创建被检查行李中物体的三维模型的设备的制作方法

本发明涉及安检技术领域，具体涉及创建被检查行李中物体的三维模型的设备。

背景技术：

透视成像是安检领域的重要手段，典型应用过程为：设备对行李物品进行透视扫描并成像，图检员经过判图，手工标注嫌疑物区域，并对区域做出语义描述，如“打火机”、“一瓶酒”等等。这一过程过分依赖人的因素，在真正危险物以极小概率出现、图检员在经验有限、疲劳等因素影响下，会导致漏检，造成严重后果。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供创建被检查行李中物体的三维模型的设备。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了创建被检查行李中物体的三维模型的设备，该设备包括：

采集模块，用于利用ct成像系统获取被检查行李的断层数据；

第一处理模块，用于对所述断层数据进行插值处理，生成所述被检查行李的三维体数据；

第二处理模块，用于对所述三维体数据进行多次平滑处理；

第三处理模块，用于对平滑处理后的三维体数据进行无监督分割，得到多个分割的区域；

第四处理模块，用于对所述多个分割的区域进行等值面提取，得到相应的等值面；

第五处理模块，用于对所述等值面进行三维表面分割，形成所述被检查行李中各个物体的三维模型。

进一步地，所述第二处理模块还用于在对所述三维体数据进行多次平滑处理前，去掉超过设定阈值范围的三维体数据。

优选地，第五处理模块对所述等值面进行三维表面分割，具体执行：

将等值面分割成多个曲面；

如果两个曲面的中心的连线在等值面内，则将两个曲面连接起来。

优选地，所述被检查行李的三维体数据包括电子密度体数据和原子序数体数据。

本发明的有益效果为：能够较为准确地建立被检查行李中物体的三维模型，从而为后续的形状特征提取和安全检查提供较好的基础，从而减少漏检。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明一个示例性实施例的可视化地显示被检查行李中各个物体的三维模型的设备的结构框图；

图2是本发明一个示例性实施例的第二处理模块的结构框图。

附图标记：

采集模块1、第一处理模块2、第二处理模块3、第三处理模块4、第四处理模块5、第五处理模块6、第一全局平滑单元10、第二全局平滑单元20、局部平滑单元30。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本发明实施例提供了创建被检查行李中物体的三维模型的设备，该设备包括：

采集模块1，用于利用ct成像系统获取被检查行李的断层数据；

第一处理模块2，用于对所述断层数据进行插值处理，生成所述被检查行李的三维体数据；

第二处理模块3，用于对所述三维体数据进行多次平滑处理；

第三处理模块4，用于对平滑处理后的三维体数据进行无监督分割，得到多个分割的区域；

第四处理模块5，用于对所述多个分割的区域进行等值面提取，得到相应的等值面；

第五处理模块6，用于对所述等值面进行三维表面分割，形成所述被检查行李中各个物体的三维模型。

其中，所述被检查行李的三维体数据包括电子密度体数据和原子序数体数据。

在一种实施方式中，所述ct成像系统具体为双能ct成像系统。

进一步地，所述第二处理模块3还用于在对所述三维体数据进行多次平滑处理前，去掉超过设定阈值范围的三维体数据。

在一种可能实施的方式中，第五处理模块6对所述等值面进行三维表面分割，具体执行：

将等值面分割成多个曲面；

如果两个曲面的中心的连线在等值面内，则将两个曲面连接起来。

本发明上述实施例提供的创建被检查行李中物体的三维模型的设备，能够较为准确地建立被检查行李中物体的三维模型，从而为后续的形状特征提取和安全检查提供较好的基础，从而减少漏检。

在一个实施例中，如图2所示，所述第二处理模块3，包括：

第一全局平滑单元10，用于采用第一l0梯度最小化模型对三维体数据进行初次平滑处理；

第二全局平滑单元20，用于采用高斯滤波器对初次平滑处理后的三维体数据进行二次平滑处理；

局部平滑单元30，用于对二次平滑处理后产生的模糊化三维体数据，采用第二l0梯度最小化模型进行平滑处理。

噪声在三维体数据获取过程中不可避免的会被引入，这类噪声通常会污染三维体数据中的重要特征，从而影响被检查行李中各个物体的三维模型的可视化效果。

现有技术中，l0梯度最小化模型的实质是在一个优化框架下做的稀疏梯度统计，l0梯度最小化模型通过控制非零图像梯度的数目来增强图像显著边缘部分，依次达到图像的全局优化。若仅通过l0梯度最小化方法处理噪声，虽然能够全局地以等值形式保留体数据的重要特征和区域，但是不能高效地去除边界上的噪声。而高斯滤波是应用最广泛的平滑滤波器，高斯卷积对于平坦区域会有较好的效果，但在边界或细节纹理的地方，就会产生模糊或过平滑效果。

