目标检测方法和安检仪

1.本技术涉及安检技术领域，尤其涉及一种目标检测方法和安检仪。


背景技术：

2.安全是当今社会发展的主要问题，各国对包括机场在内的重要交通枢纽和政府机关等重要场所进行人体安检已经成为一件必不可少的工作，人体安全检查(body inspection)是指在特定场所下，检查人体衣物下，体内是否携带违禁物品和危险物品的安全检查措施。
3.目前，常规的人体安检系统有金属探测式安检系统、x光人体安检系统和主动式毫米波安检系统，其中，主动式毫米波安检系统通过主动发射调制电磁波信号，电磁波信号经过反射后形成回波信号，并对接收到的该回波信号进行成像处理，得到安检图像。主动式毫米波安检系统主要采用线阵天线或者面阵天线，而线阵天线相较于面阵天线，成本较低，被广泛应用于毫米波安检系统中。
4.但是，线阵天线由于采用机械扫描方式，而且是通过两维孔径扫描的方式来获得高分辨率图像，所以需要被检查人员在检测区域保持一定姿势驻留，便于进行二维孔径采样。而且，还需要被检查人员脱去外套和鞋子才能进行检测，这样会导致检测时间过长，耗时长达数十秒甚至达到分钟量级，极大降低了安检效率。


技术实现要素：

5.本技术提供一种目标检测方法和安检仪，用以解决常规毫米波安检仪检查目标时检测时间过长而导致效率不高的问题。
6.第一方面，本技术提供一种目标检测方法，应用安检仪，所述安检仪包括传送装置、至少一部线阵天线、相机和处理装置，所述传送装置用于传送物体，所述方法包括：
7.所述处理装置接收所述线阵天线返回的第二信号，所述第二信号是所述线阵天线分别向所述传送装置的方向发射的第一信号经过反射后返回的信号；
8.所述处理装置接收所述相机拍摄得到的拍摄图像，所述拍摄图像包括所述传送装置和被测目标；
9.所述处理装置对所述拍摄图像进行图像分析得到所述线阵天线的实际位置坐标；
10.所述处理装置根据所述实际位置坐标和所述第二信号进行成像处理，得到所述线阵天线对应的图像。
11.可选的，所述线阵天线包括第一线阵天线和第二线阵天线。
12.可选的，所述处理装置对所述拍摄图像进行图像分析得到所述线阵天线的实际位置坐标，包括：
13.根据所述拍摄图像获取所述线阵天线在天线坐标系中位置坐标、坐标旋转矩阵和坐标平移矩阵，所述坐标旋转矩阵用于表示目标坐标系相对于所述天线坐标系的旋转变换参数，所述坐标平移矩阵用于表示所述目标坐标系相对于所述天线坐标系的平移变换参
数，所述目标坐标系为所述被测目标所在的坐标系；
14.根据所述线阵天线在天线坐标系中的位置坐标、所述坐标旋转矩阵和所述坐标平移矩阵，计算所述线阵天线在所述目标坐标系中的实际位置坐标。
15.可选的，所述根据所述线阵天线在天线坐标系中的位置坐标、所述坐标旋转矩阵和所述坐标平移矩阵，计算所述线阵天线在所述目标坐标系中的实际位置坐标，包括：
16.根据以下公式计算得到所述实际位置坐标：
[0017][0018]
其中，r为坐标旋转矩阵，t为坐标平移矩阵，(x1，y1，z1)为线阵天线在所述目标坐标系中实际位置坐标，(x，y，z)为所述线阵天线在所述天线坐标系中的位置坐标。
[0019]
可选的，所述处理装置根据所述实际位置坐标和所述第二信号进行成像处理，得到所述线阵天线对应的图像，包括：
[0020]
将所述线阵天线返回的第二信号与所述线阵天线的实际位置坐标在采集时间上进行插值对齐；
[0021]
根据插值处理后的实际位置坐标和所述线阵天线返回的第二信号进行成像处理，得到所述线阵天线对应的图像。
[0022]
可选的，所述根据插值处理后的实际位置坐标和所述线阵天线返回的第二信号进行成像处理，得到所述线阵天线对应的图像，包括：
[0023]
根据以下公式计算所述线阵天线与所述被测目标的实际距离：
[0024][0025]
其中，(x1，y1，z1)为插值处理后的实际位置坐标，为成像结果中的被测目标的坐标点，所述实际距离是在所述目标坐标系下计算得到的距离；
[0026]
根据所述实际距离和所述线阵天线返回的第二信号得到第三信号，所述第三信号表示为：
[0027][0028]
其中，s(t，x1，y1，z1)为所述第三信号，为成像结果中的各个坐标，g(θ)为成像结果中的各个坐标对应的天线增益，t为深度向时间，τ为脉宽，f0为载波频率，kr为调频斜率，c为光速，j是复数表示法，wr、w
x
和wy分别表示三个方向的时间窗函数，为成像区域内的目标反射系数集合，为所述目标线阵天线与所述被测目标的实际距离；
[0029]
根据所述第三信号得到所述线阵天线对应的图像。
[0030]
第二方面，本技术提供一种安检仪，包括：传送装置、至少一部线阵天线、处理装置和相机；
[0031]
所述线阵天线设置在所述传送装置的周围，所述线阵天线的辐射方向朝向所述传送装置；
[0032]
所述传送装置包括传送带，用于传送位于所述传送带上的物体；
[0033]
所述线阵天线，用于向所述传送装置的方向发射第一信号，以及采集所述第一信号经过反射后返回的第二信号，并将所述第二信号发送给所述处理装置；
[0034]
所述相机设置在所述线阵天线的周围，所述相机的拍摄方向朝向所述传送装置，所述相机用于拍摄图像，并将所述拍摄图像发送给所述处理装置，所述拍摄图像包括所述传送装置和被测目标；
[0035]
所述处理装置，用于执行第一方面所述的方法。
[0036]
