ES2270254T3 - Un procedimiento para determinar el cambio de posicion de una unidad de equipaje para inspeccionar una zona sospechosa en esta unidad de equipaje. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para determinar el cambio de posición de una unidad de equipaje (4) para inspeccionar una zona sospechosa (13, 23) en esta unidad de equipaje (4), con los pasos siguientes: - Toma de una primera imagen de la unidad de equipaje (4) mediante un primer sistema de inspección; - Transporte de la unidad de equipaje (4) desde el primer sistema de inspección a un segundo sistema de inspección, separado físicamente del primer sistema de inspección; - Transmisión de la primera imagen de la unidad de equipaje (4) y de las coordenadas de una primera zona sospechosa (13) en la unidad de equipaje, del primer sistema de inspección al segundo sistema de inspección; - Toma de una segunda imagen de la unidad de equipaje (4) mediante el segundo sistema de inspección; - Comparación de las dos imágenes de la unidad de equipaje (4), del primer y del segundo sistema de inspección; - Determinación del cambio de posición de la unidad de equipaje (4), con indicación de un primer ángulo de giro alrededor de la vertical, de un segundo ángulo de giro alrededor de la horizontal y de una traslación; - Determinación de las coordenadas de la segunda zona sospechosa (23), que se corresponde con la primera zona sospechosa (13) del primer sistema de inspección, en el segundo sistema de inspección; - Inspección selectiva de la unidad de equipaje (4), únicamente en la parte de las coordenadas de la segunda zona sospechosa (20), en el segundo sistema de inspección.

Description

Un procedimiento para determinar el cambio de posición de una unidad de equipaje para inspeccionar una zona sospechosa en esta unidad de equipaje.

La invención se refiere a un procedimiento para determinar el cambio de posición de una unidad de equipaje para inspeccionar una zona sospechosa en esta unidad de equipaje.

Hoy día existe la posibilidad de analizar completamente las unidades de equipaje para ver si contienen explosivos. Los procedimientos de análisis en que esto se basa resultan muy fiables, pero también son lentos. Un análisis tan lento solamente puede realizarse en los aeropuertos con aparatos de los denominados de tercera etapa. Allí el número de unidades de equipaje es notablemente menor que en los equipos de primer o segundo nivel. En estos equipos de tercer nivel se necesita una velocidad de detección elevada y una reducida tasa de falsas alarmas. Para poder utilizar uno de estos equipos de tercer nivel también como equipo de segundo nivel es preciso reducir notablemente el tiempo de análisis.

Este problema se venía resolviendo hasta ahora de manera que no se permitía ninguna separación física entre un equipo de primer nivel y uno de segundo nivel (véase la patente US 5.182.764), o se impedía un desplazamiento en el espacio o giro de la unidad de equipaje (véase el modelo de utilidad WO 03/065077 A2). Pero esto también resulta muy engorroso y en la práctica apenas se puede realizar.

El objetivo de la invención es, por lo tanto, facilitar un procedimiento que por una parte presente una elevada tasa de detección y al mismo tiempo una reducida tasa de falsas alarmas, pero que en comparación con los procedimientos conocidos requiera un tiempo de inspección notablemente más corto, con las condiciones marco antes citadas.

Este objetivo se resuelve mediante un procedimiento que presenta las características de la reivindicación 1. En el procedimiento conforme a la invención se calcula la variación de la posición relativa de la unidad de equipaje mediante la comparación de dos imágenes de la misma unidad de equipaje que se han tomado con diferentes sistemas de inspección. Conociendo las coordenadas de una zona sospechosa, que se habían obtenido en el primer sistema de inspección, se tiene la posibilidad, en el segundo sistema de inspección, de inspeccionar con mayor detalle únicamente esta zona sospechosa, cuyas coordenadas del primer sistema de inspección se convirtieron en las coordenadas del segundo sistema de inspección. De este modo se ahorra tiempo, evitando tener que inspeccionar otra vez todas las partes de la unidad de equipaje identificadas como zonas no sospechosas. Como primer y segundo sistema de inspección puede utilizarse cualquier sistema que suministre imágenes, en la medida en que el cálculo de los ángulos de giro vaya a efectuarse alrededor de la vertical y la horizontal así como la traslación. Esto incluye tanto imágenes de vídeo como imágenes de transparencia, por ejemplo, mediante radioscopia. La forma en la que se obtiene la zona sospechosa en el primer sistema de inspección no es esencial para la invención, de manera que para el primer sistema de inspección y el segundo sistema de inspección se pueden emplear aparatos que funcionen de acuerdo con principios tecnológicos totalmente diferentes. Para el segundo sistema de inspección se prefiere para la inspección de la zona sospechosa un sistema de radioscopia, si bien la invención no está limitada en modo alguno a esto. Es igualmente posible realizar, por ejemplo, una tomografía de resonancia magnética nuclear. Además de esto, los dos sistemas de inspección pueden estar muy separados entre sí. La unidad de equipaje que se trata de inspeccionar se puede llevar con la mano o transportar en un vehículo, de manera que incluso se puede prescindir de que entre ellos haya una cinta transportadora. En conjunto, mediante el procedimiento objeto de la invención se obtiene un ahorro enorme en cuanto al tiempo de análisis y por otra parte se consigue una tasa de detección elevada y una reducida tasa de falsas alarmas.

