人体安全检查设备和人体安全检查方法
技术领域
本发明涉及人体安全检查领域，尤其涉及一种人体安全检查设备和 人体安全检查方法。
背景技术
近年来，违禁物品有的藏匿于行李包裹中，有的藏匿于人体衣服 下；有的是金属的刀枪等，也有的是非金属的塑胶、陶瓷材料、纸币、 毒品及象牙等。因此，在进行行李物品等进行安全检查的同时，对于人 体进行安全检查也成为迫切需求，需要有效的安全检查方法和设备来满 足要求。
当前，有如下四类方法可用于人体的安全检查：射线方法、毫米波 方法、电磁方法和离子迁移方法，具体描述如下：
1)射线方法分为射线二维扫描技术、CT扫描技术和背散射技术， 这几种扫描成像技术由于都需要使用x射线源，所以都会对人体产生辐 射残留现象，需要采取辐射屏蔽结构保护周围环境不受影响，而且成像 速度较慢，一般每次只能进行单人检查，需要人体靠近设备停留一段时 间才能完成成像检查，不能满足现场大流量人员的实时动态快速检查的 需求。
2)毫米波方法需要人体靠近设备停留一段时间才能完成成像检查， 一般每次只能进行单人检查，因此，不能满足现场大流量人员的实时动 态快速检查的需求。
3)电磁方法采取主动的探测方式，其根据金属物质的电磁感应原 理，设备靠近人体探测人体身上是否带有金属物体，但不能判断所带金 属物体是否是违禁物，也不能成像，其对于非金属类的违禁物更加无能 为力。
4)离子迁移方法主要通过试纸收集人体身上的残留物，通过离子迁 移谱的分析，判断人体是否接触过爆炸物和毒品等违禁物，需要接触人 体采集样品，不能确定人体是否携带有违禁物，其对于金属等固体类的 违禁物无能为力。
发明内容
综上所述，针对于车站、飞机场等场合需要对被检人员或人体进行 实时动态快速安全检查的情况，上述四种方法都无法实现这一目的，而 且给所有参与的人都带来很大不便和轻微的不尊重，因此需要有一种满 足大流量人员的人体实时动态快速安全检查的人体安全检查设备和人体 安全检查方法。
在一个方面中，提供了一种人体安全检查设备，包括：
太赫兹成像模块，用于利用太赫兹成像技术对被检人员进行检查并 生成被检人员的太赫兹成像数据；
红外成像模块，集成在太赫兹成像模块上或太赫兹成像模块中以与 太赫兹成像模块共用物理链路，并且利用红外成像技术对被检人员进行 检查并生成被检人员的红外成像数据；以及
数据处理模块，所述数据处理模块处理从太赫兹成像模块所传送的 太赫兹成像数据和红外成像模块所传送的红外成像数据并且分别得到被 检人员的人体太赫兹图像和人体红外图像，
其中所述数据处理模块基于被检人员的人体太赫兹图像和/或人体红 外图像判断被检人员的身上是否藏匿有嫌疑物，如果判断被检人员涉嫌 藏匿嫌疑物，则请求安检员进行处理；如果判断被检人员不涉嫌藏匿嫌 疑物，则放行被检人员。
在一些实施例中，所述太赫兹成像模块包括：
太赫兹采集装置，用于采集被检人员的身体所发出的太赫兹信号并 将所述太赫兹信号聚焦到太赫兹探测器上，
所述太赫兹探测器，用于接收太赫兹采集装置所收集的太赫兹信 号；用于采集所述太赫兹探测器所接收的太赫
太赫兹数据采集器，兹信号，并且通过信号和数据处理之后形成太 赫兹成像数据的太赫兹数字信息并传送给数据处理模块进行图像处理；
太赫兹控制器，接收所述数据处理模块的控制命令并控制所述太赫 兹采集装置、太赫兹探测器和太赫兹数据采集器的运行。
在一些实施例中，所述太赫兹成像是主动式的，所述太赫兹成像模 块还包括太赫兹辐射源，用于发射照射被检人员的身体的太赫兹辐射。
在一些实施例中，所述太赫兹成像是被动式的，所述太赫兹成像模 块利用被检人员的身体发出的太赫兹辐射生成所述人体太赫兹成像数 据。
在一些实施例中，所述太赫兹采集装置是圆形、椭圆形、方形或菱 形以及它们的任意组合；
