一種x射線安全檢查設(shè)備中行李腳輪的檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及X射線透射成像安檢【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及的是一種X射線安全檢查設(shè)備中行李腳輪的檢測(cè)方法。本發(fā)明提供了一種X射線安全檢查設(shè)備圖像中行李腳輪識(shí)別的方法，借鑒圖像物體識(shí)別的技術(shù)，基于腳輪特有的材料、形狀、位置等方面特征，本發(fā)明提出了一種先找腳輪軸再判定腳輪的識(shí)別方法，該方法能發(fā)現(xiàn)行李圖像中腳輪的位置與范圍，從而對(duì)行李的內(nèi)容分析提供基礎(chǔ)性信息，并減少腳輪被誤判為炸藥的假報(bào)警，提高安全檢查的效率。
【專利說明】一種X射線安全檢查設(shè)備中行李腳輪的檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及X射線透射成像安全檢查【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及的是一種X射線安全檢查設(shè)備中行李腳輪的檢測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在國(guó)內(nèi)外已公開發(fā)表的關(guān)于安全檢查技術(shù)的文獻(xiàn)中，并無直接涉及行李腳輪識(shí)別的文獻(xiàn)，加拿大Optosecurity公司提出了一系列識(shí)別行李中危險(xiǎn)物品或干擾物、例如槍支、手雷以及筆記本的專利，例如其美國(guó)專利20120093367、20130003135，以及其加拿大專利CA02608124，但其中沒有直接提到針對(duì)腳輪的識(shí)別技術(shù)，并沒有把關(guān)注的角度投放于行李自身的特征。國(guó)內(nèi)公安部第一研究所的孔維武等人在其論文《雙能X射線行李箱圖像特征區(qū)域剔除方法》提出了對(duì)行李拉桿進(jìn)行剔除的策略。中國(guó)人民公安大學(xué)的黃加翼等人的論文《高能X射線包裹圖像邊沿特征識(shí)別方法》，主要是利用行李的邊緣特征搜索了提手、鎖扣等純金屬零件等方面的特征，以上文獻(xiàn)并未充分利用腳輪的材料屬性和形狀特征直接對(duì)腳輪進(jìn)行識(shí)別。目前的X射線安檢設(shè)備在探測(cè)行李箱內(nèi)炸藥的過程中，一些行李箱自身的特征，例如腳輪，對(duì)于探測(cè)的精度具有不可忽視的影響，腳輪作為行李箱的重要特征，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)造成了大量誤報(bào)警，明顯影響了設(shè)備性能指標(biāo)。主要原因是腳輪本身的灰度、材料特性與炸藥的差別較小。此外，識(shí)別腳輪還有助于分析行李箱的特征，例如推測(cè)行李箱的種類、拉桿的位置等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了一種先找腳輪軸再判定腳輪的識(shí)別方法。借鑒了圖像物體識(shí)別的技術(shù)，基于腳輪特有的材料、形狀、位置等方面特征來識(shí)別行李的腳輪。從而對(duì)行李的內(nèi)容分析帶來便利，并能有效減少炸藥探測(cè)誤報(bào)警的數(shù)量。
[0004]本發(fā)明提供的一種X射線安全檢查設(shè)備中行李腳輪的檢測(cè)方法，具體包括以下步驟:
