安检图像显示方法、设备和安检系统与流程

本发明涉及安检技术领域，特别是一种安检图像显示方法、设备和安检系统。

背景技术：

安检设备是保证公共区域安全的重要装置，可以包括对于行李物品的安全检查和对人体的安全检查等。目前应用最广泛的行李物品安全检测设备是x射线扫描透视检查设备，主要由射线发生系统、射线探测器、图像处理及显示系统、物品与检查设备相对移动系统等构成。在使用过程中，由专业人员对扫描产生的平面x射线扫描图像进行判读，根据行李物品的形状特征和x射线通透性特征判断是否夹带了违禁物品。现有技术中也有用于检测车辆或集装箱的大型设备，一般用高能x射线或伽马射线作为射线源。

但是，由于物品的多样性，平面透视扫描图像的判读并不直观，判读效率低下，判读准确率低，工作人员劳动强度高，且容易发生漏判误判的情况。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提出一种直观显示安检图像的方案，提高安检的效率和准确度。

根据本发明的一个方面，提出一种安检图像显示方法，包括：获取被测物体的ct(computedtomography，计算机断层扫描)数据；根据ct数据获取被测物体内部的物品的三维轮廓曲面；根据三维轮廓曲面生成三维重建图像。

可选地，还包括：通过vr(virtualreality，虚拟现实)设备显示三维重建图像。

可选地，通过vr设备显示三维重建图像包括：获取用户的当前观察视角；生成当前观察视角下的左眼图像和右眼图像；通过vr设备展示左眼图像和右眼图像。

可选地，还包括：实时监控用户的当前观察视角；根据当前观察视角实时更新左眼图像和右眼图像。

可选地，根据ct数据获取被测物体内部的物品的三维轮廓图像包括：根据ct数据获取各个ct截面图中的轮廓曲线；根据ct层高和ct截面图获取ct立体图像；根据ct立体图像和ct截面图中的轮廓曲线生成三维轮廓曲面。

可选地，还包括：获取被测物体的多视角平面扫描图像；根据多视角平面扫描图像生成立体图像；通过vr设备显示立体图像。

可选地，还包括：判断安检仪器获取的安检图像的类型；若图像为ct数据，则根据ct数据生成三维重建图像；若图像为多视角平面扫描图像，则根据多视角平面扫描图像生成立体图像。

可选地，vr设备包括：vr头盔、vr眼镜和/或三维重建投影设备。

通过这样的方法，能够将ct安检仪器获取的ct数据生成三维重建图像，从而允许操作人员以各个视角观察立体图像，一方面使图像更加直观，提高了识别效率；另一方面也降低了识别难度，提高了安检准确性。

根据本发明的另一个方面，提出一种安检图像显示设备，包括：数据获取装置，用于获取被测物体的ct数据；三维轮廓解析器，用于根据ct数据获取被测物体内部的物品的三维轮廓曲面；三维重建图像生成器，用于根据三维轮廓曲面生成三维重建图像。

可选地，还包括：vr设备，用于显示三维重建图像。

可选地，vr设备用于：获取用户的当前观察视角；生成当前观察视角下的左眼图像和右眼图像；通过vr设备展示左眼图像和右眼图像。

可选地，vr设备还用于：实时监控用户的当前观察视角；根据当前观察视角实时更新左眼图像和右眼图像。

可选地，三维轮廓解析器包括：截面轮廓获取模块，用于根据ct数据获取各个ct截面图中的轮廓曲线；立体图像获取模块，用于根据ct层高和ct截面图获取ct立体图像；轮廓曲面获取模块，用于根据ct立体图像和ct截面图中的轮廓曲线生成三维轮廓曲面。

可选地，数据获取装置还用于获取被测物体的多视角平面扫描图像；安检图像显示设备还包括：立体图像生成器，用于根据多视角平面扫描图像生成立体图像；vr设备，用于显示立体图像。