En un perfeccionamiento ventajoso de la invención está previsto que antes de la determinación del cambio de posición tenga lugar un tratamiento óptico y/o geométrico previo de la primera y/o segunda imagen de transparencia. Dentro del marco de esta solicitud se entiende por tratamiento óptico previo que las informaciones de imagen de una imagen por transparencia se manipulen de tal manera que se mejore la función del registro de la imagen en cuanto a exactitud y fiabilidad. Esto puede realizarse, por ejemplo, procediendo a un promediado local y formación de la mediana para reducir el ruido. Además de esto, se pueden emplear también filtros de escala no lineales (véase G. Aubert & P. Kornprobst: Matematical Problems in Image Processing: Partial Differential Equations and the Calculus of Variations, Springer, New York, 2002). Estos filtros reducen el contenido de información de la imagen dentro de los segmentos de la imagen, pero mantienen las aristas, de manera que no cambia la posición de los segmentos de la imagen. De este modo se pueden compensar variaciones de perspectiva debidas a diferentes ángulos de visión en los dos sistemas de inspección. Otra posibilidad consiste en utilizar una Look-up Table, filtros gamma o filtros de histograma, con lo cual las absorciones iguales dentro de una imagen por transparencia tienen también el mismo aspecto, lo que resulta necesario especialmente en el caso de diferentes formas de construcción o de funcionamiento de los dos sistemas de inspección. También se puede tratar de destacar características locales, por ejemplo, aristas, puntos u objetos de gran masa. Por último, por tratamiento geométrico previo se entiende, en el marco de esta solicitud, la restitución geométrica. Esto es siempre necesario cuando los dos sistemas de inspección presentan geometrías diferentes. En ese caso, se obtienen representaciones diferentes incluso estando en la misma posición la unidad de equipaje inspeccionada. Mediante el tratamiento óptico previo se tiene la posibilidad de obtener una mejor base para la comparación de las imágenes de la unidad de equipaje en el primer y en el segundo sistema de inspección. Esto da lugar a una determinación más sencilla del primer ángulo de giro alrededor de la vertical, del segundo ángulo de giro alrededor de la horizontal y de la traslación.

En otro perfecccionamiento ventajoso de la invención está previsto que tenga lugar la emisión de un número de primeros y/o de segundos ángulos de giro en caso de ambigüedades. Aunque de este modo se hace necesario inspeccionar varias zonas sospechosas, sin embargo, por lo general sólo restan unas pocas regiones, de manera que se produce una notable reducción de las zonas de la unidad de equipaje que hay que inspeccionar. Al mismo tiempo, la tasa de detección se mantiene elevada y la tasa de falsas alarmas se mantiene baja. Se trabaja con las dos hipótesis, de que la unidad de equipaje haya sido volcada o no volcada, es decir, que esté descansando sobre el mismo lado o sobre el lado opuesto. Hay ambigüedades cuando el proceso no puede distinguir claramente entre estas dos hipótesis. En ese caso se prefiere introducir, según los casos, una medida de probabilidad o una medida de confianza (una cifra o un vector de cifras, que facilite información relativa a la confianza que merece un resultado) para los primeros y/o segundos ángulos de giro. De este modo se procede a la valoración de las zonas sospechosas encontradas y puede realizarse en primer lugar la inspección de la zona respectiva, para la que se habían encontrado los ángulos de máxima medida de probabilidad. De este modo resulta más probable que el contenido peligroso de una unidad de equipaje se pueda localizar más rápidamente. En la presente solicitud se entiende por medida de probabilidad un valor que suministre una información sobre el valor de la fiabilidad de los valores obtenidos para la traslación y ángulo de giro (lo que contiene también los datos relativos a que la unidad de equipaje haya sido o no volcada). Esta medida de probabilidad se puede emplear para permitir que otros organismos (tanto una persona como una máquina) puedan decidir sobre la calidad del registro de la imagen. Por ejemplo, se emplea un valor umbral, que de no alcanzarse exige que la unidad de equipaje en su conjunto tenga que ser escaneada por un segundo sistema de inspección.

En otro perfeccionamiento ventajoso de la invención está previsto que la determinación del cambio de posición de la unidad de equipaje tenga lugar mediante unas características globales, especialmente la correlación, la "información mutua" (véase la descripción correspondiente a la figura 3) o valores de medida radiales. Para ello se gira una de las dos imágenes de la unidad de equipaje hasta que sea lo más semejante posible a las demás imágenes. Para ello es preciso que el punto de giro esté definido en ambas imágenes. Preferentemente se toma el centro de gravedad de la imagen de la unidad de equipaje. I_{i,j} es el valor de intensidad de la imagen en el punto (i, j). Las coordenadas del centro de gravedad de la imagen (x_{g}, y_{g}) vienen entonces dadas por:

x_{g} = \frac{\sum\limits_{i,j} x_{i}I_{i,j}}{\sum\limits_{i,j}I_{i,j}},

\hskip0,5cm

y_{g} = \frac{\sum\limits_{i,j} y_{i} I_{i,j}}{\sum\limits_{i,j} I_{i,j}}.

