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太赫兹成像技术在人体安检领域的研究进展

上海理工大学学报 2019年第1期41卷 46-51页

作者：蒋林华王尉苏童慧鑫岳贵阳黄慧上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

分析了太赫兹波的特点及其在人体成像安检中应用的潜在优势,概述了国内外太赫兹人体成像安检的发展现状,总结了太赫兹人体成像安检技术正在向阵列化、多频段、复合式方向发展,并对国内外学者在太赫兹图像处理算法上的研究成果进行了总结。

关键词：太赫兹人体成像隐藏物品检测人体安检图像处理

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基于CBS的人体安检图像组合增强方法

核电子学与探测技术 2011年第1期31卷 17-21,38页

作者：王怀颖章毓晋杨立瑞李东公安部第一研究所北京100048 清华大学电子工程系北京100084

在X射线人体康普顿背散射(CBS)安检系统中,图像的清晰度对于识别隐匿在人体上的违禁品非常重要。根据人体CBS图像的特点,从人眼视觉感知的特点出发,提出了一种图像组合增强方法,明显改善了图像质量,获得了层次清晰、轮廓分明、背景均匀... 详细信息

在X射线人体康普顿背散射(CBS)安检系统中,图像的清晰度对于识别隐匿在人体上的违禁品非常重要。根据人体CBS图像的特点,从人眼视觉感知的特点出发,提出了一种图像组合增强方法,明显改善了图像质量,获得了层次清晰、轮廓分明、背景均匀的CBS图像。

关键词：康普顿背散射(CBS) 图像增强人体安检

一种用于人体安检的三维稀疏太赫兹快速成像算法

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雷达学报（中英文） 2016年第3期5卷 271-277页

作者：刘玮李超张群英方广有中国科学院电磁辐射与探测技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100039

太赫兹全息成像技术在人体安检成像、隐匿武器检测、无损检测等领域具有广阔的应用前景。该文提出了一种能够避免产生距离混叠现象的3维稀疏太赫兹快速成像体制和成像算法。该方法通过对太赫兹雷达的3维成像几何及相应回波模型的分析,... 详细信息

太赫兹全息成像技术在人体安检成像、隐匿武器检测、无损检测等领域具有广阔的应用前景。该文提出了一种能够避免产生距离混叠现象的3维稀疏太赫兹快速成像体制和成像算法。该方法通过对太赫兹雷达的3维成像几何及相应回波模型的分析,利用随机稀疏频点数据来有效消除距离混叠现象;同时利用对稀疏回波数据的频谱搬移和插值来获得包含目标完整信息的3维数据,以实现对目标的3维分辨成像。通过对0.2 THz波段的仿真和实验数据的重建,验证了算法的正确性和有效性。

关键词：太赫兹全息成像快速稀疏成像人体安检

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基于CBS人体安检图像的噪声滤除方法

核电子学与探测技术 2014年第7期34卷 889-892页

作者：戴维迪梅伟王亭亭贾重王玉川天津大学计算机学院天津300072 天津市认知计算与应用重点实验室天津300072 天津重方科技有限公司天津300134

为滤除处于开放环境下的CBS人体安检图像上的噪声干扰,针对CBS人体安检图像噪声数据类型,对比研究了不同噪声滤除方法在CBS人体安检图像的应用效果,提出了一种面向CBS图像的混合中值高斯噪声滤除方法,基于PSNR和MAE的量化实验结果证明... 详细信息

为滤除处于开放环境下的CBS人体安检图像上的噪声干扰,针对CBS人体安检图像噪声数据类型,对比研究了不同噪声滤除方法在CBS人体安检图像的应用效果,提出了一种面向CBS图像的混合中值高斯噪声滤除方法,基于PSNR和MAE的量化实验结果证明了该方法在CBS人体安检成像上的有效性。

关键词：康普顿背散射图像噪声噪声滤除人体安检

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主动式近距离太赫兹人体安检技术分析

微波学报 2015年第4期31卷 93-96页

作者：乔灵博王迎新赵自然牛轶杰陈志强清华大学工程物理系粒子技术与辐射成像教育部重点实验室北京100084

主动式近距离太赫兹成像技术在人体安检领域已经有了广泛的应用,目前主要有平面扫描、圆柱扫描、扇束扫描三种成像模式。对此三种成像模式的成像原理进行了介绍,对比了不同成像模式的优缺点,同时分析了影响成像质量的因素,从分辨率、信... 详细信息

