(57)【要約】  衣服の下又は手荷物内に隠されている潜在的危険物及び／又は爆発物を検出する方法又はシステムを開示する。マイクロ波放射線の発信、反射及び受信を通して標的領域の三次元画像を構成することが可能である。得られた画像により、移動している人及びその人物が身に着けた状態で隠している可能性のある任意の誘電性物体の輪郭が示される。誘電性物体から反射されるマイクロ波の位相と振幅を測定することにより、隠匿物を通過するマイクロ波の光路を決定することが可能であり、それにより、標的領域の三次元マイクロ波画像が作成される。検出精度を向上させるために、複数の発信機と受信機を同時に使用すること、またビデオ画像をマイクロ波画像上に重ね合わせることも可能である。本発明は、全国の特に大量輸送機関及び大規模な公共イベント開催地において、保安及び安全のために使用することができる。
2017508949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内層と外層との間に位置する被検空間内に隠匿されている物体を探知する方法であって、
マイクロ波（ＭＷ）発生源から前記被検空間に向けてＭＷ信号を送信し、送信されたＭＷ信号が前記外層上で部分的に反射され前記内層上で部分的に反射されること；
前記外層及び内層により反射されたＭＷ信号である第１及び第２の応答信号をＭＷ受信機で受信し、受信された第１及び第２の応答信号が、前記被検空間の前記外層及び内層に対応する第１及び第２の三次元画像に対応していること；
Ｐ１＝（Ａ２−Ａ１）及びＰ２＝（Ｂ２−Ｂ１）で表される少なくとも２つの距離Ｐ１及びＰ２（ただし、Ａ１は第１ＭＷビームが前記外層で反射する点であり、Ａ２は同じ第１ＭＷビームが前記内層で反射する点であり、Ｂ１は第２ＭＷビームが前記外層で反射する点であり、Ｂ２は同じ第２ＭＷビームが前記内層で反射する点であり、Ａ１とＢ１は所定の距離Ｓを隔てた位置にあるものとする）を求めること；
Ｐ１とＰ２の差分Ｄを算出すること；
前記差分Ｄを所定の閾値Ｔと比較すること；
ならびに、
前記差分Ｄが前記閾値Ｔより大きいか否かを示すこと
を特徴とする方法。
【請求項２】
前記閾値Ｔが、前記内層及び前記外層に対して垂直な方向である奥行方向のシステム分解能である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも、第３及び第４の応答信号から第３及び第４の距離Ｐ３及びＰ４（ただし、Ｐ３＝（Ｃ２−Ｃ１）及びＰ４＝（Ｄ２−Ｄ１）とし、Ｃ１は第３ＭＷビームが前記外層で反射する点であり、Ｃ２は同じ第３ＭＷビームが前記内層で反射する点であり、Ｄ１は第４ＭＷビームが前記外層で反射する点であり、Ｄ２は同じ第４ＭＷビームが前記内層で反射する点である）を求めることを更に含む請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
精度を向上させるために、発信機により発信された後、前記２つの層で反射されることなく前記被検空間を伝播するＭＷ放射線を利用する請求項１〜３のいずれかに記載の方法であって、反射されることなく前記被検空間を伝播する前記ＭＷ放射線の振幅及び位相を別の受信機で記録し、該ＭＷ放射線の振幅及び位相を用いて、前記送信機と前記別の受信機との間の自由空間を伝播するＭＷ放射線と比較した光路長の変化を求めることを特徴とする方法。
【請求項５】
前記被検空間の外層の三次元光学画像を形成すること；前記三次元光学画像を点Ａ１及びＢ１、また必要に応じてさらに点Ｃ１及びＤ１の位置で同期させること；点Ａ１及びＢ１に対応する前記三次元光学画像上の点Ａ１’及びＢ１’、また必要に応じてさらに点Ｃ１及びＤ１に対応する前記三次元光学画像上の点Ｃ１’及びＤ１’を決定すること；差分Ｐ１’＝（Ａ２−Ａ１’）及びＰ２’＝（Ｂ２−Ｂ１’）、また必要に応じてさらにＰ３’＝（Ｃ２−Ｃ１’）及びＰ４’＝（Ｄ２−Ｄ１’）を算出すること；ならびに、値Ｐ１とＰ１’及びＰ２とＰ２’の比較、また必要に応じてさらにＰ３とＰ３’及びＰ４とＰ４’の比較を行うことを更に含む請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記隠匿されている物体が爆発物又はその構成要素である、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記ＭＷ発生源が多数の周波数を含むスペクトルを有する、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
１００を超える数のＭＷ発生源が使用される、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）がコヒーレント処理により、被検空間から反射される電磁場の振幅情報及び位相情報を考慮して前記三次元ＭＷ画像を計算する、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
動いている多くの人々の中で、隠して所持されている自爆用爆弾を探知するために用いられる、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記被検空間が静止状態にあるか、又は少なくとも毎時５ｋｍの速度で移動している、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記被検空間が、人の身体とその人が着用している衣服との間の空間、又は人が着用している衣服と衣服との間の空間である、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記外層が、大気と人が着用している外衣との境界面により形成される、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
内層と外層との間に位置する被検空間内の誘電性物体を探知するシステムであって、
前記被検空間の三次元ＭＷ画像を形成するために、少なくとも２つのマイクロ波（ＭＷ）発生源と少なくとも１つのＭＷ受信機とを備え、
前記ＭＷ発生源から前記被検空間に向けてそれぞれ発信された該ＭＷ信号の一部が前記外層で反射され、その残余が前記被検空間を伝播した後、一部が前記内層で反射され、前記外層及び内層からの反射信号が前記ＭＷ受信機で受信されることにより、前記三次元ＭＷ画像が形成されることを特徴とし、
さらに、
Ｐ１＝（Ａ２−Ａ１）及びＰ２＝（Ｂ２−Ｂ１）で表される、少なくとも２組の２点間の距離Ｐ１及びＰ２（ただし、Ａ１は第１ＭＷビームが前記外層で反射される点であり、Ａ２は同じ第１ＭＷビームが前記内層で反射される点であり、Ｂ１は第２ＭＷビームが前記外層で反射される点であり、Ｂ２は同じ第２ＭＷビームが前記内層で反射される点であり、前記少なくとも２組の２点はそれぞれ所定値Ｓを隔てた位置にあるものとする）を求めて、Ｐ１とＰ２の差分Ｄを算出し、該差分Ｄを所定の閾値Ｔと比較するために使用されるコンピュータ／計算機と、
前記Ｐ１とＰ２の差分が前記閾値Ｔよりも大きい場合に、前記内層と外層との間に誘電性物体が隠匿されている可能性を示すために使用される警報と
を備えたシステム。
【請求項１５】
前記被検空間の三次元光学画像の形成に適合した、該被検空間の光学画像を記録する少なくとも２つのカメラと、
少なくとも２つのマイクロ波発生源と少なくとも１つのマイクロ波受信機とを用いて形成される、前記被検空間の外層からの反射による三次元ＭＷ画像と、前記三次元光学画像を時間的に同期させてデジタル空間上で重ね合わせるために使用されるコンピュータと
を更に備えた請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
反射することなく前記被検空間ならびに前記外層及び内層を通過して進むＭＷ信号を記録する別のＭＷ受信機を更に備え、
前記被検空間を通過して入射するＭＷ信号において、前記被検空間内の誘電率の高い物体の存在に起因する光路長の増加（又は変化）が前記別のＭＷ受信機によって記録された場合に、前記内層と外層との間に誘電性物体が隠匿されている可能性を示すために前記警報が使用されることを特徴とする請求項１４又は１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記隠匿されている物体が爆発物又はその構成要素である、請求項１４〜１６のいずれかに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１４年１月２２日に提出された米国一部継続特許出願第１４／１６０，８９５号「ＡＣＴＩＶＥ  ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ  ＤＥＶＩＣＥ  ＡＮＤ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ  ＭＥＴＨＯＤ」の優先権を主張するものであり、その全内容が参照により本明細書に組み込まれる。また本願は、２０１３年１１月１９日に提出された米国仮特許出願第６１／９０５，９４０号の優先権を主張する２０１４年６月３０日に提出された米国特許出願第１４／３１９，２２２号「ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＳＴＡＮＤＯＦＦ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＡＮＡＬＹＳＩＳ  ＯＦ  ＯＢＪＥＣＴＳ」の優先権も主張するものである。また本願は、２０１４年２月２８日に提出された米国仮特許出願第６１／９４５，９２１号の優先権を主張する２０１４年４月２３日に提出された米国特許出願第１４／２５９，６０３号「ＳＭＡＲＴ  ＳＣＲＥＥＮＩＮＧ  ＢＡＲＲＩＥＲ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭ」の優先権も主張するものである。