所述太赫兹采集装置的运动方式包括转动、摆动、直线运动或不规 则的运动以及它们的任意组合。
在一些实施例中，所述太赫兹探测器是非相干的电子学或者光子学 的探测器，或是相干的电子学或者光子学的探测器；
所述太赫兹探测器的中心频率是单一频率的探测器或多种中心频率 的探测器融合。
在一些实施例中，所述太赫兹探测器是制冷型的探测器或非制冷型 的探测器。
在一些实施例中，所述红外成像模块包括：
红外采集装置，用于采集被检人员所发出的人体红外信息，并将该 红外信息聚焦到红外探测器上；
所述红外探测器，用于接收红外采集装置所收集的人体红外信息， 并转化为电信号；
红外数据采集器，用于对红外探测器产生的电信号进行处理，形成 红外成像数据的红外数字信息并传送给所述数据处理模块进行图像处 理；
红外控制器，接收所述数据处理模块的控制命令并控制所述红外采 集装置、红外探测器和红外数据采集器的运行。
在一些实施例中，所述红外成像是主动式的，所述红外成像模块还 包括红外辐射源，用于发射照射被检人员的身体的红外辐射。
在一些实施例中，所述红外成像是被动式的，所述红外成像模块利 用被检人员的身体发出的红外辐射生成所述人体红外图像数据。
在一些实施例中，所述红外成像模块对人体进行测温，并根据测量 得到的温度筛查被检人员，从而对非正常体温的被检人员进行识别和监 控。
在一些实施例中，所述红外采集装置的运动方式包括转动、摆动、 直线运动或静止不动；
所述红外探测器是制冷型或非制冷型的探测器。
在一些实施例中，所述红外数据采集器与所述太赫兹数据采集器共 享同一数据采集器，所述同一数据采集器分别将太赫兹探测器和红外探 测器的模拟信号转换为数字信号，并且对所述模拟信号进行分别处理或 融合处理并传送给数据处理模块，以生成所述人体太赫兹图像和人体红 外图像。
在一些实施例中，人体安全检查设备还包括：人体视频摄像头，采 集被检人员的视频图像并对被检人员进行计数。
在一些实施例中，所述人体视频摄像头所形成的人体视频图像用于 锁定携带嫌疑物的具体人员，并且通过数据处理模块与太赫兹图像和红 外图像进行融合和对比识别。
在一些实施例中，人体安全检查设备还包括：用于测量被检人员的 人体距离摄像头，从而采集被检人员与所述人体安全检查设备的距离信 息并识别被检人员的位置。
在另一方面中，提供了一种人体安全检查方法，所述人体安全检查 方法利用上述的人体安全检查设备进行检查，并且包括以下步骤：
被检人员进入人体安全检查设备的检查区域之后，所述人体安全检 查设备开始对被检人员进行扫描；
在扫描过程中，所述太赫兹成像模块和红外成像模块分别形成被检 人员的太赫兹成像数据和红外成像数据并将它们传送至数据处理模块， 以形成被检人员的人体太赫兹图像和人体红外图像；
依据被检人员的人体太赫兹图像、人体红外图像以及它们的融合后 的图像，判断被检人员的身上是否藏匿有嫌疑物；
根据判断的结果进行处置，其中如果判断被检人员藏匿有嫌疑物则 请求安检员进行处理；如果判断被检人员没有藏匿有嫌疑物则放行被检 人员。
根据上述任一实施例，本发明的提供的人体安全检查设备具备实时 动态成像的快速检查的特点，而且具备太赫兹成像不受被检人员的身体 衣服等影响及红外成像分辨率高的特点，适合人员多、人员流动速度快 等公共场所的安全检查。另外，本发明的人体安全检查设备和人体安全 检查方法设备同时利用太赫兹成像和红外成像技术分别形成太赫兹图像 和红外图像。由于两种技术对于人体衣服的穿透力和嫌疑物的成像分辨 率不同，两种技术成像的效果会有差异，如果两种技术形成的人体图像 都没有嫌疑物，则判断被检人安全，放行；如果两种技术形成的人体图 像有一种或者两种人体图像有嫌疑物，则设备自动报警提示，安检员对 于被检人进行进一步的嫌疑物确认。同时通过对两种技术形成的人体图 像进行融合，可以提升人体图像的对比度，提高人体图像嫌疑物的检出 率。