可选地，还包括：图像类型判断器，用于判断安检仪器获取的安检图像的类型；三维轮廓解析器和三维重建图像生成器用于当图像为ct数据时，根据ct数据生成三维重建图像；立体图像生成器用于当图像为多视角平面扫描图像时，根据多视角平面扫描图像生成立体图像。

可选地，vr设备包括：vr头盔、vr眼镜和/或全息投影设备。

这样的设备能够将ct安检仪器获取的ct数据生成三维重建图像，从而允许操作人员以各个视角观察立体图像，一方面使图像更加直观，提高了识别效率；另一方面也降低了识别难度，提高了安检准确性。

根据本发明的又一个方面，提出一种安检系统，包括：上文中提到的任意一种安检图像显示设备；和，安检仪器，用于获取被测物体的安检图像。

可选地，若安检仪器为计算机断层扫描ct安检仪，则安检图像显示设备用于根据ct数据生成三维重建图像；若安检仪器为多视角平面安检仪，则安检图像显示设备用于根据多视角平面扫描图像生成立体图像。

可选地，安检图像显示设备还用于根据预设或根据安检图像的类型确定安检仪器的种类。

可选地，安检图像显示设备还用于显示三维重建图像或立体图像。

这样的系统能够将ct安检仪器获取的ct数据生成三维重建图像，从而允许操作人员以各个视角观察立体图像，一方面使图像更加直观，提高了识别效率；另一方面也降低了识别难度，提高了安检准确性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的安检图像显示方法的一个实施例的流程图。

图2为本发明的安检图像显示方法的另一个实施例的流程图。

图3为本发明的安检图像显示方法中生成三维重建图像的一个实施例的流程图。

图4为本发明的安检图像显示方法的又一个实施例的流程图。

图5为本发明的安检图像显示设备的一个实施例的示意图。

图6为本发明的安检图像显示设备的另一个实施例的示意图。

图7为本发明的安检图像显示设备中三维轮廓解析器的一个实施例的示意图。

图8a为本发明的安检图像显示设备中立体图像生成器生成视差图像的一个实施例的示意图。

图8b为本发明的安检图像显示设备中立体图像生成器生成视差图像的另一个实施例的示意图。

图9为本发明的安检图像显示设备的又一个实施例的示意图。

图10为本发明的安检系统的一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明的安检图像显示方法的一个实施例的流程图如图1所示。

在步骤101中，获取被测物体的ct数据。在一个实施例中，可以利用现有的ct安检仪器获取被测物体的ct数据。

在步骤102中，根据ct数据获取被测物体内部的物品的三维轮廓曲面。在一个实施例中，可以根据获取的ct数据进行分层解析、逐层堆叠连接，形成被测物体内部物品的三维轮廓曲面。在一个实施例中，分层分析可以通过边缘图像检测算法来实现。

在步骤103中，根据三维轮廓曲面生成三维重建图像。在一个实施例中，可以对获取的三维轮廓曲面进行实体化处理，如对曲面的质量进行检测和改进，常见的指标包括：连续度，封闭性和几何误差等，确认生成的曲线符合预定曲面要求后，可以将曲面导入到pro/e(pro/engineer，野火)、ug(unigraphicsnx)等造型软件中进行实体化造型，得到三维重建图像。

通过这样的方法，能够将ct安检仪器获取的ct数据生成三维重建图像，从而允许操作人员以各个视角观察立体图像，一方面使图像更加直观，提高了识别效率；另一方面也降低了识别难度，提高了安检准确性。

在一个实施例中，可以采用vr设备显示三维重建图像，从而给予操作人员清晰、直观的感受。在一个实施例中，vr设备可以获取用户的当前观察视角，继而生成当前观察视角下的左眼图像和右眼图像，通过vr设备展示左眼图像和右眼图像，例如，采用vr头盔，分别在左眼视觉区域展示左眼图像，以及在右眼视觉区域展示右眼图像。在另一个实施例中，还可以轮流显示左眼图像帧和右眼图像帧，用户可用通过3d眼镜观察三维重建影像。在再一个实施例中，还可以采用全息投影设备投影出全息影像。

