技术领域
[0001] 本实用新型涉及智能安防监控技术领域，尤其涉及X射线安检机自动检测报警、基于图像的危险品自动识别研究领域，具体涉及一种基于三维X射线成像的危险品自动识别装置。
背景技术
[0002] 目前在机场、车站、政府大楼、监狱等需要进行安全检查的地方大多都配备有X射线安检机，通过X射线对行李物品进行成像，然后由操作人员观察显示器上的行李X射线图像快速判断行李内是否有违禁物品。操作人员通过训练需要能够快速、准确的对行李图像进行判断，尽可能的减少开包检查次数，保证人员快速通行。在行李检查过程中，完全依靠人眼进行观察，要求操作人员必须对违禁品的形状、
颜色等图像特征相当熟悉，并且需要积累大量经验。操作人员需要长时间集中注意
力进行安全检查，工作量巨大；由操作人员值守判断准确率较高，但是易受各种外界因素影响，难以保证系统的
稳定性。
[0003] 为了辅助安检仪操作人员进行行包违禁品检查，有些安检仪已经带有危险品识别功能，但是只能作为初级辅助检测手段，误报率和漏报率都较高，无法达到自动识别报警的要求。
专利申请公布的“医用和工业用X射线实时立体成像装置(CN201010271777.3)”，它通过X射线源和X射线图像探测器在一定距离内产生移动或转动实现X射线的三维成像，可以显示被检对象的X射线三维图像和内中部件的三维
定位。但该设备并不具备自动数据分析、被检物自动识别等功能。
[0004] 专利申请公布的“基于
层析成像的X光机与探测器几何
位置关系的标定方法(CN201410517688.0)”，提出典型的层析成像系统中，X射线探测仪由机械装置固定在特定轨道上移动，但是往往光机和探测器之间的相对位置并不固定，会导致在成像过程中人们无法准确的知道每次曝光时探测器和X射线探测仪之间的相对位置关系，而这种不确定关系也会直接导致人们无法得到理想的重建图像。它提出了一种基于层析成像的X光机与探测器几何位置关系的标定方法。但该
发明也不涉及成像结果的分析和识别，无法实现危险品的自动识别。实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的在于，针对现有X射线安检仪在自动危险品识别方面存在的不足，提供一种三维的X射线成像的危险品自动识别装置。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：基于三维X射线立体成像的危险品自动识别装置，该装置由三维X射线安检机和
数据处理单元两大部分组成，三维X射线安检机包括X射线发射管、运动机构、电源、控制
电路、电动滚筒、皮带、计算机和显示器；数据处理单元包括
信号输入
接口、
图形处理单元、信号输出接口、报警单元和供电系统，信号输入接口包括用于接收三维X射线图像信号的PCIE接口和为接收其他探测设备数据的预留串行接口；图形处理单元是用于对三维X射线图像信号和其他探测信号进行分析的GPU；信号输出接口包括返回处理后三维图像使用的VGA接口、输出报警信号的串行接口；报警单元包括
LED灯、蜂鸣器及显示器，供电系统用于为图形处理单元、报警单元供电。
[0007] 其中，数据处理单元集成在一
块电路板上实现，包括一个电源接口、若干个串行接口、两个PCIE接口，电源接口与电源连接；输入串行接口作为预留口和其他探测器连接，输入PCIE接口用于连接三维X射线安检机和图形处理单元，将原始图像数据输入到图形处理单元中，处理后的图像通过网络接口连接至X射线安检机并将结果显示在LCD
液晶屏上；蜂鸣器和LED灯通过串行接口与图形处理单元连接。
[0008] 本实用新型与
现有技术相比的优点在于：
[0009] 随着技术的快速发展，很多城市都在新建地
铁、高铁，对安检仪的需求也非常大，而目前我国的人工
费用也逐年升高，使用这种有更高识别率的三维X射线安检机提供基于
图像识别的危险品检测技术，能够减少安检人员的需求量，降低安检人员的工作强度，提高安检效率。另外，本装置还预留其他信息输入接口，可将其他探测手段获取的数据，如金属探测、拉曼探测、
中子探测的数据汇集到处理单元内，进行多种数据的融合处理，得到鲁棒性更高、探测准确率更高的结果。由于本发明的多接口、功能模块独立耦合的设计，提高了装置的实用性，利于后期设备改造。在
信号处理部分，将使用智能图像信息分析方法进行行包危险品探测，促进安检设备的智能化。
附图说明
[0010] 图1是三维X射线安检机行李危险品自动检测报警装置结构图。
[0011] 图2是信号处理单元外观示意图。
[0012] 图3是设备的安装布局及连接方式示意图。
[0013] 图4是三维X射线安检机行李危险品自动检测报警装置的运行
流程图。
[0014] 图5是三维X射线安检机行李危险品自动检测
算法流程图。
具体实施方式
[0015] 下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。参见图1本装置的具体结构如下：