[0005]步驟一:建立行李腳輪軸興趣點(diǎn)檢測(cè)模型；
[0006]步驟二:當(dāng)行李進(jìn)入X射線安全檢查設(shè)備的工作區(qū)域中，依據(jù)行李箱腳輪的位置特性，確定行李箱體的主體區(qū)域作為總體搜索范圍，在腳輪容易出現(xiàn)的區(qū)域進(jìn)行搜索，獲得所述腳輪軸的種子區(qū)域；
[0007]步驟三:以種子區(qū)域?yàn)橹敢?，采取興趣點(diǎn)檢測(cè)的方法來確定腳輪軸所在的區(qū)域；
[0008]利用步驟一建立的腳輪軸興趣點(diǎn)檢測(cè)模型，在種子區(qū)域附近搜索到腳輪軸顏色密集分布的興趣點(diǎn)區(qū)域，鎖定腳輪軸興趣點(diǎn)的位置與尺寸；
[0009]步驟四:根據(jù)興趣點(diǎn)所獲得的形狀或位置信息，判斷興趣點(diǎn)周圍是否存在腳輪軸；
[0010]步驟五:在腳輪軸的四周確定是否存在腳輪。
[0011]進(jìn)一步地，在所述方法的步驟一中，事先準(zhǔn)備一定數(shù)量的手工標(biāo)注的腳輪軸實(shí)例圖像，用窗函數(shù)估計(jì)法來估計(jì)顏色點(diǎn)屬于腳輪軸顏色的概率密度。
[0012]進(jìn)一步地，所述步驟二包括以下步驟:
[0013]A步驟:用灰度閾值分割法把行李箱體區(qū)域分割出來，形成0-1 二值圖；
[0014]B步驟:把所述A步驟中得到的0-1 二值圖，通過先微縮12倍再做開運(yùn)算的方式，消除細(xì)節(jié)，去除行李箱體四周附帶的孤立部件，再將微縮二值圖重新放大為原來的尺寸，得到行李箱體的主體區(qū)域；
[0015]C步驟:以行李箱的前端、后端、左右兩端為順序，在對(duì)應(yīng)的行李箱邊界附近進(jìn)行搜索；
[0016]D步驟:在X射線圖像中，利用行李箱的腳輪軸所具有的特定灰度與RGB偽彩色范圍，用閾值分割的方式將腳輪軸的種子區(qū)域分割出來。
[0017]進(jìn)一步地，所述方法的步驟三中興趣點(diǎn)檢測(cè)的方法，包括:
[0018]A步驟:在種子區(qū)域中，用本發(fā)明提出的興趣點(diǎn)檢測(cè)方法，基于腳輪軸顏色概率密度，找到包括腳輪軸的興趣點(diǎn)窗口，該窗口描述了腳輪軸的位置與尺寸；
[0019]B步驟:由于腳輪軸成像角度的差別，腳輪軸呈現(xiàn)啞鈴型、葫蘆型或近似圓形，其中啞鈴型，會(huì)在每個(gè)分體上形成I個(gè)興趣點(diǎn)，根據(jù)組合關(guān)系，把距離很近、尺寸相似的兩個(gè)興趣點(diǎn)組合起來，形成I個(gè)腳輪軸；
[0020]C步驟:淘汰那些興趣點(diǎn)相關(guān)特性不夠突出的興趣點(diǎn)。
[0021]進(jìn)一步地，所述方法的步驟四中，在得到的各個(gè)腳輪軸嫌疑位置即由單個(gè)或2個(gè)興趣點(diǎn)窗口組成的區(qū)域內(nèi)，找到對(duì)稱軸，并將該區(qū)域內(nèi)各像素點(diǎn)的興趣分?jǐn)?shù)垂直投影到對(duì)稱軸上，要求投影累積形成的曲線兩邊高、中間低符合腳輪軸的基本形態(tài)，同時(shí)要求興趣點(diǎn)區(qū)域沿著對(duì)稱軸具有較好的對(duì)稱性。
[0022]進(jìn)一步地，所述方法的步驟五中，包括:
[0023]A步驟:對(duì)于繼續(xù)存在的腳輪軸位置，在其四周尋找I個(gè)橢圓，先進(jìn)行邊緣點(diǎn)檢測(cè)，再通過霍夫變換確定橢圓方程的參數(shù)即X軸半徑和Y軸半徑，并保證參數(shù)間具有合理的大小關(guān)系，確定存在橢圓狀的腳輪；