【０００２】
本願は隠匿物の遠隔検出の分野に関し、特に、人が衣服の下や身の回り品に隠して所持している誘電性爆発物を検出する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
現在、隠匿爆発物に関する問題に対処するために種々の方法が用いられている。その方法としては、例えば、金属探知機、蒸気探知機、Ｘ線装置及び犬が挙げられる。また、多くの国々が、後方ラマン散乱、誘電性ゲート（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｐｏｒｔａｌｓ）、受動及び能動のテラヘルツ波装置、受動ミリ波レーダ及び能動マイクロ波ゲート（ａｃｔｉｖｅ  ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  ｐｏｒｔａｌｓ）などといった新たな物理的原理に基づく人体の新しい検査方法の開発に大きな力を注いでいる。
【０００４】
前述の方法は、遠隔的かつ内密に検査を実施する上での有効性は保証されていない。従って、これらの装置では、「自爆テロリスト」を適時に検知して、爆発装置の爆発が起こる前に必要な予防措置が講じることは不可能である。また現行法におけるその他の顕著な欠点としては、検出された物体の脅威レベルの自動判定が行えないこと、また誤警報率が高いことが挙げられる。そのため、かかる装置を用いて、例えば、通行する多くの人々を検査することはほぼ不可能である。
【０００５】
人が隠して所持している金属製又は非金属製の爆発装置を検出する現行法の１つは、次の通りである：受信アンテナが、人の身体の小さな領域から発せられる電磁波を利用して、その領域に焦点を合わせる。次に、放射計で得られたデータが処理モジュール内で処理され、そのビームの強度と位置が記録される。そして、測定した受信信号の強度が発光強度として表示される。発光強度の分布を解析することにより、金属製又は非金属製の物体の存否を判定できる。この方法の主な欠点は、受信画像のコントラストの低さである。この方法では、使用する波長領域において誘電体は透過性を示すため、非金属製の物体と人の身体とを鮮明に区別することはできない。
【０００６】
国際特許出願公開公報第２０１１／０６５８６９号及び第２０１１／０６５８６８号には、人が隠して所持している爆発物を、その人物のマイクロ波画像と光学画像及び大抵の爆発物が有する高い誘電性を利用して検出する方法が開示されている。これらの方法では、被検空間内の隠匿物の探知に、該被検空間の外層から反射されるマイクロ波信号は利用されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際特許出願公開公報２０１１／０６５８６９
【特許文献２】国際特許出願公開公報２０１１／０６５８６８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
自爆テロリストを検知して他の人々から隔てるために、多くの動いている人々に対して内密かつ自動（無人）で実施される検査がより一層求められている。
本発明は、例えば、人が装着又は携帯している爆発物等の潜在的脅威となる隠匿物の所在を特定する方法及びシステムを開示するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
マイクロ波信号を送信して、その信号の、人の身体の様々な領域からの反射を受信することにより、外層（即ち、外衣）と人の身体との間の距離を算出することができる。同時に、もし何らかの物体を隠して携帯していれば、その物体の厚みも算出できる。これらの値は、比較され、三次元マイクロ波画像の作成に使用される。これらの値間に急激な変化が検出された場合、警報の信号が発せられる。この急激な変化は、爆発物やその他の危険な武器に使用されている何らかの誘電体の存在により誘電率が増大したことに起因し、この誘電率の変化によりマイクロ波信号が伝送される速度が変化することにより生じる。本発明はまた、マイクロ波信号発信機を受信機の向かいに配置することにより、マイクロ波信号の透過に基づく計算値が得られる類似の検出方法も開示する。加えて、前記三次元マイクロ波画像上に、同一時点における三次元ビデオ画像を重ねることができるため、より正確な測定値や結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】隠されている誘電性物体を検出するための構成を示した図である。
【００１１】
【図２】マイクロ波の行路、ならびに標的の外套及び身体で形成される境界面（それぞれ、第１境界面及び第２境界面）からの反射を示した図である。
【００１２】
【図３】隠されている危険物が（ａ）ない場合、（ｂ）（ｃ）（ｄ）ある場合のマイクロ波（ＭＷ）ビームの反射について、更に詳細に示した図である。図３（ｂ）は、爆発物が身体に装着された状態で外套などの衣服の下に存在している例を示す。図３（ｃ）及び図３（ｄ）は、隠匿物がある場合の、本願発明により測定又は算出される光路及び距離を示す。
【００１３】
【図４】三次元マイクロ波画像及び三次元ビデオ画像の処理並びに自動警報に用いられるプロセスの例を示した図である。
【００１４】
【図５】本発明の平面配置オプションを示した図である。
【００１５】
【図６】本発明のゲート配置（ｐｏｒｔａｌ  ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）オプションにおける（ａ）反射モード及び（ｂ）透過モードを示した図である。
【００１６】
【図７】本発明のゲート配置オプションにおいて、マイクロ波画像を構成する種々の方法を示した図である。
【００１７】
【図８】２倍の数の発信／受信アンテナ配列を用いた、本発明のゲート配置オプションを示した図である。
【００１８】
【図９】２倍の数の発信／受信アンテナ配列を用いた、本発明の平面配置オプションを示した図である。
【００１９】
【図１０】平面配置オプション及びゲート配置オプションを組み合わせて同時に使用する場合の例を示した図である。
【００２０】
【図１１】平面配置オプション及びゲート配置オプションを組み合わせて同時に使用する場合の他の例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本明細書において、身体に装着した状態で衣服の下に隠して携帯しているか、バックパックなどの手荷物内に隠して所持しているＩＥＤ（即席爆発装置）などの潜在的な危険性を有する誘電性物体を遠隔かつリアルタイムに自動検出することができる能動マイクロ波装置（ＡＭＤ）を開示する。このＡＭＤは、動的標的（例えば、人）に向けてマイクロ波（波長が１ミリメータから約２０センチメータの範囲内、好ましい実施形態では１ｍｍから数ｃｍの範囲内のマイクロ波）を送信し、その後に反射波を検出するという動作を行う。データ解析は高速ＧＰＵによりリアルタイムで実施され、これにより潜在的隠匿物の画像と、その体積及び誘電特性に関する情報が得られるため、通常の物体と潜在的爆発物とを区別することができる。次いで、この情報をもとに、検知された「異常」に対して、オペレータが関与することなく、自動的に脅威レベルが割り当てられる。
【００２２】
従って、本願発明は、内層と外層との間に位置する被検空間内の誘電性物体を探知するシステムであって、該システムは、
前記被検空間の三次元ＭＷ画像を形成するために、少なくとも２つのマイクロ波（ＭＷ）発生源と少なくとも１つのＭＷ受信機とを備え、
前記ＭＷ発生源から前記被検空間に向けてそれぞれ発信された該ＭＷ信号の一部が前記外層で反射され、その残余が前記被検空間を伝播した後、一部が前記内層で反射され、前記外層及び内層からの反射信号が前記ＭＷ受信機で受信されることにより、前記三次元ＭＷ画像が形成されることを特徴とし、
さらに前記システムは、
Ｐ１＝（Ａ２−Ａ１）及びＰ２＝（Ｂ２−Ｂ１）で表される、少なくとも２組の２点間の距離Ｐ１及びＰ２（ただし、Ａ１は第１ＭＷビームが前記外層で反射される点であり、Ａ２は同じ第１ＭＷビームが前記内層で反射される点であり、Ｂ１は第２ＭＷビームが前記外層で反射される点であり、Ｂ２は同じ第２ＭＷビームが前記内層で反射される点であり、前記少なくとも２組の２点はそれぞれ所定値Ｓを隔てた位置にあるものとする）を求めて、Ｐ１とＰ２の差分Ｄを算出し、該差分Ｄを所定の閾値Ｔと比較するために使用されるコンピュータ／計算機を更に備え、かつ、
前記Ｐ１とＰ２の差分が前記閾値Ｔよりも大きい場合に、前記内層と外層との間に誘電性物体が隠匿されている可能性を示すために使用される警報を更に備える。
