提取形状特征的方法、安全检查方法以及设备技术

公开了一种提取形状特征的方法、安全检查方法以及设备。发挥CT可以获取三维结构的优势，创造性的使用被检查行李中的物体的形状作为嫌疑物特征，再结合该物体的材料特征，可以有效降低爆炸嫌疑物检测的误报率，具有很强的实用性。

Method for extracting shape feature, safety checking method and equipment

A method of extracting shape features, a security check method, and a device are disclosed. Play CT can obtain the three-dimensional structure of the advantages of creative use of checked baggage in the shape of the object as the suspect object characteristics, combined with the material characteristics of the object, can effectively reduce the suspected explosive detection of false positives, have very strong practicability.

【技术实现步骤摘要】
提取形状特征的方法、安全检查方法以及设备
本专利技术涉及辐射成像中的嫌疑物自动检测，具体而言涉及CT系统中提取物体的形状特征的方法以及相应的安全检查方法和设备。
技术介绍
透视成像是安检领域必不可少的手段。其中基于DR(DigitalRadiography)、CT(ComputedTomography)的双能计算机断层扫描技术(DECT：DualEnergyCT)，在获取扫描物三维结构信息的同时，可以得到物体内部的有效原子序数与等效电子密度，是解决爆炸物检测这一焦点问题的优势技术。爆炸物或嫌疑物的自动检测远未达到实用化要求。典型的算法多应用于DEDR(DualEnergyDR)，难于突破DR中透视结构重叠的技术限制。DECT在得到扫描图像后，可采取类似方法，以像素或二维分割区域为单位，判断该处原子序数、密度属性是否类似爆炸物。但是这种仅仅基于材料属性的方法在伪影、金属干扰、非嫌疑杂物等影响下会造成大量误报。
技术实现思路
为了提高安全检查的准确率，本专利技术提出了一种提取物体的形状特征的方法、安全检查方法和相应的设备。在本专利技术的一个方面，提出了一种在CT成像系统中提取物体的形状特征的方法，包括步骤：利用所述CT成像系统获取被检查行李的断层数据；从所述断层数据产生所述被检查行李中至少一个物体的三维体数据；基于所述三维体数据计算所述物体在垂直于水平面的方向上的第一深度投影图像，以及在其他三个方向上的第二深度投影图像、第三深度投影图像和第四深度投影图像，其中第四深度投影图像的投影方向与第二和第三深度投影图像的投影方向正交；计算所述第一深度投影图像中包含水平面的概率度量值；计算所述第一深度投影图像、所述第二深度投影图像、所述第三深度投影图像和所述第四深度投影图像各自的对称性度量值；至少基于所述概率度量值和第一到第四深度投影图像各自的对称性度量值来产生所述物体的形状特征参数。在本专利技术的另一方面，提出了一种在CT成像系统中提取物体的形状特征的设备，包括：利用所述CT成像系统获取被检查行李的断层数据的装置；从所述断层数据产生所述被检查行李中的至少一个物体的三维体数据的装置；基于所述三维体数据计算所述物体在垂直于水平面的方向上的第一深度投影图像，以及在其他三个方向上的第二深度投影图像、第三深度投影图像和第四深度投影图像的装置，其中第四深度投影图像的投影方向与第二和第三深度投影图像的投影方向正交；计算所述第一深度投影图像中包含水平面的概率度量值的装置；计算所述第一深度投影图像、所述第二深度投影图像、所述第三深度投影图像和所述第四深度投影图像各自的对称性度量值的装置；至少基于所述概率度量值和第一到第四深度投影图像各自的对称性度量值来产生所述物体的形状特征参数的装置。