可选的，所述安检仪包括两部线阵天线：第一线阵天线和第二线阵天线。
[0037]
可选的，所述第一线阵天线和所述第二线阵天线设置在所述传送装置的传送方向的两侧。
[0038]
可选的，所述第一线阵天线和所述第二线阵天线设置在所述传送装置的传送方向的一侧。
[0039]
可选的，所述第一线阵天线和所述第二线阵天线距离所述传送装置的垂直距离小于预设距离。
[0040]
第三方面，本技术提供一种处理装置，包括：
[0041]
第一接收模块，用于接收所述线阵天线返回的第二信号，所述第二信号是所述线阵天线向所述传送装置的方向发射的第一信号经过反射后返回的信号；
[0042]
第二接收模块，用于接收所述相机拍摄得到的拍摄图像，所述拍摄图像包括所述传送装置和被测目标；
[0043]
分析模块，用于对所述拍摄图像进行图像分析得到所述线阵天线的实际位置坐标；
[0044]
处理模块，用于根据所述实际位置坐标和所述第二信号进行成像处理，得到所述线阵天线对应的图像。
[0045]
第四方面，本技术提供一种处理装置，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器；
[0046]
所述存储器存储计算机执行指令；
[0047]
所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以实现如第一方面所述的方法。
[0048]
第五方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如第一方面所述的方法。
[0049]
第六方面，本技术提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的方法。
[0050]
本技术提供的一种目标检测方法和安检仪，安检仪包括传送装置、至少一部线阵天线、相机和处理装置，处理装置接收线阵天线向传送装置的方向发射的第一信号经过反
射后返回的第二信号，处理装置还接收了相机拍摄得到的拍摄图像，拍摄图像包括传送装置和被测目标。处理装置对拍摄图像进行图像处理得到线阵天线的位置信息，然后根据位置信息对线阵天线发送的第二信号进行成像，得到线阵天线对应的图像，减少了人体微运动对成像造成的误差，使得成像更精准。利用传送带传送安检对象，减少了安检对象的驻留时间，且同时使用两部线阵天线对安检对象进行扫描，提高了隐藏目标的检测概率以及安检效率。
附图说明
[0051]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
[0052]
图1为毫米波安检系统采用面阵天线的示意图；
[0053]
图2a为一种毫米波安检系统采用线阵天线的示意图；
[0054]
图2b为另一种毫米波安检系统采用线阵天线的示意图；
[0055]
图3为本技术实施例一提供的一种安检仪的结构示意图；
[0056]
图4为本技术实施例一提供的一种安检仪的俯视图；
[0057]
图5为本技术实施例一提供的一种传送装置的示意图；
[0058]
图6为人体位于传送带1上的示意图；
[0059]
图7为本技术实施例二提供的另一种安检仪的结构示意图；
[0060]
图8为本技术实施例三提供的一种目标检测方法的流程示意图；
[0061]
图9为目标坐标系和天线坐标系的示意图；
[0062]
图10为坐标平移矩阵t和坐标旋转矩阵r随时间变化图；
[0063]
图11为四个关键点在天线坐标系中的位置示意图；
[0064]
图12中的左图为被测目标中的隐藏目标，右图为根据实际位置坐标和第二信号进行成像的安检图像；
[0065]
图13为未融合实际位置坐标对第二信号进行成像的安检图像(左)与根据实际位置坐标和第二信号进行成像的安检图像(右)的对比图；
[0066]
图14为本技术实施例四提供的一种处理装置的结构示意图；
[0067]
图15为本技术实施例五提供的一种处理装置的结构示意图。
[0068]
通过上述附图，已示出本技术明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本技术构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本技术的概念。
具体实施方式
[0069]
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0070]
目前，常规的人体安检系统有金属探测式安检系统、x光人体安检系统和主动式毫米波安检系统，其中，主动式毫米波安检系统通过主动发射调制电磁波信号，电磁波信号经
过反射后形成回波信号，并对接收到的该回波信号进行成像处理，得到安检图像，最后通过人工判图或机器图像识别的方式实现对危险物品的检测。主动式毫米波安检系统主要采用线阵天线或者面阵天线，而线阵天线相较于面阵天线，成本较低，被广泛应用于毫米波安检系统中。图1为毫米波安检系统采用面阵天线的示意图，图2a为一种毫米波安检系统采用线阵天线的示意图，该系统的采样方式是高度维电扫描和方位维机械扫描，图2b为另一种毫米波安检系统采用线阵天线的示意图，该系统的采样方式是高度维机械扫描和方位维电扫描。
[0071]
