CN102077117A - 毫米波成像设备 - Google Patents
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Abstract
一种毫米波成像设备，包括：成像装置，设置有毫米波传感器以接收从被摄对象发出的毫米波；图像数据生成装置，根据构成成像装置的毫米波传感器的输出来生成被摄对象的图像数据；存储装置，对作为检查对象的每个物品存储检查对象物数据，所述检查对象物数据表示该物品的形状和该物品相对于所述被摄对象的尺寸；检测装置，对所述存储装置存储的检查对象物数据与所述图像数据生成装置生成的图像数据进行比较，由此检测隐藏在所述被摄对象中的检查对象物；以及输出装置，输出所述检测装置的检测结果。
Description
技术领域
本发明涉及毫米波成像设备，该毫米波成像设备接收从例如人体等被摄对象发出的毫米波由此对该被摄对象进行成像。
背景技术
以往，人们提出了以下方案，即接收从例如人体等被摄对象发出的毫米波由此对该被摄对象进行成像，并且根据拍摄的图像检测隐藏在该被摄对象中的金属或非金属武器或者走私货物(例如，参见专利文件1、2等)。
用于上述所提方案中的毫米波成像设备通常包括：毫米波传感器阵列和透镜，该毫米波传感器阵列包括布置在同一平面上的多个毫米波传感器，该透镜对从例如人体等被摄对象发出的毫米波进行聚焦以便在毫米波传感器阵列的毫米波接收面上形成毫米波图像。毫米波成像设备被配置成接收来自构成毫米波传感器阵列的每个毫米波传感器的接收信号的信号电平，作为构成被摄对象图像的像素值之一，由此对该被摄对象进行成像。
专利文件1：日本国专利申请公开公报“特开2006-258496号公报”
专利文件2：日本国专利公报“特许第2788519号公报”
发明内容
所要解决的技术问题
常规毫米波成像设备获得的拍摄图像(毫米波图像)存在以下问题：因为相比于可见光图像，其拍摄图像不清楚，所以需要检查员靠经验从拍摄图像中发现隐藏在被摄对象中的检查对象物，而没有经验的人很难从拍摄图像中发现检查对象物。
本发明是鉴于该问题而做出的，其的目的是提供毫米波成像设备，该毫米波成像设备接收从被摄对象发出的毫米波由此对该被摄对象进行成像，其中，该设备能够从拍摄图像检测到隐藏在被摄对象中的检查对象物，并通知检查员。
解决问题的技术方案
根据本发明的第一方面用于实现上述目的的毫米波成像设备，包括：成像装置，包括毫米波传感器，所述毫米波传感器接收从被摄对象发出的毫米波；图像数据生成装置，根据构成所述成像装置的所述毫米波传感器的输出来生成所述被摄对象的图像数据；存储装置，对作为检查对象的每个物品存储检查对象物数据，所述检查对象物数据表示该物品的形状和该物品相对于所述被摄对象的尺寸；检测装置，对所述存储装置存储的检查对象物数据与所述图像数据生成装置生成的图像数据进行比较，由此检测隐藏在所述被摄对象中的检查对象物；以及输出装置，输出所述检测装置的检测结果。
本发明第二方面的毫米波成像设备为，在第一方面的毫米波成像设备中，所述输出装置根据所述图像数据生成装置生成的图像数据将所述被摄对象的图像显示在显示装置上，并且当所述检测装置检测到检查对象物时，在显示于所述显示装置上的所述被摄对象的图像上显示该检查对象物的位置。
本发明第三方面的毫米波成像设备为，在第一方面或第二方面的毫米波成像设备中，所述检测装置进行检测以将与所述检查对象物数据中特定的物品相似的一个或多个检查对象物作为所述被摄对象中隐藏的检查对象物，以及当所述检测装置检测到检查对象物时，所述输出装置在所述显示单元上的、与所述被摄对象的图像显示区域不同的显示区域显示符号标记，所述符号标记表示由所述检测装置检测的检查对象物的形状。
本发明第四方面的毫米波成像设备为，在第一方面至第三方面的任一毫米波成像设备中，进一步包括：检查对象物数据注册装置，根据外部输入的检查对象物的注册命令，获取表示作为检查对象物的物品的形状以及该物品相对于所述被摄对象的尺寸的数据，并将该数据存储在存储装置中以作为一段检查对象物数据。
