检测异常的系统和方法
【技术领域】
[0001] 所述系统和方法涉及用于检测人身体上的异常物体的异常检测。
【背景技术】
[0002] 计算机X线断层摄影（"CT"）成像已经被用来对各种类型的物品进行非破坏性的 检查，诸如可能隐藏在行李当中的违禁品。但是，CT系统发射X射线，这会对这种系统的操 作人员以及站在该系统附近的乘客构成健康风险，因此CT系统一般包括某种类型的屏蔽， 以保护操作人员和乘客不受电离辐射。而且，虽然CT系统能够分析物品的密度，连同物品 的形状和体积的其它特性，但是这些系统不具有光谱能力，因此不能分析物品的化学成分。 此外，X射线对由于物品的折射率和吸收系数造成的光学特性不敏感。如果可以测量的话， 那么这些性质会产生唯一的、高对比度的图像并且关于材料的反射、吸收和散射性质揭示 更多。
【发明内容】
[0003] 检测异常的系统和方法是要在无需成像和相关隐私问题的情况下检测人身体上 的异常物体。检查的主要目标区域是被头饰（headwear)覆盖的头部，该帽子或遮盖物在安 检（security screening)之前没有除去。此外，预期这种系统还能够用来检查敏感区域， 诸如胸部、腹股沟和臀部。
[0004] 该系统是能够在安检期间检测人身体上的异常的设备。异常被定义为身体的任何 部分上不是身体的天然存在部分并且在安检期间未除去的任何物体。术语"异常"意味着 从简单地检测身体上可能是威胁的外来物体分离出识别特定威胁（例如，爆炸物、枪支等） 的概念。
[0005] 这种系统和方法提供了无需成像就询问人身体上的点位置并且检测衣服下面的 物体。所描述的这种系统和方法包括将用来询问可疑位置的手持式部分。
[0006] 有多达四个支配该系统和方法的操作的主要指导方针：（1)系统和方法被设计成 在不侵犯隐私和宗教顾虑的情况下检测身体上衣物下面的异常，尤其是在头部区域和身 体的敏感区域（腹股沟、臀部和胸部区域）；(2)系统和方法是要允许由单个安检官员进 行操作，来提供有针对性的乘客安检；（3)系统和方法具有小的占用面积，并且小到足以是 便携式的以用来在检查点之外的区域进行安检；及（4)系统和方法检测异常的"识别标志 (signature)"，这意味着检测的发生不需要图像或图像解释。
[0007] 虽然预期该系统部署在安全检查点，但是手持式单元的单元尺寸以及脐带式连接 的灵活性将使得它与多种部署场景兼容，诸如在门口的抽样检查，或者与现有的入口集成。 例如，单元可以部署在现有入口的顶部，其中手持式单元可用于进行辅助安检。
[0008] 该系统和方法的应用是在安全检查点环境下对衣物并且尤其是宗教头饰的检查。 该单元是便携式的，并且被设计成由单个操作人员使用。检查的进行是为了定位可能构成 威胁的表面下的物体，如随后定义的。
[0009] 有多达三个构成系统和方法的能力的主要功能需求：（1)检测有可能被在身体上 或者不在身体上的衣物隐藏的头部区域中的异常；并且尤其是宗教头饰、假发、礼帽、无边 帽或者围巾-其它用途将是检测石膏模和假体中的异常；（2)以最小化的设备占用面积、 最小化的人员配备、使用的简单性和潜在的便携性，允许单个安检官员提供乘客的针对性 安检，用于在除检查点之外的区域中进行检查；及（3)在不依赖图像或图像解释的情况下 执行检测。
[0010] 如果衣物（诸如宗教头饰）的穿戴者被指定检查，则他们将被带到一边并利用所 述系统和方法进行检查。虽然这种系统和方法被设计成在公共检查点环境下使用，但是它 也适于可获得标准电力的任何地点。系统不需要固定的安装。它可以重新定位到任何需要 的地方。
