一种毫米波人体安检设备自动检测及反馈方法与流程

1.本发明涉及计算、推算或计数技术领域，具体涉及一种毫米波人 体安检设备自动检测及反馈方法。


背景技术：

2.为应对日益复杂的安检安防需求，准确检测人员携带的各类违禁 物品，确保公共场所安全，毫米波人体安检设备妥善解决了传统安检 设备在物品类型、安全可靠等方面的问题，具备了对金属和非金属物 品的检测能力，对人体安全无害，并采用无接触式快速安检模式，提 升旅客安检感受。
3.目前市面上机场使用的人体安检设备，主要安检流程为被检人员 进入设备按提示姿态站立，工作人员操作安检设备对人体进行扫描， 设备界面显示安检结果并标示出违禁物品。在此安检流程中，设备自 动化程度不高，仍需工作人员根据被检人员情况进行设备操作，安检 效率一定程度上受工作人员影响和限制。


技术实现要素：

4.本发明是为了解决人体安检设备的效率问题，提出了一种毫米波 人体安检设备自动检测及反馈方法，采用光学成像和毫米波成像结合 的方式对人体姿态进行检测，该方法能够在无工作人员操作设备的情 况下，自动对被检人员进行姿态识别和扫描，获得清晰的毫米波人体 图像，并反馈姿态检测结果及违禁物品安检结果至设备界面。使用此 系统的人体安检设备，能够应用于无人值守的安检场景。本发明在充 分保证人体安检准确、高效的前提下，实现设备无人操作，自动对进 入设备的人员进行安检并显示违禁物品安检结果，有效保证安检通行 速度。
5.本发明提供一种毫米波人体安检设备自动检测及反馈方法，其特 征在于：包括以下步骤：
6.s1、被检人员进入毫米波人体安检设备并按图形提示姿态站立；
7.s2、毫米波人体安检设备对被检人员进行光学成像，得到人体光 学图像，使用姿态检测算法对人体光学图像中的人体姿态是否正确进 行检测，如果否，则发出语音提示使被检人员调整姿态；如果是，则 进入步骤s3；
8.姿态检测算法的流程为：首先识别出人体，再识别出人体关键点 坐标，然后通过对人体关键点坐标间的位置关系和长度关系判断人体 姿态是否正确；
9.s3、毫米波人体安检设备对被检人员进行扫描并获得人体毫米波 图像，使用姿态检测算法对人体毫米波图像中的人体姿态是否正确进 行检测并检测人体毫米波图像是否连续，如果否，则发出语音提示被 检人员调整姿态，返回步骤s2；如果是，则进入步骤s4；
10.s4、毫米波人体安检设备自动判定人体毫米波图像中的违禁物品 并将违禁物品安检结果显示在毫米波人体安检设备的界面上，毫米波 人体安检设备自动检测及反馈完成。
11.本发明所述的一种毫米波人体安检设备自动检测及反馈方法，作 为优选方式，姿态检测算法识别出人体的具体方法为：使用自上而下 的检测策略，通过yolo算法识别出人体，再使用hrnet高精度检 测模型检测出所有人体关键点，并形成人体关键点坐标；
12.人体关键点包括鼻子、手腕、手肘、肩膀、臀部、膝盖、脚腕；
13.人体关键点坐标包括：鼻子坐标(x1，y1)、左手腕坐标(x2， y2)、右手腕坐标(x3，y3)、左手肘坐标(x4，y4)、右手肘坐标(x5， y5)、左肩膀坐标(x6，y6)、右肩膀坐标(x7，y7)、左臀部坐标(x8， y8)、右臀部坐标(x9，y9)、左膝盖坐标(x10，y10)、右膝盖坐标 (x11，y11)、左脚腕坐标(x12，y12)、右脚腕坐标(x13，y13)。
14.本发明所述的一种毫米波人体安检设备自动检测及反馈方法，作 为优选方式，通过对人体关键点坐标间的位置关系判断人体姿态是否 正确的具体方法包括：
15.a、根据人体关键点坐标判断人体各部位间高低关系是否正确；
16.b、根据人体关键点坐标判断上、下肢位置是否正确；
17.c、通过对人体长度关系判断人体姿态是否正确；
18.检测人体毫米波图像是否连续的方法为：将所有人体关键点周围 m*m区域内的像素值取平均值得到人体关键点像素值，判定为人体 毫米波图像连续的标准为：人体关键点像素值全部大于k。