但是，线阵天线由于采用机械扫描方式，而且是通过两维孔径扫描的方式来获得高分辨率图像，所以需要被检查人员在检测区域保持一定姿势驻留，即保持一定姿势在安检仪检测区域保持静止状态2-10秒，便于进行二维孔径采样。而且，还需要被检查人员脱去外套和鞋子才能进行检测，这样会导致检测时间过长，耗时长达数十秒甚至达到分钟量级，极大降低了安检效率。
[0072]
所以，本技术提供的一种目标检测方法和安检仪，通过在传送装置周围布置天线，在天线周围布置相机，传送装置将被测目标在天线的孔径照射范围内移动来代替常规毫米波安检仪方位维的机械扫描，即将线阵天线固定，只需被测目标随着传送带移动，使得天线在被测目标移动过程中完成扫描，即可得到两个维度的采样数据，使得相机完成拍摄，以获取被测目标的位置信息，最后根据采样数据和位置信息得到最终的安检图像，减少了人体微运动对成像造成的误差，使得成像更精准。被测目标不需要在检测区域保持一定时间的静止状态也能实现对安检对象的检测，利用传送带传送安检对象，减少了安检对象的驻留时间，且同时使用两部线阵天线对安检对象进行扫描，提高了隐藏目标的检测概率以及安检效率。
[0073]
下面以具体地实施例对本技术的技术方案以及本技术的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以独立存在，也可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本技术的实施例进行描述。
[0074]
本技术的安检仪包括至少一部线阵天线，以下实施例一至实施例三均以两部线阵天线，即第一线阵天线和第二线阵天线为例进行说明。
[0075]
图3为本技术实施例一提供的一种安检仪的结构示意图，如图3为本实施例提供的安检仪的侧视图，图4为本实施例提供的安检仪的俯视图，参考图3和图4，安检仪10中包括传送装置303、第一线阵天线301、第二线阵天线302、处理装置304和相机307，其中，第一线阵天线301固定在第一支架305上，第二线阵天线302固定在第二支架306上，第一线阵天线301和第二线阵天线302均包括多个收发采样天线(图2中第一线阵天线201和第二线阵天线302上黑色圆圈表示的部分)，即多个收发采样天线组成一部线阵天线。
[0076]
其中，第一线阵天线301和第二线阵天线302设置在传送装置303的周围，而且，第一线阵天线301和第二线阵天线302的辐射范围朝向传送装置303，示例性的，如图4所示，第二线阵天线302的虚线表示天线发射出来的电磁波所辐射的区域均为辐射范围，该辐射范围也称为天线的孔径范围，可以理解为天线发出的电磁波所能涉及的范围。
[0077]
可选的，安检仪还包括第一支架和第二支架，第一线阵天线301固定在第一支架上，第二线阵天线302固定在第二支架上。可以理解，支架也可以与线阵天线集成在一起。
[0078]
示例性的，第一线阵天线301和第二线阵天线302设置在传送装置303的传送方向的两侧，且第一线阵天线301和第二线阵天线302与传送装置303的距离相同。可选的，第一线阵天线301和第二线阵天线302的连线可以垂直于传送装置303的传送方向，即第一线阵天线301和第二线阵天线302正对设置。第一线阵天线301和第二线阵天线302的连线也可以不垂直于传送装置303的传送方向，当天线的孔径范围较大，以上两种情况都可以使得天线可以扫描到传送装置303所在的范围。
[0079]
需要说明的是，线阵天线的位置可以在传送装置303的正中间，也可以不在传送装置303的正中间，本技术对线阵天线的放置位置不作限定，线阵天线的位置使得线阵天线的有效辐射范围最大即可，该有效辐射范围是包括传送装置303以及传送带上的被测目标在内的辐射范围。
[0080]
相机307设置在第一线阵天线301和第二线阵天线302的周围，图中相机307的位置仅为实例，本实施例对相机307的位置不作限制，相机307的设置位置使得相机的拍摄范围内包括传送装置303和传送装置303上的被测目标即可。而且，相机307的拍摄方向朝向传送装置303，用于拍摄得到拍摄图像，并发拍摄图像发送给处理装置304，拍摄图像中包括传送装置和传送装置上的物体，而且拍摄图像是相机307录像的视频的其中一帧，本技术需要对每一帧的图像进行图像分析。
[0081]
需要说明的是，相机307可以是深度相机，也可以是双目相机，或者在多个位置设置单目相机，都可以得到拍摄图像，本技术对于相机307的类型不作限制。
[0082]
第一线阵天线301和第二线阵天线302分别向传送装置303的方向发射第一信号，具体的，是向位于传送装置303上的被测目标发射第一信号，该第一信号可以是电磁波，该第一信号经过被测目标反射后，形成第二信号。第一线阵天线301和第二线阵天线302可以将采集到的第二信号发送给处理装置304。
[0083]
处理装置304可以对相机307发送的拍摄图像进行图像分析得到天线的实际位置坐标，然后根据实际位置坐标以及第一线阵天线301和第二线阵天线302发送的第二信号进行成像处理，得到第一线阵天线301对应的第一图像以及第二线阵天线302对应的第二图像，具体实现可以参考实施例三。在对第二信号成像过程中融合相机获得的实际位置坐标，不仅考虑被测目标在方位向和高度向的平移，还考虑深度向被测目标的转动。即被测目标如果在传送带上存在微小的动作，也不会影响第一图像和第二图像的准确性。这种方式减少了人体微运动对成像造成的误差，使得成像更精准。
