一种安全检测方法、装置、电子设备及存储介质与流程

1.本发明实施例涉及毫米波成像领域，特别涉及安全检测方法、装置、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.毫米波是指频率在30-300ghz之间的电磁波，波长在毫米量级，难以穿透人体皮肤表面，毫米波成像技术利用毫米波频段电磁波能够穿透衣物的特点，采用雷达成像原理，通过收发阵列实现对于人体的扫描并经过信号处理实现对于人体的成像，利用对于人体随身携带物品的三维成像，根据与人体反射率的不同而进行违禁品的识别。在毫米波源发射功率小于1mw时，对人体一次成像所产生的电磁辐射功率密度，小于标准所规定的人体所能接受的最大值(50w/m2)的千分之一。因此，无论对其操作人员，还是被检测人员而言，毫米波人体安检设备都是十分安全的。由于其安全无害、高分辨、无接触以及检测速度快等特点，已成为未来安检技术更迭的发展趋势，在机场、海关、高安保级别企事业单位等场所都有广阔的应用前景。
3.当前安检图像均由二维毫米波数据构成。二维毫米波数据的获取，例如：一维毫米波阵列通过机械扫描方式，形成等效的二维毫米波阵列；或直接采用二位毫米波阵列进行二维扫描。但由一维毫米波阵列进行机械扫描的过程，需要较长的扫描时间，构成二维毫米波阵列的成本较高。


技术实现要素：

4.本发明实施方式的目的在于提供一种安全检测方法、装置、电子设备及存储介质，降低安检成本，提升安检速度。
5.为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种安全检测方法，包括以下步骤：获取待检测对象的一组一维毫米波数据；获取待检测对象的一组运动信息，运动信息与一维毫米波数据一一对应；其中，运动信息包括：待检测对象与安检设备之间的距离、待检测对象相对于安检设备的角度及待检测对象的轮廓信息；根据与一维毫米波数据对应的运动信息及一维毫米波数据，获取待检测对象的安检图像；根据安检图像完成对待检测对象的安全检测。
6.本发明的实施方式还提供了一种安全检测装置，包括：第一获取模块，用于获取待检测对象的一组一维毫米波数据；第二获取模块，用于获取待检测对象的一组运动信息，运动信息与一维毫米波数据一一对应；其中，运动信息包括：待检测对象与安检设备之间的距离、待检测对象相对于安检设备的角度及待检测对象的轮廓信息；图像获取模块，用于根据与一维毫米波数据对应的运动信息及一维毫米波数据，获取待检测对象的安检图像；检测模块，用于根据安检图像完成对待检测对象的安全检测。
7.本发明的实施方式还提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令
被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述的安全检测方法。
8.本发明的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时实现上述的安全检测方法。
9.本发明实施方式中，仅采用所获取的与一维毫米波数据对应的运动信息和一维毫米波数据，即可生成待检测对象的安检图像。不需要设置二维的毫米波阵列，也不需要等待一维毫米波阵列进行机械扫描，在不降低安检图像质量的前提下，成本较低，耗时较短，提升用户体验。
附图说明
10.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
11.图1是本技术背景技术的示意图一；
12.图2是本技术背景技术的示意图二；
13.图3是根据本技术一个实施方式所提供的安全检测方法的流程图；
14.图4是根据本技术一个实施方式所提供的安全检测方法的示意图一；
15.图5是根据本技术一个实施方式所提供的安全检测方法的示意图二；
16.图6是根据本技术一个实施方式所提供的安全检测方法的示意图三；
17.图7是根据本技术一个实施方式所提供的安全检测装置的示意图；
18.图8是根据本技术一个实施方式所提供的电子设备的示意图。
具体实施方式
19.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本技术而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本技术所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
20.本技术实施例中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本技术的描述中，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列部件或单元的系统、产品或设备没有限定于已列出的部件或单元，而是可选地还包括没有列出的部件或单元，或可选地还包括对于这些产品或设备固有的其它部件或单元。本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