基于现有技术的缺陷，本实施例改进现有技术中的过滤方法，结合第一全局平滑单元10、第二全局平滑单元20和局部平滑单元30，对采集到的三维体数据进行多次平滑处理，其中第一全局平滑单元10采用第一l0梯度最小化模型对三维体数据进行初次平滑处理，能够全局地以等值形式保留重要特征和区域；第二全局平滑单元20采用高斯滤波器进行二次平滑；局部平滑单元30对二次平滑产生的模糊化三维体数据，采用第二l0梯度最小化模型进行平滑处理，能够有效地增强边界信息，从而能够有效消除三维体数据的噪声，为后续的被检查行李中各个物体的三维模型可视化提供较优的数据基础，以达到更好的被检查行李中各个物体的三维模型可视化效果。

在一个实施例中，设定初次平滑处理前的三维体数据为s，初次平滑处理后的三维体数据为s′，设定第一l0梯度最小化模型的目标函数为：

其中

h(s′)＝#{a||w′a,x|²+|w′a,y|²+|w′a,z|²≠0}

式中，g为控制着平滑项h(s′)的权重系数，g的具体值由人为进行设定，#{·}表示一个统计操作，用于统计满足|w′a,x|²+|w′a,y|²+|w′a,z|²结果非零的体素的数目，其中w′a,x为初次平滑处理后的三维体数据中第a个体素沿x方向与最近体素的标量值差，w′a,y为初次平滑处理后的三维体数据中第a个体素沿y方向与最近体素的标量值差，w′a,z为初次平滑处理后的三维体数据中第a个体素沿z方向与最近体素的标量值差。

本实施例对l0梯度最小化模型的目标函数进行改进，使得l0梯度最小化方法能够适用于处理三维体数据，其中设定了平滑项h(s′)的具体计算公式，通过该计算公式，能够更好地、更便捷地估计三维体数据中的梯度信息，提高了对三维体数据进行初次平滑处理的效率。

在一个实施例中，设平滑处理前的模糊化三维体数据为u，平滑处理后的模糊化三维体数据为u′，设定第二l0梯度最小化模型的目标函数为：

其中

h(u′)＝#{b||w′b,x|+|w′b,y|+|w′b,z|≠0}

式中，g为控制着平滑项h(s′)的权重系数，g的具体值由人为进行设定，#{·}表示一个统计操作，用于统计满足|w′b,x|+|w′b,y|+|w′b,z|结果非零的体素的数目，其中w′b,x为平滑处理后的模糊化三维体数据中第b个体素沿x方向与最近体素的标量值差，w′b,y为平滑处理后的模糊化三维体数据中第b个体素沿y方向与最近体素的标量值差，w′b,z为平滑处理后的模糊化三维体数据中第b个体素沿z方向与最近体素的标量值差。

本实施例对l0梯度最小化模型的目标函数进行改进，使得l0梯度最小化方法能够适用于处理模糊化三维体数据，其中设定了平滑项h(s＇)的具体计算公式，通过该计算公式，能够更好地、更便捷地估计模糊化三维体数据中的梯度信息，提高了对模糊化三维体数据进行平滑处理的效率。

本发明的实施例所述主题的若干部分可以通过专用集成电路(wsic)、现场可编程门阵列(fpgw)、数字信号处理器(dsp)、或其他集成格式来实现。然而，本领域技术人员应认识到，这里所公开的实施例的一些方面在整体上或部分地可以等同地实现在集成电路中，实现为在一台或多台计算机上运行的一个或多个计算机程序(例如，实现为在一台或多台计算机系统上运行的一个或多个程序)，实现为在一个或多个处理器上运行的一个或多个程序(例如，实现为在一个或多个微处理器上运行的一个或多个程序)，实现为固件，或者实质上实现为上述方式的任意组合，并且本领域技术人员根据本公开，将具备设计电路和/或写入软件和/或固件代码的能力。此外，本领域技术人员将认识到，本发明公开所述主题的机制能够作为多种形式的程序产品进行分发，并且无论实际用来执行分发的信号承载介质的具体类型如何，本发明公开所述主题的示例性实施例均适用。信号承载介质的示例包括但不限于：可记录型介质，如软盘、硬盘驱动器、紧致盘(cd)、数字通用盘(dvd)、数字磁带、计算机存储器等；以及传输型介质，如数字和/或模拟通信介质(例如，光纤光缆、波导、有线通信链路、无线通信链路等)。

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，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。