[0011] 用于检测人身上隐藏的异常的系统可以包括具有电磁发送器和电磁接收器的检 测探针。电磁发送器被配置为发射电磁脉冲，而电磁接收器被配置为在波形窗口中以规定 的次数采样来自电磁发送器的电磁脉冲。电磁脉冲可以跨0. 04至4THZ的太赫兹光谱区。 系统还可以具有连接到电磁发送器和电磁接收器的光纤，其中飞秒激光脉冲通过光纤从源 指向电磁发送器和电磁接收器。
[0012] 该系统还可以包括结合在检测探针中的目标光学器件，用于指引脉冲电磁辐射通 过隐藏层叠并且收集位于既定深度的隐藏层叠的反射。检测探针可以集中在人的被隐藏的 皮肤的深度，而无需检测探针的外部接触隐藏层叠的顶部。然后，发送器和接收器可以关于 目标光学器件以单基反射几何结构被配置。
[0013] 该系统还可以包括与接收器通信的时间域数据获取系统。该时间域数据获取系统 被配置为捕捉来自一定范围厚度的隐藏层叠的反射，其中波形窗口具有对应于物镜的焦距 的反射时间。
[0014] 人皮肤之上的隐藏层叠还包括足够小厚度、密度或质量的衣物或覆盖物，其中时 间域数据获取系统确定隐藏层叠不包含异常或屏蔽。衣物或覆盖物可以包括天然或合成布 料、皮革、橡胶、乙烯基、纸、塑料和/或其它薄纤维、被单（sheet)或织物。
[0015] 隐藏层叠还具有位于隐藏层叠内任何位置并且由与异常或屏蔽相同类型的材料 构成的一个或多个干扰物成分。于是，时间域数据获取系统被配置为确定干扰物的体积、密 度或质量小于被认为是异常的阈值。隐藏层叠还包括放在隐藏层叠内任何层次的一个或多 个异常，其中异常是具有比阈值更大的厚度、横向范围、体积、密度或质量的物体。
[0016] 时间域数据获取系统可以被配置为，通过与隐藏层叠内的良性材料相比来调整异 常材料的电磁性质阈值、和当波形包含用于指示隐藏层叠内的物体超过调整后的阈值的一 个或多个特征时把来自系统的测量评估为异常，来选择被认为是异常的针对厚度、横向范 围、体积、密度或质量的数量阈值。
[0017] 该系统还可以包括把被照亮的图案投影到接受测试的人身上的隐藏层叠上从而 指示检查区域的光源。
[0018] 该系统还可以具有位于源和电磁发送器或电磁接收器之间的补偿器，其中补偿器 补偿脉冲，使得脉冲在电磁发送器或电磁接收器足够短。补偿器可以是光栅序列、棱镜序 列、棱栅序列、光纤布拉格光栅，或者不规则散射光纤。
[0019] 该系统还可以具有连接到检测探针的传感器，其中该传感器被配置为以空间或角 度的一个或多个维度提供检测探针的位置的坐标。此外或者作为选择，该传感器可以被配 置为以与从隐藏层叠反射的波形不同的形态进行检测并且询问人身上隐藏层叠的基本上 同一区域。
[0020] 该系统还可以包括连接到检测探针的辅助发送器，其中该辅助发送器被配置为发 送α、β、χ射线或γ射线。
[0021] 关于对应于指示人身上隐藏层叠的一个区域内异常的特征的标准评估时间域反 射波形的方法可以包括步骤：利用从位于动态定位的探针中的发送器指引的电磁脉冲照亮 隐藏层叠；由探针内的接收器收集波形；将波形解析成对应于隐藏层叠内反射界面的正或 负向峰值候选组；并且，如果候选组内的一个或多个峰值数量上对应于根据振幅和/或候 选组中的一个或多个峰值之间的一个或多个时间差计算出的一个或多个阈值，则确定异常 是否存在。
[0022] 该方法可以包括步骤：利用预先记录的参考反射波形把波形去卷积。预先记录的 参考