通过这样的方法，能够将得到的三维重建图像以直观的方式展现给操作人员，从而进一步提高了用户友好程度，提高了识别效率和安检的准确性。

在一个实施例中，操作人员可以根据需求调节观察视角，如本发明的安检图像显示方法的另一个实施例的流程图图2所示：

在步骤201中，获取被测物体的ct数据。

在步骤202中，根据ct数据获取被测物体内部的物品的三维轮廓曲面。

在步骤203中，根据三维轮廓曲面生成三维重建图像。

在步骤204中，获取用户的当前观察视角。在一个实施例中，用户当前观察视角可以为默认视角，也可以通过实时检测获取，例如，利用vr头盔检验用户瞳孔位置，或获取视角操作设备(如摇杆)的当前位置，以及获取用户相对于显示屏的位置等。

在步骤205中，根据用户当前观察视角生成左眼图像和右眼图像。在一个实施例中，可以利用视差图像处理法生成左右眼图像。

在步骤206中，可以根据vr设备的种类显示左右眼图像，如在vr头盔的左眼视觉区域播放左眼图像，在右眼视觉区域播放右眼图像，或在屏幕上以帧(或多帧)为单位轮流显示左眼图像和右眼图像。

在步骤207中，实时监控用户的当前观察视角，如利用vr头盔检验用户瞳孔位置，或获取视角操作设备的当前位置，以及获取用户相对于显示屏的位置等。

在步骤208中，判断用户当前观察视角是否发生变化。若发生变化，如用户位置改变，用户转头、用户调整控制视角的摇杆等，则执行步骤205，重新生成左眼图像和右眼图像；若用户当前观察视角未发生变化，则执行步骤206。

通过这样的方法，vr设备能够跟随用户观察视角的变化实时调整显示的视角，从而允许操作人员与设备进行交互，减少观察死角，进一步提高用户友好度和检测的准确性。

本发明的安检图像显示方法中生成三维重建图像的一个实施例的流程图如图3所示。

在步骤301中，根据ct数据获取各个ct截面图中的轮廓曲线。ct数据为分层扫描数据。在一个实施例中，可以直接获得分层扫描数据，并通过边缘检测算法获取轮廓曲线；在另一个实施例中，可以在获得完整的ct数据后进行切片处理，得到分层图像，继而解析获取轮廓曲线。在一个实施例中，还可以对轮廓曲线进行曲线拟合优化，删除冗余线和杂点。曲线拟合时，常用的方法有：样条曲线拟合、内插法拟合以及近似法拟合等。

在步骤302中，根据ct层高和ct截面图获取ct立体图像。ct层高即为扫描过程中层与层之间的间隔，将各个截面在纵向(垂直切面方向)上等间距依次排列，从而获取完整的三维图像。

在步骤303中，根据ct立体图像和ct截面图中的轮廓曲线生成三维轮廓曲面。在一个实施例中，可以将ct立体图像中每层ct截面图中的轮廓曲线相结合，生成曲面。在一个实施例中，还可以通过阈值法，结合手工标注和描绘，从ct立体图像中提取三维轮廓曲面。最常用的表面绘制算法可以分为两类：第一类是基于三角剖分的线性插值算法，该类算法的中心思想是从众多三角形中找出最能代表物体表面的三角形；第二类算法是以nurbs(non-uniformrationalb-splines，非均匀有理b样条)曲面拟合法为代表的非线性插值算法，该算法在物体相邻截面轮廓之间进行轮廓插值，从而形成物体三维轮廓曲面。

在步骤304中，对曲面的质量进行检测和改进，常见的指标包括：连续度，封闭性和几何误差等。确认所生成曲线符合使用领域的曲面要求后，将曲面导入到pro/e、ug等造型软件中，即可进行实体化造型，生成三维重建图像。