技术效果
在本发明第一方面的毫米波成像设备中，设置有对作为检查对象的每个物品存储检查对象物数据的存储装置，所述检查对象物数据表示该物品的形状和该物品相对于所述被摄对象的尺寸；而且检测装置对所述存储装置存储的检查对象物数据与所述图像数据生成装置生成的图像数据进行比较，由此检测隐藏在所述被摄对象中的检查对象物；以及输出装置输出所述检测装置的检测结果。
因此，根据本发明第一方面的毫米波成像设备，不仅可以使用从被摄对象发出的毫米波来拍摄被摄对象的图像，而且还可以从该拍摄的图像中自动地确定在被摄对象中是否隐藏有作为检查对象物的物品，并将检查结果通知检查员。
因此，当本发明第一方面的毫米波成像设备用作成像设备来对机场等处的乘客或行李进行成像，由此从拍摄的图像检测非法物品时，即使在检测非法物品方面没有经验的检查员也能够容易地检测隐藏在被摄对象(乘客或行李)中的非法物品。这样，能够提高机场等的安全性。
在本发明第二方面的毫米波成像设备中，所述输出装置根据所述图像数据生成装置生成的图像数据将所述被摄对象的图像显示在显示装置上，并且当所述检测装置检测到检查对象物时，在显示于所述显示装置上的所述被摄对象的图像上显示该检查对象物的位置。
因此，根据本发明第二方面的毫米波成像设备，检查员根据显示装置上显示的被摄对象的图像能够容易地对检查对象物隐藏在被摄对象中以及隐藏的检查对象物的位置进行检测。这样，当使用该设备检测隐藏在被摄对象中的检查对象物时，能够提高毫米波成像设备的实用性。
在本发明第三方面的毫米波成像设备中，所述检测装置进行检测以将与所述检查对象物数据中特定的物品相似的一个或多个检查对象物作为所述被摄对象中隐藏的检查对象物，以及当所述检测装置检测到检查对象物时，所述输出装置在所述显示单元上的、与所述被摄对象的图像显示区域不同的显示区域显示符号标记，所述符号标记表示由所述检测装置检测的检查对象物的形状。
因此，根据本发明第三方面的毫米波成像设备，通过使用显示单元上显示的被摄对象的图像和符号标记，可以识别隐藏在被摄对象中的检查对象物，并且根据所识别的检查对象物的类型采取最佳的安全措施。
另外，在乘客逐渐靠近毫米波成像设备的情况下，随着毫米波成像设备和对象之间的距离变小，拍摄的图像将变得更加清楚，由此从拍摄的图像能够更加容易地识别隐藏在被摄对象中的检查对象物。
因此，如果将本发明第三方面的毫米波成像设备设置在作为被摄对象的乘客通过的路径上用于检测被人隐藏的检查对象物，那么随着人逐渐靠近设备，可以使检查对象物是什么的范围变窄。这样，根据显示单元上显示的符号标记的改变使用者既可以预测隐藏在被摄对象中的检查对象物又能够采取措施。
而且，在本发明第四方面的毫米波成像设备中，设置有检查对象物数据注册装置。因此，根据本发明第四方面的毫米波成像设备，当存在将要重新注册为检查对象物的物品时，通过输入检查对象物的注册命令和表示该物品形状以及该物品相对于被摄对象的尺寸的数据，可以容易地将此数据注册为一段检查对象物数据。这样，能够进一步提高毫米波成像设备的实用性。
附图说明
图1是示出根据实施方式的整个毫米波成像设备的结构的框图；
图2是示出毫米波传感器的结构的示意图；
图3是用于说明存储在存储部中的检查对象物数据的示意图；
图4是示出由图像处理器执行的对象检查处理的流程图；
图5是示出在显示单元上显示的拍摄图像和检查目标物体的实施例的示意图；以及
图6是示出由图像处理器执行的检查目标注册处理的流程图。
附图标记说明
2：被摄对象，4：检查对象物，10：毫米波成像设备，12：透镜天线，14：毫米波传感器阵列，16：输入部，20：图像处理器，22：操作部，24：存储部，26：显示控制器，28：显示单元，30：毫米波传感器，32：接收天线，34：LNA(低噪声放大器)，36：BPF(带通滤波器)，38：检测器电路。
具体实施方式
下面，将描述本发明的一个实施方式。