19.本发明所述的一种毫米波人体安检设备自动检测及反馈方法，作 为优选方式，根据人体关键点坐标判断人体各部位间高低关系是否正 确的判断标准为：以下所有条件都成立：鼻子比肩膀高、肩膀比臀部 高、肘比肩膀高5cm、手腕比肘高、臀部比膝盖高、膝盖比脚腕高。
20.本发明所述的一种毫米波人体安检设备自动检测及反馈方法，作 为优选方式，根据人体关键点坐标判断人体各部位间高低关系是否正 确的判断标准为：以下所有条件都成立：
21.y1＜y6，y1＜y7，y6＜y8，y7＜y9，y6-y4＞20，y7-y5＞20， y2＜y4，y3＜y5，y8＜y10，y9＜y11，y10＜y12，y11＜y13。
22.本发明所述的一种毫米波人体安检设备自动检测及反馈方法，作 为优选方式，根据人体关键点坐标判断上、下肢位置是否正确的判断 标准为：以下所有条件都成立：小臂与大臂夹角成50
°
至80
°
夹角、 手腕距离图像边界大于10cm、两脚左右对称且在中线两侧、双脚间 距离在35cm至40cm之间。
23.本发明所述的一种毫米波人体安检设备自动检测及反馈方法，作 为优选方式，根据人体关键点判断上、下肢位置是否正确，判断标准 为：以下所有条件都成立：
[0024][0025]
x2＞40，400-x3＞40，x12＜200，x13＞200， |(x
13-200)-(200-x
12
)|＜20，140≤x13-x12≤160。
[0026]
本发明所述的一种毫米波人体安检设备自动检测及反馈方法，作 为优选方式，通过对人体长度关系判断人体姿态是否正确的具体方法 包括：小臂大于身高的9％、两小臂长度差小于5cm、大臂大于身高 的9％、两大臂长度差小于5cm、左右肘高度相差小于10cm、上半身 大于身高的20％、左上半身与右上半身长度相差小于10cm、大腿大 于身高的12％、
两大腿长度差小于5cm、小腿大于身高的12％、两小 腿长度差小于5cm、肩宽大于身高的10％、左右肩膀高度相差小于 5cm、胯宽大于身高的5％、左右臀部高度相差小于5cm。
[0027]
本发明所述的一种毫米波人体安检设备自动检测及反馈方法，作 为优选方式，通过对人体长度关系判断人体姿态是否正确的判断标准 为：以下所有条件都成立：
[0028][0029][0030][0031][0032][0033][0034]
|y
5-y4|＜20，y
8-y6＞20％
×
h，y
9-y7＞20％
×
h， |(y
8-y6)-(y
9-y7)|＜40
[0035][0036][0037][0038][0039][0040][0041]
x
7-x6＞10％
×
h，|y
7-y6|＜20，x
9-x8＞5％
×
h，|y
9-y8|＜20；
[0042]
其中，h为人体身高，
[0043][0044]
本发明所述的一种毫米波人体安检设备自动检测及反馈方法，作 为优选方式，m为3，k为10。
[0045]
该系统的使用步骤如下：
[0046]
第一步，被检人员进入安检设备并按图形提示姿态站立；
[0047]
第二步，对被检人员进行光学成像，通过使用本发明提出的姿态 检测算法，对人体姿态是否正确进行检测，如果姿态异常则被检人员 根据语音提示调整姿态，如果姿态正常则进入第三步；
[0048]
第三步，设备对被检人员进行扫描并获得毫米波图像，同样采用 本发明提出的姿态检测算法，对人体毫米波图像中的姿态是否正确进 行检测，如果姿态异常则被检人员根据语音提示调整姿态，如果姿态 正常且图像清晰，则进入第四步；
[0049]
第四步，设备使用违禁物品检测算法对人体毫米波图像进行自动 判定，并将违禁物品安检结果显示在设备界面上。
[0050]
本发明具有以下优点：
[0051]
(1)相比于单一图像来源的人体姿态检测，本方法采用光学成像 和毫米波成像结合的方式对人体姿态进行检测，通过光学成像确保被 检人员基本符合姿态要求，可以开始安检扫描，通过毫米波成像穿透 衣物，直接对人体姿态进行检测，尤其能够对光学成像无法发现的人 员微动进行检测。最终通过上述两种方式确保本次扫描姿态正确、图 像清晰可用。