通过这样的方法，能够将ct安检仪器生成的ct数据转化为待测物体内部物品的三维重建图像，从而能够利用现有的安检设备进行三维重建图像生成，有利于推广应用。

在一个实施例中，ct安检仪器的效率较低，价格较高，因此使用比较有局限性，多视角射线安检仪器的应用更加广泛，例如双视角x光安检设备等。若安检仪器提供的为多视角平面扫描图像(如双视角平面扫描图像)，则可以根据多视角平面扫描图像生成立体图像，再通过vr设备显示立体图像。

通过这样的方法，能够在获取的安检图像为平面图像的情况下，将平面图像转化为立体图像显示，从而避免了平面图像中信息堆叠造成的识别困难，提高了安检的准确性和安检效率，也进一步扩大了推广应用的范围。

本发明的安检图像显示方法的又一个实施例的流程图如图4所示。

在步骤401中，获取被测物体的安检图像。若安检仪器为ct安检仪器，则安检图像为ct数据；若安检仪器为多视角射线安检仪器，则安检图像为多视角平面扫描图像。

在步骤402中，判断安检图像的种类。若安检图像为ct数据，则执行步骤403；若安检图像为多视角平面扫描图像，则执行步骤406。

在步骤403中，根据ct数据获取被测物体内部的物品的三维轮廓曲面。

在步骤404中，根据三维轮廓曲面生成三维重建图像。

在步骤405中，采用vr设备显示三维重建图像。

在步骤406中，根据多视角平面扫描图像生成立体图像。

在步骤407中，通过vr设备显示立体图像。

通过这样的方法，能够兼容不同种类的安检仪器，并自动判断安检图像的种类，且根据安检图像的种类向操作人员提供三维重建图像或立体图像，从而更具有普适性，更加有利于推广应用。

本发明的安检图像显示设备的一个实施例的示意图如图5所示。数据获取装置501能够获取被测物体的ct数据。在一个实施例中，可以利用现有的ct安检仪器获取被测物体的ct数据。三维轮廓解析器502能够根据ct数据获取被测物体内部的物品的三维轮廓曲面。在一个实施例中，可以根据获取的ct数据进行分层解析、逐层堆叠连接，形成被测物体内部物品的三维轮廓曲面。在一个实施例中，分层分析可以通过边缘图像检测算法来实现。三维重建图像生成器503能够根据三维轮廓曲面生成三维重建图像。在一个实施例中，三维重建图像生成器503可以对获取的三维轮廓曲面进行实体化处理，如对曲面的质量进行检测和改进，常见的指标包括：连续度，封闭性和几何误差等，确认生成的曲线符合预定曲面要求后，可以将曲面导入到pro/e、ug等造型软件中进行实体化造型，得到三维重建图像。

这样的安检图像显示设备能够将ct安检仪器获取的ct数据生成三维重建图像，从而允许操作人员以各个视角观察立体图像，一方面使图像更加直观，提高了识别效率；另一方面也降低了识别难度，提高了安检准确性。

本发明的安检图像显示设备的另一个实施例的示意图如图6所示。数据获取装置601、三维轮廓解析器602和三维重建图像生成器603的结构和功能与图5的实施例中相似。安检图像显示设备还包括vr设备604，能够显示三维重建图像，从而给予操作人员清晰、直观的感受。在一个实施例中，三维重建图像生成器603还可以针对vr设备604的类型进行图像兼容性处理，保证vr设备604能够正确播放图像。

在一个实施例中，vr设备可以是vr头盔，能够在左、右眼分别显示图像，给用户带来立体视觉感受；vr设备可以是显示器与vr眼镜的组合。这样的安检图像显示设备能够利用vr设备将得到的三维重建影像以直观的方式展现给操作人员，提高了用户体验。

在一个实施例中，vr设备604可以获取用户的当前观察视角，继而根据生成当前观察视角下的左眼图像和右眼图像，进而通过vr设备展示左眼图像和右眼图像，例如，vr设备为vr头盔，分别在左眼视觉区域展示左眼图像，以及在右眼视觉区域展示右眼图像。在另一个实施例中，vr设备为显示器，用户佩戴3d眼镜，vr设备能够轮流显示左眼图像帧和右眼图像帧，用户可用通过3d眼镜观察三维重建影像。在再一个实施例中，vr设备604还可以为全息投影设备，能够投影出全息影像。

