(57)【要約】【課題】  人体には影響を及ぼさず、かつ移動中の被写体からも危険物等の目標物を透視して三次元画像を生成し、目標物を短時間で特定する。【解決手段】  人が介在する所定の空間の前後左右上にそれぞれのフェーズドアレーアンテナを配置し、アンテナ送受信制御部により、フェーズドアレーアンテナにより電波を送信して対象物の面の反射波をそれぞれ受信し、反射波から対象物の距離、位置情報を算出して面の画像データを生成し、制御・画像処理部により、各面の画像データから三次元画像データを生成し、生成された三次元画像データをデータベースのモデルデータと比較分析し、適合率が所定値以上のモデルデータを注目すべき参考データとして、その適合率と対応する三次元画像データと共に画像表示装置で表示させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人が介在する所定の空間の前後左右上に配置されたそれぞれのフェーズドアレーアンテナと、
フェーズドアレーアンテナにより電波を送信して対象物の面の反射波をそれぞれ受信し、反射波から対象物の距離、位置情報を算出して面の画像データを生成するフェーズドアレーアンテナごとに設けられたアンテナ送受信制御手段と、
予め測定して生成した三次元画像のモデルデータを格納するデータベースと、
前記各面の画像データから三次元画像データを生成し、生成された三次元画像データを前記モデルデータと比較分析し、適合率が所定値以上のモデルデータを注目すべき参考データとして、その適合率と対応する三次元画像データと共に画像表示装置で表示させる画像処理手段とを備えたことを特徴とする危険物探知装置。
【請求項２】
所定の空間は、人の通過する駅構内、飛行機や船舶の登場口であることを特徴とする請求項１記載の危険物探知装置。
【請求項３】
所定の空間は、車両、飛行機、船舶内の座席スペースであることを特徴とする請求項１記載の危険物探知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、人が持ち運ぶ危険な目標物を探知し知らせるための危険物探知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、テロなどの災害が増え、携行する危険物に対するチェックが各所で要求されるようになった。空港の登場口ではある程度機械化された監視装置はあるが、人手によるところが多いのが一般的である。人手だけによる場合には、バッグなどの中身を調べる持ち物検査となるが、１件１件行うため手間がかかるのと人の通行を滞らせる要因となっていた。したがって、人手の介在を極力無くし、効率良く危険物を探知できるようにすることが望まれている。
一方、従来この種の監視に適用できる技術としては、実写映像と三次元モデル画像の一致状態を検出する技術（例えば、特許文献１参照）、複数の実写映像からの映像を用いて三次元画像を合成する技術（例えば、特許文献２参照）、複数の映像カメラからの撮像データを予め準備された三次元パターンと比較して対象物を判定する技術（例えば、特許文献３参照）など外観の実写映像を用いたものがある。また、携行者から分離された手荷物の中の物体の６面にＸ線を照射してそれぞれのＸ線画像を取得し、それらの画像を用いて三次元立体画像を得る技術（例えば、特許文献４参照）がある。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２３４４９号公報
【特許文献２】特開平８−１８８５８号公報
【特許文献３】特開平２００２−３７３０１９号公報
【特許文献４】特開平２００３−２０７４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の監視装置は以上のように構成されているが、映像カメラによる実写映像を用いた監視技術では、物体の外観しか捉えることができないので、危険物を露出させて携行している場合には有効であるが、バッグなどに入れて携行している場合には透視できないので中身を特定することは不可能である。一方、Ｘ線を用いて透視画像を抽出するものに関しては、物体のみに対しては有効であるが、被写体を一時的に停止させ、放射線であるＸ線を透過させて撮像することになるため、人体の被爆を避けなければならず、携行者ごと撮影することには適さないという問題があった。
【０００５】