【００２３】
また、本願発明は、内層と外層との間に位置する被検空間内に隠匿されている誘電性物体を探知する方法であって、
マイクロ波（ＭＷ）発生源から前記被検空間に向けてＭＷ信号を送信し、送信されたＭＷ信号が前記外層上で部分的に反射され前記内層上で部分的に反射されること；
前記外層及び内層により反射されたＭＷ信号である第１及び第２の応答信号をＭＷ受信機で受信し、受信された第１及び第２の応答信号が、前記被検空間の前記外層及び内層に対応する第１及び第２の三次元画像に対応していること；
Ｐ１＝（Ａ２−Ａ１）及びＰ２＝（Ｂ２−Ｂ１）で表される少なくとも２つの距離Ｐ１及びＰ２（ただし、Ａ１は第１ＭＷビームが前記外層で反射する点であり、Ａ２は同じ第１ＭＷビームが前記内層で反射する点であり、Ｂ１は第２ＭＷビームが前記外層で反射する点であり、Ｂ２は同じ第２ＭＷビームが前記内層で反射する点であり、Ａ１とＢ１は所定の距離Ｓを隔てた位置にあるものとする）を求めること；
Ｐ１とＰ２の差分Ｄを算出すること；
前記差分Ｄを所定の閾値Ｔと比較すること；
ならびに、
前記差分Ｄが前記閾値Ｔより大きいか否かを示すこと
を特徴とする方法である。
一実施形態において、前記方法は、
少なくとも、第３及び第４の応答信号から第３及び第４の距離Ｐ３及びＰ４（ただし、Ｐ３＝（Ｃ２−Ｃ１）及びＰ４＝（Ｄ２−Ｄ１）とし、Ｃ１は第３ＭＷビームが前記外層で反射する点であり、Ｃ２は同じ第３ＭＷビームが前記内層で反射する点であり、Ｄ１は第４ＭＷビームが前記外層で反射する点であり、Ｄ２は同じ第４ＭＷビームが前記内層で反射する点である）を求めること
を更に含む。
Ｐ３及びＰ４は、Ｐ１とＰ２の差分Ｄが閾値Ｔよりも大きいときに発せられる警報の信頼性を高めるために用いることができる。Ｐ３及びＰ４は、Ｐ１及びＰ２を求めた領域と本質的に同じ領域で求めることができるが、視角はＰ１及びＰ２の場合とは異なる。Ｐ３及びＰ４はまた、Ｐ１及びＰ２を求めた領域とは異なる領域にある更なる隠匿物を検出するために用いることもできる。
【００２４】
前記被検空間は、人の身体とその人が着用している衣服との間の空間でもよく、人が着用している衣服と衣服との間の空間でもよい。外層は、好ましくは、大気と人が着用している外衣との境界面により形成される。
【００２５】
隠されている誘電性物体を探知するための構成１を図１に示す。一実施形態において、２以上の基本マイクロ波発信機２（図１は、例として、６４個の発信機を示す）を用いてマイクロ波を照射し、前記空間を走査する。監視領域から反射される信号は、１以上の平行検出チャネル３及び４により捕捉される。受信された信号は、デジタル信号処理（ＤＳＰ）ユニット５内でコヒーレント処理を受け、その結果、前記基本発信機から標的までの距離に基づいて再構築された前記監視領域内の散乱体の形状の最大強度値が求められる。処理後に得られた情報は、三次元マイクロ波画像として構成されることによって、表示画面６上に表示される。
【００２６】
本発明の方法の一実施形態において、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）は、コヒーレント処理により、前記被検空間から反射される電磁場の振幅情報及び位相情報を考慮して三次元ＭＷ画像を計算する。
【００２７】
他の一実施形態においては、ＤＳＰユニット５を介してマイクロ波発信機２と同期した２以上のビデオカメラ７及び８を用いて、さらに標的のビデオ画像も取得される。得られたビデオ画像はチャネル９及び１０を介して処理ユニット５に送信されてデジタル形式に変換され、標的の三次元画像が構成されて表示画面６上に示される。三次元ビデオ画像と三次元マイクロ波画像は、次に、一般座標系へと変換されて重ね合わされる（以下、更に詳細に説明する）。図１に示すシステム１の視点又は視界は、監視対象者の位置を基準とするものである。
【００２８】
本明細書においては、発信機又は発信アンテナと表されることもあれば、送信機又は送信アンテナと表されることもある。発信機／発信アンテナ／送信機／送信アンテナの用語は、これらの用語が用いられている個別の文脈から別の意味であることが当業者にとって明らかでない限り、いずれも同じ意味で用いられるものとする。
【００２９】
三次元マイクロ波画像化
標的１１により所持される潜在的危険物の存在判定は次のように行われる（図２）。発信される一次ＭＷ放射線１２の一部は、第１（外部）境界面（通常、人の外套／上着／外衣）により反射され、反射ビーム１３が形成される（より詳細には図３（ａ）の領域Ｎの拡大図を参照）。次いで、同じ放射線／波が外套を通過して、第２（内部）境界面である人の身体により反射され、第２反射ビーム１４が形成される。従って、同じ波で少なくとも２つの反射が起こる。１つの反射は、標的及び／又は物体の外部境界面（即ち、第１境界面、又は大気／中間空間境界面）で起こり、もう１つの反射は、波が中間空間を伝播した後、標的の身体（即ち、誘電性隠匿物が存在する場合はその反対側）で起こる。第１境界面と第２境界面との間の中間空間の測定距離Ｐ１は、記録され、隠匿物の存在を検出するために使用される。ここでＰ１＝（Ａ２−Ａ１）は、第２境界面上の点Ａ２と対応する第１境界面上の点Ａ１との間の距離である。このプロセスを、少なくとも１つの他の距離を測定するために再度行うか、又は他の複数の距離を測定するために連続的に繰り返すことにより、マイクロ波ビームは第１境界面及び第２境界面に沿った種々の位置に当たって反射する。Ａ１およびＡ２以外の、第１境界面及び第２境界面に沿った位置Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１．．．及びＢ２，Ｃ２，Ｄ２．．．でそれぞれ反射するマイクロ波ビームから、Ｐ１以外の、第１境界面と第２境界面との間の距離Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４．．．を測定することができる。マイクロ波信号を連続的に発信し受信することで、検査した領域の三次元マイクロ波画像が作成される。第１三次元ＭＷ画像は第１境界面に対応し、第２三次元ＭＷ画像は第２境界面に対応する。この方法により、人が外衣の下に装着又は所持する誘電性隠匿物の存在を判定することが可能になる。領域Ｎを拡大してより詳細に示したものを図３（ａ）に示す。図３（ａ）は、隠匿物がない様子を表す。図３（ｂ）は、爆発物が外套の下で身体に装着されている様子を例示する。本発明の好ましい一実施形態において、隠匿物は爆発物又はその構成要素である。一実施形態において、本発明の方法は動いている多くの人々の中で、隠して所持されている自爆用爆弾を探知するために使用される。爆発物の誘電率は約３である。かかる高誘電率の媒質を伝播するＭＷ放射線は、大気中では同じ時間でこれより長い距離を進むので、隠匿物のマイクロ波画像は、図３（ｃ）に例示されるように、身体内へと突出した空洞として描出される。このより長く見える距離は、受信機により検出されたマイクロ波ビームの行路長の急激な変化を示すものであり、これは、第１領域１５内のＭＷビームが第２領域１６内のＭＷビームに比べて余分の行路の増加分を含むためである。入射する反射マイクロ波の位相と振幅を測定することにより、マイクロ波の行路（即ち、マイクロ波ビーム／信号の行路）を求めることが可能であり、ある領域内で行路が急激に変化すれば、その変化が記録される。マイクロ波は、物体の比誘電率（誘電率）が高ければ高いほど、その物体中を伝播する速度は遅くなるので、物体が存在する場合又は物体の領域内では、（物体が存在しない領域、例えば、物体の直上又は直下、又は物体の両側と比較すると）第２境界面の信号の到達までの時間は長くなる。行路値の変化が予め設定された閾値を超えた場合、隠匿物が存在することが示唆される。
【００３０】
この好ましい実施形態において、閾値Ｔは第１境界面及び第２境界面（即ち、外層及び内層、又は外部境界面及び内部境界面ともいう）の垂直方向にあたる奥行方向のシステム分解能である。この好ましい実施形態では、分解能は１ｃｍに相当する。分解能は、使用するＭＷ周波数の帯域幅に依存する。分解能は、真空中の光速を、使用するＭＷ周波数の帯域幅の２倍で除した値に相当する。ＭＷ周波数の帯域幅は、通常１５ＧＨｚであることから、奥行方向の分解能は１ｃｍとなる。
【００３１】
付加的行路ｈ（図３（ｄ）参照）は、ｈ＝ｌ（（ε１／２−１）／（ε１／２））に相当する。式中、ｌは中間空間の厚みであり、第１境界面から第２境界面までの距離に等しく、第１領域１５により示されるように（図３（ｃ）参照）、空洞が存在する場合は空洞も含む。また、εは中間空間の比誘電率（誘電率）である。付加的行路ｈは、第１領域１５の測定値から第２領域１６の測定値を減じることにより算出される。
【００３２】
第１境界面からの信号と第２境界面からの信号とを用いて対象者の２つの三次元ＭＷ画像が再構成される。上述のように、第１境界面は外衣に対応しており、第２境界面は人の身体に対応している。しかしながら、被検空間の第１境界面から受信する信号は値が小さいため、第２境界面からの信号のサイドローブ（即ち、２次極大）により乱されることがある。ｓ／ｎ比が低い場合は、同期されたビデオ画像の境界面を合わせて用いることが好ましい（図１及び図４参照）。