[0024]B步驟:行李箱主軸與圖像主軸常存在一定角度，霍夫變換需重復(fù)多次，將橢圓的X軸/Y軸在圖像中旋轉(zhuǎn)多種角度重復(fù)處理，找到最大霍夫變換值，所述最大霍夫變換值，要大于一定閾值，否則不能認(rèn)為周邊存在橢圓；
[0025]C步驟:淘汰孤立存在或位置顯然不合理的腳輪位置。
[0026]進(jìn)一步地，所述腳輪軸的特征為腳輪軸的灰度、材料特性與形狀。
[0027]進(jìn)一步地，所述腳輪軸特性為腳輪軸采用輕質(zhì)合金材料。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)越效果在于:本發(fā)明提供了一種X射線安全檢查設(shè)備圖像中行李腳輪識(shí)別的方法，該方法能發(fā)現(xiàn)行李圖像中腳輪的位置與范圍，從而對(duì)行李的內(nèi)容分析提供基礎(chǔ)性信息，并減少腳輪被誤判為炸藥的假報(bào)警，提高安全檢查的效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明在X射線圖像中進(jìn)行腳輪檢測(cè)的方法流程圖；
[0030]圖2為腳輪輪軸嵌入在行李箱底板的行李箱體圖；
[0031]圖3為腳輪懸于行李箱之外且能夠自由旋轉(zhuǎn)的行李箱體圖；
[0032]圖4為腳輪軸形狀圖；
[0033]圖5為本發(fā)明的檢測(cè)流程示例圖。
[0034]附圖標(biāo)記如下:
[0035]a-啞鈴型腳輪軸圖，b-葫蘆型腳輪軸圖，C-近似圓形腳輪軸圖，d-行李箱原圖，e-行李箱分割結(jié)果，f-腳輪軸的搜索范圍，g-黑色框?qū)?yīng)檢測(cè)到的興趣點(diǎn)窗口，h-黑色框?qū)?yīng)檢測(cè)到的腳輪。

【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0037]實(shí)施例1
[0038]結(jié)合說明書附圖1-5，具體說明本發(fā)明，本發(fā)明提供了一種X射線安全檢查設(shè)備中行李腳輪的檢測(cè)方法，包括以下步驟:
[0039]步驟一:建立行李腳輪軸“興趣點(diǎn)”檢測(cè)模型；
[0040]步驟二:當(dāng)行李進(jìn)入X射線安全檢查設(shè)備的工作區(qū)域中，依據(jù)行李箱腳輪的位置特性，確定行李箱體的“主體區(qū)域”作為總體搜索范圍，在腳輪容易出現(xiàn)的區(qū)域進(jìn)行搜索，獲得所述腳輪軸的“種子區(qū)域”，提供初步的搜索范圍；
[0041]步驟三:以“種子區(qū)域”為指引，采取“興趣點(diǎn)”檢測(cè)的方法來確定腳輪軸所在的區(qū)域；
[0042]利用步驟一建立的腳輪軸“興趣點(diǎn)”檢測(cè)模型，在“種子區(qū)域”附近搜索到腳輪軸顏色密集分布的“興趣點(diǎn)區(qū)域”，鎖定腳輪軸興趣點(diǎn)的位置與尺寸；
[0043]步驟四:根據(jù)“興趣點(diǎn)”所獲得的形狀或位置信息，判斷“興趣點(diǎn)”周圍是否存在腳輪軸；
[0044]步驟五:在腳輪軸的四周確定是否存在腳輪。
[0045]所述步驟二包括以下步驟:
[0046]A步驟:用灰度閾值分割法把行李箱體區(qū)域分割出來，形成0-1 二值圖；
[0047]B步驟:把所述A步驟中得到的0-1 二值圖，通過先微縮12倍再做開運(yùn)算的方式，消除細(xì)節(jié)，去除行李箱體四周附帶的孤立部件，再將微縮二值圖重新放大為原來的尺寸，得到行李箱體的主體區(qū)域；
