一種背散射x射線人體安全檢查設(shè)備畸變圖像矯正方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備畸變圖像矯正方法，包括以下步驟：1)設(shè)計(jì)一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備圖像矯正模板RectifyTemplate，并對RectifyTemplate成像，獲得待矯正模板圖像Imgori；2)對Imgori進(jìn)行預(yù)處理，提取出人體圖像有效成像區(qū)域Imgvalid；3)對于Imgvalid，首先在水平方向進(jìn)行橫向灰度累積和均值投影計(jì)算，并對各行灰度累積和均值曲線做極小值檢測；4)水平方向矯正：以Imgvalid水平方向最寬處行像素Centrecow的寬度為基準(zhǔn)；5）豎直方向矯正：在Imgrec_h基礎(chǔ)上，以Centrecow處水平方向一個(gè)網(wǎng)格寬度widthcow為基準(zhǔn)；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了畸變圖像的有效矯正，圖像視覺效果得到較大改善，經(jīng)過矯正后的圖像比例與實(shí)際人體外形比例吻合良好，為安檢人員更加有效、準(zhǔn)確的判讀圖像提供了良好基礎(chǔ)。
【專利說明】一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備畸變圖像矯正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備畸變圖像矯正方法，屬于背散射X射線成像安全檢查【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，販毒、恐怖主義等活動(dòng)越來越多地以隱藏于人體的形式出現(xiàn)，借助人體進(jìn)行毒品走私、恐怖襲擊活動(dòng)使得威脅與危險(xiǎn)更加隱蔽，嚴(yán)峻的形勢對人體安全檢查技術(shù)提出了更加嚴(yán)格的要求，在這樣的背景下，背散射X射線成像技術(shù)因其非接觸式、輻射劑量低、對低原子序數(shù)物質(zhì)敏感等特點(diǎn)在人體安全檢查【技術(shù)領(lǐng)域】受到越來越多地關(guān)注，它能夠以類似相片的形式展現(xiàn)人體表面圖像，不僅可以有效地檢測出金屬物品，還能夠檢測出像陶瓷刀、塑料槍支、液體炸彈、混合武器、毒品等非金屬物品及違禁物品。
[0003]然而，在背散射X射線人體安全檢查設(shè)備成像過程中，由于射線源源心到人體表面各部分距離存在差異，并且，探測器到人體表面各部分距離也存在差異，使得人體表面不同部位成像比例不同，導(dǎo)致圖像在人體表面各處縮放程度不一致，圖像產(chǎn)生畸變，與實(shí)際人體外形存在較大視覺偏差。具體表現(xiàn)為:對于同樣大小的人體區(qū)域，設(shè)備對于人體胸、腹等軀干部分的成像面積要大于對胳膊、腿等四肢部分的成像面積，并且，這種畸變隨著人體其它部位與身體軀干部位的距離增加而變得愈加嚴(yán)重，在手、腳等部位，圖像畸變更加明顯。這種情況容易對安檢人員判讀圖像產(chǎn)生誤導(dǎo)，影響安檢人員的判讀結(jié)果。
[0004]目前，在背散射X射線人體安全檢查的現(xiàn)有【技術(shù)領(lǐng)域】，還沒有相關(guān)能夠完全避免成像過程中的這種圖像畸變效應(yīng)的技術(shù)出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

`[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠克服上述技術(shù)問題的背散射X射線人體安全檢查設(shè)備畸變圖像矯正方法，本發(fā)明恢復(fù)了人體各部位在背散射X射線安全檢查圖像中的真實(shí)比例關(guān)系，減少了現(xiàn)有設(shè)備因?yàn)閳D像畸變而導(dǎo)致的安檢人員檢查效率下降、漏判、誤判等問題。
[0006]本發(fā)明的一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備畸變圖像矯正方法，包括以下步驟:
[0007]I)設(shè)計(jì)一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備圖像矯正模板RectifyTemplate，并對Rectifylemplate成像,獲得待矯正模板圖像ImgOTi ；
[0008]2)對ImgOTi進(jìn)行預(yù)處理，提取出人體圖像有效成像區(qū)域Imgvalid，其中，預(yù)處理方法由圖像濾波、圖像拉伸、圖像邊緣檢測與分割三部分組成；