21.当前通过毫米波的安检图像生成过程，一种是一维的毫米波阵列通过机械扫描方式，形成等效的二维毫米波阵列，从而达到二维扫描的目的。如图1所示，包括竖直毫米波雷达阵列沿水平方向机械移动扫描(图1左侧)，及水平毫米波阵列从竖直方向机械移动扫描(图1右侧)。该方式下电子系统简单，只要做一维的毫米波雷达阵列即可，但需要待检测对
象(人)要站着不动，这样子大大增加了安检的时间，降低了单位时间人流量，
22.另一种是二维的毫米波阵列直接进行二维扫描的方式，即设置二维毫米波阵列实现二维扫描，如图2所示，其中各点表示单个毫米波天线，所形成的点阵列即为二维毫米波阵列。省去了机械式扫描，速度比一维大大加快，但雷达阵列规模上升几个数量级，电子系统的实现复杂度以及成本大大上升。
23.本发明的一个实施方式涉及一种安全检测方法。具体流程如图3所示。
24.步骤101，获取待检测对象的一组一维毫米波数据；
25.步骤102，获取待检测对象的一组运动信息，运动信息与一维毫米波数据一一对应；其中，运动信息包括：待检测对象与安检设备之间的距离、待检测对象相对于安检设备的角度及待检测对象的轮廓信息；
26.步骤103，根据与一维毫米波数据对应的运动信息及一维毫米波数据，获取待检测对象的安检图像；
27.步骤104，根据安检图像完成对待检测对象的安全检测。
28.本实施例中，仅采用所获取的与一维毫米波数据对应的运动信息和一维毫米波数据，即可生成待检测对象的安检图像。不需要设置二维的毫米波阵列，也不需要等待一维毫米波阵列进行机械扫描，在不降低安检图像质量的前提下，成本较低，耗时较短，提升用户体验。
29.下面对本实施方式的安全检测方法的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。
30.在步骤101中，获取待检测对象的一组一维毫米波数据；
31.具体地，并不规定待检测对象需要处于静止状态，也不规定待检测对象以某一指定速度或姿势经过安检设备；仅需要该待检测对象相对安检设备存在相对移动即可，例如待检测对象经过安检设备。
32.其中，该安检设备中设置静止的一维毫米波阵列。
33.在步骤102中，获取待检测对象的一组运动信息，运动信息与一维毫米波数据一一对应；其中，运动信息包括：待检测对象与安检设备之间的距离、待检测对象相对于安检设备的角度及待检测对象的轮廓信息。一组运动信息中有多帧运动信息，每帧运动信息均包含当前时刻的待检测对象与安检设备之间的距离、待检测对象相对于安检设备的角度及待检测对象的轮廓信息。
34.在一个例子中，运动信息通过深度相机或激光雷达获取，深度相机或激光雷达与一维毫米波阵列的分布例如图4所示。其中，获取运动信息的装置与一维毫米波阵列的采集时间同步，可以其中一个是另外一个的时序主控者(timing master)，也可以用第三个硬件控制前两者实现时间同步。
35.在步骤103中，根据与一维毫米波数据对应的运动信息及一维毫米波数据，获取待检测对象的安检图像。由于待检测对象相对于安检设备处于运动状态，因此待检测对象与安检设备中的一维毫米波阵列之间的距离和角度、及待检测对象自身的姿态均在持续变化，无法采用一维毫米波阵列进行机械扫面的方式。一维毫米波阵列的机械扫描需要待检测对象与安检设备之间处于相对静止，且待检测对象的姿态不发生变化。
36.因此，可选择将如图5所示的待检测对象相对于一维毫米波阵列进行运动的过程，
变更基准坐标系，转化为如图6所示的一维毫米波阵列相对于待检测对象进行运动，以此得到待检测对象的二维毫米波数据，进而获取所述待检测对象的安检图像。其中，图5为侧视图，图6为俯视图，图6中的一个点状标识即可指代图5中行人所经过的竖直毫米波雷达阵列。
37.在一些例子中，根据预设运动信息组，确定与一维毫米波数据对应的运动信息中的n帧参考运动信息，n为正整数；根据n帧参考运动信息分别对应的n个一维毫米波数据，生成待检测对象的安检图像。即，根据从运动信息确定的参考运动信息，从获取的所有一维毫米波数据中，选取有效一维毫米波数据以构成待检测对象的二维毫米波数据，最终获取待检测对象的安检图像。
38.其中，预设运动信息组可由毫米波波长、毫米波天线阵列的间距、需要构成的二维毫米波数据的密度、常用人体图像的宽度和高度等决定，前述各参数之间可直接设置或互相推算转化。在确定预设运动信息时，可采用二维毫米波阵列(图2所示)或机械运动的一维毫米波阵列(图1所示)扫描一位待检测对象，记录该检测对象相对于每列一维毫米波阵列的相对距离、角度、轮廓等，将前述相对距离、角度、轮廓等作为预设运动信息组，可以理解的是，可扫描多次同一位待检测对象或扫描多位待检测对象，以提高获取的预设运动信息组的有效性。
39.在一个具体实现中，例如毫米波波长为5mm，毫米波天线阵列的间距为2.5mm，参考其间距，基于常用人体图像，构成二维毫米波数据需要500列均匀分布的一维毫米波天线阵列的数据。在待检测对象距与安检设备(二维毫米波阵列或机械运动的一维毫米波阵列)0.5m进行扫描时，正中央(例如第250～251列，或机械扫描到中央处)的毫米波天线阵列相对于待检测对象距离约0.5m，角度约0