这样的安检图像显示设备能够将得到的三维重建影像以直观的方式展现给操作人员，从而进一步提高了用户友好程度，提高了识别效率和安检的准确性。

在一个实施例中，vr设备还能够实时监控用户的当前观察视角，如利用vr头盔检验用户瞳孔位置，或获取视角操作设备(如摇杆)的当前位置，以及获取用户相对于显示屏的位置等；判断用户当前观察视角是否发生变化，若发生变化，如用户位置改变，用户转头、用户调整控制视角的摇杆等，则转变三维重建图像的角度，重新生成左眼图像和右眼图像。

这样的安检图像显示设备中，vr设备能够跟随用户观察视角的变化实时调整显示的视角，从而允许操作人员与设备进行交互，减少观察死角，进一步提高用户友好度和检测的准确性。

本发明的安检图像显示设备中三维轮廓解析器的一个实施例的示意图如图7所示。截面轮廓获取模块701能够根据ct数据获取各个ct截面图中的轮廓曲线。ct数据为分层扫描数据。在一个实施例中，可以直接获得分层扫描数据，并通过边缘检测算法获取轮廓曲线；在另一个实施例中，可以在获得完整的ct数据后进行切片处理，得到分层图像，继而解析获取轮廓曲线。立体图像获取模块702能够根据ct层高和ct截面图获取ct立体图像。ct层高即为扫描过程中层与层之间的间隔，通过这样的步骤能够获取完整的三维图像。轮廓曲面获取模块703能够根据ct立体图像和ct截面图中的轮廓曲线生成三维轮廓曲面。在一个实施例中，可以将ct立体图像中每层ct截面图中的轮廓曲线相结合，生成曲面。在一个实施例中，还可以通过阈值法，结合手工标注和描绘，从ct立体图像中提取三维轮廓曲面。最常用的表面绘制算法可以分为两类：第一类是基于三角剖分的线性插值算法，该类算法的中心思想是从众多三角形中找出最能代表物体表面的三角形；第二类算法是以nurbs曲面拟合法为代表的非线性插值算法，该算法在物体相邻截面轮廓之间进行轮廓插值，从而形成物体三维轮廓曲面。

这样的安检图像显示设备能够将ct安检仪器生成的ct数据转化为待测物体内部物品的三维重建图像，从而能够利用现有的安检设备进行三维重建图像生成，有利于推广应用。

在一个实施例中，考虑到ct安检仪器的效率较低，价格较高，因此使用比较有局限性，多视角射线安检仪器的应用更加广泛，例如双视角x光安检设备等。安检图像显示设备还可以包括立体图像生成器，能够在安检仪器提供的为多视角平面扫描图像(如双视角平面扫描图像)时，根据多视角平面扫描图像生成立体图像，再通过vr设备显示立体图像。

这样的安检图像显示设备能够在获取的安检图像为平面图像的情况下，将平面图像转化为立体图像显示，从而避免了平面图像中信息堆叠造成的识别困难，提高了安检的准确性和安检效率，也进一步扩大了推广应用的范围。

在一个实施例中，立体图像生成器能够执行如下操作：

(1)将当前图像作为中心图像，分别生成左右眼图像：如图8a所示，cc代表实际存在的中心探测器，cl和cr分别代表虚拟的左右探测器，f是焦距，tx代表左右探测器的距离。设p是空间中一点，p到探测器的深度是z，p点投影到三个探测器成像平面上的像的坐标分别为(xc,y)，(xl,y)以及(xr,y)，根据几何关系，有

(2)确定零视差平面：选择zc作为零视差平面，将深度做归一化处理，这样深度等于zc的空间点将显示在屏幕上，深度大于该值的点显示在屏幕与人眼之间，深度小于该值的点显示在屏幕后方，其中，znear为图像的所有点中与人眼的最近距离，zfar为图像的所有点中与人眼的最远距离，则