[0009]3)對于Imgvalid,首先在水平方向進(jìn)行橫向灰度累積和均值投影計(jì)算，并對各行灰度累積和均值曲線做極小值檢測，并結(jié)合有效成像區(qū)域Imgvalid，確定水平方向和豎直方向上的矯正基準(zhǔn)點(diǎn)集；
[0010]4)水平方向矯正:以Imgvalit^K平方向最寬處行像素Centre.的寬度為基準(zhǔn)，參照水平方向矯正基準(zhǔn)點(diǎn)集，利用線性插值方法，逐行將設(shè)備原始采集的畸變圖像Img中其他行像素插值拉伸至與Centre.寬度一致，得到圖像Imgra h ；
[0011]5)豎直方向矯正:在Imgreeh基礎(chǔ)上，以Centre.處水平方向一個(gè)網(wǎng)格寬度width.為基準(zhǔn)，參照豎直方向矯正基準(zhǔn)點(diǎn)集，利用線性插值方法，將豎直方向每兩個(gè)相鄰矯正基準(zhǔn)點(diǎn)位置PiPw間的像素，插值拉伸或壓縮至與寬度Width。》—致，得到最終矯正圖像 Imgrec。
[0012]其中，在上述方法步驟I)中，矯正模板RectifyTeniplate由下列三種物體組成:
[0013]a)金屬支架；
[0014]b)由金屬支架支撐的具有一定厚度、一定面積的強(qiáng)散射體有機(jī)材料面板；
[0015]c)附著于有機(jī)材料面板表面，具有一定直徑，并且在豎直與水平兩個(gè)方向等間距放置的金屬絲。
[0016]在上述方法步驟2)中，預(yù)處理方法由圖像濾波、圖像拉伸、圖像邊緣檢測與分割三部分組成。預(yù)處理方法中的圖像濾波采用NL-Means濾波方法，該方法優(yōu)點(diǎn)在于，既能對圖像平坦區(qū)域具有較好的噪聲抑制效果，又不破壞圖像的邊緣細(xì)節(jié)信息；圖像拉伸采用線性灰度變換實(shí)現(xiàn)；邊緣檢測使用常規(guī)的Sobel邊緣檢測方法實(shí)現(xiàn)；圖像分割，結(jié)合濾波圖像的灰度信息和邊緣強(qiáng)度信息，利用經(jīng)驗(yàn)閾值分割實(shí)現(xiàn)。完成人體圖像有效成像區(qū)域Imgvalid的提取。
[0017]在上述方法步驟3)中，極小值檢測方法利用常規(guī)的求取曲線極小值方法實(shí)現(xiàn)，即:曲線極小值位置處的值應(yīng)符合其一次導(dǎo)數(shù)等于O且二次導(dǎo)數(shù)大于O。需要說明，水平方向上的矯正基準(zhǔn)點(diǎn)集指的是:圖像Irngvalid的每行像素兩端的端點(diǎn)位置；豎直方向上的矯正基準(zhǔn)點(diǎn)集指的是:圖像Imgvalid的各行灰度累積和均值曲線極小值點(diǎn)對應(yīng)的各行位置。
[0018]在上述方法步驟4)中，首先沿水平方向逐行遍歷Imgvalid，找到Imgvalid最寬處Centre.，并以Centre?！穬啥宋恢脼榛鶞?zhǔn)，將設(shè)備采集的畸變圖像Img中其它各行灰度數(shù)據(jù)拉伸至與Centre?！穼挾纫恢拢旆绞嚼镁€性插值方法實(shí)現(xiàn)。
[0019]在上述方法步驟5)中，首先確定Centre.處水平方向的圖像網(wǎng)格寬度width.,以此寬度為基準(zhǔn)，將豎直方向每兩個(gè)相鄰矯正基準(zhǔn)位置PiPw間的像素，拉伸或壓縮至與寬度width?！贰?，拉伸或壓縮方式利用線性插值方法實(shí)現(xiàn)。
[0020]矯正過程由所述步驟4)水平方向矯正和所述步驟5)豎直方向矯正組成；圖像矯正方法，基于矯正基準(zhǔn)點(diǎn)集，利用線性插值方式實(shí)現(xiàn)。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了畸變圖像的有效矯正，圖像視覺效果得到較大改善，經(jīng)過矯正后的圖像比例與實(shí)際人體外形比例吻合良好，為安檢人員更加有效、準(zhǔn)確的判讀圖像提供了良好基礎(chǔ)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明所述一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備畸變圖像矯正方法的流程圖圖；
[0023]圖2是本發(fā)明所述一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備畸變圖像矯正方法的步驟SI涉及的矯正模板RectifyTemplate示意圖(正面)；
[0024]圖3是本發(fā)明所述一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備畸變圖像矯正方法的步驟SI涉及的矯正模板RectifyTemplate實(shí)際成像ImgOTi例圖；
[0025]圖4是本發(fā)明所述一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備畸變圖像矯正方法的步驟S2涉及的圖3ImgOTi經(jīng)過預(yù)處理后得到的有效成像區(qū)域Imgvalid例圖；
