一种用于安全检查的近红外激光照明成像系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及安全检查领域，具体涉及一种用于安全检查的近红外激光照明成像系统及方法。
【背景技术】
[0002]液态危险物品的非法运输、使用严重影响公共安全，并成为新的恐怖活动手段，对液态物品的检查、监控日益受到重视。民航、铁路等客运领域当前对液体的检查大多使用目视和气味检测的方法，漏判、误判时有发生，并且难以应付检查高峰期的情形。目前广泛使用的X射线安全检查仪的主要检查目标对象为枪支、刀具等金属物品，而针对汽油、酒精等液态危险品的检查则主要依靠人工。人工检测方法在检测效率、漏检率等方面都不尽如人意，尤其在人流量较大的时段或场所，对公共场所的安全性要求和安全检查的检测效率之间存在的矛盾更加突出。2004年日本推出了易燃液体安全检查仪，能够实现在不开启容器的情况下检测物质成分。国内清华同方威视技术股份有限公司液体安全检查系统利用X射线技术对液体进行无损检测。
[0003]X射线安全检查仪需要严格的辐射防护措施，有可能会破坏液体，仪器造价也比较昂贵。目前的检测系统和检测方法均存在的检测困难，液体炸药、松香水、汽油、丙酮、乙醇等易燃易爆液体与水、可乐、牛奶、果汁等安全液体区难以区分的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种用于安全检查的近红外激光照明成像系统及方法，解决目前的检测系统和检测方法均存在的检测困难，液体炸药、松香水、汽油、丙酮、乙醇等易燃易爆液体与水、可乐、牛奶、果汁等安全液体区难以区分的问题。
[0005]本发明通过下述技术方案实现:
一种用于安全检查的近红外激光照明成像系统，包括:
多个激光二极管及其驱动电源:用于产生特定波长的激光；
可见光-近红外红外摄像机:用于对危险品所在的区域进行二次成像；
成像控制器:用于分时控制激光二极管出光，在激光二极管出光的同时触发近红外面成像相机成像；
近红外面成像相机成像:接收到成像控制器的触发信号后开始曝光并完成场景图像采集，并将场景图像传输给图像采集与处理终端；
图像采集与处理终端:接收并存储来自近红外面成像相机的图像，并控制可见光-近红外摄像机对准危险品所在的区域进行二次成像；
电源系统:为可见光-近红外红外摄像机、成像控制器、近红外面成像相机成像提供电源。
[0006]本发明采用电源系统为可见光-近红外红外摄像机、成像控制器、近红外面成像相机成像提供电源，具有较高的稳定性，成像控制器分时控制激光二极管出光，在激光二极管出光的同时触发近红外面成像相机成像，多个激光二极管及其驱动电源产生特定波长的激光，图像采集与处理终端对成像控制器进行参数设置，并对在不同波长激光照射下的序列图像进行采集、储存和处理，根据图像灰度反演处场景中的目标在不同激光波长下的反射率，参考预置的目标反射光谱特征库确定检测目标的种类，利用现有的设备和现有的程序，解决了安全检测领域中存在的检测难度大、危险液体与安全液体不易区分的问题，达到了减少人工检测工作量的目的。
[0007]所述多个激光二极管及其驱动电源中，激光二极管的数量为3?5个，其驱动电源的驱动频率为1 Hz?100Hz，驱动电流大于等于450mA，驱动电压IV?6V自适应，驱动上升沿时间小于等于10ms，驱动下降沿时间小于等于10ms。针对安检区域的特点，申请人对于本发明的激光二极管进行了多种分析和选择，从众多的二极管种类中选择出了最适宜于安检系统的激光二极管及其相匹配的驱动电源，具有较高的可靠性和实用性。
[0008]所述的多个激光二极管及其驱动电源包括三个不同波长的激光二极管，每个激光二极管匹配一个对应的驱动电源。
[0009]所述三个激光二极管的中心波长在900nm?1700nm。
[0010]经过申请人长期的研究，找到了最为合适的激光二极管的参数，利用中心波长在900nm?1700nm的激光二极管，可以利用较少的元器件，就可以准确的进行判断，大大简化了系统的复杂度，提高了实用性。