[0052]
(2)相比于需要工作人员辅助操作的安检系统，本发明提出的毫 米波姿态自动检测及反馈系统，无需工作人员操作及监管，被检人员 根据设备灯光提示，自行进入设备，设备自动检测被检人员姿态并将 检测结果反馈至设备界面，同时提示被检人员姿态是否异常。
[0053]
(3)自动检测及反馈速度快，在本次安检扫描完成后0.5秒内， 就能够在设备界面反馈被检人员姿态检测结果及违禁物品安检结果， 有效保证安检通行速度。
附图说明
[0054]
图1为一种毫米波人体安检设备自动检测及反馈方法流程图；
[0055]
图2为一种毫米波人体安检设备自动检测及反馈方法标准的人 体姿态正面图；
[0056]
图3为一种毫米波人体安检设备自动检测及反馈方法人体关键 点识别坐标图；
[0057]
图4为一种毫米波人体安检设备自动检测及反馈方法人体姿态 检测算法流程图。
具体实施方式
[0058]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方 案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部 分实施例，而不是全部的实施例。
[0059]
实施例1
[0060]
如图1所示，一种毫米波人体安检设备自动检测及反馈方法，包 括以下步骤：
[0061]
s1、被检人员进入毫米波人体安检设备并按图形提示姿态站立；
[0062]
s2、毫米波人体安检设备对被检人员进行光学成像，得到人体光 学图像，如图2所示，使用姿态检测算法对人体光学图像中的人体姿 态是否正确进行检测，如果否，则发出语音提示使被检人员调整姿态； 如果是，则进入步骤s3；
[0063]
姿态检测算法的流程为：首先识别出人体，再识别出人体关键点 坐标，然后通过对人体关键点坐标间的位置关系和长度关系判断人体 姿态是否正确；
[0064]
s3、毫米波人体安检设备对被检人员进行扫描并获得人体毫米波 图像，使用姿态检测算法对人体毫米波图像中的人体姿态是否正确进 行检测并检测人体毫米波图像是否连续，如果否，则发出语音提示被 检人员调整姿态，返回步骤s2；如果是，则进入步骤s4；
[0065]
s4、毫米波人体安检设备自动判定人体毫米波图像中的违禁物品 并将违禁物品安检结果显示在毫米波人体安检设备的界面上，毫米波 人体安检设备自动检测及反馈完成；
[0066]
姿态检测算法识别出人体的具体方法为：使用自上而下的检测策 略，通过yolo算
法识别出人体，再使用hrnet高精度检测模型检 测出所有人体关键点，并形成人体关键点坐标；
[0067]
人体关键点包括鼻子、手腕、手肘、肩膀、臀部、膝盖、脚腕；
[0068]
如图3所示，人体关键点坐标包括：鼻子坐标(x1，y1)、左手 腕坐标(x2，y2)、右手腕坐标(x3，y3)、左手肘坐标(x4，y4)、 右手肘坐标(x5，y5)、左肩膀坐标(x6，y6)、右肩膀坐标(x7，y7)、 左臀部坐标(x8，y8)、右臀部坐标(x9，y9)、左膝盖坐标(x10， y10)、右膝盖坐标(x11，y11)、左脚腕坐标(x12，y12)、右脚腕坐 标(x13，y13)；
[0069]
如图4所示，通过对人体关键点坐标间的位置关系判断人体姿态 是否正确的具体方法包括：
[0070]
a、根据人体关键点坐标判断人体各部位间高低关系是否正确；
[0071]
b、根据人体关键点坐标判断上、下肢位置是否正确；
[0072]
c、通过对人体长度关系判断人体姿态是否正确；
[0073]
检测人体毫米波图像是否连续的方法为：将所有人体关键点周围 m*m区域内的像素值取平均值得到人体关键点像素值，判定为人体 毫米波图像连续的标准为：人体关键点像素值全部大于k；m为3， k为10；
[0074]
根据人体关键点坐标判断人体各部位间高低关系是否正确的判 断标准为：以下所有条件都成立：鼻子比肩膀高、肩膀比臀部高、肘 比肩膀高5cm、手腕比肘高、臀部比膝盖高、膝盖比脚腕高；