[0026]圖5是本發(fā)明所述一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備畸變圖像矯正方法的步驟S3涉及的圖4Imgvalid水平方向灰度投影曲線圖；
[0027]圖6是本發(fā)明所述一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備畸變圖像矯正方法的步驟S4涉及對圖像Imgvalid進(jìn)行水平方向矯正結(jié)果例圖；
[0028]圖7是本發(fā)明所述一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備畸變圖像矯正方法的步驟S5涉及對圖像Imgvalid進(jìn)行完水平方向矯正后再進(jìn)行豎直方向矯正的結(jié)果例圖；
[0029]圖8是本發(fā)明所述一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備畸變圖像矯正方法的對于一副實(shí)際采集的人體圖像的矯正前后例圖；其中，圖(a)為矯正前的圖像，圖(b)為矯正后的圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0031]參照圖1本發(fā)明所述一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備畸變圖像矯正方法的流程圖，本發(fā)明方法主要包括以下步驟:
[0032]I)步驟SI，設(shè)計(jì)一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備圖像矯正模板Rectify—,并對Rectify—成像,獲得矯正模板圖像ImgOTi ；
[0033]2)步驟S2，對ImgOTi進(jìn)行預(yù)處理，提取出人體圖像有效成像區(qū)域Imgvalid，其中，預(yù)處理方法由圖像濾波、圖像拉伸、圖像邊緣檢測與分割三部分組成；
[0034]3)步驟S3，對于Imgvalid，首先在水平方向進(jìn)行橫向灰度累積和均值投影計(jì)算，并對各行灰度累積和均值曲線做極小值檢測，并結(jié)合有效成像區(qū)域Imgvalid，確定水平與豎直兩個(gè)方向上的矯正基準(zhǔn)點(diǎn)集；
[0035]4)步驟S4，水平方向矯正:以Imgvalid水平方向最寬處行像素Centreraw的寬度為基準(zhǔn)，參照水平方向矯正基準(zhǔn)點(diǎn)集，利用線性插值方法，逐行將原始采集畸變圖像Img中其他行像素插值拉伸至與Centre.寬度一致，得到圖像Imgra h ；
[0036]5)步驟S5，豎直方向矯正:在Imgra h基礎(chǔ)上，以Centreraw處水平方向一個(gè)網(wǎng)格寬度width.為基準(zhǔn)，參照豎直方向矯正基準(zhǔn)點(diǎn)集，利用線性插值方法，將豎直方向每兩個(gè)相鄰矯正基準(zhǔn)位置PiPw間的像素，插值拉伸或壓縮至與寬度Width?！贰拢玫阶罱K矯正圖像 Imgrec。
[0037]其中，在步驟SI中，一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備圖像矯正模板RectifyTemplate,如圖2所示,其由下列三種物體組成:
[0038]a)金屬支架11 ；
[0039]b)由金屬支架支撐的具有一定厚度、一定面積的強(qiáng)散射體有機(jī)材料面板12 ；
[0040]c)附著于有機(jī)材料面板表面，具有一定直徑，并且在豎直與水平兩個(gè)方向等間距放置的金屬絲13。
[0041]需要說明，強(qiáng)散射體有機(jī)材料面板12應(yīng)能在長度和寬度兩個(gè)方向上，覆蓋絕大多數(shù)被檢查人的檢查范圍，因此，在本實(shí)施例中，強(qiáng)散射體有機(jī)材料面板12的高度為2000mm，寬度為1500mm ;為保證散射強(qiáng)度，有機(jī)材料面板12的厚度為50mm ;此外，為保證成像質(zhì)量，金屬絲13的直徑為5mm,在豎直與水平兩個(gè)方向間距相同，為50mm。
[0042]步驟SI中，一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備圖像矯正模板RectifyTemplate實(shí)際成像例圖1mgOTi如圖3所示，其中，圖像中灰度較高的區(qū)域由強(qiáng)散射體有機(jī)材料面板12成像所得，圖像中灰度較低的線由金屬絲13成像所得。
[0043]步驟S2用于對圖3進(jìn)行預(yù)處理，并提取出人體圖像有效成像區(qū)域。
[0044]步驟S2涉及的預(yù)處理過程由以下三個(gè)部分組成:
[0045]a)圖像濾波；