【００３３】
ＭＷ放射線は、種々の異なる角度から発信することができ、反射された放射線もまた種々の異なる角度で伝播して同様に処理されるため、さらなるデータの蓄積が可能になり、画像及び検出処理の精度及び分解能を向上させることができる。以下に、構成の種々の配置について更に記述する。
【００３４】
同時三次元ビデオ及びＭＷ画像化
さらに、標的の三次元ビデオ画像を、ＭＷ画像と同時に記録することが可能である。この好ましい実施形態において、本発明の方法は、
被検空間の外層の三次元光学画像を形成すること；
前記三次元光学画像を点Ａ１及びＢ１、また必要に応じてさらに点Ｃ１及びＤ１の位置で同期させること；
点Ａ１及びＢ１に対応する前記三次元光学画像上の点Ａ１’及びＢ１’、また必要に応じてさらに点Ｃ１及びＤ１に対応する前記三次元光学画像上の点Ｃ１’及びＤ１’を決定すること；
差分Ｐ１’＝（Ａ２−Ａ１’）及びＰ２’＝（Ｂ２−Ｂ１’）、また必要に応じてさらにＰ３’＝（Ｃ２−Ｃ１’）及びＰ４’＝（Ｄ２−Ｄ１’）を算出すること；
ならびに、
値Ｐ１とＰ１’及びＰ２とＰ２’の比較、また必要に応じてさらにＰ３とＰ３’及びＰ４とＰ４’の比較を行うこと；
を更に含む。
同様に、本発明において、前述のシステムは、好ましくは、
前記被検空間の三次元光学画像の形成に適合した、該被検空間の光学画像を記録する少なくとも２つのカメラと、
少なくとも２つのマイクロ波発生源と少なくとも１つのマイクロ波受信機とを用いて形成される、前記被検空間の外層からの反射による三次元ＭＷ画像と、前記三次元光学画像を時間的に同期させてデジタル空間上で重ね合わせるために使用されるコンピュータと
を更に備える。
前記外層（点Ａ１及びＢ１）からの反射信号は前記内層（点Ａ２及びＢ２）からの反射信号に比べて数倍弱いことがある。Ｐ１’及びＰ２’の計算ならびにＰ１とＰ２との比較を行うために、（ステレオカメラから届く）前記被検空間の外層の三次元光学画像から抽出される外層の点（Ａ１’，Ｂ１’）を用いることができる。
【００３５】
好ましくは、本発明の方法において１００を超える数のマイクロ波発生源が用いられる。また、多数の周波数を含むスペクトルを有するマイクロ波発生源を用いることが好ましい。
【００３６】
好ましくは、少なくとも２つのビデオカメラ７及び８（図１参照）によって標的の画像が記録され、ＤＳＰユニット５によって被写体の三次元ビデオ画像が再構成される。光ビームは外層境界面（即ち、本願例示では人の外衣）を透過しない。この三次元光学画像化は三次元マイクロ波画像化と時間的に同期している。得られた三次元ビデオ画像を、外部境界面の三次元ＭＷ画像上へ重ね合わせることにより、外部境界面の位置精度を高めることができ、付加的行路ｈの算出結果を向上させることができる。一実施形態において、本発明のシステムはさらに自動警報を備えており、該自動警報は、ｈが所定の閾値を超え、隠匿物の存在が疑われる場合に、音又は視覚的警戒警報を発する。
【００３７】
他の一実施形態において、前記自動警戒警報は、被疑者の写真、該被疑者の座標及び該被疑者が携帯している検出された隠匿物の所在と共に、公安職員及び第１応答者へと通知される。本発明のシステム分解能によれば、プライバシーの問題に抵触することなく、身に着けている潜在的危険物を十分に検出することができる。
【００３８】
また他の一実施形態において、マイクロ波画像処理ソフトウェアは、標的において問題視される部分／物体に対してのみ警戒警報を作成する（即ち、マイクロ波画像の検出によりシステム内で警報が作成される）。そして最後に、処理ソフトウェアにより、標的において問題視される部分／物体のみ、ビデオ画像から抽出される。従って、被検空間全体を再構成するのではなく、資源と時間を節約するために、処理ソフトウェアは、標的において問題視される部分／物体ならびに保安上及び潜在的脅威物の検出に意味のある領域のみの三次元ビデオ画像を重ね合わせた三次元ＭＷ画像を作成する。
【００３９】
構成の配置
ＡＭＤは、（１）多くの（好ましくは、互いに陰にならないように、即ち、一人ずつ、又は並んで）動いている人々を検査する通過ゲート、又は（２）多くの動的標的の遠隔検査用の単一モジュールなどとして、様々な形状や寸法で作製・構成可能である。ＡＭＤは、様々なシナリオにおける大量移動環境において、単独のシステムとして使用することも可能であり、又は他のセンサ、ビデオ追跡システム及びデータ融合システムと組み合わせて使用することも可能である。またＡＭＤは、ＡＭＤからリアルタイム自動警戒警報を受信すると直ちに閉まる自動扉（例えば、回転玄関扉）又は自動門と組み合わせて使用することができる。このシナリオでは、直ちに被疑者と他の人々とを隔てることも可能である。被検空間内の隠匿物を探知する本発明の方法の一実施形態において、前記被検空間は、静止状態にあるか、又は少なくとも２ｋｍ／ｈもしくは少なくとも５ｋｍ／ｈの平均歩行速度で移動している。
【００４０】
本発明の利点としては、（１）離れた位置（例えば、１０メータ）からの遠隔検査；（２）標的のリアルタイム検査（毎秒１０フレーム以上）；（３）多標的の同時検査（少なくとも一度に４〜５）；（４）検査及び設置の内密性（装置は、例えば、広告パネルとして隠すことができる）；（５）動作及び放射線の安全性（マイクロ波の総出力は、公共の場における許容値よりも３０倍小さい）；（６）誘電性物体に対する特異性（無害物の誘電率は２．５未満であるのに対し、爆発物の誘電率は約３又はそれ以上である）；（７）金属物体に対する特異性；（８）発見された物体に関連した警戒レベルの提供；（９）自動脅威物認識（ＡＴＲ）；（１０）プライバシーを侵害しないこと（三次元ＭＷ画像の分解能は低く、ＡＴＲでは三次元画像を表示する必要はない）；（１１）適宜使用可能な三次元ビデオシステム；及び（１２）身体と携帯手荷物（例えば、手に持っている荷物、ハンドルにより動かすことができる車輪付き旅行かばんなど）の同時リアルタイム検査などが挙げられるが、これらに限定されない。
【００４１】
図４は、処理ソフトウェアに使用される好ましいアルゴリズムを詳細に示した図である。このアルゴリズムは、危険物の相関、検出及びより迅速な位置特定と捕捉を目的として、ビデオ画像を重ね合わせて再構成されたマイクロ波画像を作成するために用いられるものであり、最終的には、所与の検査対象標的が隠して携帯している潜在的脅威となる誘電体物質などの爆発物に対して警報を発する。情報の受信、処理及び／又は送信を行う３つのユニットで構成されている。マイクロ波データ処理ユニット１００は、データ取得センター１１０と三次元マイクロ波画像復元センター１１１とで構成される。ステレオ・ビデオデータ処理ユニット２００は、ビデオデータ取得センター２２１と、三次元ビデオ画像復元センター２２２と、標的領域限定器２２３とで構成される。解析及び意思決定ユニット３００は、画像解析センター３３３と、警報センター３３４又は無警報センター３３５とで構成される。受信アンテナ３，４は、検査ゾーン内の標的から反射するマイクロ波データ及び／又は標的を透過するマイクロ波データを受信する。受信アンテナ３，４は、マイクロ波データ取得センター１１０とこのデータを共有し、マイクロ波データ取得センター１１０が更にデータを三次元マイクロ波画像復元センター１１１に送信する。同時に、ビデオカメラ７，８により捉えられたステレオ・ビデオデータは、ビデオデータ取得センター２２１と共有され、ビデオデータ取得センター２２１はこのビデオデータを三次元ビデオ画像復元センター２２２に送信する。さらに、三次元ビデオ画像復元センター２２２は、ビデオデータを標的領域限定器２２３に介して送信する。標的領域限定器２２３は、三次元マイクロ波画像復元センター１１１と通信して、マイクロ波データとビデオデータとの対応付け（又は同期）を行った上で、同じ時間幅に関する情報を開示し、この同期されたデータを解析及び意思決定ユニット３００へ送信する。ステレオ・ビデオデータ処理ユニット２００の三次元ビデオ画像復元センター２２２からのデータ（標的領域限定器２２３によりフィルタリングされる前のビデオデータおよびフィルタリングされた後のビデオデータの両方）及びマイクロ波画像処理ユニット１００の三次元マイクロ波画像復元センター１１１からのデータを受信した画像解析センター３３３において、三次元マイクロ波画像及び三次元ビデオ画像の共通解析が行われる。最後に、画像解析センター３３３は、すべての取得されたデータに基づき、本明細書に記載の方法を用いて、警報の信号を出力する３３４か、又は警報の信号を出力しない３３５かを判定する。
【００４２】
自動脅威物認識（ＡＴＲ）
標的が（例えば、衣服の下又は手荷物内に隠した状態で）所持している１以上の物体の体積、質量、形状及び誘電率を解析した結果、１つのパラメータ又は組み合わせた複数のパラメータが、確立された又は予め設定された制限値及び閾値の範囲を超えるか又はその範囲内にある場合、警報の信号が出力される。警報信号は、三次元マイクロ波画像（及びビデオ画像）の処理後、オペレータを必要とすることなく、自動的に送信される。前記警報は、無線ネットワーク、ケーブル・ネットワーク、モバイル・ネットワークを用いることにより、任意の監視システム、保安システム又は複雑なビデオ追跡システムの所与の表示画面／コンピュータに送信することができる。この自動警報に加えて、任意の潜在的脅威物（及びこの脅威物の所持者）の写真／ビデオ画像を、その人物の位置座標とともに、リアルタイムで送信することができる。