在本专利技术的又一方面，提出了一种在CT成像系统中提取物体的形状特征的方法，包括步骤：利用所述CT成像系统获取被检查行李的断层数据；从所述断层数据产生所述被检查行李中的至少一个物体的三维体数据；基于所述三维体数据计算所述物体在三个方向上的第一深度投影图像、第二深度投影图像和第三深度投影图像，其中第三深度投影图像的投影方向与第一和第二深度投影图像的投影方向正交；计算所述第一深度投影图像、所述第二深度投影图像和所述第三深度投影图像各自的对称性度量值；至少基于第一到第三深度投影图像各自的对称性度量值来产生所述物体的形状特征参数。在本专利技术的再一方面，提出了一种在CT成像系统中提取物体的形状特征的设备，包括：利用所述CT成像系统获取被检查行李的断层数据的装置；从所述断层数据产生所述被检查行李中的至少一个物体的三维体数据的装置；基于所述三维体数据计算所述物体在三个方向上的第一深度投影图像、第二深度投影图像和第三深度投影图像的装置，其中第三深度投影图像的投影方向与第一和第二深度投影图像的投影方向正交；计算所述第一深度投影图像、所述第二深度投影图像和所述第三深度投影图像各自的对称性度量值的装置；至少基于第一到第三深度投影图像各自的对称性度量值来产生所述物体的形状特征参数的装置。在本专利技术的再一方面，提出了一种利用CT成像系统对行李的进行安全检查的方法，包括步骤：利用所述CT成像系统获取被检查行李的断层数据；从所述断层数据产生所述被检查行李中的至少一个物体的三维体数据；基于所述三维体数据计算所述物体在垂直于水平面的方向上的第一深度投影图像，以及在三个其他方向上的第二深度投影图像、第三深度投影图像和第四深度投影图像，其中第四深度投影图像的投影方向与第二和第三深度投影图像的投影方向正交；计算所述第一深度投影图像中包含水平面的概率度量值；计算所述第一深度投影图像、所述第二深度投影图像、所述第三深度投影图像和所述第四深度投影图像各自的对称性度量值；至少基于所述概率度量值和第一到第四深度投影图像各自的对称性度量值来产生所述物体的性状特征参数；基于所述形状特征参数和所述物体所含材料的物理属性判断所述物体是否是嫌疑物。在本专利技术的再一方面，提出了一种利用CT成像系统对行李的进行安全检查的设备，包括：利用所述CT成像系统获取被检查行李的断层数据的装置；从所述断层数据产生所述被检查行李中的至少一个物体的三维体数据的装置；基于所述三维体数据计算所述物体在垂直于水平面的方向上的第一深度投影图像，以及在三个其他方向上的第二深度投影图像、第三深度投影图像和第四深度投影图像的装置，其中第四深度投影图像的投影方向与第二和第三深度投影图像的投影方向正交；计算所述第一深度投影图像中包含水平面的概率度量值的装置；计算所述第一深度投影图像、所述第二深度投影图像、所述第三深度投影图像和所述第四深度投影图像各自的对称性度量值的装置；至少基于所述概率度量值和第一到第四深度投影图像各自的对称性度量值来产生所述物体的性状特征参数的装置；基于所述形状特征参数和所述物体所含材料的物理属性判断所述物体是否是嫌疑物的装置。在本专利技术的再一方面，提出了一种利用CT成像系统对物体进行安全检查的方法，包括步骤：利用所述CT成像系统获取被检查行李的断层数据；从所述断层数据产生所述被检查行李中的至少一个物体的三维体数据；基于所述三维体数据计算所述物体在三个方向上的第一深度投影图像、第二深度投影图像和第三深度投影图像，其中第三深度投影图像的投影方向与第一和第二深度投影图像的投影方向正交；计算所述第一深度投影图像、所述第二深度投影图像和所述第三深度投影图像各自的对称性度量值；至少基于第一到第三深度投影图像各自的对称性度量值来产生所述物体的形状特征参数；基于所述形状特征参数和所述物体所含材料的物理属性判断所述物体是否是嫌疑物。