附图说明
为了更清楚地说明书本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将 对实施例或现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人 员来说，在不付出任何创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得 其他附图。
图1是根据本发明的一个实施例的人体安全检查设备的结构示意 图；
图2示出了如图1所示的人体安全检查设备中的数据处理模块的计 算机处理器的功能框图；和
图3示出了根据本发明的一个实施例的使用如图1所示的人体安全 检查设备进行人体安全检查方法的流程图。
具体实施方式
尽管本公开容许各种修改和可替换的形式，但是它的具体的实施例 通过例子的方式在附图中示出，并且将详细地在本文中描述。然而，应 该理解，随附的附图和详细的描述不是为了将本公开限制到公开的具体 形式，而是相反，是为了覆盖落入由随附的权利要求限定的本公开的精 神和范围中的所有的修改、等同形式和替换形式。附图是为了示意，因 而不是按比例地绘制的。
如上所述，为了能够实现对被检人员的快速准确的实时动态的安全 检查，本发明的一个实施例提供了一种人体安全检查设备。该人体安全 检查设备利用太赫兹成像技术和红外成像技术进行人体安全检查。这 样，可以同时利用太赫兹成像技术和红外成像技术的优点实现互补，保 证了不但不会对被检人员的身体造成辐射危害，而且还可以提高人体安 全检查的效率和速度。
具体地，由于太赫兹成像技术和红外成像技术对被检人员的人体衣 服的穿透力和嫌疑物的成像分辨率不同，两种技术所形成的图像在效果 方面存在差异。如果两种技术所形成的图像都表明被检人员不携带嫌疑 物，则可以确保被检人员是安全的，可以进行放行。反之，如果这两种 技术所形成的图像中一个或两个表明被检人员携带嫌疑物，则说明该被 检人员可能携带有嫌疑物，因而需要安检员对其进行进一步的嫌疑物确 认。通过上述论述可知，利用这两种成像技术形成的人体图像进行融 合，可以提升人体图像的对比度，还可以提高人体图像中的嫌疑物的检 出率。需要说明的是，此处所述的嫌疑物是指背景技术部分所提及的各 种违禁物品，具体定义不再详述。
参见图1，该利用太赫兹成像技术和红外成像技术进行人体安全检查 的人体安全检查设备100包括：
太赫兹成像模块10、20、30、50，用于利用太赫兹成像技术对被检 人员进行检查并生成被检人员的太赫兹成像数据；
红外成像模块60、70、80、90，集成在太赫兹成像模块上或太赫兹 成像模块中以与太赫兹成像模块共用物理链路，并且利用红外成像技术 对被检人员进行检查并生成被检人员的红外成像数据；以及
数据处理模块40，所述数据处理模块40处理从太赫兹成像模块所传 送的太赫兹成像数据和红外成像模块所传送的红外成像数据并且分别得 到被检人员的人体太赫兹图像和人体红外图像，
其中所述数据处理模块40基于被检人员的人体太赫兹图像和/或人体 红外图像判断被检人员的身上是否藏匿有嫌疑物，如果判断被检人员涉 嫌藏匿嫌疑物，则请求安检员进行处理；如果判断被检人员不涉嫌藏匿 嫌疑物，则放行被检人员。