【００４３】
離れた位置（最大１０ｍ）からの遠隔検出
必要最小限のマイクロ波画像を取得するためには、少なくとも１つの送信アンテナと２つの受信アンテナ、又はその逆、即ち、１つの受信アンテナと２つの送信アンテナが必要である。動的標的が隠して携帯している物体を離れた位置から検出するためには、１組の送信アンテナ及び受信アンテナのみを用いるのではなく、複数の送信アンテナ及び受信アンテナ、又は複数の送信アンテナ及び受信アンテナからなるアンテナ配列を用いることが推奨される。送信アンテナ及び受信アンテナからなるアンテナ配列により、検査ゾーンが拡大され、本発明のシステムの開口の増大に基づいて当該システムの分解能が向上し、信号／ノイズ相関も改善される。例えば、アンテナ配列の一実施形態として、２５６個の素子を組み合わせて１６列のアンテナとしたものが挙げられる。各列は１６個の素子アンテナを含む（１６×１６）。またこのアンテナ配列内において、各アンテナは、使用する周波数帯域の最大周波数の波長の半分よりも短い距離を隔てた位置にあることが好ましい。これは、明確な三次元マイクロ波画像を再構成する上で必要である。
【００４４】
素子アンテナからの発信は連続的（又は瞬発的）である。反射された信号は、全ての受信アンテナで同時に受信される。使用する複数の発信アンテナ配列が同時に動作する場合には、異なる発信アンテナ配列から発せられる信号を識別するために、低周波変調が用いられる。ｓ／ｎ比を高めるために、アンテナ配列の１つの素子アンテナから、ある時間、選択される１６／３２周波数のうちの１つが発信される。発信線間の幅は狭い（即ち、周波数値よりも３オーダー小さい）ため、信号が外部周波数及びバックグラウンド周波数と一致することはない。
【００４５】
受信アンテナ配列内において、反射信号を受信するゾーン／領域（アンテナの視界）によってそれぞれ異なる側（又は側面）から動的標的の三次元マイクロ波画像が取得できるように、各アンテナはそれぞれ異なる位置に設置されている。アンテナの数は、所望の合成開口の質、分解能、ｓ／ｎ比及び資源により決定される。リアルタイムで可能な、三次元マイクロ波画像の再構成速度は、毎秒約１０フレーム／画像である。選択される１６／３２全周波数での送信−受信アンテナの全ての対［１０２４×８］からの振幅−位相分布データの記録速度においては、１フレームを記録する間、動的標的はほぼ静止状態又は準静止状態であると考えることができる。データ処理及び三次元マイクロ波画像（フレーム）の再構成の速度は、利用可能な資源により決まる。毎秒１０フレーム／画像という目標速度は、例えば、データ取得処理、三次元マイクロ波画像の再構成及び処理、ならびに三次元ビデオ画像処理及び同期などの作業を同時かつ別々に行う複数の異なるプロセッサ（及びパラレル・コンピューティング）に計算資源を配分することにより達成される。
【００４６】
リアルタイム検査及び検出速度
本項では、本発明により監視される動的標的のデータの取得・処理に関する模範的な条件及び速度について説明する。１フレームの測定に（即ち、本実施形態の三次元マイクロ波画像及び三次元ビデオ画像の再構成を目的として、選択される１６／３２全周波数での送信−受信アンテナの全ての対［１０２４×８］からの振幅−位相分布データを取得するために）必要な時間は、使用する周波数の最大周波数における波長の１／８の距離の移動に標的が要する時間よりも短くなくてはならない。１フレームの測定時間は２ミリ秒未満である。フレーム処理（三次元マイクロ波画像及び三次元ビデオ画像上の１００×１００×３２（Ｈ×Ｗ×Ｄ）の点への再構成）には約１００ミリ秒かかる。最大周波数（即ち、１８ＧＨｚ）における波長（即ち、１．６ｃｍ）の１／８は、約０．２ｃｍである。標的の平均移動速度は、例えば、５ｋｍ／ｈ（又は１．４ｍ／ｓ、又は０．１４ｃｍ／ｍｓ）である。現在のデータ取得・処理速度では、本発明において毎秒約１０フレームを作成することができる。
【００４７】
多標的の同時検査
本発明のシステムは、複数の動的標的が検査領域内に存在するか、又は検査領域を通って移動している場合も、標的が単独である場合と同様に動作し、データ取得が行われる。データ取得にかかる時間は標的が単独である場合と同じである。しかしながら、前記システムが三次元マイクロ波画像及び三次元ビデオ画像の再構成を行っている場合は、検査領域内の全ての標的及び全ての物体の位置を自動的に特定するために、より多くの計算資源が必要である。従って、三次元マイクロ波画像及び三次元ビデオ画像の再構成は、特定の質、速度又は分解能を調整することにより計算速度を維持しつつ、リアルタイムで行うことが好ましい。例えば、再構成されるフレームの頻度を下げる（例えば、毎秒１０フレームから、毎秒５フレームに調整する）ことにより、又は再構成されるマイクロ波画像の点の数を少なくすることにより、計算速度を維持することができる。或いは、計算資源を増強すれば、特定の質、速度、又は分解能を低減させることなく、「同時多標的」の問題が解決される。また、ビデオデータの使用により、実際に処理されるマイクロ波データの分量を節減することができる（例えば、物体が検出される領域だけを検査する）ため、検出された各標的に対して同時に別々に検査を行うことができる。
【００４８】
解析及び意思決定ユニット内での解析が終了した後、警報の信号が出力される。当該ユニットは、コンピュータのメモリに格納された複数のフレームを解析し、「危険」物を有する標的を選抜する。フレームの「履歴」は連続的に構築され、コンピュータ・メモリに格納される。各フレーム又は複数のフレームからなる各フレーム群は何時それが取得されたのかを示すタイムスタンプを有する。出力された警報の信号は、リアルタイムで自動的に送信される。履歴から複数のフレームが処理される場合、各フレームが受信された時刻より数分の１秒の遅れが生じることが考えられる。フレームの「履歴」は、標的が検査領域内で留まっている又は移動している間は、コンピュータ・メモリ上に残っている。所与の時刻に検査領域内に誰もいないときは、前記システムは「待機」モードで動作する。標的が検査領域内に入ると、当該システムは即座にデータ取得モードに切り替わりデータ処理を開始する。標的が検査領域（装置から１０メータ以内の距離）内で移動しているときは、当該システムは、平均約１００フレーム（速度に換算すると毎秒１０フレーム）を取得して再構成し、「履歴」に記録する。これらのフレーム中の標的（例えば、人）は、その移動中ずっとアンテナにより「見られて」いたかのように、様々な側面から映し出される。フレームの処理中（記録されたフレームの「履歴」からのフレームの処理も含む）に標的が移動している場合は、静止している場合には検出できない隠匿物を検出することができる可能性がある。
【００４９】
検査及び設置の内密性
装置が動作していることが分からないように、本発明のシステムは一般的な広告パネルとして隠すことができる。パネルは、マイクロ波透過材（例えば、プラスチック、木材、繊維等）を用いて作製することができる。
【００５０】
三次元ビデオシステム
本発明では、三次元ビデオシステムを使用するのが好ましい。少なくとも２台のビデオカメラが用いることが好ましく、これにより被検空間の「奥行マップ」がリアルタイムで再構成される。奥行マップは、三次元マイクロ波画像とともに処理されて、同期された共通の三次元座標系が形成される。三次元ビデオ画像は、下記の目的で使用される：（１）検査領域内の人々の検出／位置の特定；（２）検査領域内の特定領域／空間の位置の特定及び限定（該特定領域／空間においては、標的物（例えば、人が身に着けた状態で隠して所持している又は手荷物内に隠して所持している物体）のマイクロ波画像の再構成、処理及び／又は同期を行うことが求められる）；（３）マイクロ波画像上の第１境界面（即ち、大気／誘電体境界面、また、ビデオ画像上では「衣服／誘電体境界面」に相当する）の取得；（４）対応職員への自動警報信号及び潜在的脅威（例えば、テロリスト）に関する写真／ビデオデータ（例えば、その空間座標などが挙げられるが、これに限定されない）の送信。送信される写真／ビデオ画像はカラーであっても白黒であってもよい。検査領域内又はマイクロ波／ビデオシステムの動作領域内で１以上の標的が移動している間、システムが受信した様々な視角又は側面からのマイクロ波画像及びビデオ画像（例えば、毎秒１０フレーム）はコンピュータのメモリ内に格納される。この情報は、検査領域内で静止している（動かない）標的から得られる情報よりも優れておりかつ有用である。検出アルゴリズムは、この動的標的の情報（即ち、より優れた情報）を利用して、フレームの履歴に格納された複数のフレームを解析する。視角の異なるフレームが多ければ多いほど、システムが有する、危険物の自動検出に必要な情報が増えるため、検出手法がより有効でより正確なものとなる。
【００５１】
ＡＭＤ配置オプション