Además de utilizar la correlación y la "información mutua", cabe también la posibilidad de emplear magnitudes de medida radiales. Para ello se subdivide la imagen en N segmentos angulares (la evaluación tiene lugar cada vez en una zona angular entre \varphi y \varphi + \Delta\varphi), que se valora con diferentes magnitudes, por ejemplo, momentos estáticos. A continuación se comparan los valores del segmento N con los valores del segmento N+n, donde n corresponde al incremento angular. Esta determinación se acopla preferentemente con un análisis escalar. Para ello se comparan los resultados en diferentes escalas de longitud, es decir, para diferentes resoluciones y se unen estos resultados, con lo cual se obtiene un tiempo de cálculo más reducido. De esta manera se reduce el tiempo de cálculo en el factor 4, si la resolución se divide por dos, ya que es preciso analizar un número menor de puntos de imagen. Preferentemente, para ello se pueden emplear también diferentes medidas de comparación y tener en cuenta el resultado de forma conjunta. En el marco de esta solicitud se entiende por medida de comparación una función que tiene como parámetros de entrada las dos imágenes y que suministra un número o un vector. Este valor de salida se encuentra entonces relacionado con la diferencia entre las dos imágenes. El ejemplo más sencillo de esto es la diferencia de puntos de imagen. Si ésta es pequeña, entonces las dos imágenes son iguales. En el marco de esta solicitud se entiende por características globales, que se utilizan para el registro de la imagen, todos los puntos de imagen de la reproducción. Esto es diferente a las características locales que se indican a continuación y que se emplean como un subconjunto de todos los puntos de imagen. El subconjunto respectivo tiene que determinarse. Una posibilidad al respecto está representada por la detección de esquinas y aristas.

En otro perfeccionamiento ventajoso de la invención está previsto que la determinación del cambio de posición de la unidad de equipaje tenga lugar mediante características locales, en particular mediante "Random Simple Consensus" (RANSAC), procedimientos de estimación acreditados, transformaciones de Hough o procedimientos Least-Square. Para ello se buscan en ambas imágenes unas características locales adecuadas, por ejemplo, esquinas, aristas, líneas, puntos significativos, o pequeños objetos de fácil identificación (tales como botones metálicos), dentro de la unidad de equipaje. Estas características se hacen corresponder entre sí, determinando para ello donde se encuentra una determinada característica de una de las imágenes, en la segunda imagen. De esta manera se tiene la posibilidad de determinar las informaciones necesarias para la transformación de las coordenadas de la zona sospechosa, concretamente el primer ángulo de giro alrededor de la vertical, el segundo ángulo de giro alrededor de la horizontal y la traslación, por medio de las cuales se pueden hacer coincidir entre sí las características. Este procedimiento suministra unos resultados más exactos si se conocen las geometrías de imagen de los dos sistemas formadores de imagen. La cuestión acerca de cual de los procedimientos preferidos - RANSAC (véase al respecto también: "Random Simple Consensus: A Paradigm for Model Fitting with Applications to Image Análisis and Automated Cartography" in Comm, of the ACM, Vol. 24, S. 381-395, 1981), un procedimiento de estimación acreditado, transformaciones de Hough o el procedimiento Least-Square, debe utilizarse depende de la velocidad de cálculo y de la calidad de correspondencia de las características. Para la correspondencia de las características se puede recurrir a las mismas medidas que para la utilización de las informaciones globales de imagen.

Se prefiere en particular realizar la determinación del cambio de posición de la unidad de equipaje sirviéndose de un acoplamiento del análisis mediante características globales con un análisis mediante características locales. Este acoplamiento se puede realizar, por ejemplo, empleando ambos métodos de registro de imagen y formando un valor medio ponderado de los dos resultados. Este valor medio ponderado puede servir entonces como función de la medida de probabilidad. Otro acoplamiento también puede realizarse empleando las características locales únicamente cuando la medida de probabilidad de las características globales no sea suficientemente alta. De este modo se obtiene una información especialmente fiable y con rapidez sobre la transformación de coordenadas.