この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、人体には影響を及ぼさず、かつ移動中の被写体からも危険物等の目標物を透視して三次元画像を生成し、目標物を短時間で特定することのできる危険物探知装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る危険物探知装置は、人が介在する所定の空間の前後左右上に配置されたそれぞれのフェーズドアレーアンテナと、フェーズドアレーアンテナにより電波を送信して対象物の面の反射波をそれぞれ受信し、反射波から対象物の距離、位置情報を算出して面の画像データを生成するフェーズドアレーアンテナごとに設けられたアンテナ送受信制御手段と、予め測定して生成した三次元画像のモデルデータを格納するデータベースと、各面の画像データから三次元画像データを生成し、生成された三次元画像データを前記モデルデータと比較分析し、適合率が所定値以上のモデルデータを注目すべき参考データとして、その適合率と対応する三次元画像データと共に画像表示装置で表示させる画像処理手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、人体には影響を及ぼさず、人が所持している物体が金属であるかないかに関わらず、移動中の物体の形状を短時間で透視し確認することができるので、危険物の監視に適する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による三次元画像を表示するための危険物探知装置の構成を示すブロック図である。
フェーズドアレイアンテナは、複数のアンテナ素子を並べ、これらの素子で送信した電波の反射波を素子間に位相差を持たせて受信することにより指向性（分解能）を高めることができるものである。一つの面に対してできるだけ多くのアンテナ素子を並べて、指向性を向上させることができる。この発明では、人が介在する所定の空間の前後左右上に個別にフェーズドアレイアンテナ１０１〜１０５を配置し、ある位相に固定した電波を送信し、対象物の各面からの反射波を受信する。これらのフェーズドアレイアンテナ１０１〜１０５の配置例を図２に示す。図２（ａ）は、人の通過する駅構内、飛行機や船舶の登場口などの空間を想定して、その空間の前後左右上の５方向にフェーズドアレイアンテナ１０１〜１０５を配置した状態を示している。矢印は人の通行経路を示している。この場合の通行経路は、実際には壁などで規制されることによって形成されることになる。図２（ｂ）は、車両、飛行機、船舶内などの座席の空間に対してフェーズドアレイアンテナを配置した状態を示している。ただし、左右のアンテナ１０３、１０４は、ここでは省略して示している。
【０００９】
アンテナ送受信制御部（アンテナ送受信制御手段）１６は、フェーズドアレイアンテナ１０１〜１０５のそれぞれに対して設けられており、各フェーズドアレイアンテナの送受信データに対して位相を制御し、反射波から対象物の距離、位置情報を算出して面の画像データを生成する手段である。フェーズドアレイアンテナ１０１を例に説明すると、図３に示すように、フェーズドアレイアンテナ１０１は、電波を被写体１に対して送信し、その反射波を受信するが、そのため、アンテナ送受信制御部１６により位相差を変化させた方向に送受信を行わせる。すなわち、電波の位相を変化させて、真正面からだけでなく、それ以外の方向に対して電波を放射し、同様にして受信する場合、送信方向に合わせて位相を固定し、位相が正しく重なるような方向からきた電波に対してのみ、反射波を得るようにフェーズドアレイアンテナ１０１を制御している。この位相の制御は、制御・画像処理部１０からフェーズドアレイアンテナ制御信号が与えられることにより、アンテナ送受信制御部１６で制御して位相器３４で位相の重み付けを行うことでなされる。この位相重みの付け具合により、平面の形状だけでなく、より詳細な面の形状を知ることができる。
【００１０】
アンテナ送受信制御部１６では、反射波を受信すると、電波の速度と電波を送信して受信するまでの時間に基づいてアンテナ面から被写体の反射面までの距離を計測する。また、位相器３４で制御した位相差から送信した点と反射した点のなす傾斜角度を算出し、この距離と傾斜角度から反射点の位置情報を得る。これら、距離と位置情報より、後で被写体の全体面の形１７と厚み１８、すなわち体積を算出することができる。
また、アンテナ送受信制御部１６は、反射波から反射係数を求める。この場合、無限に高硬度の物質からの反射波の電波強度φ０と、ターゲット（バッグ内に収容されている危険物なども含まれる）となる物質の反射波の電波強度φ１との比φ１／φ０を反射係数として求める。この反射係数から物質を割り出すことができる。
【００１１】