[0048]C步驟:以行李箱的前端、后端、左右兩端為順序，在對(duì)應(yīng)的行李箱邊界附近進(jìn)行搜索；
[0049]D步驟:在X射線圖像中，利用行李箱的腳輪軸所具有的特定灰度與RGB偽彩色范圍，用閾值分割的方式將腳輪軸的種子區(qū)域分割出來。
[0050]所述方法的步驟三中“興趣點(diǎn)”檢測(cè)的方法，包括:
[0051]A步驟:在種子區(qū)域中，用本發(fā)明提出的興趣點(diǎn)檢測(cè)方法，基于腳輪軸顏色概率密度，找到包括腳輪軸的興趣點(diǎn)窗口，該窗口描述了腳輪軸的位置與尺寸；
[0052]B步驟:由于腳輪軸成像角度的差別，腳輪軸呈現(xiàn)啞鈴型、葫蘆型或近似圓形，其中啞鈴型，會(huì)在每個(gè)分體上形成I個(gè)“興趣點(diǎn)”，根據(jù)組合關(guān)系，把距離很近、尺寸相似的兩個(gè)興趣點(diǎn)組合起來，形成I個(gè)腳輪軸；
[0053]C步驟:淘汰那些興趣點(diǎn)相關(guān)特性不夠突出的興趣點(diǎn)。
[0054]所述方法的步驟四中，在得到的各個(gè)腳輪軸嫌疑位置即由單個(gè)或2個(gè)興趣點(diǎn)窗口組成的區(qū)域內(nèi)，找到對(duì)稱軸，并將該區(qū)域內(nèi)各像素點(diǎn)的興趣分?jǐn)?shù)垂直投影到對(duì)稱軸上，要求投影累積形成的曲線兩邊高、中間低符合腳輪軸的基本形態(tài)，同時(shí)要求興趣點(diǎn)區(qū)域沿著對(duì)稱軸具有較好的對(duì)稱性。
[0055]所述方法的步驟五包括以下步驟:
[0056]A步驟:對(duì)于繼續(xù)存在的腳輪軸位置，在其四周尋找I個(gè)橢圓，先進(jìn)行邊緣點(diǎn)檢測(cè)，再通過霍夫變換確定橢圓方程的參數(shù)即X軸半徑和Y軸半徑，并保證參數(shù)間具有合理的大小關(guān)系，確定存在橢圓狀的腳輪；
[0057]B步驟:行李箱主軸與圖像主軸常存在一定角度，霍夫變換需重復(fù)多次，將橢圓的X軸/Y軸在圖像中旋轉(zhuǎn)多種角度重復(fù)處理，找到最大霍夫變換值，所述最大霍夫變換值，要大于一定閾值，否則不能認(rèn)為周邊存在橢圓；
[0058]C步驟:淘汰孤立存在或位置顯然不合理的腳輪位置。
[0059]所述腳輪軸的特征為腳輪軸的灰度、材料特性與形狀，所述腳輪軸特性為腳輪軸采用輕質(zhì)合金材料。圖1給出了本發(fā)明在X射線圖像中進(jìn)行腳輪檢測(cè)的方法流程圖。如附圖2和圖3所示的行李箱典型的腳輪形態(tài)，行李腳輪主要包含兩類:一類是腳輪軸嵌入在行李箱底板中，如圖2所示；另一類是腳輪懸于箱體之外，能夠自由旋轉(zhuǎn)，如圖3所示，后者做為箱體之外孤立的部件，可以比較容易地用形態(tài)學(xué)操作予以排除，故本發(fā)明識(shí)別的主要目標(biāo)是前者。由于腳輪軸是腳輪的最鮮明特征，所以本發(fā)明首先要識(shí)別腳輪軸，利用簡(jiǎn)單的材料信息特征，獲得腳輪軸的種子區(qū)域；然后在種子區(qū)域附近搜索腳輪軸的存在；最后再在腳輪軸的四周搜索腳輪本身。為了尋找腳輪軸的種子區(qū)域，在腳輪容易出現(xiàn)的區(qū)域進(jìn)行搜索，所以先確定I個(gè)總體搜索范圍，為此先獲得行李箱體的“主體區(qū)域”，步驟包括:
[0060]1.把行李箱區(qū)域分割出來，這用簡(jiǎn)單的灰度閾值分割法即可，形成0-1 二值圖；
[0061]2.把步驟1.中得到的二值圖，微縮為原來的1/12大小，進(jìn)行若干輪的開運(yùn)算消除細(xì)節(jié)，即可去除箱體四周附帶的孤立部件；