En otro perfeccionamiento ventajoso de la invención está previsto que la determinación del cambio de posición tenga lugar sirviéndose de características locales, en diferentes escalas de longitud. Esto puede realizarse, por ejemplo, efectuando el cálculo en una escala de longitud y comparando los resultados con otro análisis comparable en otra escala de longitud. Preferentemente se hará la elección de las características locales en función de la escala de longitud. Para ello se eligen en cada una de las escalas de longitud aquellas características que allí se puedan medir mejor. Esto conduce a una simplificación de la determinación del cambio de posición de la unidad de equipaje. Por ejemplo, se utiliza como escala de longitudes 1 la imagen original de la toma. La escala de longitudes 2 corresponde entonces a la imagen original de menor resolución (véase a este respecto también, pirámide de escalas en Jähne, Digital Bildverarbeitung, Springer 1997). En el marco de esta solicitud se entiende por análisis de escalas, que la resolución de las imágenes se va incrementando sucesivamente. Entonces se realiza el registro de imagen en cada uno de los niveles de resolución. Primeramente comienza el registro de imagen con una resolución muy basta, por ejemplo, con la escala de longitudes 4. De ahí se obtiene una posición con un intervalo de confianza. A continuación se incrementa la resolución, pasando, por ejemplo, a la escala de longitudes 3 y se deja de efectuar el registro de imagen ahora solamente en el intervalo de confianza. Estos pasos se realizan entonces hasta alcanzar la máxima resolución (imagen original de la escala de magnitudes 1). La ventaja consiste por una parte, en un tiempo de cálculo más corto y por otra, en la fiabilidad de este procedimiento frente a las distorsiones geométricas que, especialmente en caso de resoluciones altas, pueden dar lugar a errores de registro.

En otro perfeccionamiento ventajoso de la invención está previsto que se utilicen exclusivamente aquellas características locales que no estén en contradicción con el análisis realizado mediante las características globales. De este modo se mejora la correspondencia de las características locales.

Otros perfeccionamientos ventajosos de la invención constituyen el objeto de las subreivindicaciones.

Unas realizaciones ventajosas de la invención se explican además mediante los dibujos. En particular las figuras muestran:

Fig. 1 un esquema de bloques de un procedimiento para la comparación de las imágenes de una unidad de equipaje y para determinar el cambio de posición de la unidad de equipaje;

Fig. 2 a-c representaciones de los diversos pasos del tratamiento previo mediante una unidad de equipaje;

Fig. 3 a-d cuatro pasos con diferente escala de tamaño para la realización del análisis escalar;

Fig. 4 diagrama de una determinación de posición mediante "información mutua";

Fig. 5 diagrama de la determinación de una posición mediante análisis de escala y comparación de la imagen mediante correlación;

Fig. 6 a-d ejemplos de una extracción de características mediante características locales sirviéndose de dos representaciones de una unidad de equipaje en distinta disposición, con detalles relativamente correlacionados, y

Fig. 7 ejemplo de una identidad de imagen satisfactoria basada en el procedimiento conforme a la invención con una unidad de equipaje en dos posiciones diferentes.

En la figura 1 está reproducido un esquema de bloques con una representación esquemática de un procedimiento para comparar la imagen de una unidad de equipaje 4 y para determinar el cambio de posición de la unidad de equipaje 4. Para los dos sistemas de inspección se acuerda utilizar un sistema de coordenadas común. Para este caso ha resultado práctico un sistema de referencia que se basa en la cinta transportadora. Se trata de un sistema de coordenadas cartesianas cuyo eje X discurre transversal con respecto a la dirección de transporte y cuyo punto de origen se encuentra en el borde de la cinta transportadora. La coordenada Y está orientada en contra del sentido de avance y comienza en el borde de la maleta. La coordenada Z comienza sobre la cinta transportadora y apunta hacia lo alto. De este modo se obtiene un sistema de coordenadas dextrógiro. En el mismo ejemplo de realización se indica un único ángulo de giro que se refiere a una rotación de la unidad de equipaje 4 alrededor del eje Z. El segundo ángulo de giro que normalmente se precisa queda sustituido por la indicación de si la unidad de equipaje 4 ha sido volcada o no. Se entiende en este caso por "volcar" un giro de la unidad de equipaje de 180º alrededor del eje X. Para poder efectuar un paso unívoco del primer sistema de inspección al segundo sistema de inspección es preciso definir además la traslación. En este caso se trata de un desplazamiento de la unidad de equipaje 4 sobre la cinta transportadora, en el plano
X-Y.