(3)确定最大视差：如图8b所示，最大视差m_max计算方法如下

其中，l为屏幕与图像最远点p之间的距离，b为两眼间的距离，m为两眼与p点的连线与屏幕的交点pl、pr之间的距离，d为人眼与屏幕之间的距离。

像素级别最大视差计算方法为：

在一个实施例中，还可以对图像进行优化，例如执行步骤：

(4)对生成的图像进行后期处理：消除生成图像中的重叠现象和空洞现象。对于重叠现象，选出原始图像中重叠的像素中深度值较大的平移到图像中；对于空洞的情况，可以取临近像素的值，或者使用插值的方式对空洞进行填充。

这样的安检图像显示设备能够基于平面图像生成视差图像，从而分别提供给用户的左、右眼，产生立体视觉的效果，避免平面图像中图层堆叠导致的误判，提高安检的准确性。

本发明的安检图像显示设备的又一个实施例的示意图如图9所示。数据获取装置901、三维轮廓解析器902和三维重建图像生成器903的结构和功能与图5所示的实施例中相似。安检图像显示设备还包括：图像类型判断器905，能够判断安检图像的种类，若安检仪器为ct安检仪器，则安检图像为ct数据；若安检仪器为多视角射线安检仪器，则安检图像为多视角平面扫描图像。若安检图像为ct数据，则图像类型判断器905激活三维轮廓解析器902，vr设备904显示三维重建图像生成器903生成的三维重建图像；若安检图像为多视角平面扫描图像，则图像类型判断器905激活立体图像生成器906，vr设备904显示图像类型判断器905生成的立体图像。

这样的安检图像显示设备能够兼容不同种类的安检仪器，并自动判断安检图像的种类，且根据安检图像的种类向操作人员提供三维重建图像或立体图像，从而更具有普适性，更加有利于推广应用。

本发明的安检系统的一个实施例的示意图如图10所示。安检图像显示设备1001可以为上文中提到的任意一种；安检仪器1002可以获取被测物体的安检图像并提供给安检图像显示设备1001。安检图像显示设备1001能够根据从安检仪器1002获取的ct数据生成三维重建图像。

这样的系统能够将ct安检仪器获取的ct数据生成三维重建图像，从而允许操作人员以各个视角观察立体图像，一方面使图像更加直观，提高了识别效率；另一方面也降低了识别难度，提高了安检准确性；同时，能够利用现有的安检设备，有利于推广应用。

在一个实施例中，若安检仪器为ct安检仪，则安检图像显示设备能够根据ct数据生成三维重建图像；若安检仪器为多视角平面安检仪，则安检图像显示设备能够根据多视角平面扫描图像生成立体图像。

这样的系统充分考虑到ct安检仪器的效率较低，价格较高，使用比较有局限性的问题，能够在获取的安检图像为平面图像的情况下将平面图像转化为立体图像显示，从而避免了平面图像中信息堆叠造成的识别困难，提高了安检的准确性和安检效率，也进一步扩大了推广应用的范围。

在一个实施例中，安检图像显示设备可以根据用户设定确定安检仪器的种类，若用户设定安检仪器为ct安检仪器，则根据ct数据生成三维重建图像；若用户设定安检仪器为多视角平面安检仪，则根据多视角平面扫描图像生成立体图像。在另一个实施例中，安检图像显示设备还能够根据得到的数据的格式、协议等确定安检仪器的种类，并进行对应的图像处理。

当vr设备获取三维重建图像时，会显示三维重建图像，从而给予操作人员清晰、直观的感受。当vr设备获取立体图像时，能够显示立体图像，避免了平面图像中信息堆叠造成的识别困难，提高了安检的准确性和安检效率。

这样的系统能够兼容不同种类的安检仪器，并自动判断安检图像的种类，且根据安检图像的种类向操作人员提供三维重建图像或立体图像，从而更具有普适性，更加有利于推广应用。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。