[0084]
第一线阵天线301和第二线阵天线302距离传送装置303的垂直距离小于预设距离，该预设距离可以称为第一预设距离，可以理解，传送装置与天线的距离也需要大于一定的距离才便于采集数据，示例性的，第一预设距离可以为2米，则第一线阵天线301和第二线阵天线302距离传送装置303的垂直距离可以在0.5米到2米的范围内。
[0085]
需要说明的是，由于处理装置304用于对第二信号进行成像，图3中的处理装置304的位置仅为示例，本技术对处理装置304的位置并不限定，处理装置304也可以是一个独立于安检机的设备，例如服务器等。安检仪10还可以包括显示设备，处理装置304可以位于显示设备中，可以将成像的安检图像进行显示，使得安检人员能够判断该被测目标是否隐藏有危险物品。
[0086]
传送装置303如图5所示，传送装置303中包括传送带1，该传送带1用于传送位于传
送带上的物体，该物体可以是人体，示例性的，如图6所示，图6为人体位于传送带1上的示意图，人体308可以面向第一线阵天线201，且背对第二线阵天线302，静止站立在传送带1上。需要说明的是，本技术对人体的站立姿势和朝向不作限定，而人体面向第一线阵天线301且背对第二线阵天线302这种情况下，可以提高安检仪检测到人体中隐藏的目标的概率。
[0087]
传送装置303内部还包括电机，该电机用于控制传送带运动，以传送位于传送带上的物体。需要说明的是，传送带的速度可以是匀速，也可以是非匀速的，本技术对此不作限制。可选的，当安检仪应用于人体安检，可以根据安检仪应用场景的人流量调整传送带的速度，这样使得本技术的安检仪的传送装置可以为机场和车站等应用场景中现有自动扶梯等设施，可以降低成本。
[0088]
需要说明的是，本技术对传送装置的结构不作限定，图5中的传送装置仅为示例，传送装置可以是具有带动被测目标运动功能的任意结构。
[0089]
本实施例提供的安检仪10，通过设置第一线阵天线301和第二线阵天线302在传送装置303的两侧，两部天线的辐射范围均朝向传送装置303，通过传送装置303中的传送带传送位于传送带上的物体，第一线阵天线301和第二线阵天线302分别向传送装置303的方向发射第一信号，然后采集第一信号经过反射后返回的第二信号。相机307设置在第一线阵天线301和第二线阵天线302的周围，拍摄方向朝向传送装置303以获取传送装置方向的拍摄图像。处理装置304对接收到相机307发送的拍摄图像进行图像处理得到天线的实际位置坐标，然后根据实际位置坐标以及第一线阵天线301和第二线阵天线302发送的第二信号进行成像，得到第一线阵天线301对应的第一图像以及第二线阵天线302对应的第二图像，减少了人体微运动对成像造成的误差，使得成像更精准。利用传送带传送安检对象，减少了安检对象的驻留时间，且同时使用两部线阵天线对安检对象进行扫描，提高了隐藏目标的检测概率以及安检效率。
[0090]
下面对本技术提供的另一种安检仪进行介绍。
[0091]
图7为本技术实施例二提供的另一种安检仪的结构示意图，图7为安检仪70的俯视图，安检仪70中包括传送装置703、第一线阵天线701和第二线阵天线702，第一线阵天线701和第二线阵天线702可以设置在传送装置703的传送方向的一侧。
[0092]
第一线阵天线701和第二线阵天线702之间的距离小于第二预设距离，示例性的，第二预设距离可以为0.5米，当两部天线设置的距离为0时，则两部天线的紧靠放置在一起的。
[0093]
而第一线阵天线701和第二线阵天线702距离传送装置703的垂直距离也小于第一预设距离，该第一预设距离的设置可以与实施例一中的安检仪相同。
[0094]
本实施例的安检仪70中，第一线阵天线701和第二线阵天线702的辐射方向与传送装置703的传送带所在的水平方向的夹角为45度，图7中虚线方向分别为第一线阵天线701和第二线阵天线702的辐射方向，此时，被测目标可以面向传送带的传送方向位于传送带上，可以理解，此时第一线阵天线701可以对被测目标的正面进行采样，第二线阵天线702则可以对被测目标的背面进行采样。即被测目标在传送带上移动的前半段路程是第一线阵天线701进行扫描，被测目标在传送带上移动的后半段路程是第二线阵天线702进行扫描。
[0095]
第一线阵天线701个第二线阵天线702分别向沿着各自的辐射方向发射第一信号，同样的，第一信号经过被测目标反射后，形成第二信号。第一线阵天线701和第二线阵天线
702可以将采集到的第二信号发送给处理装置，处理装置未在图7中示出，处理装置的位置可以参考实施例一中安检仪10的处理装置的放置位置。相机707可以设置在第一线阵天线701和第二线阵天线的周围，以拍摄得到包括传送装置703和传送装置703上的物体在内的拍摄图像，图中相机707的位置仅为实例，本实施例对相机707的位置不作限制。
[0096]
同样的，处理装置可以对相机707发送的拍摄图像进行图像分析得到天线的实际位置坐标，然后根据实际位置坐标分别对第一线阵天线701和第二线阵天线702发送的第二信号进行成像，得到第一线阵天线701对应的第一图像以及第二线阵天线702对应的第二图像，具体实现可以参考实施例三。可以理解，当被测目标面向传送带的传送方向站立，那么此时第一图像为被测目标的正面图像，第二图像为被测目标的背面图像。