图1是示出应用于本发明的毫米波成像设备10的结构的框图。本实施方式的毫米波成像设备10用于在机场等处核查乘客是否隐藏了危险物品(检查对象物4)。该毫米波成像设备包括：透镜天线12，将从被摄对象2发出的毫米波接收于该设备中并使用毫米波形成被摄对象图像；毫米波传感器阵列14，配置在透镜天线12对被摄对象图像进行成像的位置，以通过接收毫米波来拍摄被摄对象图像；以及图像处理器20，通过由A/D转换器等组成的输入部16接收来自毫米波传感器阵列14的输出，并生成被摄对象2的图像数据。
毫米波传感器阵列14包括多个毫米波传感器30，每个毫米波传感器如图2所示被配置为拍摄图像的一个像素的成像元件，并将毫米波传感器阵列14配置为以平面状方式设置多个毫米波传感器30，以便能够以预定像素的高度和宽度拍摄二维图像。
如图2所示，毫米波传感器30包括：用于接收毫米波的接收天线32；对从接收天线32接收的信号进行放大的低噪声放大器(LNA)34；带通滤波器(BPF)36，从LNA34放大的接收信号中选择性地允许适于检测检查对象物4的预定频带(例如，75GHz带宽)的接收信号通过；以及检测器电路38，检测已经通过BPF36的接收信号并检测其信号电平。
因此，从构成毫米波传感器阵列14的每个毫米波传感器30输出与在每个接收点接收的毫米波信号电平相应的检测电压。图像处理器20通过输入部16顺序地接收来自各毫米波传感器30的检测电压，以生成图像数据。
另外，图像处理器20由具有图像处理功能的计算机组成并连接有：操作部22，包括鼠标和键盘；存储部24，包括硬盘等；以及显示控制器26，用于在显示单元28上显示被摄对象2的拍摄图像等。
图像处理器20不仅在显示单元28上显示被摄对象2的拍摄图像，而且还对图像数据进行处理以确定在被摄对象2中是否隐藏有检查对象物4，如果隐藏了检查对象物4，那么在显示单元28上显示检查对象物4的位置和类型。
下文中将使用图4中示出的流程图来描述由图像处理器20执行的被摄对象检查处理以便按照上述方法检测检查对象物4。在执行处理前，对每个作为检查对象的物品(即检查对象物4)，在存储部24中预先存储有物品的类型(名称)、形状和尺寸的检查对象物数据(见图3)。
在检查对象物数据中，被摄对象的标准尺寸(例如，成为被摄对象2的乘客的平均高度)用作参考值(例如，100)，将表示该参考值的比率值设置为表示每个物品尺寸的数值。
可以通过操作操作部22将另外的检查对象物数据的注册命令输入到图像处理器20，从而在检查对象物数据中另外地注册另一个检查对象物4。这个注册处理将在被摄对象检查处理之后进行描述。
如图4所示，当开始被摄对象检查处理时，首先在S 110(S是指步骤)，通过输入部16从构成毫米波传感器阵列14的各毫米波传感器30顺序地接收检测电压，并生成图像数据。在随后的S 120中，根据所生成的图像数据通过显示控制器26将被摄对象2的拍摄图像(被摄对象图像)显示在显示单元28上(见图5)。
接下来，在S 130中，对S 110中生成的图像数据进行处理，以去除被摄对象2的背景，从而识别拍摄图像中的被摄对象图像，并计算其尺寸(具体地，作为被摄对象2的乘客的身高)。
然后，在随后的S140中，在S 130所识别的被摄对象图像中判定与整个对象2的平均检测电压相比是否存在检测电压明显不同的区域(下文中称为“异常区域”)。如果不存在异常区域，那么当前处理再次进入到S110，并执行如上的相同处理。
另一方面，如果在S 140中判断为存在异常区域，那么当前处理进入到S 150，在S 150中识别异常区域的形状和尺寸。在这种情况下，与检查对象物数据中表示物品尺寸的数值一样，使用在S 130中计算的整个被摄对象的尺寸(例如，乘客的身高)作为参考来识别(量化)异常区域的尺寸。
随后，当识别了异常区域的形状和尺寸时，本处理进入到S 160，在S160中将识别的结果与存储部24中存储的检查对象物数据相比较，并由此从检查对象物数据中注册的检查对象物4中选择形状和尺寸与异常区域相似的检查对象物4作为检查对象物候选。