本発明は（１）連続的に、又は（２）外部誘発により（例えば、検査領域内又はマイクロ波／ビデオシステムの動作領域内に標的が入ったとき）作動する「待機」モードで、動作することができる。装置は屋内又は屋外のいずれでも動作可能であり、また様々な照度条件下で動作可能である（例えば、光が少ない場合はＩＲカメラが使用可能である）。本発明のシステムは、或る場所での使用といった特定のシナリオに応じて異なる配置（それぞれの配置において送信アンテナ配列及び受信アンテナ配列の位置が異なる）を採用した構成とすることができる。
【００５２】
「平面」配置（図５参照）は、送信アンテナ配列及び受信アンテナ配列が構成１の１つの枠又はモジュール上に固定されていることをいう。「平面」配置では、システムは、標的が身に着けた状態で隠して所持している又は手荷物（例えば、バックパック、かばん、スーツケース等）内に隠して所持している潜在的危険物を検出するための技術として、（マイクロ波アンテナ配列により発信される）一次放射線の標的からの「反射」のみを利用する。「平面」配置は、「ゲート」配置（以下に説明）の場合よりも検査領域が広いため、数メータ離れた位置に居る１人の人物２０又は複数の人物２０及び２１が携帯している危険物を同時に遠隔検出する場合により有用である可能性が高い。「平面」配置を用いて、三次元ＭＷ画像を構成することは可能であり、隠匿されている誘電性物体の存在の計算は、標的の第１境界面からの反射と第２境界面からの反射との位相差に基づく。検査領域及び標的に対して異なる角度で位置する、マイクロ波信号の受信機及び送信機の組数が多ければ多いほど、正確で情報価値の高い結果が得られることに留意されたい。
【００５３】
「ゲート」配置（図６参照）は、複数の受信アンテナ及び送信アンテナが、いわゆるゲート（即ち、通過領域）の両側に配置され、標的の移動方向に対してある角度で置かれていることをいう。この配置は、標的が身に着けた状態で隠している又は手荷物内に隠している潜在的危険物を検出するための技術として、２つの技術を使用する。第１の技術は、（マイクロ波アンテナ配列から発信される）一次放射線の標的からの「反射」であり、第２の技術は、標的を通りぬける一次放射線の「透過」である。図６（ａ）は、「反射」技術がどのように利用されるのかを示した図であり、図６（ｂ）は、「透過」技術がどのように利用されるのかを示した図である。反射技術では、隠匿物の検出は、平面配置の場合と同様の方法で（即ち、反射マイクロ波間の位相差に基づいて）行われる。透過技術では、隠されている誘電性物体が存在する場合、マイクロ波信号はその物体中を伝播し、マイクロ波の反射は起こらない。ただし、身に着けた状態で隠されている又は手荷物内に隠されている誘電性物体を透過したマイクロ波を受信するための信号受信機／検出器が信号送信機の向かい側に設置される。物体を透過する波に位相の遅れがあれば、これを測定することにより、物体の検出とともにその厚みを計算することができる。透過技術においては、三次元ＭＷ画像の構成は行われず、隠匿物が存在する場合は、その隠匿物中を伝播するマイクロ波の位相の遅れの測定のみが行われる。この位相の遅れは、誘電率の高い（例えば、爆発物では約３）媒質をマイクロ波が透過することに起因する。繰り返しになるが、検査領域に対して異なる角度（例えば、動的標的の方向に対する垂直方向以外）で位置する、マイクロ波信号の受信機及び送信機の組数が多ければ多いほど、正確で情報価値の高い結果が得られることに留意されたい。
【００５４】
「ゲート」配置における検出アルゴリズムは、両技術からの処理データを使用する。本発明のシステムは、当該技術の一方だけから受信したデータを用いて警報の信号を出力することもできるが、（当該技術のどちらか一方に警報信号が存在した場合に）両信号に適用される「ＯＲ」論理により決定される共通警報を用いて警報の信号を出力することもできる。当該検出アルゴリズムは、「反射」モードにより作成される１以上のマイクロ波画像からのデータを同時に使用する。発信／受信アンテナともに所与のゲートユニットの片側に配置される場合、標的の移動方向に対して左手側又は右手側から信号が発信され／受信され、左右で異なるマイクロ波画像が形成される。また、発信／受信アンテナが別々のブロック（各ゲートユニットの左側と右側）に配置される場合、信号が発信／受信されると、クロスオーバ・マイクロ波画像が形成される。左手側が発信する場合は、右手側が信号を受信し、右手側が発信する場合は、左手側が信号を受信する（図７参照）。
【００５５】
解析時に（ゲートの左側及び右側から、及びクロスオーバ画像からの）複数のマイクロ波画像を用いることにより、標的（例えば、人）体及び隠匿物に対してより多くの視角が提供されるため、自動警報信号の精度及び検出速度が向上する。このように、当該システムにより、ゲートの片側のみ、例えば、標的の後側、横側又は前側からのみでは見ることができない物体を検出することが可能である。「ゲート」配置における検出アルゴリズムでは、「反射」モードで標的の横側又は前側に位置する物体を検出し、同時に「透過」モードで標的の後側及び前側に位置する物体を検出することが可能である。２倍の数の発信／受信アンテナ配列が、標的の移動方向に対して異なる側（即ち、左及び右）に対になって配置される「ゲート」配置（図８参照）では、標的の画像は、異なる視角で全ての側（前側、後側、左側及び右側）から受信される。この配置における検出アルゴリズムでは、「反射」モードで身体の両横側又は前側及び後側の物体を検出し、「透過」モードで身体の前／後側の物体を検出することが可能である。この場合（図８）、単一画像及びクロスオーバ画像の数の増加に伴い、自動警報信号の精度及び検出速度も向上する。また、身体のどの部分に装着されている隠匿物も検出することが可能である（即ち、準三次元立体画像）。
【００５６】
２倍の数の発信機／受信機を使用し、第１及び第２のユニットがそれぞれ異なる方向にマイクロ波を発信／受信している「平面」配置では、標的の前側の危険物は標的がシステムに向かって移動するときに検出され、標的の身体の後側（例えば、バックパック内）の危険物は標的がシステムから遠ざかるように移動するときに検出される。この型の「平面」配置では、検出は、前側と後側から同時に行われる（図９参照）。
【００５７】
更に、２つの配置モード（即ち、少なくとも１つのゲート配置と少なくとも１つの平面配置）が一緒に、組み合わされて使用されるシナリオも存在するであろう。以下に示す２つの実施形態は、更なる検出のために可能な、平面配置及びゲート配置の組み合わせ方の例を提示するが、これらの例に限定されるものではない。
【００５８】
「平面」配置において、移動している人が携帯している危険物の１次遠隔検出が行われる。自動警報信号が「ゲート」システムに送信され、「ゲート」システムは２つの技術（反射及び透過）を用いて、検査領域内の全ての標的、又は「平面」配置システムにより選抜された標的のみを検査する。このシナリオでは（種々の構成については、図１０及び図１１参照）、危険物検出の確率及び精度が向上し、誤警報率は低くなる。誤警報率が低いことは、特に大量輸送施設内又は旅客流動量が多い領域内で動作する検出システムにとっては、非常に重要な側面である。誤警報率が高いと、公共交通結節点のオペレーションが完全に停止状態に陥ったり、公共イベントが台無しになるといった問題が生じる可能性がある。
【００５９】
「ゲート」配置において、２つの技術（反射及び透過）を用いて、動的標的の前側及び後側に隠されている危険物の１次検出が行われる。自動警報信号が「平面」システムに送信され、「平面」システムは、検査領域内の全ての標的、又は「ゲート」システムにより選抜された標的のみに対して２次検査を行う。このシナリオでも（種々の構成については、図１０及び図１１参照）、危険物検出の確率及び精度が向上し、誤警報率も同様に低くなる。このシナリオを実行するために、「ゲート」配置のシステムの後に自動扉、自動門、自動障壁等を設置すれば、人々を２つの流れに分割することも可能である。第１の流れには、第１のシステムにより携帯危険物が検出された標的が含まれるようにし、当該標的はもう一方の配置（「平面」又は「ゲート」）を用いた第２システムへと送られて２次検査を受けることになる。
【００６０】
「平面」配置及び「ゲート」配置を有する複数のシステムが検査領域内（例えば、乗継駅又は公共イベント入場口）の様々な箇所で同時に動作し、危険物を検出した場合、自動警報信号は保安システムの中央制御パネルに送信される。この警報信号と一緒に、応答装置の数、写真／ビデオ画像及び被疑標的の座標が送信される。特定の場合には、警報信号の出力時に被疑標的／者を自動的に遮断、別経路に誘導、分離又は隔離できる特殊な機械装置、扉、回転扉、障壁等を備えたシステムとすることが可能である。１つの制御及びデータ処理ユニットに統合及び接続されているシステムの数が多いほど、データ処理資源を効果的に分配できるとともに、検出の確率及び精度が向上し、誤警報も最小限に抑えられる。
【００６１】
本発明の好ましい方法では、精度を向上させるために、発信機により発信された後、前記２つの層で反射されることなく被検空間を伝播するＭＷ放射線を利用し、当該ＭＷ放射線の振幅及び位相を別の受信機で記録する。前記被検空間を伝播するＭＷ放射線の振幅及び位相を用いて、前記送信機と前記別の受信機との間の自由空間を伝播するＭＷ放射線と比較した光路長の変化を求める。