[0062]3.將經(jīng)過開運(yùn)算的微縮二值圖重新放大為12倍，得到箱體的主體區(qū)域。
[0063]行李箱上的腳輪一般都存在于行李箱主體區(qū)域的四邊附近，從安檢現(xiàn)場(chǎng)操作的習(xí)慣來說，最大的可能性是腳輪在行李箱的前端，其次是行李箱的后端，行李箱左右兩端的可能性較小。所以，在搜索腳輪時(shí)，以前端、后端、左右兩端為順序，在對(duì)應(yīng)的行李箱邊界附近進(jìn)行搜索，在X射線圖像中，腳輪軸通常具有較低的灰度，并且在RGB偽彩色圖中，G表示綠色分量圖，其能夠凸顯出腳輪軸的主體范圍，這主要是因?yàn)槟_輪軸通常由輕質(zhì)的合金制成。
為此，高能灰度低于一定閾值;Clra以及G分量低于一定閾值T^ters的像素，可以作為腳輪軸的種子像素，將彼此相鄰的種子像素連接起來形成聯(lián)通區(qū)域，作為腳輪軸的種子區(qū)域，并濾除像素面積過小的種子區(qū)域。腳輪軸種子區(qū)域提供了初步的搜索范圍，接下來以種子區(qū)域?yàn)橹腹璉，采取“興趣點(diǎn)”檢測(cè)的方法來確定完整的腳輪軸所在的區(qū)域。所謂“興趣點(diǎn)”，在本實(shí)施例中是指腳輪軸顏色的像素密布的位置，通常用Score (x，y) = P(cx，y)表示一個(gè)像素點(diǎn)的“興趣”分?jǐn)?shù)，P(c)相當(dāng)于腳輪軸顏色概率密度表，cx，y表示圖像位置U，y)的RGB顏色向量。
[0064]

【權(quán)利要求】
1.一種X射線安全檢查設(shè)備中行李腳輪的檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:建立行李腳輪軸興趣點(diǎn)檢測(cè)模型； 步驟二:當(dāng)行李進(jìn)入X射線安全檢查設(shè)備的工作區(qū)域中，依據(jù)行李箱腳輪的位置特性，確定行李箱體的主體區(qū)域作為總體搜索范圍，在腳輪容易出現(xiàn)的區(qū)域進(jìn)行搜索，獲得所述腳輪軸的種子區(qū)域； 步驟三:以種子區(qū)域?yàn)橹敢扇∨d趣點(diǎn)檢測(cè)的方法來確定腳輪軸所在的區(qū)域；利用步驟一建立的腳輪軸興趣點(diǎn)檢測(cè)模型，在種子區(qū)域附近搜索到腳輪軸顏色密集分布的興趣點(diǎn)區(qū)域，鎖定腳輪軸興趣點(diǎn)的位置與尺寸； 步驟四:根據(jù)興趣點(diǎn)所獲得的形狀或位置信息，判斷興趣點(diǎn)周圍是否存在腳輪軸； 步驟五:在腳輪軸的四周確定是否存在腳輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述X射線安全檢查設(shè)備中行李腳輪的檢測(cè)方法，其特征在于，所述方法步驟一中，事先準(zhǔn)備一定數(shù)量的手工標(biāo)注的腳輪軸實(shí)例圖像，用窗函數(shù)估計(jì)法來估計(jì)顏色點(diǎn)屬于腳輪軸顏色的概率密度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述X射線安全檢查設(shè)備中行李腳輪的檢測(cè)方法，其特征在于，所述方法步驟二包括以下步驟: A步驟:用灰度閾值分割法把行李箱體區(qū)域分割出來，形成0-1 二值圖； B步驟:把所述A步驟中得到的0-1 二值圖，通過先微縮12倍再做開運(yùn)算的方式，消除細(xì)節(jié)，去除行李箱體四周附帶的孤立部件，再將微縮二值圖重新放大為原來的尺寸，得到行李箱體的主體區(qū)域； C步驟:以行李箱的前端、后端、左右兩端為順序，在對(duì)應(yīng)的行李箱邊界附近進(jìn)行搜索；D步驟:在X射線圖像中，利用行李箱的腳輪軸所具有的特定灰度與RGB偽彩色范圍，用閾值分割的方式將腳輪軸的種子區(qū)域分割出來。