En un equipo de primer nivel se toma una primera imagen radiográfica 1. La unidad de equipaje 4 (véanse las figuras 2, 3, 6 y 7) se encuentra en este caso en una posición que queda fijada mediante la primera imagen radiográfica 1. En un segundo sistema radiográfico se toma una segunda imagen radiográfica 2 de la misma unidad de equipaje 4, en una segunda posición, que difiere normalmente de la primera posición. En primer lugar se someten ambas imágenes radiográficas 1, 2 a sendos tratamientos previos 10, 20. Para ello se procede tanto a una restitución geométrica como a un tratamiento óptico previo de las intensidades. Otros detalles se explicarán más adelante sirviéndose de las figuras 2 a-c. A continuación se efectúa la medición de las diferentes características del respectivo contenido de imagen, para proceder a una extracción de características 11, 21. Al hacerlo se procede al mismo tiempo también a una determinación de características de comparación. Otros detalles relativos a la extracción de características 11, 21 y a la determinación de la posición resultante mediante la determinación del cambio de posición de las características de comparación, se presentan más adelante con respecto a las figuras 3 a-d, 4, 5 y 6 a-d (donde las figuras 4, 5 y 6 a-d están dotadas de unos valores aleatorios de abcisas y ordenadas. Las características extraídas se evalúan. Sirviéndose de las características adecuadas se efectúa el cálculo 30 del cambio de posición. El procedimiento objeto de la invención trabaja especialmente bien si tiene la posibilidad de valorar la estimación del ángulo que haya efectuado y emitir uno o varios ángulos de giro más una medida angular. De este modo se evita que en el subsiguiente análisis se arrastren errores basados en una determinación angular errónea. Sigue a continuación una transformación geométrica 31 de las imágenes. Además de la imagen de la primer nivel del equipo de primer nivel se suministra también una primera lista 12 de coordenadas de las primeras zonas sospechosas 13. Una vez que se haya determinado satisfactoriamente la posición mediante el cálculo 30 del cambio de posición, se calcula y emite una segunda lista 22 con segundas zonas sospechosas transformadas 23 y que se refiere entonces a la segunda imagen radiográfica 2.

En la figura 2 se han representado tres fases relativas al tratamiento previo 10 de una primera imagen radiográfica 1, que puede servir también para la segunda imagen radiográfica 2. La clase de tratamiento previo 10, 20, depende de los equipos de radiografía empleados y de su geometría de reproducción. En el ejemplo aquí presentado se trata de un receptor con geometría en forma de L. En la figura 2a está representada la imagen radiográfica 1, 2, tomada originalmente. En un primer paso de pretratamiento tiene lugar un calibrado óptico, para el cual se utiliza toda la dinámica de los valores de intensidad, lo que se llama una asimilación de histograma (figura 2b).

En la figura 2c se puede ver el resultado de la representación de la unidad de equipaje 4 después de haber efectuado un segundo paso. Aquí se ha restituido la imagen distorsionada. Esto puede efectuarse sin problemas si se conoce la geometría del equipo de radiografía, en particular la disposición del tubo de rayos X con respecto al detector, así como de la posición relativa del objeto respecto a ambos y la geometría del detector.

Los dos pasos antes citados sirven en conjunto para situar imágenes de diferentes equipos de radiografía en una base común, comparable.

En las figuras 3 a-d están representados los cuatro niveles más bajos de la pirámide escalar. Éstos se emplean para la extracción de características 11, 21. Para ello la resolución va aumentando sucesivamente desde la figura 3a hasta la figura 3d. Además del empleo de cuatro niveles de la pirámide escalar cabe también el empleo de cualquier otro número de niveles.

Como ejemplo para la extracción de características se describe aquí por una parte el empleo de un análisis escalar y por otro una comparación de imagen mediante correlación e "información mutua". A continuación del tratamiento previo 10, 20, de las imágenes radiográficas 1, 2, éstas se someten al análisis escalar. Esto significa que aquí se calcula con resoluciones espaciales diferentes o diferentes escalas de longitud, la correlación

C(I_{1}(r,\phi),I_{2}(r,\phi+\Delta\phi)) = \sum\limits_{r,\phi}(I_{1}(r,\phi)-\overline{I}_{1}(r,\phi))(I_{2}(r,\phi)-\overline{I}_{2}(r,\phi))

en este caso I_{1} y I_{2} corresponden a las proyecciones de las imágenes radiográficas sobre la cinta transportadora. A efectos de simplificar se ha efectuado una transformación de las coordenadas cartesianas a coordenadas polares. Igualmente sería posible la proyección a otros planos. La figura que tiene la escala de longitudes más vasta (véase la figura 3a) consta tan sólo de unos 40 x 40 puntos de imagen. En estas imágenes, los cambios de topología que siempre aparecen en las imágenes radiográficas en los objetos girados, juegan un papel atenuado. El ulterior análisis tiene lugar primeramente sirviéndose únicamente de la escala de longitudes más vasta. Se amplía después sucesivamente también a otras escalas de longitud más finas con mayor resolución. En el nivel más bajo de la primera imagen radiográfica 1, que regularmente se designa como imagen de primer nivel, ésta se compara con una imagen de preescaneado de la segunda imagen radiográfica 2, mediante un procedimiento de correlación para diferentes ángulos de giro. Esto se hace también con una maleta volcada 180º. Como medida de correlación entre las imágenes radiográficas normalizadas 1, 2, se emplea en el presente ejemplo la medida antes citada C(I_{1} (r, \phi), I_{2}(r, \phi + \Delta\phi)). \overline{I}_{1,2} son las intensidades medias de la imagen. I_{2}(r, \phi) el valor de intensidad en r y \phi. Alternativamente se puede utilizar también la "información mutua". En este caso se calculan las tres densidades de probabilidad \rho(a), \rho(b) y \rho(a,b). \rho(a) y \rho(b) son las densidades de probabilidad de determinados valores de amplitud. \rho(a,b) es la densidad de probabilidad de que un píxel tenga al mismo tiempo un valor a y un valor b. Se compara la "información mutua" de estas tres densidades de probabilidad. El resultado es:

I = H(p(a)) + H(p(b)) - H(p(a,b))

H corresponde a la entropía. Ésta viene definida por:

H(p(x_{1}, ..., x_{n})) = \int\limits^{\infty}_{-\infty}dx_{1} ... \int\limits^{\infty}_{-\infty}dx_{n}p(x_{1},..., x_{n})log(p(x_{1}, ..., x_{n})).