°
，轮廓姿势为站立；边缘(例如第1列或第500列，或机械扫描到起始或结尾处)的毫米波天线阵列，相对于待检测对象距离约为角度约为
±
arctan0.8，轮廓姿势为站立。即“0
°
、0.5m、站立”和“arctan0.8、站立”，可为预设运动信息组中的两帧运动数据。
40.此外，在确定预设运动信息组即通过运动信息选择一维毫米波数据时，可将轮廓信息提取为通过关键点展示的位姿信息，例如提取为骨架信息，便于进行数据处理。
41.在本例中，根据符合预设运动信息组中参数的运动信息选择待检测对象的一维毫米波数据，进一步组成二维毫米波数据并得到待检测对象的安检图像。对于技术人员来说，需要考虑的设计和执行过程复杂度低，仅需要收集数据(如运动信息)进行分析或确认即可；相较于神经网络等高复杂度的数据处理过程，本例所提供的数据处理过程更直观，更方便技术人员进行个性化调整，还能够避免存在误差时需要逐级确认模型的具体问题并进行对应纠正的情况。
42.在一个例子中，在获取运动信息和一维毫米波数据后，还可通过训练好的神经网络进行处理，生成待检测对象的安检图像。相对前述通过理论分析或者实测总结得到预设运动信息组的方式，本方式中的神经网络可采用数量较大的数据样本(如运动信息)进行训练，因此训练好的神经网络可满足多种实际情况，鲁棒性高。
43.在一个例子中，神经网络模型包括：第一神经网络模型；第一神经网络的训练参数
包括运动信息和一维毫米波数据；根据与一维毫米波数据对应的运动信息及一维毫米波数据，采用神经网络，生成待检测对象的安检图像，包括：将根据与一维毫米波数据对应的运动信息及一维毫米波数据输入第一网络，通过第一神经网络模型得到待检测对象的安检图像。即，根据一维毫米波数据和与一维毫米波数据对应的运动信息训练第一神经网络模型，该模型的损失函数用于衡量该模型所生成的安检图像与通过二维毫米波阵列或机械运动的一维毫米波阵列生成的安检图像时间的差值，在模型训练的过程中使得该差值尽可能的小。
44.在一个例子中，神经网络模型包括：第二神经网络模型；第二神经网络的训练参数包括：一维毫米波数据、运动信息中的距离、运动信息中的角度和与一维毫米波数据对应的待检测对象的位姿信息；根据与一维毫米波数据对应的运动信息及一维毫米波数据，采用神经网络，生成待检测对象的安检图像，包括：提取运动信息中轮廓信息中的关键点，生成位姿信息；将一维毫米波数据、运动信息中的距离、运动信息中的角度和与一维毫米波数据对应的待检测对象的位姿信息，输入第二网络，通过第二神经网络模型生成待检测对象的安检图像。
45.即，还可通过位姿信息进行模型训练，得到第二神经网络模型。在进行安全检测时根据运动信息中的轮廓信息得到位姿信息，位姿信息可通过骨架图或关键点数据标识，将一维毫米波数据，与一维毫米波数据对应的位姿信息和除轮廓之外的运动信息(距离和角度)输入第二神经网络模型，供第二神经网络模型生成待检测对象的安检图像。第二神经网络模型的损失函数用于衡量该模型所生成的安检图像与通过二维毫米波阵列或机械运动的一维毫米波阵列生成的安检图像时间的差值，在模型训练的过程中使得该差值尽可能的小。
46.由于相较于第一神经网络模型的训练参数包括轮廓信息，第二神经网络模型的训练参数所包括的位姿信息中需要参与运算的数据量更少，生成安检图像的过程相较于第一神经网络模型中的计算量更小，运算速度更快，提升用户使用体验。
47.此外，第一神经网络模型和第二神经网络模型中的数据处理过程，可参考前述根据从运动信息确定的参考运动信息，从获取的所有一维毫米波数据中，选取有效一维毫米波数据以构成待检测对象的二维毫米波数据，最终获取待检测对象的安检图像。也可通过图像深度特征提取、图像深度特征矫正等方式，将待检测对象的运动信息还原为预设姿势(例如站立)，同时调整对应的一维毫米波数据，最终根据调整后的一维毫米波数据生成安检图像。本技术对第一神经网络模型和第二神经网络模型的训练原理并不进行限定。
48.在步骤104中，根据安检图像完成对待检测对象的安全检测。具体地，根据前述步骤生成的安检图像，确定待检测人员目前是否携带危险物品，若未携带，则通过安全检测。
49.此外，在一个例子中，步骤101至步骤102，可包括：在运动信息为预设运动信息组中参数时，获取运动信息对应的一维毫米波数据。即持续监测运动信息，在运动信息符合预设运动信息时，触发获取当前运动信息对应的一维毫米波数据；仅获取有效的一维毫米波数据，避免冗余信息影响运算准确度，降低计算量，快速生成待检测对象的安检图像，提升用户体验。
50.本技术实施方式中，仅采用所获取的与一维毫米波数据对应的运动信息和一维毫米波数据，即可生成待检测对象的安检图像；且提供多种通过上述两种信息生成安检图像
的方式，可结合实际需要进行调整及选择。不需要设置二维的毫米波阵列，也不需要等待一维毫米波阵列进行机械扫描，在不降低安检图像质量的前提下，成本较低，耗时较短，提升用户体验。