在本专利技术的再一方面，提出了一种利用CT成像系统对行李进行安全检查的设备，包括：利用所述CT成像系统获取被检查行李的断层数据的装置；从所述断层数据产生所述被检查行李中的至少一个物体的三维体数据的装置；基于所述三维体数据计算所述物体在三个方向上的第一深度投影图像、第二深度投影图像和第三深度投影图像的装置，其中第三深度投影图像的投影方向与第一和第二深度投影图像的投影方向正交；计算所述第一深度投影图像、所述第二深度投影图像和所述第三深度投影图像各自的对称性度量值的装置；至少基于第一到第三深度投影图像各自的对称性度量值来产生所述物体的形状特征参本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在CT成像系统中提取物体的形状特征的方法，包括步骤：利用所述CT成像系统获取被检查行李的断层数据；从所述断层数据产生所述被检查行李中的至少一个物体的三维体数据；基于所述三维体数据计算所述物体在垂直于水平面的方向上的第一深度投影图像，以及在其他三个方向上的第二深度投影图像、第三深度投影图像和第四深度投影图像，其中第四深度投影图像的投影方向与第二和第三深度投影图像的投影方向正交；计算所述第一深度投影图像中包含水平面的概率度量值；计算所述第一深度投影图像、所述第二深度投影图像、所述第三深度投影图像和所述第四深度投影图像各自的对称性度量值；至少基于所述概率度量值和第一到第四深度投影图像各自的对称性度量值来产生所述物体的形状特征参数。

【技术特征摘要】
1.一种在CT成像系统中提取物体的形状特征的方法，包括步骤：利用所述CT成像系统获取被检查行李的断层数据；从所述断层数据产生所述被检查行李中的至少一个物体的三维体数据；基于所述三维体数据计算所述物体在垂直于水平面的方向上的第一深度投影图像，以及在其他三个方向上的第二深度投影图像、第三深度投影图像和第四深度投影图像，其中第四深度投影图像的投影方向与第二和第三深度投影图像的投影方向正交；计算所述第一深度投影图像中包含水平面的概率度量值；计算所述第一深度投影图像、所述第二深度投影图像、所述第三深度投影图像和所述第四深度投影图像各自的对称性度量值；至少基于所述概率度量值和第一到第四深度投影图像各自的对称性度量值来产生所述物体的形状特征参数。2.如权利要求1所述的方法，其中，计算所述第一深度投影图像中包含水平面的概率度量值的步骤包括：计算液面部分占所述第一深度投影图像的面积的比例，作为所述概率度量值。3.如权利要求1所述的方法，其中，计算所述第一深度投影图像中包含水平面的概率度量值的步骤包括：计算液面部分的形状与所述第一深度投影图像的形状的相似度，作为所述概率度量值。4.如权利要求1所述的方法，其中，计算所述第一深度投影图像中包含水平面的概率度量值的步骤包括：计算液面部分的重心偏离所述第一深度投影图像的重心的程度，作为所述概率度量值。5.如权利要求1所述的方法，其中，计算所述第一深度投影图像中包含水平面的概率度量值的步骤包括：计算液面部分的对称性度量值与所述第一深度投影图像的对称性度量值的接近程度，作为所述概率度量值。6.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二深度投影图像与所述第三深度投影图像的投影方向尽量正交，分别逼近所述物体投影面积最大的和最小的方向。7.如权利要求1所述的方法，还包括步骤：计算所述第二深度投影图像、所述第三深度投影图像和所述第四深度投影图像中任何两个之间的相似度；其中，所述形状特征参数还包括所述的相似度。8.如权利要求1所述的方法，还包括步骤：计算所述第二深度投影图像、所述第三深度投影图像和所述第四深度投影图像各自的占空比和高宽比；其中，所述形状特征参数还包括所述占空比和高宽比。9.如权利要求1所述的方法，还包括步骤：基于所述三维体数据计算所述物体的三维模型面片数，并且基于所述三维模型面片数和预定的面片数均值确定所述三维模型的复杂度；其中，所述形状特征参数还包括所述复杂度。10.如权利要求1所述的方法，其中，从所述断层数据产生所述被检查行李中的至少一个物体的三维体数据的步骤包括：对所述断层数据进行图像分割操作，将其划分成多个区域；基于各个区域的二值掩膜之间的关系对不同断层数据的区域进行连接，得到连接的物体数据；以及对物体的二值掩膜进行层间插值，得到所述物体的三维体数据。