具体地，太赫兹成像模块包括太赫兹采集装置10、太赫兹探测器 20、太赫兹数据采集器30和太赫兹控制器50。在一个示例中，太赫兹采 集装置10用于采集被检人员的身体所发出的太赫兹信号并将所述太赫兹 信号聚焦到太赫兹探测器20上。所述太赫兹探测器20用于接收太赫兹 采集装置10所收集的太赫兹信号。太赫兹数据采集器30用于采集所述太赫兹探测器20所接收的太赫兹信号，并且通过信号和数据处理之后形 成作为太赫兹成像数据的太赫兹数字信息。太赫兹控制器50接收所述数 据处理模块40的控制命令来控制所述太赫兹采集装置10、太赫兹探测器 20和数据采集器30的运行，例如对被检人员进行扫描，采集信号和处理 相应的数据和信号，以得到被检人员的太赫兹成像数据。
所述红外成像模块包括红外采集装置60、红外探测器70、红外数据 采集器80和红外控制器90。在一个示例中，红外采集装置60用于采集 被检人员所发出的人体红外信息，并将该红外信息聚焦到红外探测器70 上。所述红外探测器70用于接收红外采集装置60所收集的人体红外信 息，并转化为电信号。红外数据采集器80用于对红外探测器70产生的电信号进行处理，形成红外数字信息和成像数据，传送给所述数据处理 模块40进行图像处理。红外控制器90接收所述数据处理模块40的控制 命令来控制所述红外采集装置60、红外探测器70和红外数据采集器80 的运行，例如对比被检人员进行扫描、采集信号和处理相应的数据和信 号，以获得红外成像数据。
在图1中，可以将红外成像模块集成在太赫兹成像模块上或太赫兹 成像模块中，以使得他们可以共享一个公用的物理链路，例如用于传送 相关的数据和信号的链路等。
此处需要说明的是，尽管图1中示出了太赫兹成像模块和红外成像 模块分别具有各自的数据采集器和控制器，但是在本发明的另外的实施 例中，还可以将他们设置成共享一个数据采集器和控制器，使得他们可 以共享更多的物理链路，并且可以经由同一数据处理模块40进行处理。
在一个可替代的实施例中，红外成像模块可以集成在太赫兹成像模 块的内部或其上，这样，红外成像模块的图像获取、太赫兹成像模块的 图像获取以及视频图像的获取(如果人体安全检查设备设置有相应的视 频摄像装置或摄像头的话)共用物理链路，进行数据传输，最终全部数 据可以共用一个数据处理模块(例如一台计算机)进行数据处理和显 示，使得该人体安全检查设备布局简单并实现集成化。
以下将分别详细说明太赫兹成像模块和红外成像模块的结构设置。
太赫兹成像模块可以获得被检人员的身体的太赫兹图像，从而判断 被检人员的身上是否携带有嫌疑物等。具体地，当被检人员的身上携带 有嫌疑物时，该嫌疑物会阻挡被检人员的身上的相应部位反射或发射出 的太赫兹辐射，这样会在人体太赫兹图像上形成阴影，进而判断出被检 人员的身上的相应部位携带有嫌疑物。
在实际应用中，太赫兹成像依据太赫兹辐射信号的来源不同而被分 为两种类型，即主动式和被动式。在所述太赫兹成像是主动式的情况 下，所述太赫兹成像模块还包括太赫兹辐射源，用于发射照射被检人员 的身体的太赫兹辐射，之后利用被检人员的身体反射的太赫兹辐射生成 人体太赫兹成像数据。在所述太赫兹成像是被动式的情况下，所述太赫兹成像模块利用被检人员的身体发出的太赫兹辐射生成所述人体太赫兹 成像数据。
在一个示例中，太赫兹采集装置10可以是圆形、椭圆形，也可以是 方形、菱形，还可以是他们的组合，其运动方式可以是转动、摆动、直 线运动，也可以是不规则的运动等。可以理解，在本发明中，太赫兹采 集装置10的形状和运动方式不受特别限制，本领域技术人员可以根据实 际需要进行选择。
可选地，所述太赫兹探测器20可以是非相干的电子学或者光子学的 探测器，也可以是相干的电子学或者光子学的探测器。太赫兹探测器20 的中心频率可以是单一频率的探测器，也可以是多种中心频率的探测器 融合。
可替代地，所述太赫兹探测器20可以是制冷型的探测器，也可以是 非制冷型的探测器。