[0075]
根据人体关键点坐标判断人体各部位间高低关系是否正确的判 断标准为：以下所有条件都成立：
[0076]
y1＜y6，y1＜y7，y6＜y8，y7＜y9，y6-y4＞20，y7-y5＞20， y2＜y4，y3＜y5，y8＜y10，y9＜y11，y10＜y12，y11＜y13；
[0077]
根据人体关键点坐标判断上、下肢位置是否正确的判断标准为： 以下所有条件都成立：小臂与大臂夹角成50
°
至80
°
夹角、手腕距 离图像边界大于10cm、两脚左右对称且在中线两侧、双脚间距离在 35cm至40cm之间；
[0078]
根据人体关键点判断上、下肢位置是否正确，判断标准为：以下 所有条件都成立：
[0079][0080]
x2＞40，400-x3＞40，x12＜200，x13＞200， |(x
13-200)-(200-x
12
)|＜20，140≤x13-x12≤160；
[0081]
通过对人体长度关系判断人体姿态是否正确的具体方法包括：小 臂大于身高的9％、两小臂长度差小于5cm、大臂大于身高的9％、两 大臂长度差小于5cm、左右肘高度相差小于10cm、上半身大于身高 的20％、左上半身与右上半身长度相差小于10cm、大腿大于身高的 12％、两大腿长度差小于5cm、小腿大于身高的12％、两小腿长度差 小于5cm、肩宽大于身高的10％、左右肩膀高度相差小于5cm、胯宽 大于身高的5％、左右臀部高度相差小于5cm；
[0082]
通过对人体长度关系判断人体姿态是否正确的判断标准为：以下 所有条件都成立：
[0083][0084][0085][0086][0087][0088][0089]
|y
5-y4|＜20，y
8-y6＞20％
×
h，y
9-y7＞20％
×
h， |(y
8-y6)-(y
9-y7)|＜40
[0090][0091][0092][0093][0094][0095][0096]
x
7-x6＞10％
×
h，|y
7-y6|＜20，x
9-x8＞5％
×
h，|y
9-y8|＜20；
[0097]
其中，h为人体身高，
[0098][0099]
实施例2
[0100]
如图1所示，一种毫米波人体安检设备自动检测及反馈方法，通 过以下步骤实现。
[0101]
第一步，设备指示灯为绿色，代表设备当前可进入，此时被检人 员进入安检设备，按足印提示方向转身，按图示人体姿态站立。
[0102]
第二步，设备对被检人员进行光学成像，此时设备指示灯变为蓝 色，排队人员看到设备显示蓝灯，代表设备正在运行，此时下一个人 不应进入设备。系统对光学成像结果进行姿态检测，如果姿态正确， 则进入下一步骤。如果姿态错误，则设备发出语音提示，要求被检人 员调整姿态，设备将在2秒后重新进行光学成像。
[0103]
在此步骤中，系统采用了姿态检测算法，对人体姿态是否正确进 行检测。标准的人体姿态如图2所示，采用双臂向上举、两脚跨立的 姿态，增加对腋下及两腿间等隐蔽部位违禁物品的检出率。姿态检测 算法的实现流程如图4所示。
[0104]
首先，获得人体图像(光学图像)。
[0105]
然后，采取自上而下的检测策略，通过yolo(you only lookonce)算法识别出人体，该算法具有检测速度快(达到10ms级)、 能够部署在摄像头等终端的特点，采用hrnet高
精度检测模型，检 测出人体所有关键点，包括鼻子、手腕、手肘、肩膀、臀部、膝盖、 脚腕，如图3所示，形成各关键点的坐标。
[0106]
然后，根据坐标判断人体各部位间高低关系是否正确，判定条件 如下：
[0107]
y1＜y6[0108]
y1＜y7[0109]
y6＜y8[0110]
y7＜y9[0111]y6-y4＞20
[0112]y7-y5＞20
[0113]
y2＜y4[0114]
y3＜y5[0115]
y8＜y
10
[0116]
y9＜y
11
[0117]y10
＜y
12
[0118]y11
＜y
13
