旅客安檢新技術探討與未來展望
同方威視技術股份有限公司（以下簡稱同方威視）電磁感知事業部副總經理金穎康，日前在第六屆中國民用機場安全（安保）大會期間針對民航旅客安檢新技術進行了探討。金穎康從安檢成像技術與圖像識別技術兩大方面展開了詳細的介紹，同時，就技術發展到一定瓶頸的時候，如何通過產品的設計細節來提升檢查效率和平衡檢查效果進行了分享。
近些年，旅檢通道對旅客人身檢查成為了安檢的新熱點。傳統針對旅客人體安全檢查的方式是用金屬探測門加人工手檢進行的，這樣不僅存在身體接觸問題，還存在無法探測非金屬危險物品、誤報率高等問題。為此，全面化、人性化、智能化、集成化的新型成像式人體檢查設備成為了旅客檢查的新需求。
首先，新型成像式人體檢查設備對旅客人身檢查的時候，檢查的對象不限於金屬，還包括陶瓷刀、爆炸物、毒品等非金屬違禁品；其次，檢查過程中不與旅客發生身體接觸、檢查快、保護隱私；第三，檢查結果由機器自動給出結論，最後與旅客的身份信息、各種歷史信息、物品信息進行無縫連接。也就是通過設備對旅客進行檢查，得到一個圖像，然後在圖像上檢查看有沒有什麼東西。如果能夠得到非常清晰的圖像，計算機又非常聰明，把人有沒有帶違禁品全部分析出來，這應該說是可以比較好的滿足旅客檢查需求的。
在過去的這些年裡，我們的成像技術和識別技術都得到了很好的發展。接下來，我將在這兩個方面給大家進行介紹。
人體安檢成像技術發展與應用
我們十多年前就開始研究人體成像技術，2007年是利用X射線進行透視，但存在X射線的劑量問題；2009年，我們著手研究X射線背散射成像技術，它不會穿透人體，能夠獲得比透視更低的輻射劑量，這項技術曾在美國機場得到過應用，但是最終還是因為電離輻射和隱私問題被撤出；同年，我們開始研究基於電磁輻射的成像技術，並研製成功被動式毫米波成像樣機；2012年研製完成主動式毫米波成像樣機；2014年開始被動式太赫茲成像技術研發。
其中，毫米波與太赫茲波這兩個定議是分別從波長和頻率的角度來描述電磁波，並非兩種完全不同的技術，它們在波譜上也有重合，毫米波的波長在1mm-10mm之間，太赫茲波是0.1THz（100GHz）-10THz之間（重合區域為波長3mm到1mm即頻率100GHz到300GHz範圍內的電磁波），大體上看，太赫茲波比毫米波波長更短，頻率更高，如果是相同的成像機制，太赫茲能夠獲得更清晰的成像。
而被動式和主動式兩種成像方式，則導致主動式的成像方式會比被動式獲得更清晰的圖像效果。所以目前的產品中，主動式毫米波的成像效果，會優於被動式太赫茲。
總之，由於電離輻射的問題，X射線類的成像技術可以應用於一些特殊的場合，但對旅檢通道可能不太適合；而毫米波和太赫茲，被動式的成像雖然能夠呈現快速的成像，但圖像解析度通常在厘米量級，所以不太適合在旅檢通道進行精檢。最終主動式的太赫茲技術將成為更先進的成像方式，不過目前它還處於實驗室階段，市面上還沒有基於這個技術的產品出來，當前市面上大多為主動式的毫米波產品。
圖像識別技術發展與應用
安檢有一個很重要的環節就是判圖，這個過程我們希望由計算機自動完成。得益於近幾年人工智慧技術的快速發展，計算機自動判圖的準確率大大提升，達到了可以實際應用的水平。
近幾年人工智慧技術的一個重要進展就是深度學習演算法。與傳統的機器學習演算法相比，深度學習使用深層的神經網路取代了人工提取圖像特徵的過程，在圖像識別相關的多個領域都取得了很好的應用效果。當然，由於使用了更大更深的神經網路，訓練需要大量的數據，所以要使用這個先進的演算法首先要解決的就是如何獲得大量圖像樣本的問題。
我們採集了很多種違禁品嫌疑物的圖像信息，針對不同人在各種不同部位攜帶各種不同的物品，獲得大量的數據，並通過一些手段進行數據生成和增廣，然後把這些數據應用在很深的神經網路上進行訓練。隨著數據量的增大和網路模型的優化，可以得到準確率更高的演算法。
這裡說的「準確率高」有兩個含義：
一是檢出率高，同時誤報率低。也就是說演算法的提升，應該是提升檢出率的同時降低誤報率，這才是更好的演算法。
二是演算法確定以後，仍然需要平衡檢出率與誤報率的關係，也就是檢查效果與檢查效率之間的關係。如果對每個人都檢查的非常細緻非常嚴的話，檢查效果更好，但檢查效率會降低。這個平衡不是技術手段能突破的，在技術發展到一定程度的時候，我們需要通過對產品的優化，平衡檢查效果和檢查效率。
如何平衡檢查效果與檢查效率的關係呢？