[0046]對ImgOTi采用NL-Means濾波方法進(jìn)行濾波得到圖像Imgfilte,其目的是降低圖像噪聲對后續(xù)預(yù)處理步驟的影響。由于NL-Means濾波是圖像處理領(lǐng)域中的常規(guī)技術(shù)，在此不再贅述其原理，但需要說明的是，NL-Means方法具有既能對圖像平坦區(qū)域具有較好的噪聲抑制效果、又不破壞圖像的邊緣細(xì)節(jié)信息的特點(diǎn)，特別符合背散射X射線信號濾波需求。
[0047]b)圖像拉伸；
[0048]對Imgfilto采用灰度線性拉伸方法得到圖像Imgtran，其目的是提高圖像的對比度，更有利于后續(xù)邊緣檢測與圖像分割過程。以12比特圖像為例，具體圖像拉伸實(shí)現(xiàn)方法是:首先通過灰度直方圖分析，確定一個(gè)低灰度經(jīng)驗(yàn)閾值Iv與一個(gè)高灰度經(jīng)驗(yàn)閾值hv，然后直接將濾波后的圖像Imgf ilte中灰度介于Iv與hv之間的像素灰度拉伸至lv-4095之間；低于Iv部分保持不變；高于hv部分設(shè)置為4095。
[0049]拉伸公式如式⑴所示，其中，I (i，j)表示濾波圖像Imgfilte在(i，j)位置灰度；T(i, j)表示拉伸圖像Imgtran在(i, j)的像素灰度。
【權(quán)利要求】
1.一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備畸變圖像矯正方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)設(shè)計(jì)一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備圖像矯正模板ReCtifyTemplate，并對Rectifylemplate成像,獲得矯正模板圖像ImgOTi ； (2)對ImgOTi進(jìn)行預(yù)處理，提取出人體圖像有效成像區(qū)域Imgvalid； (3)對于Imgvalid，確定水平與豎直兩個(gè)方向上的矯正基準(zhǔn)點(diǎn)集； (4)對原始采集的畸變圖像Img,水平方向矯正,得到圖像Imgrecjl； (5)在Imgrah基礎(chǔ)上，進(jìn)行豎直方向矯正，得到最終矯正圖像Img_。
2.根據(jù)權(quán)力要求I所述一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備畸變圖像矯正方法，其特征在于，在所述步驟(I)中，所述矯正模板由下列三種物體組成: (1)金屬支架； (2)由金屬支架支撐的具有一定厚度、一定面積的強(qiáng)散射體有機(jī)材料面板； (3)附著于有機(jī)材料面板表面，具有一定直徑，并且在豎直與水平兩個(gè)方向等間距放置的金屬絲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備畸變圖像矯正方法，其特征在于，在所述步驟⑵中，預(yù)處理方法由圖像濾波、圖像拉伸、圖像邊緣檢測與分割三部分組成，其中，圖像濾波采用NL-Means濾波方法；圖像拉伸采用線性灰度變換實(shí)現(xiàn)；邊緣檢測使用Sobel邊緣檢測方法實(shí)現(xiàn)；圖像分割，結(jié)合濾波圖像的灰度信息和邊緣強(qiáng)度信息，利用經(jīng)驗(yàn)閾值分割實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備畸變圖像矯正方法，其特征在于，在所述步驟(3)中，極小值檢測方法利用常規(guī)求取曲線極小值方法實(shí)現(xiàn)，即:曲線極小值位置處的值應(yīng)符合其一次導(dǎo)數(shù)等于O且二次導(dǎo)數(shù)大于O。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備畸變圖像矯正方法，其特征在于，在所述步驟⑶中，水平方向上的矯正基準(zhǔn)點(diǎn)集指的是=Imgvalid的每行像素兩端的端點(diǎn)位置；豎直方向上的矯正基準(zhǔn)點(diǎn)集指的是=Imgvalid的各行灰度累積和均值曲線極小值點(diǎn)對應(yīng)的各行位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種背散射X射線人體安全檢查設(shè)備畸變圖像矯正方法，其特征在于，矯正過程由所述步驟(4)水平方向矯正和所述步驟(5)豎直方向矯正組成；圖像矯正方法，基于矯正基準(zhǔn)點(diǎn)集，利用線性插值方式實(shí)現(xiàn)。
【文檔編號】G06T3/40GK103810678SQ201410026144
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】孔維武, 邢羽 申請人:公安部第一研究所, 北京中盾安民分析技術(shù)有限公司