[发明专利]一种基于卷积神经网络的毫米波图像人体隐私保护方法

说明书

本发明属于图像处理技术领域，具体为一种基于卷积神经网络的毫米波图像人体隐私保护方法。本发明首先将人体划分为十个区域，并且针对十个区域设计人体结构数据集，训练深度学习模型，来检测受检人的人体区域；然后利用人体区域坐标来给人体隐私部位添加遮挡；最后利用人体结构信息，结合最近邻算法、坐标投影算法，将违禁物体预测框投影到卡通图片的对应位置。外部用户只能观察到卡通图片及其对应的违禁物体预测框，从而保护了受检人员的隐私安全。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及毫米波图像的隐私保护方法。

背景技术

毫米波是一种波长为1mm～10mm，频率为30～300GHz的电磁波。由于毫米波可以有效地穿透普通衣物等障碍物，并且具有较高的成像分辨率，同时对人体是无危害的，因此，现如今，毫米波成像系统已经广泛地应用在安检、安防等领域，例如，城市地铁安检点，机场安检点，人群密集区域等。毫米波成像系统按照工作方式可以分为被动式成像(PMMW)和主动式成像(AMMW)。相比被动式成像方法，主动式成像即可以实现二维、三维成像，也具有较高的成像分辨率，可以配合自动目标检测算法，利用人工智能技术准确地识别隐藏在人体中的违禁携带物体。但是，由于较高的成像分辨率，主动式成像设备的成像结果会有很明显的人体轮廓特征以及人体性别特征，很明显地暴露受检人员的隐私，如图1。因此，需要利用图像处理技术来完成毫米波图像的个人隐私保护功能。

在国内，北京无线电计量测试研究所利用去隐私部位的图像处理技术[1]，中科院上海微系统所利用人体隐私部位快速识别定位的技术[2]，来完成对毫米波人体隐私部位的遮挡处理。

在国际上，美国L3公司所研发的Provision产品主要针对机场安检，将人体成像结果映射到一张卡通图中，作为原始毫米波人体图像的替代图，机场辅助安检人员可以看到的仅仅是人体成像结果的替代图，保护了受检人员的隐私。

不论在国内外，对毫米波成像结果的隐私保护技术一直普遍受到关注。一般所采用的算法流程包括：1)使用图像处理技术确定毫米波图像中人体的位置；2)对图像中人体进行进一步区域划分，从而确定面部、胸部和裆部等隐私部位。然而随着主动毫米波安检仪器的广泛应用，受检人员的体型分布、身高分布扩大，受检人员接受安全检查时的站立姿势并非完全按照受检说明执行，因此导致按照传统的图像处理技术来获取毫米波图像中人体位置、人体轮廓信息的难度增大，最后导致对隐私部位的坐标定位出现较大偏差，对人体违禁物品的坐标映射发生偏差，如图2第二行所示。因此，利用大规模毫米波人体图像，快速、有效地定位人体位置，恢复人体的轮廓信息不仅仅会提升违禁物品检测的精度，而且会提升毫米波图像人体隐私保护算法的精度。

传统对毫米波人体图像的隐私保护算法[1][2][3]通过平滑滤波，阈值选取和形态学处理的方式得到人体轮廓信息。在获得人体轮廓信息后，[1][2]需要设计几何式的手工特征，确定人体隐私部位相对于人体轮廓的几何位置。但若是人体的站姿发生变化，导致手部区域距离面部区域较近时；或者是成像结果由于外界条件的原因发生改变，导致手部区域的成像结果与面部区域相似时，则会导致对面部隐私部位的误判，如图2.B第二行所示。

下面介绍一些有关毫米波人体成像的隐私保护算法:

1、常规隐私保护算法

基于传统图像处理的隐私保护算法采用横向分割隐私保护算法[1]。具体地，通过平滑滤波、阈值选取、形态学操作得到人体轮廓图；获得人体轮廓图后需要对人体进行身高判断，基于人体轮廓的身高特征，进行面部定位、裆部定位等。

1.1获取人体轮廓图

首先，增加毫米波图像中人体的边缘细节：

g(x,y)＝f(x,y)+A×h(x,y) (1)

公式(1)中，f(x,y)是原始毫米波图像，h(x,y)是原始毫米波图像经过高通滤波后的结果，常数A是锐化惩罚因此，控制锐化程度，g(x,y)是图像锐化的输出结果。