红外成像模块可以获得被检人员的红外成像数据，用于判断被检人 员的身上是否携带有嫌疑物等。假如被检人员的身上携带有嫌疑物，在 进行红外成像时，被检人员身上的相应部位会阻挡红外辐射，从而在人 体红外图像上形成阴影，进而可以判断出该被检人员的身上的相应部位 携带有嫌疑物。
在一个示例中，所述红外成像依据红外辐射信号来源不同，红外成 像可以是主动式，即所述红外成像模块还包括红外辐射源，用于发射照 射被检人员的身体的红外辐射，再利用被检人员的身体反射的红外辐射 生成人体红外图像；也可以是被动式，即利用被检人员的身体自身发射 的红外辐射生成人体红外图像。
所述红外成像模块对人体进行测温，并根据测量得到的温度筛查被 检人员，从而对非正常体温的被检人员进行识别和监控；同时依据被检 人员的身体的温度的分布变化，判断被检人员的情绪的变化，从而推断 被检人员是否涉嫌藏匿嫌疑物。
可选地，所述红外采集装置60的运动方式可以是转动、摆动、直线 运动，也可以是静止不动等。
可替代地，所述红外探测器70可以是制冷型的探测器，也可以是非 制冷型的探测器。
如上所述地，太赫兹数据采集器30和红外数据采集器80(如果需要 的话，可以将他们设置成一个共有的或共享的数据采集器)，可以分别将 太赫兹探测器20和红外探测器70的模拟信号转换为数字信号，同时对 所述数字信号进行分别处理或者融合处理，传送给作为数据处理模块的 计算机，并生成最终的人体安全检查图像。
进一步地，人体安全检查设备100可以配置人体视频摄像头，采集 被检人员的身体的视频图像，同时可以对被检人员进行计数。所述人体 视频摄像头所形成的人体视频图像用于锁定携带嫌疑物的具体人员而与 太赫兹图像和红外图像进行融合和对比识别。
另外地，人体安全检查设备100还可以配置测量人体距离摄像头， 采集人体的距离信息，从而采集被检人员与所述人体安全检查设备的距 离信息并准确地识别被检人员的位置。
进一步地，人体安全检查设备100可以在发现携带有嫌疑物的被检 人员时，进行太赫兹图像、视频图像及红外图像进行报警标识及声光报 警等。
在一个示例中，所述数据处理模块可以是PC计算机或者是嵌入式处 理单元。
需要说明的是，上述的示例仅是用于说明本发明的构思的一种具体 实施方式不不能理解成对它们的限制。
可以理解，在本发明的人体安全检查设备中，所述太赫兹成像和红 外成像进行组合以对被检人员进行安全检查，但是太赫兹成像和红外成 像两者可以组合进行应用，也分别可以单独进行应用。
本发明所提供的人体安全检查设备具备实时动态成像的快速检查的 特点，而且具备太赫兹成像不受被检人员的身体衣服等影响及红外成像 分辨率高的特点，适合人员多、人员流动速度快等公共场所的安全检 查。
返回参考图1，在本发明的人体安全检查设备100中，太赫兹采集装 置10用于采集被检人员1发射的太赫兹信号，并聚焦到太赫兹探测器 20；该太赫兹探测器20用于接收太赫兹采集装置10收集的被检人员1 的太赫兹信号；太赫兹数据采集器30用于采集太赫兹探测器20的太赫 兹信号，并通过信号和数据处理，形成太赫兹数字信息，传送给数据处 理模块40进行图像处理；太赫兹控制器50控制所述太赫兹采集装置10 和太赫兹探测器20及太赫兹数据采集器30对被检人员1的身体的运 行，例如进行扫描和数据采集和处理从而得到扫描数据，对扫描数据进 行处理后传送给数据处理模块40；红外采集装置60用于采集被检人员1 的身体发射的红外信息，并聚焦到红外探测器70；红外探测器70用于接 收红外采集装置60收集的被检人员1的身体的红外信息，并转化为电信 号；红外数据采集器80用于对红外探测器70产生的电信号进行处理， 形成红外成像数据，传送给数据处理模块40进行图像处理；红外控制器90接收计算机处理器40命令，并控制红外采集装置60、红外探测器70以及红外数据采集器80的运行，例如进行红外扫描、数据采集、红外成 像数据及其他信号处理。数据处理模块40通过算法处理太赫兹成像模块 和红外成像模块中得到的成像数字信息，分别形成人体太赫兹图像和人 体红外图像，输出安全检查结果。