アンテナ送受信制御部１６では、受信した反射波から面の画像データを構成する前に、ノイズを除去するためのフィルタリングを行う。一般的に、ノイズの周波数帯域は信号の周波数帯域よりも高周波であるのでローパスフィルタを用いる。また、反射波をデータとするように自己相関関数をとる。次に、フィルタリング処理により画質改善されたデータで面を構成し、前後左右上の五面の各画像データを制御・画像処理部（画像処理手段）１０に出力する。
【００１２】
制御・画像処理部１０では、図４に示す手順に従って処理が行われる。
各面の画像データが入力されると（ステップＳＴ４１）、各データの所持する位置情報に基づいて三次元空間に前後左右上になるよう配置して、三次元画像データを作成する（ステップＳＴ４２）。次に、作成された三次元画像データに関して、構成された三次元画像から体積、中心線を抽出し、形状分析を行う。ここで、データベース部２０には、予めこの危険物探知装置を用いて計測生成した様々な種類の物体の三次元画像化したモデルデータが格納されている。このデータベース部２０からモデルデータを読み出し、その体積、中心線を現在観測して生成した三次元画像データの体積、中心線との比較を行い分析する（ステップＳＴ４３）。この場合、対象物がバッグ内にあって外部から確認できないものである場合、反射係数も加えて分析を行う。分析して割り出した適合率が、例えば９０パーセント以上のモデルデータについては、三次元画像データに最も近似している注目すべき参考データとし（ステップＳＴ４４）、その適合率と対応する三次元画像データと共に形状分析結果として画像表示装置３０に出力し表示させる（ステップＳＴ４５）。一方、形状分析において、適合率が９０パーセント未満の作成した三次元画像データに関しては、新規データとしてその体積、中心線、反射係数と共にデータベース部２０に蓄積し、同時に、画像表示装置３０で表示させ、確認と注意を促す（ステップＳＴ４６）。なお、ステップＳＴ４４において、適合率が９０パーセント以上で、画像表示装置３０により表示する場合、同時に画面上または音で警報を出すようにしてもよいし、また、適合するモデルデータが示す名称（例えばナイフ、拳銃など）を同時に表示させるようにしてもよい。
【００１３】
マンマシンインタフェース部３１は、キーボードやマウスのような入力手段からなり、各面の画像合成を最適化するために、制御・画像処理部１０を介して対応するフェーズドアレイアンテナの位相を入力し、変更することができる。また、各面の画像データから有効な三次元合成を行うように入力操作も行えるものである。
【００１４】
以上のように、この実施の形態１によれば、人が介在する所定の空間の前後左右上にそれぞれのフェーズドアレーアンテナを配置し、アンテナ送受信制御部により、フェーズドアレーアンテナにより電波を送信して対象物の面の反射波をそれぞれ受信し、反射波から対象物の距離、位置情報を算出して面の画像データを生成し、制御・画像処理部により、各面の画像データから三次元画像データを生成し、生成された三次元画像データをデータベースのモデルデータと比較分析し、適合率が所定値以上のモデルデータを注目すべき参考データとして、その適合率と対応する三次元画像データと共に画像表示装置で表示させるようにしている。したがって、人が所持している物体が金属であるかないかに関わらず、その物体の形状まで短時間で確認することができる。また、面の画像データから形状を三次元合成するため、目視だけの確認だけでなく、同一形状の物体との比較分析も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１による危険物探知装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態に係るフェーズドアレイアンテナの配置例を示す模式図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る送受信アンテナの動作を説明するための模式図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る制御・画像処理部の動作手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００１６】
１０  制御・画像処理部、１６  アンテナ送受信制御部、２０  データベース部、３０  画像表示装置、３１  マンマシンインタフェース部、３４  位相器、１０１〜１０５  フェーズドアレイアンテナ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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