[发明专利]被动辐射度量成像设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于扫描场景并重构所述场景的图像的被动辐射度量成像(passive radiometric imaging)设备以及对应的方法。此外，本发明还涉及在被动辐射度量成像设备中使用的处理装置和对应的方法。此外，本发明还涉及用于在计算机上实现所述方法的计算机程序。

背景技术

电磁波根据波的频率被划分成若干类型。这些波已经被应用于许多应用，例如用于测量移动车辆之间的距离以便防止碰撞的车载雷达器设备、隐藏武器检测或恶心肿瘤细胞的检测。此外，在各种频率范围处操作的设备的整合和小型化的最新改进以及改进的生产和检测技术已经引起了开发此电磁辐射的特性的很大兴趣。示例是具有穿透非金属材料(包括塑料、墙壁、衣服、烟雾)的能力的毫米波或亚毫米波(30GHz至若干THz)。

电磁波可以以主动或被动的模式被使用。被动辐射度量成像系统通过使用辐射仪捕获由物体放射的电磁辐射来创建图像。这样的被动辐射度量成像系统例如可从US2007/0221847A1获知。

被动电磁波是由任何物体自然地放射的。这些波的强度取决于物体本身。然而，这些信号是微弱的并且由于辐射仪的内部噪声因素和环境的外部噪声因素两者而迅速劣化。因此，由辐射仪捕获的被动电磁波的辐射样本一般由于高的噪声变差而劣化。

传统上，在被动辐射度量成像设备中，尝试采用图像去噪和增强算法来降低从传感器(例如辐射仪)获得的带噪图像的影响。这样的去噪或增强算法可以基于图像小波、全变差(Total Variation)原理、流形学习(manifold learning)算法、类似维纳或双边滤波器的滤波方案、扩散算法或与频率空间中的外插组合的图像金字塔。许多其它技术也作为现有技术而存在。然而，所有这些算法都主要被设计作为带噪辐射仪图像的后期处理步骤。换而言之，这样的算法并不在恢复辐射仪图像时直接处理辐射度量样本，而是它们通过使用类似刚才提及的算法之一的算法来对来自辐射仪的全部样本的积分图像进行增强、改进或去噪。

此外，这些技术可以在一定程度上抑制噪声，但是所产生的图像将由于传感器处的干扰和噪声的高度变化而遭受许多波动，在信噪比低的被动辐射仪的情况中尤其如此。

因此，在重构之后所获得的图像将被劣化。这将使得将被动辐射度量成像设备应用于安全性筛选应用中的物体检测成为困难的任务。这主要由图像的劣化特质引起的，其可能要么导致错误警报要么导致一些可疑的物体从筛选中遗漏。

发明内容

本发明的一个目的是提供相比于已知的被动辐射度量成像设备和方法提供更好的图像质量的、用于对场景成像的被动辐射度量成像设备和对应的方法。

本发明的另一个目的是提供一种用于在被动辐射度量成像设备中使用的处理装置和对应的处理方法，并且提供用于实现所述方法的对应计算机程序。

根据本发明的一个方面，提供一种被动辐射度量成像设备，用于扫描场景并重构所述场景的图像，所述设备包括：

辐射仪，该辐射仪被配置为检测从所述场景的多个点在预定频谱范围内放射的辐射来获得包括每个点的至少一个辐射样本的辐射样本的数据集合，以及

处理装置，该处理装置被配置为随后确定要重构的图像的像素的像素值，所述处理装置被适配为从所述数据集合确定来自辐射样本的数据子集的所述像素中的一个像素的像素值，所述数据子集包括在对应于或最接近于其像素值要被确定的像素的点处检测到的辐射样本，和/或在相邻点处检测到的辐射样本，所述处理装置包括：

-成本计算单元，该成本计算单元被配置为根据预定的成本函数来计算所述数据子集的辐射样本的成本，所述成本指示在各个辐射样本中的噪声级别，以及

-优化单元，所述优化单元被配置为通过确定利用能量函数针对各个数据子集的不同辐射样本或不同辐射样本群组所确定的能量值的极值来确定作为标签值集合中的标签值的像素值，标签指示各个数据子集中的辐射样本或辐射样本群组，所述能量函数通过将第一被加数与第二被加数相加来获得和值，所述第一被加数包括针对其确定所述能量值的辐射样本或辐射样本群组的成本，并且所述第二被加数考虑了至少一个相邻数据子集的至少一个辐射样本或辐射样本群组的成本。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于在被动辐射度量成像设备中使用的处理装置，对应的被动辐射度量成像方法以及对应的处理方法。

根据本发明的又一实施例，提供一种包括程序代码部件的计算机程序，该程序代码部件用于当计算机程序在计算机上被执行时使得计算机执行该处理方法的步骤。