[0097]
本实施例提供的安检仪70，通过设置第一线阵天线701和第二线阵天线702在传送装置703的一侧，两部天线的辐射方向与传送装置703的传送带所在的水平方向的夹角为45度，通过传送装置703中的传送带传送位于传送带上的物体，第一线阵天线701和第二线阵天线702分别各自的辐射方向向传送装置703的发射第一信号，然后采集第一信号经过反射后返回的第二信号。相机707设置在第一线阵天线701和第二线阵天线702的周围，拍摄方向朝向传送装置703以获取传送装置方向的拍摄图像。处理装置对接收到相机707发送的拍摄图像进行图像处理得到天线的实际位置坐标，然后根据实际位置坐标对接收到第一线阵天线701和第二线阵天线702发送的第二信号进行成像，得到第一线阵天线701对应的第一图像以及第二线阵天线702对应的第二图像，减少了人体微运动对成像造成的误差，使得成像更精准。利用传送带传送安检对象，减少了安检对象的驻留时间，且同时使用两部线阵天线对安检对象进行扫描，提高了隐藏目标的检测概率以及安检效率。
[0098]
实施例一和实施例二的安检仪中，第一线阵天线和第二线阵先天对传送装置上的被测目标的检测，包括高度维电扫描和方位维电扫描，方位维电扫描则是对随着传送带运动的被测目标的各个位置进行扫描，根据两个维度采集得到的数据和通过相机得到的天线的实际位置坐标得到最后的安检图像。
[0099]
下面通过实施例三对应用到实施例一或者实施例二中的安检仪的目标检测方法进行说明。
[0100]
图8为本技术实施例三提供的一种目标检测方法的流程示意图，本实施例的检测方法应用于实施例一或者实施例二中的安检仪，安检仪包括传送装置、至少一部线阵天线、相机和处理装置，该方法可以包括以下步骤。
[0101]
s801、处理装置接收线阵天线返回的第二信号，第二信号是线阵天线向传送装置的方向发射的第一信号经过反射后返回的信号。
[0102]
第一线阵天线和第二线阵天线均对其孔径范围内的检测区域进行检测，即向传送装置的方向发射第一信号，该第一信号可以是电磁波。第一部线阵天线和第二线阵天线均可以采集到第一信号经过被测目标反射后返回的第二信号，在天线保持不动以及被测目标随着传送带运动的情况下也能采集到第二信号，减少了安检所需时间，提高了安检效率。处理装置接收到第一部线阵天线和第二线阵天线发送的第二信号。
[0103]
s802、处理装置接收相机拍摄得到的拍摄图像，拍摄图像包括传送装置和被测目标。
[0104]
具体的，相机向传送装置的方向进行录像得到录像视频，该拍摄图像为录像视频
的其中一帧图像，拍摄图像中包括传送装置和位于传送带上的被测目标。
[0105]
s803、处理装置对拍摄图像进行图像分析得到线阵天线的实际位置坐标。
[0106]
处理装置接收到相机发送的拍摄图像后，可以对该拍摄图像进行图像分析，具体分析如下：
[0107]
处理装置根据拍摄图像获取第一线阵天线和第二线阵天线在天线坐标系中位置坐标，然后可以对拍摄图像中的目标进行关键点检测，即使用现有的关键点检测模型对拍摄图像进行处理，例如卷积姿态机cpm(convolutional pose machines，简称cpm)等进行关键点检测，以进一步获得坐标旋转矩阵和坐标平移矩阵。坐标旋转矩阵用于表示目标坐标系和天线坐标系的旋转变换参数，坐标平移矩阵用于表示目标坐标系和天线坐标系的平移变换参数。还可以使用目标模板匹配，以及点云数据的统计处理等方法获取上述变换参数，本技术对获取变换参数的方式不作限制。上述目标坐标系为被测目标所在的坐标系，如图9所示，可以以传送带上的被测目标的中心作为目标坐标系的原点，以传送带的传送方向作为x轴，以面向天线的方向作为y轴，垂直向上作为z轴。
[0108]
以关键点检测为例，当图片中的被测目标为人体时，则可以得到人体骨骼的关键点，即确定被测目标的n个关键点，这n个关键点是该拍摄图像中各个像素点的其中n个。
[0109]
确定n个关键点后，可以根据这n个关键点的三维坐标确定坐标旋转矩阵和坐标平移矩阵，然后根据第一线阵天线和第二线阵天线在天线坐标系中位置坐标、坐标旋转矩阵和坐标平移矩阵计算得到第一线阵天线和第二线阵天线在目标坐标系中的实际位置坐标。下面计算以四个关键点为例进行说明，即人体的左右肩膀和左右腹部四个关键点。由于位于传送带上的目标并不是绝对静止的，即人体目标会存在微小运动，那么要确定目标在空间中的位置，需要明确目标在空间中的六个自由度，即目标沿x、y、z三个直角坐标轴方向的平移自由度和目标绕这三个坐标轴的转动自由度，自由度指的是物理学当中描述的一个物理状态。
[0110]
如图9所示，o
1-x1y1z1为目标坐标系，o-xyz为天线坐标系，目标坐标系会随着传送带移动，三维(高度、方位和深度)转动的自由度造成了目标坐标系和天线坐标系的不统一，目标线阵天线在天线坐标系下的坐标(x，y，z)转换到目标坐标系下的坐标(x1，y1，z1)如下：
[0111][0112]
其中，r为坐标旋转矩阵，即包括三个转动自由度，t为坐标平移矩阵，即包括三个平移自由度，(x1，y1，z1)为目标线阵天线在目标坐标系中实际位置坐标，(x，y，z)为目标线阵天线在天线坐标系中位置坐标，目标线阵天线为第一线阵天线或第二线阵天线。
[0113]
根据公式(1)可以确定目标线阵天线在目标坐标系中的实际位置坐标为(x1，y1，z1)。