El cálculo de la correlación o de la "información mutua" corresponde al paso de extracción de características 11, 21 y en partes del cálculo del cambio de posición 30. En el caso de una determinación de posición sirviéndose de características globales se gira la imagen adicionalmente en la escala de tamaños más baja, alrededor de su centro de gravedad.

En la figura 4 está representada la variación de medidas para diferentes ángulos de giro. Para esto se giró la imagen de la escala de longitudes más vasta de la segunda imagen radiográfica 2 alrededor de su centro de gravedad y se comparó con la imagen del equipo de primer nivel, es decir, la primera imagen radiográfica 1, con respecto a su centro de gravedad. El análisis de medidas en la escala de longitudes más vasta suministra diferentes puntos máximos. En el paso siguiente éstos se emplean para determinar con mayor precisión las medidas en los niveles superiores. Esto significa que en lugar de ajustar en cada uno de los niveles todos los ángulos de giro, solamente se emplean en el nivel inmediato superior los mejores candidatos.

Al final de este análisis, que se realizó en todos los niveles de la pirámide escalar, se analizan los resultados de la correlación y se determina el ángulo de giro de la unidad de equipaje 4. Para ello se pueden tener en cuenta y se tienen en cuenta también otras informaciones. Mediante el análisis de momentos de la imagen se calculan los ángulos de giro de las dos imágenes radiográficas 1, 2 y se comparan con el resultado del procedimiento antes descrito. Además de esto se comparan entre sí y se evalúan los valores máximos de las diferentes medidas de la unidad de equipaje 4 volcada o sin volcar. Para el caso de que el análisis no pueda determinar ningún ángulo unívoco, se emiten entonces eventualmente más ángulos. Otro afinamiento puede efectuarse utilizando características locales (véase más adelante con respecto a las figuras 6 a-d).

Dado que ahora se conoce el cambio de posición de la unidad de equipaje 4 se puede estimar la nueva posición de la zona sospechosa. En esta zona se puede efectuar ahora un escaneado final. Las líneas representadas en la figura 4 pertenecen por una parte a una maleta que no está volcada (línea 1) y en el otro caso a una maleta volcada (línea 2).

En la figura 5 se indica, en lugar de la "información mutua" de la figura 4, la correlación para diferentes medidas angulares de la primera imagen radiográfica 1 con la segunda imagen radiográfica 2, en la escala de longitudes más vasta. También aquí se indican dos líneas, donde una de las líneas (línea 1) corresponde a una maleta no volcada y la segunda línea (línea 2) a una maleta volcada.

En las figuras 6 a-d está representado el procedimiento de la extracción de características 11, 21, sirviéndose de características locales. En las figuras 6a y 6c está representada la misma unidad de equipaje 4, en diferentes posiciones. En la figura 6b está representado un primer detalle de imagen 13 de la figura 6a, donde se reconoce una botella. Esta misma botella se ha encontrado en la figura 6d después de realizar el procedimiento objeto de la invención.

La determinación de la posición sirviéndose de características locales puede efectuarse por sí sola o como fase de tratamiento posterior a una determinación de posición mediante las características globales (tal como se ha expuesto anteriormente con relación a las figuras 3 a-d). El tratamiento previo 10, 20 para esto ha sido efectuado con anterioridad. En determinadas circunstancias se necesitan otros pasos adicionales, según como se hayan definido las características locales. Primeramente se determinan a partir de la primera imagen radiográfica 1 diversos primeros detalles de imagen 13 con características locales. Esto se puede conseguir, por ejemplo, mediante la determinación de aristas, esquinas o zonas de alta intensidad. Además de esto se puede efectuar también una determinación de la entropía de la estadística de amplitudes local. La estadística de amplitudes describe la densidad de probabilidad de obtener un determinado valor de amplitud \overline{I} dentro del primer detalle de imagen 13 x\varepsilon [x_{o},x_{o} + Lx], y\varepsilon [y_{o},y_{o} + Ly]. Ésta se calcula a partir de:

p_{x_{o},y_{o}}(\overline{I}) = \sum\limits^{L_{x}}_{x=x_{o}}\sum\limits^{L_{y}}_{y=y_{o}} \delta (I(x,y)-\overline{I}).

donde L_{x}, L_{y} describen las dimensiones del primer detalle de imagen 13 y x_{o}, y_{0} la posición del primer detalle de imagen 13 dentro de la imagen. \delta representa una función delta. Ésta da uno, si la intensidad del primer detalle de imagen 13 corresponde al valor \overline{I}.