首先，我們對演算法進行了分檔，如果需要進行非常細緻的檢查的時候，可以選擇一種檢出率很高的演算法，如果不用那麼細緻的時候，可以選擇一個誤報比較低的演算法。通過這種動態調整的方式來實現檢查效果與檢查效率的平衡。當然，這需要融合多元化的信息，比如：航班信息、旅客身份信息、歷史記錄、行李信息、同行人信息等等，對待檢人需要進行檢查的嚴格程度進行分檔，隨後就可以動態地調整設備進行圖像識別時的靈敏度，從而達到平衡檢查效果和檢查效率的目的。
其次，我們還設計了可配置多台移動手檢站的方式來提升檢查效率。當設備在不停工作的時候，每一名旅客的檢查結果直接分發到不同的手檢站，可以讓設備飽滿的工作，人員也可以得到高效率的通過。這些設計都是為了在技術提升到一定程度的情況下，儘可能的提升檢查效率。
此外，當技術發展到一定瓶頸的時候，還可以通過產品的設計細節來提升檢查效率。比如：我們希望被檢人站姿自然，在實際應用時，安檢人員通常需要提前指導旅客如何在設備里進行配合，如果旅客站姿自然，檢查過程流暢，效率就能大大提升。設備提供商需要從旅客的角度考慮而設計產品的細節，達到提升通過效率的目的。同時，我們在產品設計的時候通過技術融合的方式，在設備底部集成了腳底金屬探測模塊，減小設備檢查盲區，提升檢查效果。
技術設想、規劃與展望
在未來，我們希望能做出這樣的旅客檢查設備，既能夠實現主動式技術的成像效果（高解析度、高對比度的圖像），又能實現被動式技術的高效通過率（取代人停留的檢查方式），對旅客的檢查從特檢變成普檢，從停留式檢查變成通過式檢查。
首先，從成像技術角度，我們繼續應用沒有電離輻射的毫米波、太赫茲技術，使用更高頻率、更大帶寬的主動式太赫茲成像機制，通過電子掃描、硬體計算等方式實現高清晰度圖像的實時呈現，最終獲得實時、高清的圖像。
隨後，在新的成像技術取得突破的同時，我們需要結合其他技術領域的發展成果，把實時高清的安檢圖像與旅客其它安檢信息，如身份信息、歷史記錄、行李信息、步態、情緒等多種數據信息進行深度融合，實現既細緻又快速的檢查。
這樣一種無感通過式的旅客安檢，無論對旅客，還是對安檢工作人員，都是一種更好的體驗。我們將繼續努力，實現技術突破，爭取早日實現這種更安全、更舒適、更高效的旅客安檢新模式。
助力平安機場，智慧安保
與此同時，第六屆中國民用機場安全（安保）大會期間，同方威視還參與了由雲南機場集團與藍盾智慧（深圳）安防諮詢有限公司在芒市機場組織的「平安機場，智慧安保」安防新產品新技術示範項目。同方威視的五大類型多款產品受到了芒市機場及與會各大機場的認可與好評。
同方威視參與示範的產品涵蓋：威視IV系列人證核驗系列產品、手提行李判圖安檢質量控制系統、無源痕量爆炸物毒品安全檢查設備、潛在情緒識別系統與智能光纖周界報警系統。
其中，威視IV系列人證核驗系列產品採用先進的人臉識別技術，通過將實時自動捕獲的高清人臉圖像與採集的身份證件照片進行對比，實現人員及所持證件的同一性核驗。手提行李判圖安檢質量控制系統可對旅檢行李進行遠程實時監控，對開機員識圖行為實時同步監控，通過部署在安檢機附近的、基於人臉識別技術的注意力監測系統，對安檢員的面部表情進行疲勞分析預警和對安檢員的工作效率和注意力進行智能分析。TR2000DC台式痕量爆炸物毒品安全檢查設備，實現了痕量爆炸物快速、無源、安全檢查的功能。潛在情緒識別系統可通過高幀率攝像機視頻採集到人的頭頸部圖像，運用相關演算法對採集到頭頸部肌肉微振動採樣數據進行歸納、統計、對照分析得出相應情緒指數。智能光纖周界報警系統用於機場周界入侵事件預警及探測，提供可靠、高效的機場周界立體全天候安全防護。
【延伸閱讀】
同方威視（NUCTECH）源於清華大學，於1997年成立，通過20年快速發展，已成為全球知名的提供安全檢測產品和綜合解決方案的高科技企業，公司致力於以產品技術引領行業發展，並創造了八大世界第一，包括：世界第一套車載式檢查系統、組合式檢查系統、液體檢查系統、快速檢查系統、列車檢查系統、雙能雙視角檢查系統、中子/交替雙能X射線檢查系統、三軌整編列車集裝箱檢查系統。公司非常注重知識產權的保護，已經在40多個國家申請了近4000件國內外專利。擁有全球化的生產製造基地。在中國、歐洲、南美洲等地均建有生產製造基地。採用同方威視自主創新的MRC生產模式，實現了模塊化、快速化、定製化的高效產品生產製造。目前在全球安檢市場份額佔全球第三，在貨物車輛檢查系統細分市場連續五年保持全球第一。2016年，同方威視成功進入手提託運行李系統全球前三，並擁有全系列產品線及完整的安檢系統解決方案。逐步進入中國乃至全球民航高端安檢領域，其系列安檢設備目前已裝備在全球150多個重點機場。
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