[0114]
其中，坐标平移矩阵t可以通过上述四个关键点的三维坐标的坐标值取平均值得到。而关键点的坐标旋转可以分解为绕三个坐标轴分别旋转，具体如下：
[0115]
关键点i绕z轴旋转θ，可以表示为：
[0116][0117]
关键点i绕x轴旋转ω，可以表示为：
[0118][0119]
关键点i绕y轴旋转可以表示为：
[0120][0121]
其中，i表示关键点，表示第i个关键点在目标坐标系中的坐标。每一个关键点的坐标旋转矩阵ri＝r1r2r3，即可以表示为：
[0122][0123]
由于整个被测目标视为一个刚性目标，一个关键点的旋转，那么所有的关键点也随着旋转，则一个关键点的坐标旋转矩阵ri可以作为被测目标的坐标旋转矩阵r，图10为坐标平移矩阵t和坐标旋转矩阵r随时间变化图，即被测目标随传送带移动时坐标平移矩阵t和坐标旋转矩阵r的变化。公式(5)中的旋转角度θ、ω和可以通过如下公式计算得到：
[0124][0125][0126][0127]
其中，(xi，yi，zi)是第i关键点在天线坐标系中的坐标，zi为0，如图11所示，可以通过将四个关键点连接形成的四边形的重心作为天线坐标系的原点，为了方便公式的描述，abcd为四个关键点在目标坐标系中的x轴和y轴的坐标分别表示为(x1，y1)、(x2，y2)、(x3，y3)和(x4，y4)，四边形abcd的重心在目标坐标系中的坐标可以通过以下公式计算得到：
[0128][0129][0130]
得到重心坐标后，由于图9中两个坐标系的x轴和y轴方向相反，所以关键点a在天线坐标系中的坐标(xa，ya，o)为(y
1-yg，x
g-x1，0)，关键点b天线坐标系中的坐标(xb，yb，0)为(y
2-yg，x
g-x2，0)，关键点c在天线坐标系中的坐标(xc，yc，0)为(y
3-yg，x
g-x3，0)，关键点d在天线坐标系中的坐标(xd，yd，0)为(y
4-yg，x
g-x4，0)。
[0131]
将任意一个关键点在天线坐标系中的坐标(xi，yi，0)分别代入公式(6)、公式(7)和公式(8)，即可得到旋转角度θ、ω和将旋转角度代入公式(5)可以得到坐标旋转矩阵ri。然后通过将目标线阵天线在天线坐标系中位置坐标(x，y，z)、坐标旋转矩阵r和坐标平移矩阵t代入公式(1)中，即可得到目标线阵天线在目标坐标系中的实际位置坐标。
[0132]
需要说明的是，图11中的四边形的形状仅为示例，本技术对四边形的形状不作限制，而且，对于关键点的个数n也不做限制，n可以为大于3的任意一个数。
[0133]
s804、处理装置根据实际位置坐标和第二信号进行成像处理，得到线阵天线对应的图像。
[0134]
确定目标线阵天线在目标坐标系中的实际位置坐标后，由于相机拍摄的每一帧图像与天线返回的第二信号不一定在同一时间同时采集到，示例性的，相机每隔50ms采集到一帧图像，天线每隔10ms采集到一次第二信号，那么需要将天线返回的第二信号与实际位置坐标在采集时间上进行插值对齐，即使得天线返回的第二信号均有对应的实际位置坐标，该插值计算可以为取平均值，也可以为双线性插值等算法。
[0135]
处理装置可以根据以下公式计算目标线阵天线与被测目标的实际距离：
[0136][0137]
其中，(x1，y1，z1)为插值处理后的实际位置坐标，为成像结果中的被测目标的坐标点，实际距离是在目标坐标系下计算得到的距离。
[0138]
然后根据上述实际距离和目标线阵天线返回的第二信号得到第三信号，第三信号可以表示为：
[0139][0140]
其中，s(t，x1，y1，z1)为第三信号，g(θ)为天线增益，在天线坐标系下，成像结果中的各个坐标(xi，yi，zi)对应不同的天线增益，该系数一般可以在0到100范围内。t为深度向时间，τ为脉宽，f0为载波频率，kr为调频斜率，c为光速，j是复数表示法，w是时间窗函数，wr、w
x
和wy分别表示三个方向的时间窗函数，
代表成像区域内的目标反射系数集合，σn为冲激函数，(xn，yn，zn)为目标线阵天线在目标坐标系中的实际位置。
[0141]
方位维的第三信号和高度维的第三信号均满足公式(12)。
[0142]
处理装置将方位维的第三信号和高度维的第三信号输入到成像算法中，得到目标线阵天线对应的图像，即得到第一线阵天线对应的第一图像以及第二线阵天线对应的第二图像，该成像算法可以为时域成像算法。
[0143]
可以理解，第一图像和第二图像是被测目标不同部位的安检图像，当被测目标面对第一线阵天线，背对第二线阵天线，则第一图像为被测目标正面的安检图像，第二图像为被测目标背面的安检图像，进一步提高检测出被测目标中的隐藏目标的概率，示例性的，图12中的左图为被测目标中的隐藏目标，右图为根据实际位置坐标和第二信号进行成像的安检图像。图13为未融合实际位置坐标对第二信号进行成像的安检图像(左)与根据实际位置坐标和第二信号进行成像的安检图像(右)的对比图，可以看出，后者的安检图像质量明显优于未融合实际位置坐标对第二信号进行成像的安检图像。
[0144]