11.如权利要求1所述的方法，还包括步骤，在计算第一到第四深度投影图像之前对所述三维体数据进行等值面提取和等值面平滑操作。12.一种在CT成像系统中提取物体的形状特征的设备，包括：利用所述CT成像系统获取被检查行李的断层数据的装置；从所述断层数据产生所述被检查行李中的至少一个物体的三维体数据的装置；基于所述三维体数据计算所述物体在垂直于水平面的方向上的第一深度投影图像，以及在其他三个方向上的第二深度投影图像、第三深度投影图像和第四深度投影图像的装置，其中第四深度投影图像的投影方向与第二和第三深度投影图像的投影方向正交；计算所述第一深度投影图像中包含水平面的概率度量值的装置；计算所述第一深度投影图像、所述第二深度投影图像、所述第三深度投影图像和所述第四深度投影图像各自的对称性度量值的装置；至少基于所述概率度量值和第一到第四深度投影图像各自的对称性度量值来产生所述物体的形状特征参数的装置。13.一种在CT成像系统中提取物体的形状特征的方法，包括步骤：利用所述CT成像系统获取被检查行李的断层数据；从所述断层数据产生所述被检查行李中的至少一个物体的三维体数据；基于所述三维体数据计算所述物体在三个方向上的第一深度投影图像、第二深度投影图像和第三深度投影图像，其中第三深度投影图像的投影方向与第一和第二深度投影图像的投影方向正交；计算所述第一深度投影图像、所述第二深度投影图像和所述第三深度投影图像各自的对称性度量值；至少基于第一到第三深度投影图像各自的对称性度量值来产生所述物体的形状特征参数。14.如权利要求13所述的方法，还包括步骤：计算所述第一深度投影图像、所述第二深度投影图像和所述第三深度投影图像中任何两个之间的相似度；其中，所述形状特征参数还包括所述的相似度。15.如权利要求13所述的方法，还包括步骤：计算所述第一深度投影图像、所述第二深度投影图像和所述第三深度投影图像各自的占空比和高宽比；其中，所述形状特征参数还包括所述占空比和高宽比。16.如权利要求13所述的方法，还包括步骤：基于所述三维体数据计算所述物体的三维模型面片数，并且基于所述三维模型面片数和预定的面片数均值确定所述三维模型的复杂度；其中，所述形状特征参数还包括所述复杂度。17.如权利要求13所述的方法，其中，所述第一深度投影图像与所述第二深度投影图像的投影方向尽量正交，分别逼近所述物体投影面积最大的和最小的方向。18.一种在CT成像系统中提取物体的形状特征的设备，包括：利用所述CT成像系统获取被检查行李的断层数据的装置；从所述断层数据产生所述被检查行李中的至少一个物体的三维体数据的装置；基于所述三维体数据计算所述物体在三个方向上的第一深度投影图像、第二深度投影图像和第三深度投影图像的装置，其中第三深度投影图像的投影方向与第一和第二深度投影图像的投影方向正交；计算所述第一深度投影图像、所述第二深度投影图像和所述第三深度投影图像各自的对称性度量值的装置；至少基于第一到第三深度投影图像各自的对称性度量值来产生所述物体的形状特征参数的装置。19.一种利用CT成像系统对行李的进行安全检查的方法，包括步骤：利用所述CT成像系统获取被检查行李的断层数据；从所述断层数据产生所述被检查行李中的至少一个物体的三维体数据；基于所述三维体数据计算所述物体在垂直于水平面的方向上的第一深度投影图像，以及在其他三个方向上的第二深度投影图像、第三深度投影图像和第四深度投影图像，其中第四深度投影图像的投影方向与第二和第三深度投影图像的投影方向正交；计算所述第一深度投影图像中包含水平面的概率度量值；计算所述第一深度投影图像、所述第二深度投影图像、所述第三深度投影图像和所述第四深度投影图像各自的对称性度量值；至少基于所述概...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志强，张丽，赵自然，黄清萍，李强，顾建平，孙运达，
申请(专利权)人：清华大学，同方威视技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11