主动式近距离太赫兹成像技术在人体安检领域已经有了广泛的应用,目前主要有平面扫描、圆柱扫描、扇束扫描三种成像模式。对此三种成像模式的成像原理进行了介绍,对比了不同成像模式的优缺点,同时分析了影响成像质量的因素,从分辨率、信噪比和伪影去除三个方面探讨了提高图像质量的方法,为研发新型主动式近距离太赫兹人体安检设备提供了参考。

关键词：主动式近距离太赫兹成像人体安检

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面向人体安检的毫米波转台成像实验

太赫兹科学与电子信息学报 2018年第1期16卷 90-95页

作者：郑岱阳解金豹张磊笪敏尹治平合肥工业大学光电技术研究院安徽合肥230009

提出2种基于前视和斜下视圆周扫描的毫米波人体安检方案,该方案采用1对收发分置天线沿圆周扫描,利用矢量网络分析仪、喇叭天线和高精确度转台搭建了毫米波成像实验平台。为了验证2种方案及相应的波数域算法的有效性,通过毫米波转台实验... 详细信息

提出2种基于前视和斜下视圆周扫描的毫米波人体安检方案,该方案采用1对收发分置天线沿圆周扫描,利用矢量网络分析仪、喇叭天线和高精确度转台搭建了毫米波成像实验平台。为了验证2种方案及相应的波数域算法的有效性,通过毫米波转台实验对多个目标反演成像,并得到了良好的实验结果。实验结果表明,本文提出的2种毫米波人体安检方案都具有一定的可行性。

关键词：人体安检毫米波成像波数域算法转台圆周合成孔径雷达

被动式太赫兹人体安检图像可疑物体检测与识别

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被动式太赫兹人体安检图像可疑物体检测与识别

作者：刘英双广东工业大学

学位级别：硕士

对人员密集场所进行安全检查和安全监控是防范安全事件发生的最有效方法。太赫兹成像技术采用太赫兹频段进行物体识别,具备安全性、穿透性和指纹特性等特性,能够区别不同可疑物体,被动式太赫兹成像无需太赫兹辐射源,在人体安检领域有着... 详细信息

对人员密集场所进行安全检查和安全监控是防范安全事件发生的最有效方法。太赫兹成像技术采用太赫兹频段进行物体识别,具备安全性、穿透性和指纹特性等特性,能够区别不同可疑物体,被动式太赫兹成像无需太赫兹辐射源,在人体安检领域有着广阔和重要的应用前景。目前太赫兹技术已逐渐开始用于地铁、公共场馆等密集人流安检,被动式太赫兹成像速度已可达到10帧/秒。因生产成本与技术工艺的限制,被动式太赫兹成像系统生成的太赫兹图片信噪比较低、分辨率不高。对于可疑物体的识别,单凭安检人员观测难以辨别可疑物体,且速度较慢;在自动检测方面,传统方法采用图像分割、定位、识别的检测流程,难以满足快速安检检测精度和速度的要求。近年来,由于深度学习技术的迅猛发展和应用,图像物体检测和识别的精度和速度都得到了很大提高。采用基于深度学习的检测方法,不但可以提高安检的可靠性与效率,而且能够快速识别人眼难以识别的目标可疑物体。本文研究内容和成果如下:(1)研究被动式太赫兹安检图像超分辨率重建,提出和建立了基于生成对抗网络的太赫兹安检图像超分辨率重建模型。基于SRGAN算法,针对被动式太赫兹图像特点对算法结构和判别方法进行改进,提高太赫兹图像质量。(2)研究基于卷积神经网络的被动式太赫兹人体安检图像物体检测方法,重点研究基于区域选择的Faster-R-CNN算法和基于非区域选择SSD算法,比较它们应用于被动式太赫兹人体安检图像物体检测和识别的性能。(3)设计和实现被动式太赫兹离线建模和在线检测应用软件系统,包括被动式太赫兹人体安检图像物体检测系统架构、图像资源管理与离线建模系统、人体安检图像物体在线检测和识别系统。本文研发的被动式太赫兹离线建模和在线检测应用软件系统,物体检测兼顾准确率及速度,系统实现了线上收集及丰富训练数据集、线下不断优化模型并将模型更新至线上系统的闭环。实验结果表明,采用SSD算法,太赫兹人体安检图像物体检测精度达到74.5%,检测速度达到每秒12帧,在线检测能够满足快速安检需求。

关键词：人体安检被动式太赫兹图像超分辨率重建物体检测和识别

毫米波主被动复合人体安检成像的高效仿真技术研究

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毫米波主被动复合人体安检成像的高效仿真技术研究

作者：林佳男南京理工大学

学位级别：硕士

在国内外公共安全形势错综复杂的今天,人们对人体安全检查的关注度逐年增长。毫米波相比X光,光子能量较低,几乎不会对人体造成损伤,相比红外具有优良的穿透性,因此毫米波成像技术成为了人们心目中实施人体安检不可替代的重要手段。毫米... 详细信息

