[发明专利]一种面向违禁物安检的被动毫米波图像人体目标分割方法

说明书

本发明涉及一种面向违禁物安检的被动毫米波图像人体目标分割方法，利用被动毫米波成像仪采集人体目标的被动毫米波图像，借助端到端的深度语义卷积神经网络，直接获取人体目标区域的分割结果。由于整个DNN网络采用端到端的设计思路，无需对图像进行预、后处理，因此使用过程非常简便。而在分割精度的改进上，借鉴了U‑Net基础网络结构，在网络的编码段和解码端分别采用了对称的深度残差神经网络Resnet50，由于Resnet50相比VGG16主干网络具有更好的特征提取能力，因此相比经典的U‑Net网络，本发明设计的DNN网络模型的分割精度获得到了进一步提升。

技术领域

本发明涉及一种面向违禁物安检的，基于深度卷积神经网络的被动毫米波图像人体目标分割方法，属于安防技术领域。

背景技术

近年来，全球范围的恐怖袭击和暴力犯罪活动不断变化升级，给社会公共安全造成了极大威胁。另外，特大城市不可避免的巨大的交通客运压力也给安保工作施加了巨大的压力。因此，研究大型场馆以及交通枢纽公共安检口岸人体隐匿危禁物品探测技术具有十分重要的意义。

目前，在公共场所广泛采用的安防设备主要包括：金属探测门，手持式金属探测仪，X光安检仪这三类。目前公共安全口岸常用的金属探测器只能对近距离小范围的金属目标进行检测，而手持设备需要安保人员对过往人员逐一进行扫描检测，不仅工作量大，同时检测效率与检测精度也很难得到保障。传统的安检手段，如X射线人体成像，会使人体收到高能粒子辐射，具有累积效应，存在健康安全隐患，使用场合受限。由于其电离作用和较强的穿透性，对人员存在潜在的辐射伤害，依然不容易被公众接受。而红外成像技术是依靠物品表面温度成像，其在有织物遮挡的情况下无法清晰成像。

在过去的二十年中，毫米波探测技术得到众多学者和研究机构的重视，提出了很多此类系统，形式多样但主要可以归为两类：被动式和主动式毫米波成像系统。主动式毫米波成像系统一般是指毫米波雷达成像系统，主动发射毫米波，通过分析接收的回波来识别目标。被动式毫米波成像系统不发射毫米波，依靠大气传播窗口(35、94、140、220Ghz)，接收物体自身辐射的毫米波能量，最终形成图像。毫米波图像能够反映出景物各部分温差和辐射能力的差异。被动毫米波成像系统中接收毫米波能量的装置是一个高度灵敏的接收机，本质上是毫米波辐射计，所以被动毫米波图像又称为毫米波辐射图像。被动毫米波成像技术不仅可以检测出隐藏在织物下的金属物体，还可以检测出塑料手枪，炸药等危险品，具有快速、安全、可靠、隐私保护等优势，是目前人体安检前沿的技术手段，且可以远距离操作，防止危禁品爆炸对安检人员造成伤害。

在人体违禁物安检中，由于违禁品是携带在人体身上的，所以对人体目标区域实施高效精准分割，可以有效减少违禁品的搜索范围，提高检测效率的同时，降低虚警发生的概率。经典的人体目标分割算法可以分为静态法和动态法两类。

对于静态法来说，其核心就是首先采集纯净的背景区域，然后将包含人体目标的图像减去背景图像。这种方法原理简单，但在实际运用中会遇到很多困难。首先，人体目标的走动会影响检测场景中光照方向和强度的变化，因此背景区域的灰度值会发生相应的变化，导致背景消除不干净，同时产生大量的噪点信息。另外，人体目标在安检过程中会遮挡部分光源，导致阴影的产生，而阴影无法通过背景相减进行消除，导致人体目标区域分割的精度下降。