[0011]所述的成像控制器输出的触发信号为TTL电平，触发延时在0?40ms范围内。
[0012]所述近红外面成像相机的工作波段为900nm?1700nm，成像帧频在20Hz?200Hz之间。
[0013]通过多年的研究，发明人针对安监系统配制出了最佳的近红外面成像相机参数，大大提高了准确性。
[0014]一种用于安全检查的近红外激光照明成像方法，包括以下步骤:
(a)成像控制器分时控制激光二极管出光，在激光二极管出光的同时触发近红外面成像相机成像；
(b)近红外面成像相机成像接收到成像控制器的触发信号后开始曝光并完成场景图像采集，并将场景图像传输给图像采集与处理终端；
(c)图像采集与处理终端接收并存储来自近红外面成像相机的图像，并控制可见光-近红外摄像机对准危险品所在的区域进行二次成像，并判断出是否属于危险品。
[0015]本发明的另一个目的是提供一种用于液体安全检测的方法，根据图像灰度反演处场景中的目标在不同激光波长下的反射率，参考预置的目标反射光谱特征库确定检测目标的种类。
[0016]所述步骤(c)中危险品的识别是按照以下步骤进行的:
(cl)当对目标场景成像时，依次获得的单色图像序列其某个像素的灰度、以及对应的波长值，获得了光谱采样点；
(c2)根据多个光谱采样点绘制出反应目标原始光谱特征的特征曲线；
(c3)将步骤(c2)获得特征曲线与预先存储的典型物质的原始光谱特征曲线进行对比，当与其中的任意一种典型物质的原始光谱特征曲线相似度大于都等于设定的阀值，则是该对应的典型物质，判断出被监控点物质是否属于危险物品。
[0017]三个激光二极管的中心波长在900nm?1700nm之间分别选取，每当三个激光二极管中的1个处于点亮状态时，成像控制器即输出一个脉冲触发近红外面成像相机，近红外面成像相机开始曝光并完成场景图像采集，图像采集与处理终端接收并存储来自近红外面成像相机的图像。为了获得准实时的成像结果在本实施例中，近红外面成像相机的工作帧频为25X3=75Hz。图像采集与处理终端每接收三幅不同波长的图像，即开始对图像数据进行处理和分析，结合参考预置的液体危险品反射光谱特征库，实现对场景中潜在危险品的准实时识别、显示和报警。
[0018]本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果:
1、本发明一种用于安全检查的近红外激光照明成像系统，可以远距离、大范围监测目标场景，实现多目标、多种类的疑似危险品探测和可疑人员筛查；方便安检工作人员随身携带、就地安装，也可以安装到现有摄像监控支架上，适用于多种应用环境；具有内置的常见液体危险物品反射光谱特征信息，可通过成像控制器的对外通讯接口实时更新数据库，适用于多种危险品的检测，也方便系统的功能扩展和升级；
2、本发明一种用于安全检查的近红外激光照明成像系统，采用电源系统为可见光-近红外红外摄像机、成像控制器、近红外面成像相机成像提供电源，具有较高的稳定性，成像控制器分时控制激光二极管出光，在激光二极管出光的同时触发近红外面成像相机成像，多个激光二极管及其驱动电源产生特定波长的激光，图像采集与处理终端对成像控制器进行参数设置，并对在不同波长激光照射下的序列图像进行采集、储存和处理，根据图像灰度反演处场景中的目标在不同激光波长下的反射率，参考预置的目标反射光谱特征库确定检测目标的种类，利用现有的设备和现有的程序，解决了安全检测领域中存在的检测难度大、危险液体与安全液体不易区分的问题，达到了减少人工检测工作量的目的。
【附图说明】
[0019]此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为本发明实施例的结构框图；
图2为本发明实施例中激光二极管出光及近红外面成像相机触发脉冲时序示意图；
图3为本发明实施例中液体危险品安全检查的原理示意图。