例如，根据以下步骤执行S160中检查对象物4的选择：计算检查对象物4的形状和尺寸与异常区域的形状和尺寸之间的相似度。当该相似度超过阈值时，判断为它们是基本相同的，并选择相应的检查对象物4。
在随后的S 170中，如图5所示，以可辨别的方式在显示单元28显示的被摄对象2的图像上，将当前已经识别的异常区域显示为检查对象物4的位置。另外，在显示单元28上与被摄对象图像的显示区域不同的显示区域(在这个图中，为显示单元28的显示屏的右侧区域)中显示符号标记，该符号标记指示在S 160中选择的作为检查对象物候选的所有(或最相似的“n”个，n：二或更大的整数)检查对象物4的形状。
如果在S160中没有选择在形状和尺寸上与异常区域相似的检查对象物4，那么在S 170中不显示检查对象物4的符号标记，而只是显示异常区域的位置。
在随后的S180中，根据来自操作部22的命令和未示出的电源开关的关闭操作等，判断被摄对象的检查是否已经完成。当被摄对象的检查没有完成时，本处理再次进入到S110，而当被摄对象的检查已经完成时，在S 190中判断是否将当前被摄对象检查处理中识别的异常区域的识别结果(形状/尺寸)存储为检查对象物数据中的注册候选。
当在S 190中判断为存储异常区域的识别结果，那么在S200中将异常区域的识别结果(异常区域的形状和尺寸)存储在存储部24的注册候选存储区域，然后终止当前的被摄对象检查处理。反过来，当在S 190中判断为不存储异常区域的识别结果，那么简单地终止当前的被摄对象检查处理。
根据以下步骤执行S 190中的判断处理：在显示单元28上显示选择菜单，以便允许检查员选择是否存储或删除识别结果。然后，等候用户通过操作部22输入识别结果的存储命令或删除命令。
接下来，图6是示出当通过操作部22输入检查对象物数据的注册命令时，由图像处理器20执行的检查对象注册处理的流程图。
如图6所示，当开始检查对象注册处理时，在S210中，读取在存储部24的注册候选存储区域中存储的异常区域的识别结果(物品的形状和尺寸)，并在显示单元28上显示识别结果的列表。
在随后的S220中，通过判断是否已经通过操作部22从显示单元28上显示的异常区域的识别结果的列表中选择了任意的识别结果，等候识别结果的选择。当已经选择识别结果时，本处理进入到S230，在S230中，在显示单元28上显示将选择的识别结果注册到检查目标数据中的注册画面，并接受待注册的数据编辑。
如图3所示，检查对象物4的待注册的数据包括物品的名称、形状和尺寸。在这些之中，形状和尺寸的数据已经作为异常区域的识别结果而存在。因此，在S230中，最新接受的是物品的名称，而对于形状和尺寸，接受各数据的部分修改如尺寸范围。
接下来在S240中，判断是否已经输入对在S230中已经接受编辑的注册数据进行确认的命令。当没有输入确认命令时，本处理再次进入S230。当输入确认命令时，本处理进入S250，在S250中将S230中编辑后的待注册数据作为一段检查对象物数据存储在存储部24中，并暂时终止本处理。
在如上所述的毫米波成像设备10中，通过透镜天线12收集、并且通过毫米波传感器阵列14接收从被对象2发出的毫米波，以便由此拍摄被摄对象2的二维图像。然后，该拍摄图像作为图像数据接收到图像处理器20内并显示在显示单元28上。
此外，图像处理器20对该拍摄图像进行处理，以便对在被拍摄的被摄对象2中检测电压明显不同于其他区域的特殊区域进行检测，并从预先存储在存储部24中的检查对象物数据中提取在形状和相对于被摄对象2的尺寸上与异常区域相似的检查对象物(候选)4。然后，将提取的检查对象物(候选)4的符号标记和检查对象物4的位置显示在显示单元28上。
因此，根据本实施方式的毫米波成像设备10，当被摄对象2隐藏检查对象物4时，可以自动地检测实际情况，并将检查对象物4的符号标记显示在拍摄图像的显示屏上。根据显示的图像，检查员能够容易地发现被摄对象2隐藏的检查对象物4。
另外，在本实施方式的毫米波成像设备10中，当将形状和尺寸上与拍摄图像上的异常区域相似的多个检查对象物选择为隐藏在被摄对象2中的检查对象物4时，显示所选择的所有(或最相似“n”个)检查对象物4的符号标记。