[0016] 基于三维X射线立体成像系统的危险品检测自动报警装置由三维X射线安检机和数据处理单元两大部分组成。三维X射线安检机由X射线发射管、运动机构、电源、控制电路、电动滚筒、皮带、计算机、显示器等构成；数据处理部分包括信号输入接口101、图形处理单元(GPU)102、信号输出接口103、报警单元104和供电系统105。信号输入接口包括用于接收三维X射线图像信号的PCIE接口、为接收其他探测设备数据的预留串行接口等；图形处理单元是用于对三维X射线图像信号和其他探测信号进行分析的GPU；信号输出接口包括返回处理后三维图像使用的VGA接口、输出报警信号的串行接口；报警单元包括LED灯、蜂鸣器及显示器。供电系统用于为图形处理单元、报警单元供电。
[0017] 图形处理部分集成在一块电路板上实现，包括一个电源接口、若干个串行接口、两个PCIE接口。电源接口与电源连接；输入串行接口作为预留口和其他探测器连接，输入PCIE接口用于连接三维X射线安检机和图形处理单元，将原始图像数据输入到信号处理器中；蜂鸣器和LED灯通过串行接口与
数字信号处理器连接；处理后的图像通过网络接口连接至X射线安检机并将结果显示在LCD液晶屏上。图2是数据处理单元外观。201是GPU芯片；202预留的是串行信号输入接口；203是数据处理单元电源接口，用于给整个数据处理单元供电；204是PCIE接口，用于传输三维X射线图片；205是信号输出串口，输出系统状态、故障信息、报警信息等数据；208是
触摸屏，可进行输出选择，可以选择声音报警、灯光报警、图像报警，三种模式为复选式；209是主机
开关按键；210是信号处理单元面板，所有组件都集成在该面板上。
[0018] 图3是设备的安装(连接)方式示意图。301为置物台，302为三维X射线探测仪，303为
液晶显示器，304为数据处理单元，其中包含输入输出接口、蜂鸣器和LED灯，305为电源，306是数据处理单元与显示器的连接，307为数据处理单元与主机连接的通道，包括供电系统的连接和信号连接。旅客通过安检机时将行包置于301上，当行包通过302时，探测器探测到的信号(包括X射线图像和后期扩展之后得到的如金属探测信号等)通过307的PCIE接口和串行接口发送到信号处理单元。处理之后的结果(包括带有标记的三维X射线图像、声音和灯光报警信号)发送到液晶显示器303和蜂鸣器及LED灯。
[0019] 图4是本自动行包安检机工作流程图。设备通电启动后，302内的皮带开始转动，当有旅客将行包放置在置物台上时，皮带
加速转动，行包通过302的检测通道，此时302捕获
通带内的行包三维X射线图像，图像会进入数据处理单元。数据处理单元中已存有前期训练好的分类器模型。捕获的X射线图像经过图像滤波和非线性增强、
片层图像插值、
三维重建、三维
图像分割、特征提取和分类识别，最终会得到是否是危险品的分类结果。如果是危险品，则将危险品区域圈出并标注危险品的可能名称，根据触摸屏208上的选择发出声音、灯光报警，提示相关安检人员进行查看。
[0020] 系统中信号的具体处理过程如下：
[0021] X射线图像信号：信号进入数据处理单元的GPU芯片201中，通过相应的算法判断视场中是否有危险品出现，如果有，则在图像上标注相关危险品信息并将图像通过PCIE接口传输到主机并在液晶显示器中显示，可以通过触摸屏选择声音报警、灯光报警或图像报警。
[0022] 其他探测信号：在系统扩展后，会同时探测金属、液体等信息，这些信号也会送入数据处理单元的芯片201中判断行包中是否有危险品出现，如果有，则通过融合图像探测结果和其他探测结果，在LCD上显示最终探测结果，发出告警信息，可以选择声音报警和灯光报警。
[0023] 实际应用举例如下：
[0024] 本实用新型适用于需要安装安检机的场所，如火车站、地铁站、监狱、看守所等场所安装。1.
硬件安装与系统建立：按照图3所示安装好X射线安检机，包括图3的置物台301、三维X射线探测仪302、液晶显示器303、电源305，然后利用
信号传输线(PCIE线和串口线)将数据处理单元接至图3的三维X射线探测仪302，接通数据处理单元电源305，LCD的视频线亦接至数据处理单元的信号VGA接口。本发明装置也可与网络管理系统相连，将报警数据上传，构成智能安检系统。2.装置初始化：系统启动后，对所有部件进行的初始化，系统各设备自检，若出现故障，在图3的液晶显示器303上显示故障信息。报警形式可通过触摸屏进行选择，选择灯光、声音报警模式时，不同的选择会发出不同的报警信号，由中断程序控制相应报警串口的通断；如果自检正常，
监控系统开始工作。3.装置工作过程：当信息处理单元检测到行包中存在危险品时，发出报警信息并在LCD上将危险品区域圈定，报警信息的形式由用户选择。当危险品报警器检测到有危险品携带时，发出报警通知相关人员查看三维X射线探测仪监控信息，若确实在行包中出现危险品，可以由安检人员采取相应的措施。4.危险品检测算法：X射线安检机捕获的图像信号编码后发送至信号处理单元的GPU芯片中，首先用高斯滤波对图像滤波，用非线性增强方法对图像进行增强。通过对片层图像插值、三维重建，得到光滑的三维目标图像，然后使用高斯
曲率分割法进行三维图像分割，特征各个分割目标的几何特征、代数特征等，使用之前训练好的分类模型进行识别，最终得到是否是危险品的分类结果。如果有危险品携带，将报警信息通过串口发出，在LCD上显示红框圈定危险品区域。