在本实施例中，处理装置接收第一线阵天线和第二线阵天线返回的第二信号，该第二信号是第一线阵天线和第二线阵天线分别向传送装置的方向发射的第一信号经过反射后返回的信号，处理装置还接收了相机拍摄得到的拍摄图像，拍摄图像包括传送装置和被测目标。处理装置对拍摄图像进行图像处理得到第一线阵天线和第二线阵天线的实际位置坐标，然后根据实际位置坐标对第一线阵天线和第二线阵天线发送的第二信号进行成像，得到第一线阵天线对应的第一图像以及第二线阵天线对应的第二图像，减少了人体微运动对成像造成的误差，使得成像更精准。利用传送带传送安检对象，减少了安检对象的驻留时间，且同时使用两部线阵天线对安检对象进行扫描，提高了隐藏目标的检测概率以及安检效率。
[0145]
参考图14，图14为本技术实施例四提供的一种处理装置的结构示意图。如图14所示，该处理装置140包括：第一接收模块1401，第二接收模块1402、分析模块1403和处理模块1404。
[0146]
第一接收模块1401，用于接收线阵天线返回的第二信号，第二信号是线阵天线分别向传送装置的方向发射的第一信号经过反射后返回的信号。
[0147]
第二接收模块1402，用于接收相机拍摄得到的拍摄图像，拍摄图像包括传送装置和被测目标。
[0148]
分析模块1403，用于对拍摄图像进行图像分析得到线阵天线的实际位置坐标。
[0149]
处理模块1404，用于根据实际位置坐标和第二信号进行成像处理，得到线阵天线对应的图像。可选的，分析模块1403具体用于：
[0150]
根据拍摄图像获取第一线阵天线和第二线阵天线在天线坐标系中位置坐标、坐标旋转矩阵和坐标平移矩阵，坐标旋转矩阵用于表示目标坐标系相对于天线坐标系的旋转变换参数，坐标平移矩阵用于表示目标坐标系相对于天线坐标系的平移变换参数，目标坐标系为被测目标所在的坐标系。
[0151]
根据第一线阵天线和第二线阵天线在天线坐标系中的位置坐标、坐标旋转矩阵和坐标平移矩阵，计算第一线阵天线和第二线阵天线在目标坐标系中的实际位置坐标。
[0152]
可选的，根据第一线阵天线和第二线阵天线在天线坐标系中的位置坐标、坐标旋
转矩阵和坐标平移矩阵，计算第一线阵天线和第二线阵天线在目标坐标系中的实际位置坐标，包括：
[0153]
根据以下公式计算得到实际位置坐标：
[0154][0155]
其中，r为坐标旋转矩阵，t为坐标平移矩阵，(x1，y1，z1)为目标线阵天线在目标坐标系中实际位置坐标，(x，y，z)为目标线阵天线在天线坐标系中的位置坐标，目标线阵天线为第一线阵天线或第二线阵天线。
[0156]
可选的，处理模块1404具体用于：
[0157]
将目标线阵天线返回的第二信号与目标线阵天线的实际位置坐标在采集时间上进行插值对齐。
[0158]
根据插值处理后的实际位置坐标和目标线阵天线返回的第二信号进行成像处理，得到目标线阵天线对应的图像。
[0159]
可选的，根据插值处理后的实际位置坐标和目标线阵天线返回的第二信号进行成像处理，得到目标线阵天线对应的图像，包括：
[0160]
根据以下公式计算目标线阵天线与被测目标的实际距离：
[0161][0162]
其中，(x1，y1，z1)为插值处理后的实际位置坐标，为成像结果中的被测目标的坐标点，实际距离是在目标坐标系下计算得到的距离。
[0163]
根据实际距离和目标线阵天线返回的第二信号得到第三信号，第三信号表示为：
[0164][0165]
其中，s(t，x1，y1，z1)为第三信号，为成像结果中的被测目标的任意坐标点，g(θ)为成像结果中的各个坐标对应的天线增益，t为深度向时间，τ为脉宽，f0为载波频率，kr为调频斜率，c为光速，j是复数表示法，wr、w
x
和wy分别表示三个方向的时间窗函数，为成像区域内的目标反射系数集合，为目标线阵天线与被测目标的实际距离。
[0166]
根据第三信号得到目标线阵天线对应的图像。
[0167]
本实施例的装置，可用于执行实施例三的一种目标检测方法，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
[0168]
参考图15，图15为本技术实施例五提供的一种处理装置的结构示意图，该装置包括150包括：处理器1501、存储器1502、收发器1503，该处理器1501执行存储器1502存储的计
算机执行指令，并控制收发器1503的接收动作和发送动作，使得至少一个处理器执行实施例三的一种目标检测方法步骤，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
[0169]
本技术实施例六提供的一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，该计算机执行指令被处理器执行时用于实现如上述实施例三的一种目标检测方法步骤，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
[0170]
本发明实施例七提供的一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如上述实施例三的一种目标检测方法步骤，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
[0171]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
[0172]
应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求书来限制。

技术特征：