【００６２】
本発明にかかるシステムも、反射することなく被検空間ならびに外層及び内層を通過して進むＭＷ信号を記録する別のＭＷ受信機を備えていることが好ましく、前記被検空間を通過して入射するＭＷ信号の光路長において、該被検空間内の誘電率の高い物体の存在に起因する増加（又は変化）が前記別のＭＷ受信機によって記録された場合に、前記内層と外層との間に誘電性物体が隠されている可能性を示すことを目的として前記警報が使用される。
【００６３】
動作及び放射の安全性
本発明のマイクロ波の総出力は２Ｖ／ｍ（１０ＧＨｚ）であり、公共区域における許容値（６１Ｖ／ｍ）よりも３０倍小さい。
【００６４】
プライバシー問題
三次元ＭＷ画像の分解能は低く、ＡＴＲでは三次元画像を表示する必要はない。警報信号を自動的に形成する（ＡＴＲ）ために、オペレータが手動で表示画面上の二次元／三次元マイクロ波画像やビデオ画像に目を通す必要はない。マイクロ波画像の分解能は、例えば、（使用する周波数範囲では）約４ｃｍであるため、システムの動作領域内にいる人の身体の一部を表示／記録することは不可能である。
【００６５】
システム分解能
平面配置におけるシステム分解能は、平均周波数（１３ＧＨｚ）、物体までの距離及び所与の開口寸法により決まる（例えば、平面配置におけるシステム分解能は、開口合成を考慮しなければ、１ｍの距離で４×４ｃｍである）。第１境界面及び第２境界面に対する垂直方向のシステム分解能は、使用する周波数範囲の帯域幅（８〜１８ＧＨｚ）により決まる（例えば、奥行方向のシステム分解能は１ｃｍ又は１．５ｃｍである）。
【００６６】
本発明の好ましい実施形態について、例示及び説明を目的として記載してきたが、以上の記載は本発明を網羅することを意図するものではなく、また、開示された通りの形態に本発明が限定されることを意図するものでもない。当然のことながら、多くの変更及び変形が可能であることは当業者には自明であろう。
【００６７】
本発明はまた、以下に関する。
実施形態１：  被検空間内に隠匿されている誘電性物体を探知する方法であって、
マイクロ波（ＭＷ）発生源から被検者に向けてＭＷ信号を送信し、送信されたＭＷ信号が、大気と中間空間とを隔てる第１境界面（外層）上で部分的に反射され、その残余が前記中間空間と人の身体とを隔てる第２境界面上でほぼ完全に反射されること；
前記第１境界面及び第２境界面で反射されたＭＷ信号である第１及び第２の応答信号をＭＷ受信機で受信し、受信された第１及び第２の応答信号が、前記被検者の第１及び第２の三次元ＭＷ画像であること；
前記中間空間の媒質内を伝播するマイクロ波放射線の行路である、少なくとも２組の２点間の光路Ｐ１及びＰ２（ただし、Ｐ１＝（Ａ２−Ａ１）及びＰ２＝（Ｂ２−Ｂ１）とし、Ａ１は第１ＭＷビームが前記第１境界面で反射する点であり、Ａ２は同じ第１ＭＷビームが前記第２境界面で反射する点であり、Ｂ１は第２ＭＷビームが前記第１境界面で反射する点であり、Ｂ２は同じ第２ＭＷビームが前記第２境界面で反射する点である）を求めること；
ならびに
Ｂ２とＢ１との間の前記中間空間における誘電率の増大により、Ｐ１とＰ２の差分が閾値よりも大きい場合、前記第１境界面と第２境界面との間に誘電性物体が隠匿されていると判定すること
を特徴とする方法。
実施形態２：  前記閾値が約１ｃｍである、実施形態１の方法。
実施形態３：  少なくとも、前記第１及び第２の応答信号の角度とはそれぞれ異なる角度で受信される第３及び第４の応答信号から第３及び第４の三次元ＭＷ画像を形成すること；
ならびに
少なくとも更に２つの光路Ｐ３及びＰ４（ただし、Ｐ３＝（Ｃ２−Ｃ１）及びＰ４＝（Ｄ２−Ｄ１）とし、Ｃ１は第３ＭＷビームが前記第１境界面で反射する点であり、Ｃ２は同じ第３ＭＷビームが前記第２境界面で反射する点であり、Ｄ１は第４ＭＷビームが前記第１境界面で反射する点であり、Ｄ２は同じ第４ＭＷビームが前記第２境界面で反射する点である）を求めることにより、画像の質を向上させて、隠匿されている誘電性物体の存在を判定するための情報を付加すること
を更に含む実施形態１又は２の方法。
実施形態４：  人の身体で反射することなく前記中間空間を伝播するＭＷ放射線を利用することを更に含む実施形態１〜３のいずれかの方法であって、
人の身体で反射することなく前記中間空間を伝播するＭＷ放射線の振幅及び位相を記録すること、及び
前記記録した信号において、誘電率の高い前記中間空間の通過により生じた位相の遅れが位相の閾値を超えた場合、誘電性物体が隠匿されていると判定すること
を特徴とする方法。
実施形態５：  前記被検者の三次元光領域画像を形成すること；前記三次元光領域画像を同一時点の三次元ＭＷ画像に同期させること；及び前記三次元光領域画像を前記第１の三次元ＭＷ画像に重ね合わせることにより、隠匿されている誘電性物体の存在判定の精度を向上させることを更に含む実施形態１〜４のいずれかの方法。
実施形態６：  前記隠匿されている物体が爆発物又はその構成要素である、実施形態１〜５のいずれかの方法。
実施形態７：  前記ＭＷ発生源が多数の周波数を含むスペクトルを有する、実施形態１〜６のいずれかの方法。
実施形態８：  前記ＭＷ発生源を用いて前記領域を走査することによって画像が形成される、実施形態１〜７のいずれかの方法。
実施形態９：  三次元画像を形成するために１００を超える数のＭＷ発生源が使用される、実施形態１〜８のいずれかの方法。
実施形態１０：  デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）がコヒーレント処理により、被検者から反射される電磁場の振幅情報及び位相情報を考慮して前記三次元ＭＷ画像を計算する、実施形態１〜９のいずれかの方法。
実施形態１１：  動いている多くの人々の中で、隠して所持されている自爆用爆弾を探知するために用いられる、実施形態１〜１０のいずれかの方法。
実施形態１２：  少なくとも２人の被検者を同時に検査するために用いられる、実施形態１〜１１のいずれかの方法。
実施形態１３：  前記被検者が少なくとも毎時５ｋｍの速度で移動している、実施形態１〜１２のいずれかの方法。
実施形態１４：  被検領域内に隠匿されている誘電性物体を探知するシステムであって、
前記被検領域の三次元ＭＷ画像を形成するために、少なくとも２つのマイクロ波（ＭＷ）発生源と少なくとも１つのＭＷ受信機とを備え、
前記ＭＷ発生源から被検者に向けてそれぞれ発信されたＭＷ信号が、大気と中間空間とを隔てる第１境界面で部分的に反射され、その残余が前記中間空間を伝播した後、前記中間空間と前記被検者の身体とを隔てる第２境界面でほぼ完全に反射され、前記第１境界面及び第２境界面からの反射信号が前記ＭＷ受信機で受信されることにより、前記三次元ＭＷ画像が形成されることを特徴とし、
さらに、
前記中間空間の媒質内を伝播するマイクロ波放射線の行路である、少なくとも２組の２点間の光路Ｐ１及びＰ２（ただし、Ｐ１＝（Ａ２−Ａ１）及びＰ２＝（Ｂ２−Ｂ１）とし、Ａ１は第１ＭＷビームが前記第１境界面で反射される点であり、Ａ２は同じ第１ＭＷビームが前記第２境界面で反射される点であり、Ｂ１は第２ＭＷビームが前記第１境界面で反射される点であり、Ｂ２は同じ第２ＭＷビームが前記第２境界面で反射される点である）を求めるために使用されるコンピュータ／計算機と、
点Ｂ２とＢ１との間の前記中間空間における誘電率の増大により、Ｐ１とＰ２との差分が閾値よりも大きい場合、前記第１境界面と第２境界面との間に誘電性物体が隠匿されている可能性を通知する警報と
を備えたシステム。
実施形態１５：  前記被検者の光学画像を記録し、該被検者の三次元光領域画像を形成する少なくとも２つのカメラと、
前記三次元光領域画像を、前記第１境界面から反射される三次元ＭＷ画像と時間的に同期させてデジタル空間上で重ね合わせることにより、前記第１境界面の位置決定の精度を向上させるとともに隠匿されている物体の検出を早めることができるコンピュータと
を更に備えた実施形態１４のシステム。
実施形態１６：  反射することなく前記中間空間を伝播するＭＷ信号を記録する別のＭＷ受信機と、
前記中間空間を通過して入射するＭＷ信号において、前記中間空間内の誘電率の高い物体の存在に起因する位相の遅れが前記別のＭＷ受信機によって記録された場合に、前記第１境界面と第２境界面との間に誘電性物体が隠匿されている可能性を通知する警報と
を更に備えた実施形態１４又は１５のシステム。
【００６８】
実施形態１７：  前記隠匿されている物体が爆発物又はその構成要素である、実施形態１４〜１６のいずれかのシステム。
本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲及びその等価物により規定されるものである。
【００６９】