Lo característico de la estadística de amplitudes es que no contiene informaciones espaciales. Por lo tanto es independiente de la posición relativa de los distintos objetos del primer detalle de imagen 13.

De forma análoga se buscan en la segunda imagen radiográfica 2 características locales, siguiendo las mismas reglas u otras reglas ampliadas razonablemente, lo que se corresponde con la segunda extracción de características 21 representada en la figura 1. Para ambas imágenes radiográficas 1, 2, existe una multitud de características con sus coordenadas (X_{1,2} (x, y)). En la fase siguiente se intenta hacer corresponder entre sí las diferentes características. Alternativamente se puede renunciar a la búsqueda de características de una imagen. En ese caso se buscan las características de la otra imagen radiográfica 1, 2 en la imagen completa.

A título de ejemplo, a continuación se describen las características por medio de sus estadísticas de amplitud. Para ello se supone que los dos detalles de imagen 13, 23 de las figuras 6b y 6d, que son más semejantes entre sí, contienen la característica buscada. En el procedimiento aquí presentado se ha empleado como medida de semejanza la diferencia con respecto a los diferentes momentos de la estadística de amplitud, así como la entropía. Otras medidas de semejanza son, por ejemplo, el valor de la integral de plegamiento de las densidades de probabilidad.

A partir de la primera imagen radiográfica 1 de la unidad de equipaje 4 (figura 6a) se eligió un primer detalle de imagen 13 (figura 6b). A continuación se buscó en la segunda imagen radiográfica 2 (figura 6c) un segundo detalle de imagen 23 con las mismas dimensiones, que en cuanto a sus propiedades estadísticas fuera semejante al primer detalle de imagen 13. Dado que en el caso del segundo detalle de imagen 23 de la figura 6b se trata de un rectángulo, aunque la posición de la unidad de equipaje 4 se ha modificado entre las figuras 6a y 6c por medio de un giro, no queda reproducida la botella en su totalidad en la figura 6d. Este problema se podría soslayar, por ejemplo, no utilizando detalles de imagen rectangulares 13, 23, sino circulares.

Como resultado se ha podido conseguir que se correspondan entre sí una parte de las diferentes características. Las parejas describen por lo tanto dos vistas de una misma característica. Si se parte de que únicamente ha cambiado de posición la unidad de equipaje 4, pero no su contenido, se tiene la posibilidad de efectuar el cálculo del cambio de posición 30 de la unidad de equipaje 4 por medio de las nuevas coordenadas.

Para cada característica x_{i} rige que se cumpla la ecuación de reproducción válida (véase también Richard Hartley y Andrew Zisserman en "Multiple View Geometry in Computer Vision", segunda edición, Cambridge University Press, marzo de 2004), que dice:

O = x'_{i}{}^{T}Fx_{i}.

Aquí F representa la matriz fundamental del sistema que suministra la imagen, x' es el punto reproducido y x las coordenadas del punto real. Entre la pareja de características existe por lo tanto la siguiente relación:

O = x'_{i}{}^{T}F_{1}x_{i}

O = x''_{i}{}^{T} F_{2}T_{\varphi, \phi, x, y} x_{i}

donde T_{\varphi, \phi, x, y} describe el cambio de posición de la característica (traslaciones y giros), x'' corresponde a las coordenadas de la imagen en la segunda imagen radiográfica 2.

Para resolver este problema matemático existen una serie de diferentes técnicas. Si está garantizado que las correspondencias de las características son suficientemente buenas, se puede intentar por medio de un procedimiento Least-Square, determinar los ángulos de giro y traslaciones buscados. En caso contrario, se puede recurrir a los llamados procedimientos de estimación acreditados.

El principio de la invención, que se ha descrito anteriormente con detalle sirviéndose de las figuras 1 a 6, se puede resumir de la forma siguiente mediante la figura 7:

Una primera imagen radiográfica 1 de una unidad de equipaje 4, procedente de un equipo de primer nivel (lado izquierdo) se confronta con una segunda imagen radiográfica 2 de esa misma unidad de equipaje 4 procedente de otro aparato de radioscopia. En este caso, la unidad de equipaje 4 ha sido girada y también volcada. Gracias al procedimiento realizado conforme a la invención se puede efectuar muy bien la correspondencia entre la primera región sospechosa 13 (que para mayor claridad está dibujada como rectángulo), con la segunda región sospechosa 23