51.应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
52.上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
53.本发明的一个实施方式涉及一种安全检测装置，如图7所示，包括：
54.第一获取模块201，用于获取待检测对象的一组一维毫米波数据；
55.第二获取模块202，用于获取待检测对象的一组运动信息，运动信息与一维毫米波数据一一对应；其中，运动信息包括：待检测对象与安检设备之间的距离、待检测对象相对于安检设备的角度及待检测对象的轮廓信息；
56.图像获取模块203，用于根据与一维毫米波数据对应的运动信息及一维毫米波数据，获取待检测对象的安检图像；
57.检测模块204，用于根据安检图像完成对待检测对象的安全检测。
58.对于第一获取模块201和第二获取模块202，在一个例子中，获取待检测对象的一组一维毫米波数据；获取待检测对象的一组运动信息，运动信息与一维毫米波数据一一对应，包括：在运动信息为预设运动信息组中参数时，获取运动信息对应的一维毫米波数据。
59.在一个例子中，通过以下设备获取待检测对象的一组运动信息，包括：深度相机或激光雷达。
60.对于图像获取模块203，在一个例子中，根据与一维毫米波数据对应的运动信息及一维毫米波数据，获取待检测对象的安检图像，包括：根据预设运动信息组，确定与一维毫米波数据对应的运动信息中的n帧参考运动信息，n为正整数；根据n帧参考运动信息分别对应的n个一维毫米波数据，生成待检测对象的安检图像。
61.在一个例子中，根据与一维毫米波数据对应的运动信息及一维毫米波数据，获取待检测对象的安检图像，包括：根据与一维毫米波数据对应的运动信息及一维毫米波数据，采用神经网络模型，生成待检测对象的安检图像。
62.在一个例子中，神经网络模型包括：第一神经网络模型；第一神经网络的训练参数包括运动信息和一维毫米波数据；根据与一维毫米波数据对应的运动信息及一维毫米波数据，采用神经网络，生成待检测对象的安检图像，包括：将根据与一维毫米波数据对应的运动信息及一维毫米波数据输入第一网络，通过第一神经网络模型生成待检测对象的安检图像。
63.在一个例子中，神经网络模型包括：第二神经网络模型；第二神经网络的训练参数包括：一维毫米波数据、运动信息中的距离、运动信息中的角度和与一维毫米波数据对应的待检测对象的位姿信息；根据与一维毫米波数据对应的运动信息及一维毫米波数据，采用神经网络，生成待检测对象的安检图像，包括：提取运动信息中轮廓信息中的关键点，生成
位姿信息；将一维毫米波数据、运动信息中的距离、运动信息中的角度和与一维毫米波数据对应的待检测对象的位姿信息，输入第二网络，通过第二神经网络模型生成待检测对象的安检图像。
64.本实施方式中，仅采用所获取的与一维毫米波数据对应的运动信息和一维毫米波数据，即可生成待检测对象的安检图像；且提供多种通过上述两种信息生成安检图像的方式，可结合实际需要进行调整及选择。不需要设置二维的毫米波阵列，也不需要等待一维毫米波阵列进行机械扫描，在不降低安检图像质量的前提下，成本较低，耗时较短，提升用户体验。
65.不难发现，本实施方式为与上述实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与上述实施方式互相配合实施。上述实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在上述实施方式中。
66.值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。
67.本发明的一个实施方式涉及一种电子设备，如图8所示，包括至少一个处理器301；以及，与所述至少一个处理器301通信连接的存储器302；其中，所述存储器302存储有可被所述至少一个处理器301执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器301执行，以使所述至少一个处理器301能够执行上述的安全检测方法。
68.其中，存储器和处理器采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器和存储器的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器。
69.处理器负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。
70.本发明的一个实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。
71.即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
72.本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。