1.一种目标检测方法，其特征在于，应用安检仪，所述安检仪包括传送装置、至少一部线阵天线、相机和处理装置，所述传送装置用于传送物体，所述方法包括：所述处理装置接收所述线阵天线返回的第二信号，所述第二信号是所述线阵天线向所述传送装置的方向发射的第一信号经过反射后返回的信号；所述处理装置接收所述相机拍摄得到的拍摄图像，所述拍摄图像包括所述传送装置和被测目标；所述处理装置对所述拍摄图像进行图像分析得到所述线阵天线的实际位置坐标；所述处理装置根据所述实际位置坐标和所述第二信号进行成像处理，得到所述线阵天线对应的图像。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理装置对所述拍摄图像进行图像分析得到所述线阵天线的实际位置坐标，包括：根据所述拍摄图像获取所述线阵天线在天线坐标系中位置坐标、坐标旋转矩阵和坐标平移矩阵，所述坐标旋转矩阵用于表示目标坐标系相对于所述天线坐标系的旋转变换参数，所述坐标平移矩阵用于表示所述目标坐标系相对于所述天线坐标系的平移变换参数，所述目标坐标系为所述被测目标所在的坐标系；根据所述线阵天线在天线坐标系中的位置坐标、所述坐标旋转矩阵和所述坐标平移矩阵，计算所述线阵天线在所述目标坐标系中的实际位置坐标。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述线阵天线在天线坐标系中的位置坐标、所述坐标旋转矩阵和所述坐标平移矩阵，计算所述线阵天线在所述目标坐标系中的实际位置坐标，包括：根据以下公式计算得到所述实际位置坐标：其中，r为坐标旋转矩阵，t为坐标平移矩阵，(x1，y1，z1)为线阵天线在所述目标坐标系中实际位置坐标，(x，y，z)为所述线阵天线在所述天线坐标系中的位置坐标。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述处理装置根据所述实际位置坐标和所述第二信号进行成像处理，得到所述线阵天线对应的图像，包括：将所述线阵天线返回的第二信号与所述线阵天线的实际位置坐标在采集时间上进行插值对齐；根据插值处理后的实际位置坐标和所述线阵天线返回的第二信号进行成像处理，得到所述线阵天线对应的图像。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据插值处理后的实际位置坐标和所述线阵天线返回的第二信号进行成像处理，得到所述线阵天线对应的图像，包括：根据以下公式计算所述线阵天线与所述被测目标的实际距离：其中，(x1，y1，z1)为插值处理后的实际位置坐标，为成像结果中的被测
目标的任意坐标点，所述实际距离是在所述目标坐标系下计算得到的距离；根据所述实际距离和所述线阵天线返回的第二信号得到第三信号，所述第三信号表示为：其中，s(t，x1，y1，z1)为所述第三信号，为成像结果中的被测目标的任意坐标点，g(θ)为成像结果中的各个坐标对应的天线增益，t为深度向时间，τ为脉宽，f0为载波频率，k
r
为调频斜率，c为光速，j是复数表示法，w
r
、w
x
和w
y
分别表示三个方向的时间窗函数，为成像区域内的目标反射系数集合，为所述目标线阵天线与所述被测目标的实际距离；根据所述第三信号得到所述线阵天线对应的图像。6.一种安检仪，其特征在于，包括：传送装置、至少一部线阵天线、处理装置和相机；所述线阵天线设置在所述传送装置的周围，所述线阵天线的辐射方向朝向所述传送装置；所述传送装置包括传送带，用于传送位于所述传送带上的物体；所述线阵天线，用于向所述传送装置的方向发射第一信号，以及采集所述第一信号经过反射后返回的第二信号，并将所述第二信号发送给所述处理装置；所述相机设置在所述线阵天线的周围，所述相机的拍摄方向朝向所述传送装置，所述相机用于拍摄图像，并将所述拍摄图像发送给所述处理装置，所述拍摄图像包括所述传送装置和被测目标；所述处理装置，用于执行权利要求1-5中任一项所述的方法。7.根据权利要求6所述的安检仪，其特征在于，所述安检仪包括两部线阵天线：第一线阵天线和第二线阵天线。8.根据权利要求7所述的安检仪，其特征在于，所述第一线阵天线和所述第二线阵天线设置在所述传送装置的传送方向的两侧。9.根据权利要求7所述的安检仪，其特征在于，所述第一线阵天线和所述第二线阵天线设置在所述传送装置的传送方向的一侧。10.根据权利要求8或9所述的安检仪，其特征在于，所述第一线阵天线和所述第二线阵天线距离所述传送装置的垂直距离小于预设距离。

技术总结
本申请提供的一种目标检测方法和安检仪，处理装置接收线阵天线向传送装置的方向发射的第一信号经过反射后返回的第二信号，处理装置还接收了相机拍摄得到的拍摄图像。处理装置对拍摄图像进行图像处理得到线阵天线的实际位置坐标，然后根据实际位置坐标对线阵天线发送的第二信号进行成像，得到线阵天线对应的图像，减少了人体微运动对成像造成的误差，使得成像更精准。利用传送带传送安检对象，减少了安检对象的驻留时间，且同时使用两部线阵天线对安检对象进行扫描，提高了隐藏目标的检测概率以及安检效率。率以及安检效率。率以及安检效率。


技术研发人员：董戈 丁长青 胡波雄
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2022.02.17
技术公布日：2022/5/25