在国内外公共安全形势错综复杂的今天,人们对人体安全检查的关注度逐年增长。毫米波相比X光,光子能量较低,几乎不会对人体造成损伤,相比红外具有优良的穿透性,因此毫米波成像技术成为了人们心目中实施人体安检不可替代的重要手段。毫米波安检成像数据由实测或仿真获得,其中仿真为毫米波成像系统设计提供理论支撑,但计算时间很漫长。本文以提高毫米波主被动复合人体安检成像仿真效率为出发点,开展了以下的研究工作:1.针对光滑平面和粗糙表面,分别给出了发射率计算模型。介绍了毫米波被动成像和主动成像的成像原理。2.在被动安检成像中,采用了逆向射线跟踪算法计算辐射亮温并绘制辐射亮温分布图。对其中涉及到的粗糙表面发射率计算部分提出了改进快速物理光学法,所提算法较常规的解析近似法适用范围更广,较传统的物理光学法具有较高的计算效率。最后对比分析了采用光滑平面发射率与粗糙表面发射率的毫米波被动成像结果。3.在主动安检成像中,本文提出了基于多图形处理器(GPU)并行计算的毫米波主动人体安检成像快速仿真方法。该方法运用在多GPU硬件平台上,加速了弹跳射线法计算毫米波散射回波的过程,并利用窄波束天线扫描获取高分辨率的毫米波主动人体安检三维仿真图像。最后通过几个典型安检场景算例可以看出其收获了显著的加速效果。

关键词：毫米波成像人体安检主被动复合发射率 GPU并行计算

被动式太赫兹人体安检图像小目标检测方法研究

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被动式太赫兹人体安检图像小目标检测方法研究

作者：张骋广东工业大学

学位级别：硕士

随着被动式太赫兹成像技术不断发展,被动式太赫兹成像设备开始广泛应用于公共交通的人体安检。但被动式太赫兹设备在成像过程中容易产生随机噪声,并且在成像过程中物体的特征可能会丢失,而且被动式太赫兹图像具有对比度低、边缘模糊等... 详细信息

随着被动式太赫兹成像技术不断发展,被动式太赫兹成像设备开始广泛应用于公共交通的人体安检。但被动式太赫兹设备在成像过程中容易产生随机噪声,并且在成像过程中物体的特征可能会丢失,而且被动式太赫兹图像具有对比度低、边缘模糊等特点。这些都为被动式人体安检图像中的目标检测带来了极大的困难,并且在一些特定安检场合（例如机场）还需要快速准确检测出人体安检图像中的小目标违禁品,而小目标检测也一直是检测领域的难点问题。针对被动式太赫兹图像中存在的随机噪声和对比度低等问题,现阶段研究的各种预处理算法仅仅是为了提高被动式太赫兹图像的质量;同时,针对动式太赫兹设备在成像过程中特征丢失的研究较少;而在小目标检测方面,传统的检测方法和单纯的深度学习检测方法在准确率和速度上都难以满足人体安检的需求。针对被动式太赫兹人体安检图像的特点和小目标检测准确率低等问题,本文通过结合预处理和图像融合技术的深度学习检测方法解决了上述问题,主要成果如下:（1）针对被动式太赫兹图像中存在的随机噪声、对比度低以及边缘模糊的特点,分析和对比了各种去噪算法和增强算法的处理效果。实验结果表明中值滤波结合对数非线性变换能够有效抑制随机噪声、增强图对比度,为后面小目标检测提供了有利条件。（2）针对被动太赫兹传感器硬件原因导致特征缺失的问题,分析和对比了各种图像配准和融合算法,并通过实验得出基于特征的图像配准算法结合像素级别的图像融合方法可以在一定程度上改良图像质量,解决特征缺失的问题。（3）针对小目标物体检测的准确率问题,本文提出对SSD模型进行优化（以下简称:OSSD模型）,通过对特征提取层的调整、对预选框大小和长宽比的聚类分析以及数据增强上的补充,提高了模型小目标检测的准确率。（4）提出结合预处理和图像融合技术的OSSD检测模型。进一步提高了检测小目标物体的准确率。同时,也提高了一般目标物体检测的准确率。上述算法的实验结果表明,结合预处理和图像融合的OSSD模型,在满足安检场景需求的同时,提高了小目标物体检测的准确率,准确率达到了75.1%,还提高了一般目标检测的准确率,检测的准确率达到77.5%。

关键词：人体安检被动式太赫兹图像小目标检测图像融合 SSD优化