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述X射線安全檢查設(shè)備中行李腳輪的檢測(cè)方法，其特征在于，所述方法的步驟三中興趣點(diǎn)檢測(cè)的方法，包括: A步驟:在種子區(qū)域中，用本發(fā)明提出的興趣點(diǎn)檢測(cè)方法，基于腳輪軸顏色概率密度，找到包括腳輪軸的興趣點(diǎn)窗口，該窗口描述了腳輪軸的位置與尺寸； B步驟:由于腳輪軸成像角度的差別，腳輪軸呈現(xiàn)啞鈴型、葫蘆型或近似圓形，其中啞鈴型，會(huì)在每個(gè)分體上形成I個(gè)興趣點(diǎn)，根據(jù)組合關(guān)系，把距離很近、尺寸相似的兩個(gè)興趣點(diǎn)組合起來，形成I個(gè)腳輪軸； C步驟:淘汰那些興趣點(diǎn)相關(guān)特性不夠突出的興趣點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述X射線安全檢查設(shè)備中行李腳輪的檢測(cè)方法，其特征在于，所述方法的步驟四中，在得到的各個(gè)腳輪軸嫌疑位置即由單個(gè)或2個(gè)興趣點(diǎn)窗口組成的區(qū)域內(nèi)，找到對(duì)稱軸，并將該區(qū)域內(nèi)各像素點(diǎn)的興趣分?jǐn)?shù)垂直投影到對(duì)稱軸上，要求投影累積形成的曲線兩邊高、中間低符合腳輪軸的基本形態(tài)，同時(shí)要求興趣點(diǎn)區(qū)域沿著對(duì)稱軸具有較好的對(duì)稱性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述X射線安全檢查設(shè)備中行李腳輪的檢測(cè)方法，其特征在于，所述方法的步驟五中，包括: A步驟:對(duì)于繼續(xù)存在的腳輪軸位置，在其四周尋找I個(gè)橢圓，先進(jìn)行邊緣點(diǎn)檢測(cè)，再通過霍夫變換確定橢圓方程的參數(shù)即X軸半徑和Y軸半徑，并保證參數(shù)間具有合理的大小關(guān)系，確定存在橢圓狀的腳輪； B步驟:行李箱主軸與圖像主軸常存在一定角度，霍夫變換需重復(fù)多次，將橢圓的X軸/Y軸在圖像中旋轉(zhuǎn)多種角度重復(fù)處理，找到最大霍夫變換值，所述最大霍夫變換值，要大于一定閾值，否則不能認(rèn)為周邊存在橢圓； C步驟:淘汰孤立存在或位置顯然不合理的腳輪位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述X射線安全檢查設(shè)備中行李腳輪的檢測(cè)方法，其特征在于，所述腳輪軸的特征為腳輪軸的灰度、材料特性與形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述X射線安全檢查設(shè)備中行李腳輪的檢測(cè)方法，其特征在于，所述腳輪軸特性為腳輪軸采用輕質(zhì)合金材料。
【文檔編號(hào)】G06T5/00GK104166963SQ201410378395
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】王宇石, 楊立瑞, 李保磊, 孔維武, 查艷麗 申請(qǐng)人:公安部第一研究所, 北京中盾安民分析技術(shù)有限公司