben sind Teile eines Radios 10 zu sehen, unten Metallknöpfe 11 und -reißverschlüsse 12 und rechts der Kofferrand.
Figur 2 zeigt ein ungeschärftes stillstehendes Röntgenbild. Figur 3 zeigt den gleichen Ausschnitt, wie eine Bedienperson ihn bei einer Bewegtdarstellung auf einem TFT-Bildschirm sehen würde. Es wird beispielsweise an den Metallreißverschlüssen 12 deutlich, dass das Bild verwischt gesehen wird.
In den Figuren 4 und 5 sind die gleichen Bildausschnitte wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt. Die Bilder in den Figuren 4 und 5 sind durch Vorverzerrung in Bewegungsrichtung geschärft. Bei dem stillstehenden Bild in Figur 4 treten daher senkrechte Kanten stärker hervor. Figur 5 zeigt das wahrgenommene Bild in einer Bewegtdarstellung, wie es eine Bedienperson während der Bewegung wahrnehmen würde. Figur 5 lässt sich entnehmen, dass bei dem geschärften Bild weniger Details bei der Bewegtdarstellung auf dem TFT-Bildschirm 5 verlorengehen. So bleiben beispielsweise die Zähne der Reißverschlüsse 12 sichtbar. Im Gesamten wirkt das Bild schärfer und der Unterschied zwischen der stillstehenden und der bewegten Bilddarstellung fällt kleiner aus.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1.
Verfahren zur Prüfung von Objekten (1 ), insbesondere von Gepäckstücken, bei dem
die Objekte (1) mittels einer Fördereinrichtung (4) durch ein Prüfgerät (3) transportiert werden, in dem sie mit elektromagnetischer Strahlung aus zumindest einer Strahlungsquelle bestrahlt werden und
vom Objekt (1 ) modifizierte Strahlung mittels einer Detektoranordnung detektiert wird, und bei den
von einer Auswerteeinheit aus der detektierten Strahlung ein Bild des Objekts erzeugt wird, das an einem Bildschirm (5) angezeigt und während der Anzeige zumindest zeitweise in Förderrichtung des Objekts (1 ) über den Bildschirm (5) bewegt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Bild des Objekts (1 ) auf einem Hold-Type-Display, insbesondere einem LCD -, TFT - oder OLED - Bildschirm (5), angezeigt wird und
ein über das Display bewegtes Bild in Bewegungsrichtung durch eine Vorverzerrung geschärft dargestellt wird, um ein Verwischen des Bildes beim Betrachten zu vermindern.
2.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Objekt (1 ) mit gleichmäßiger Geschwindigkeit durch das Prüfungsgerät (3) gefördert wird und dass entsprechend das Bild bei der Anzeige mit gleichmäßiger Geschwindigkeit über das Display (5) bewegt wird.
3.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
Objekt (1 ) zur Prüfung mittels Röntgenstrahlen bestrahlt wird.
N
4.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoranordnung das Objekt (1) durchdringende, nicht vom Objekt (1 ) absorbierte Strahlen detektiert.
5.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass von Objekt (1 ) gestreute Strahlung detektiert wird.
6.
Anlage zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 mit
einer Fördereinrichtung (4), mittels der die zu prüfenden Objekte (1 ) durch ein Prüfgerät (3) transportiert werden,
- wobei das Prüfgerät (3) zumindest eine Strahlungsquelle zum Bestrahlen der Objekte (1 ) mit elektromagnetischer Strahlung und eine Detektoranordnung zum Detektieren vom Objekt (1) modifizierter Strahlung aufweist, und
mit einer Auswerteeinheit, die aus der detektierten Strahlung ein Bild des Objekts (1 ) erzeugt, sowie
einem Bildschirm (5) zur Anzeige des erzeugten Bildes,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Bildschirm (5) zur Anzeige des erzeugten Bildes ein Hold-Type-
Display, insbesondere ein LCD -, TFT - oder OLED - Bildschirm ist, und die Auswerteeinheit einen Algorithmus enthält, der ein über den Bildschirm (5) bewegtes Bild in Bewegungsrichtung durch Vorverzerrung schärft, um durch eine geschärfte Darstellung auf den Bildschirm (5) ein Verwischen des Bildes beim Betrachten zu vermindern.
7.
Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Objekt (1 ) mit gleichmäßiger Geschwindigkeit durch das Prüfgerät (3) gefördert wird und entsprechend das Bild bei der Anzeige mit gleichmäßiger Geschwindigkeit über den Bildschirm (5) bewegt wird.
8-
Anlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle eine Röntgenstrahlquelle ist.
9.
Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass von der Detektoranordnung das Objekt durchdringende, nicht vom Objekt (1 ) absorbierte Strahlung detektiert wird.
10.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoranordnung vom Objekt (1 ) gestreute Strahlung detektiert.
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EP2510337A1 (de) 2012-10-17

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