[0119]
即鼻子比肩膀高、肩膀比臀部高、肘比肩膀高5cm(换算为像素 点为20)、手腕比肘高、臀部比膝盖高、膝盖比脚腕高。
[0120]
然后，判断上、下肢位置是否正确，判定条件如下：
[0121][0122]
x2＞40
[0123]
400-x3＞40
[0124]
x
12
＜200
[0125]
x
13
＞200
[0126]
|(x
13-200)-(200-x
12
)|＜20
[0127]
140≤x
13-x
12
≤160
[0128]
即小臂与大臂夹角成50
°
至80
°
夹角、手腕距离图像边界大于 10cm(换算为像素点为40)、两脚左右对称(与中线距离差小于5cm， 换算为像素点为20)且在中线两侧、双脚间距离在35cm至40cm之 间(换算为像素点为20)。
[0129]
然后，判断各部位间长度关系是否符合gb10000-1988《中国成 年人人体尺寸》中的相关要求，判定条件如下：
[0130][0131][0132][0133]
[0134][0135]
|y
5-y4|＜20
[0136]y8-y6＞20％
×h[0137]y9-y7＞20％
×h[0138]
|(y
8-y6)-(y
9-y7)|＜40
[0139][0140][0141][0142][0143][0144][0145]
x
7-x6＞10％
×h[0146]
|y
7-y6|＜20
[0147]
x
9-x8＞5％
×h[0148]
|y
9-y8|＜20
[0149]
即小臂大于身高的9％、两小臂长度差小于5cm(换算为像素点 为20)、大臂大于身高的9％、两大臂长度差小于5cm(换算为像素 点为20)、左右肘高度相差小于10cm(换算为像素点为40)、上半身 大于身高的20％、左上半身与右上半身长度相差小于10cm(换算为 像素点为40)、大腿大于身高的12％、两大腿长度差小于5cm(换算 为像素点为20)、小腿大于身高的12％、两小腿长度差小于5cm(换 算为像素点为20)、肩宽大于身高的10％、左右肩膀高度相差小于5cm (换算为像素点为20)、胯宽大于身高的5％、左右臀部高度相差小 于5cm(换算为像素点为20)。其中h为人体身高，
[0150]
通过计算得出。
[0151]
如果上述任一步骤判定为姿态不正确，则通过语音提示被检人员 调整姿态。
[0152]
第三步，此时光学成像已判定人员姿态正确，设备自动对被检人 员进行扫描，获得被检人员毫米波图像，对毫米波成像结果进行姿态 检测，如果姿态正确，则进入下一步骤。如果姿态错误，则设备发出 语音提示，要求被检人员调整姿态，设备将在2秒后重新进行光学成 像。
[0153]
与光学成像相比，设备通过毫米波成像穿透衣物，直接对人体姿 态进行检测，尤其能够对光学成像无法发现的人员微动进行检测。在 此步骤中仍使用第二步中使用的姿态检测算法，对人体姿态是否正确 进行检测。与光学图像人体姿态检测不同的是，在毫米波图像人体姿 态检测中，增加了一个步骤，通过检测图像是否连续判断姿态是否正 确，判
定条件如下：图3橙色连线上的各坐标点，以该坐标点周围的 3
×
3坐标点的像素值取平均，作为该坐标点的像素值，连线上所有 坐标点的像素值全部大于10，则判定为图像连续。
[0154]
最终通过光学成像及毫米波成像两种方式确保本次扫描姿态正确、 图像清晰可用。
[0155]
第四步，设备使用违禁物品检测算法对人体毫米波图像中是否存 在违禁物品进行自动判定，在毫米波成像完成0.5秒内，在设备界面 反馈被检人员姿态检测结果及违禁物品安检结果，流程结束。
[0156]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范 围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技 术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。