また、「例」又は「模範的」という用語は、本明細書では、例、実例又は例示であることを示すために使用される。本明細書で「模範的」と記述されている態様又は設計であっても、他の態様又は設計より好ましい又は有益であるとは限らず、「例」又は「模範的」という用語の使用は、概念を具体的に提示することを意図するものである。本願に用いられる、「又は」という用語は、排他的論理和（ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ  ｏｒ）よりは包含的論理和（ｉｎｃｌｕｓｉｖｅ  ｏｒ）を意味するものである。即ち、別段の定めがない限り、又は文脈から明らかでない限り、「ＸはＡ又はＢを用いる」とは、自然な包含的置換のいずれかを意味するものである。即ち、ＸはＡを用いるか、ＸはＢを用いるか、又はＸはＡとＢの両方を用いるという場合は、「ＸはＡ又はＢを用いる」で十分に先の例のいずれの場合も表すことができる。また、本願及び添付の特許請求の範囲に用いられる冠詞「ａ」「ａｎ」は、別段の定めがない限り、又は文脈から単数形であることが明らかでない限り、「１以上」を意味すると一般的に解釈されるべきである。
【図１】
2017508949.tif 000003
【図３】
2017508949.tif 000004
【図４】
2017508949.tif 000005
【図５】
2017508949.tif 000006
【図６（ａ）】
2017508949.tif 000007
【図６（ｂ）】
2017508949.tif 000008
【図７（ａ）】
2017508949.tif 000009
【図７（ｂ）】
2017508949.tif 000010
【図７（ｃ）】
2017508949.tif 000011
【図８（ａ）】
2017508949.tif 000012
【図８（ｂ）】
2017508949.tif 000013
【図９】
2017508949.tif 000014
【図１０】
2017508949.tif 000015
【図１１】
2017508949.tif 000016
【図２】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年12月16日(2016.12.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検空間内に隠匿されている誘電性物体を探知する方法であって、
マイクロ波（ＭＷ）発生源から被検者に向けてＭＷ信号を送信し、送信されたＭＷ信号が、大気と中間空間とを隔てる第１境界面（外層）上で部分的に反射され、その残余が前記中間空間と人の身体とを隔てる第２境界面上でほぼ完全に反射されること；
前記第１境界面及び第２境界面で反射されたＭＷ信号である第１及び第２の応答信号をＭＷ受信機で受信し、受信された第１及び第２の応答信号が、前記被検者の第１及び第２の三次元ＭＷ画像であること；
前記中間空間の媒質内を伝播するマイクロ波放射線の光路である、少なくとも２組の２点間の光路Ｐ１及びＰ２（ただし、Ｐ１＝（Ａ２−Ａ１）及びＰ２＝（Ｂ２−Ｂ１）とし、Ａ１は第１ＭＷビームが前記第１境界面で反射する点であり、Ａ２は同じ第１ＭＷビームが前記第２境界面で反射する点であり、Ｂ１は第２ＭＷビームが前記第１境界面で反射する点であり、Ｂ２は同じ第２ＭＷビームが前記第２境界面で反射する点である）を求めること；
ならびに
Ｂ２とＢ１との間の前記中間空間における誘電率の増大により、Ｐ１とＰ２の差分が閾値よりも大きい場合、前記第１境界面と第２境界面との間に誘電性物体が隠匿されていると判定すること
を特徴とする方法。
【請求項２】
前記閾値が約１ｃｍである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも、前記第１及び第２の応答信号の角度とはそれぞれ異なる角度で受信される第３及び第４の応答信号から第３及び第４の三次元ＭＷ画像を形成すること；
ならびに
少なくとも更に２つの光路Ｐ３及びＰ４（ただし、Ｐ３＝（Ｃ２−Ｃ１）及びＰ４＝（Ｄ２−Ｄ１）とし、Ｃ１は第３ＭＷビームが前記第１境界面で反射する点であり、Ｃ２は同じ第３ＭＷビームが前記第２境界面で反射する点であり、Ｄ１は第４ＭＷビームが前記第１境界面で反射する点であり、Ｄ２は同じ第４ＭＷビームが前記第２境界面で反射する点である）を求めることにより、画像の質を向上させて、隠匿されている誘電性物体の存在を判定するための情報を付加すること
を更に含む請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
人の身体で反射することなく前記中間空間を伝播するＭＷ放射線を利用することを更に含む請求項１?３のいずれかに記載の方法であって、
人の身体で反射することなく前記中間空間を伝播するＭＷ放射線の振幅及び位相を記録すること、及び
前記記録した信号において、誘電率の高い前記中間空間の通過により生じた位相の遅れが位相の閾値を超えた場合、誘電性物体が隠匿されていると判定すること
を特徴とする方法。
【請求項５】
前記被検者の三次元光領域画像を形成すること；前記三次元光領域画像を同一時点の三次元ＭＷ画像に同期させること；及び前記三次元光領域画像を前記第１の三次元ＭＷ画像に重ね合わせることにより、隠匿されている誘電性物体の存在判定の精度を向上させることを更に含む請求項１?４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記隠匿されている物体が爆発物又はその構成要素である、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記ＭＷ発生源が多数の周波数を含むスペクトルを有する、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記ＭＷ発生源を用いて前記領域を走査することによって画像が形成される、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
三次元画像を形成するために１００を超える数のＭＷ発生源が使用される、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）がコヒーレント処理により、被検者から反射される電磁場の振幅情報及び位相情報を考慮して前記三次元ＭＷ画像を計算する、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
動いている多くの人々の中で、隠して所持されている自爆用爆弾を探知するために用いられる、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも２人の被検者を同時に検査するために用いられる、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記被検者が少なくとも毎時５ｋｍの速度で移動している、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
被検領域内に隠匿されている誘電性物体を探知するシステムであって、
前記被検領域の三次元ＭＷ画像を形成するために、少なくとも２つのマイクロ波（ＭＷ）発生源と少なくとも１つのＭＷ受信機とを備え、
前記ＭＷ発生源から被検者に向けてそれぞれ発信されたＭＷ信号が、大気と中間空間とを隔てる第１境界面で部分的に反射され、その残余が前記中間空間を伝播した後、前記中間空間と前記被検者の身体とを隔てる第２境界面でほぼ完全に反射され、前記第１境界面及び第２境界面からの反射信号が前記ＭＷ受信機で受信されることにより、前記三次元ＭＷ画像が形成されることを特徴とし、
さらに、
前記中間空間の媒質内を伝播するマイクロ波放射線の光路である、少なくとも２組の２点間の光路Ｐ１及びＰ２（ただし、Ｐ１＝（Ａ２−Ａ１）及びＰ２＝（Ｂ２−Ｂ１）とし、Ａ１は第１ＭＷビームが前記第１境界面で反射される点であり、Ａ２は同じ第１ＭＷビームが前記第２境界面で反射される点であり、Ｂ１は第２ＭＷビームが前記第１境界面で反射される点であり、Ｂ２は同じ第２ＭＷビームが前記第２境界面で反射される点である）を求めるために使用されるコンピュータ／計算機と、
点Ｂ２とＢ１との間の前記中間空間における誘電率の増大により、Ｐ１とＰ２との差分が閾値よりも大きい場合、前記第１境界面と第２境界面との間に誘電性物体が隠匿されている可能性を通知する警報と
を備えたシステム。
【請求項１５】
前記被検者の光学画像を記録し、該被検者の三次元光領域画像を形成する少なくとも２つのカメラと、
前記三次元光領域画像を、前記第１境界面から反射される三次元ＭＷ画像と時間的に同期させてデジタル空間上で重ね合わせることにより、前記第１境界面の位置決定の精度を向上させるとともに隠匿されている物体の検出を早めることができるコンピュータと
を更に備えた請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
反射することなく前記中間空間を伝播するＭＷ信号を記録する別のＭＷ受信機と、
前記中間空間を通過して入射するＭＷ信号において、前記中間空間内の誘電率の高い物体の存在に起因する位相の遅れが前記別のＭＷ受信機によって記録された場合に、前記第１境界面と第２境界面との間に誘電性物体が隠匿されている可能性を通知する警報と
を更に備えた請求項１４又は１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記隠匿されている物体が爆発物又はその構成要素である、請求項１４〜１６のいずれかに記載のシステム。
【国際調査報告】
2017508949.tif 000018
2017508949.tif 000019