Con el fin de reducir notablemente el tiempo de análisis se efectúa en un equipo de segundo nivel únicamente un análisis de la segunda zona sospechosa 23, que en una primera imagen radiográfica 1 en un equipo de primer nivel fue clasificada como sospechosa. Las coordenadas de la primera zona sospechosa 13 determinada por el equipo de primer nivel así como una imagen de escaneado de línea se transmiten al equipo de segundo nivel. Dado que los dos equipos están físicamente separados entre sí y por lo tanto la unidad de equipaje 4 se lleva normalmente con diferentes sistemas de transporte desde el equipo de primer nivel al equipo de segundo nivel, será necesario adaptar las coordenadas a la nueva posición de la unidad de equipaje 4. Para este fin el equipo de segundo nivel también está equipado con un escáner de línea. Después de escanear la segunda imagen radiográfica 2, se someten las dos imágenes radiográficas 1, 2 a sendos tratamientos previos 10, 20 mediante un calibrado, de manera que sean comparables entre sí. A continuación tiene lugar respectivamente una extracción de características 11, 21, mediante características globales y/o locales, para cada una de las dos imágenes radiográficas 1, 2. A partir de las características obtenidas de las dos extracciones de características 11, 21 y mediante una comparación se puede calcular el cambio de posición del objeto 4. De esta manera se tiene la posibilidad de que en el equipo de segundo nivel únicamente se analice ya la segunda zona sospechosa 23 y no el objeto 4 en su totalidad. El procedimiento objeto de la invención logra por lo tanto un alto grado de ahorro de tiempo durante el análisis del objeto 4, sin que se reduzca la tasa de detección ni aumente la tasa de falsas alarmas.

Lista de referencias

1

Primera imagen radiográfica

2

Segunda imagen radiográfica

4

Unidad de equipaje

10

Tratamiento previo de la primera imagen radiográfica

11

Primera extracción de características

12

Primera lista de zonas sospechosas

13

Primer detalle de imagen o primera zona sospechosa

20

Tratamiento previo de la segunda imagen radiográfica

21

Segunda extracción de características

22

Segunda lista de zonas sospechosas

23

Segundo detalle de imagen o segunda zona sospechosa

30

Cálculo del cambio de posición

31

Transformación geométrica

Claims (14)

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   1. Procedimiento para determinar el cambio de posición de una unidad de equipaje (4) para inspeccionar una zona sospechosa (13, 23) en esta unidad de equipaje (4), con los pasos siguientes:

   -

   Toma de una primera imagen de la unidad de equipaje (4) mediante un primer sistema de inspección;

   -

   Transporte de la unidad de equipaje (4) desde el primer sistema de inspección a un segundo sistema de inspección, separado físicamente del primer sistema de inspección;

   -

   Transmisión de la primera imagen de la unidad de equipaje (4) y de las coordenadas de una primera zona sospechosa (13) en la unidad de equipaje, del primer sistema de inspección al segundo sistema de inspección;

   -

   Toma de una segunda imagen de la unidad de equipaje (4) mediante el segundo sistema de inspección;

   -

   Comparación de las dos imágenes de la unidad de equipaje (4), del primer y del segundo sistema de inspección;

   -

   Determinación del cambio de posición de la unidad de equipaje (4), con indicación de un primer ángulo de giro alrededor de la vertical, de un segundo ángulo de giro alrededor de la horizontal y de una traslación;

   -

   Determinación de las coordenadas de la segunda zona sospechosa (23), que se corresponde con la primera zona sospechosa (13) del primer sistema de inspección, en el segundo sistema de inspección;

   -

   Inspección selectiva de la unidad de equipaje (4), únicamente en la parte de las coordenadas de la segunda zona sospechosa (20), en el segundo sistema de inspección.

2. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en el primer sistema de inspección se efectúa una toma de una primera imagen radioscópica (1) y la determinación de una primera zona sospechosa (13) en la unidad de equipaje (4), mediante un primer equipo de radioscopia.
3. 3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por efectuarse un tratamiento óptico y/o geométrico previo de la primera y/o segunda imagen radiográfica (1, 2) antes de determinar el cambio de posición.
4. 4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por efectuarse la emisión de una cantidad de primeros y/o segundos ángulos de giro en el caso de ambigüedades.
5. 5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por efectuarse la indicación de respectivamente una medida de probabilidad para los primeros y/o segundos ángulos de giro.
6. 6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la determinación del cambio de posición de la unidad de equipaje (4) se efectúa mediante características globales, en particular la correlación, la "información mutua" o magnitudes de medida radiales.
7. 7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por estar acoplado a un análisis escalar.
8. 8. Procedimiento según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado por emplearse diversas medidas de comparación.
9. 9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la determinación del cambio de posición de la unidad de equipaje (4) tiene lugar mediante características locales, en particular mediante RANSAC, procedimientos de estimación acreditados, transformaciones de Hough o un procedimiento Least-Square.
10. 10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque tiene lugar un acoplamiento con un análisis escalar.
11. 11. Procedimiento según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque la determinación del cambio de posición se efectúa sirviéndose de características locales en diferentes escalas de longitud.
12. 12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque la elección de las características locales tiene función en la escala de longitud.
13. 13. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por efectuarse una comparación de los resultados del análisis a base de las características globales con los resultados del análisis a base de características locales.
14. 14. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por emplearse únicamente aquellas características locales que no estén en contradicción con el análisis realizado mediante las características globales.