参见图2，出了如图1所示的数据处理模块40的功能框图。在本实 例中，用计算机数据处理器作为数据处理模块40的示例。太赫兹数据采 集器30和红外数据采集器80所采集的数据存储在存储器41中。只读存 储器(ROM)42中存储有计算机数据处理器的配置信息以及程序。随机 存取存储器(RAM)43用于在处理器46工作过程中暂存各种数据。另 外，存储器41中还存储有用于进行数据处理的计算机程序。内部总线44 连接上述的存储器41、只读存储器(ROM)42、随机存取存储器 (RAM)43、输入装置45、处理器46和显示装置47。
在用户通过诸如按钮、传感器、键盘和鼠标之类的输入装置45输入 操作命令后，该计算机程序中的指令代码命令处理器46执行预定的数据 处理算法，在得到数据处理结果后，将其显示在诸如LCD显示器之类的 显示装置47上，或者直接以硬拷贝的形式输出处理结果。
在本发明中，结合红外成像与太赫兹成像的相似性及差异，用动态 灰度变化特征以及结构特征，采用生成对抗网络的方法进行多模态图像 融和与超分辨重建，提高图像质量。
需要说明的是，同一波段的波对不同材料的物体的“感知能力”不 同，在成像结果上体现为不同的像素值；不同波段的波对同一材料的物 体的“感知能力”也不同，在成像结果上也体现为不同的像素值。红外 辐射与太赫兹辐射处在不同的波段，能探测不同的属性，结合这两个波 段的图像，用多光谱材料识别的方法，可以一定程度上提高材料识别能力。具体可以用多种材料进行标定，采集训练数据，训练出分类器，然 后进行材料识别。
结合图1和2，参考图3，示出了根据本发明的一个实施例的使用人 体安全检查设备的人体安全检查方法。
如图3所示，步骤S10，当被检人员1按照规划好的路径进入检查区 域或成像区域时，人体安全检查设备开始扫描被检人员1。
步骤S20，在太赫兹成像模块和红外成像模块分别采集到被检人员1 的信息后，通过太赫兹探测器20及太赫兹数据采集器30，得到被检人员 的太赫兹信息，同时通过红外探测器70及红外数据采集器80，得到被检 人员的红外信息，传送到数据处理模块40，形成被检人员的太赫兹图像 和红外图像。
步骤S30，依据被检人员的太赫兹图像、红外图像以及两者融合后的 图像，判断被检人员的身上是否藏匿有嫌疑物。
步骤S40，对于判断的结果进行处置，如果被检人员的身上藏匿有嫌 疑物，则安检员做具体处理；如果被检人员的身上没有藏匿嫌疑物，则 放行被检人员。
综上所述，本发明的提供的人体安全检查设备具备实时动态成像的 快速检查的特点，而且具备太赫兹成像不受被检人员的身体衣服等影响 及红外成像分辨率高的特点，适合人员多、人员流动速度快等公共场所 的安全检查。另外，本发明的人体安全检查设备和人体安全检查方法设 备同时利用太赫兹成像和红外成像技术分别形成太赫兹图像和红外图 像。由于两种技术对于人体衣服的穿透力和嫌疑物的成像分辨率不同， 两种技术成像的效果会有差异，如果两种技术形成的人体图像都没有嫌 疑物，则判断被检人安全，放行；如果两种技术形成的人体图像有一种 或者两种人体图像有嫌疑物，则设备自动报警提示，安检员对于被检人 进行进一步的嫌疑物确认。同时通过对两种技术形成的人体图像进行融 合，可以提升人体图像的对比度，提高人体图像嫌疑物的检出率。