因此，根据显示在显示单元28上的被摄对象2的图像和检查对象物4的符号标记，检查员能够识别隐藏在被摄对象2中的检查对象物4，并且能够根据所识别的检查对象物4的类型采取最佳的安全措施。
另外，如果毫米波成像设备10设置在作为被摄对象2的乘客通过的路径上，那么随着乘客靠近毫米波成像设备10，拍摄的图像将变得更加清楚并且从拍摄的图像能够更加容易地识别检查对象物4。因此，检查员根据显示单元28上显示的符号标记的改变既能够预测隐藏在被摄对象2中的检查对象物4又能够采取措施。这样，能够提高毫米波成像设备10的实用性。
而且，根据本实施方式的毫米波成像设备10，在被摄对象检查处理中如果在作为被摄对象图像的异常区域所检测出的形状和尺寸之中存在想要重新注册为检查对象物4的异常区域，那么通过输入注册命令并执行检测对象注册处理，从而能够容易地注册新的检查对象物4。因此，能够进一步提高毫米波成像设备10的实用性。
在本实施方式中，毫米波传感器阵列14相当于本发明的成像装置，存储部24相当于本发明的存储装置。另外，在本实施方式中，在由图像处理器20执行的被摄对象检查处理中，S 110中的处理相当于本发明的图像数据生成装置，S110至S 160中的处理相当于本发明的检测装置，S 120和S 170中的处理相当于本发明的输出装置。而且，在本实施方式中，由图像处理器20执行的检查对象注册处理相当于本发明的检查对象物数据注册装置。
虽然上面描述了本发明的一个实施方式，但是本发明不限于所述实施方式，而且在不脱离本发明范围的情况下能够以各种方式实施。
例如，在上述实施方式中描述了毫米波成像设备10用于在机场等处核查乘客是否隐藏了危险物品，此时被摄对象2是乘客。然而，本发明的毫米波成像设备也可用于对人体以外的被摄对象如行李、包裹等成像，并从拍摄的图像确定行李或包裹中是否隐藏了检查对象物4。
在上述实施方式中，成像装置描述为毫米波传感器阵列14，该毫米波传感器阵列14使用配置于平面上的多个毫米波传感器30来拍摄二维图像。然而，作为成像装置，可以采用这种配置：通过毫米波扫描装置如多角镜，将毫米波图像依次地输入到一个或多个毫米波传感器阵列。
Claims (4)
1.一种毫米波成像设备，包括：
成像装置，包括毫米波传感器，所述毫米波传感器接收从被摄对象发出的毫米波；
图像数据生成装置，根据构成所述成像装置的所述毫米波传感器的输出来生成所述被摄对象的图像数据；
存储装置，对作为检查对象的每个物品存储检查对象物数据，所述检查对象物数据表示该物品的形状和该物品相对于所述被摄对象的尺寸；
检测装置，对所述存储装置存储的检查对象物数据与所述图像数据生成装置生成的图像数据进行比较，由此检测隐藏在所述被摄对象中的检查对象物；以及
输出装置，输出所述检测装置的检测结果。
2.如权利要求1所述的毫米波成像设备，其中，所述输出装置根据所述图像数据生成装置生成的图像数据将所述被摄对象的图像显示在显示装置上，并且当所述检测装置检测到检查对象物时，在显示于所述显示装置上的所述被摄对象的图像上显示该检查对象物的位置。
3.如权利要求1或2所述的毫米波成像设备，其中：
所述检测装置进行检测以将与所述检查对象物数据中特定的物品相似的一个或多个检查对象物作为所述被摄对象中隐藏的检查对象物，以及
当所述检测装置检测到检查对象物时，所述输出装置在所述显示单元上的、与所述被摄对象的图像显示区域不同的显示区域显示符号标记，所述符号标记表示由所述检测装置检测的检查对象物的形状。
4.如权利要求1至3中任一项所述的毫米波成像设备，进一步包括：检查对象物数据注册装置，根据外部输入的检查对象物的注册命令，获取表示作为检查对象物的物品的形状以及该物品相对于所述被摄对象的尺寸的数据，并将该数据存储在存储装置中以作为一段检查对象物数据。
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