主动毫米波成像隐私保护算法

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1、主动毫米波成像隐私保护算法叶金晶1,2，周健1*，孙谦晨1,2，杨明辉1，朱玉琨1,2，孙晓玮1（1.中国科学院上海微系统与信息技术研究所中科院太赫兹固态技术重点实验室，上海200050；2.中国科学院大学，北京100039）摘要：针对主动毫米波成像安检系统的个人隐私保护问题，提出了一种不受身高、站姿影响的毫米波人体图像隐私保护算法。通过预处理将毫米波图像背景噪声弱化，增加人体目标边缘细节。使用二值化和形态学处理进一步区分背景与人体目标，根据身高划分的人体部位比例与像素点遍历求最值法实现隐私部位的初步定位，可以满足标准站姿下不同身高受

2、检人的隐私部位定位需求。算法所包含的定位复查校准模块通过对隐私位置条件的循环判断与调整，解决了非标准站姿下隐私部位的定位。最后，根据已定位的坐标进行模糊化处理，实现保护受检人隐私的功能。算法已应用于实际产品，与常规隐私保护算法相比，可移植性高，运行速度快，定位准确。关键词：毫米波；隐私保护；定位；图像处理中图分类号：TN911.73文献识别码：A引言毫米波是波长为10mm~1mm，相应频率范围为30~300GHz的电磁波，采用毫米波成像技术的人体安检设备具有对人体安全无害的特点，因此受到科研与工程界的广泛关注[1-2]。目前毫米波成像

3、技术已经用于机场、车站的安检系统中，由于主动式毫米波成像相比被动式得到的信息量更大，不仅能够实现二维成像还能实现三维成像，投入实际应用的多为主动式毫米波成像系统[3-4]。在安检过程中，一般直接对人体进行探测，无需脱去衣物，是因为毫米波对衣物具有穿透能力，可以快速检测出藏匿的金属、陶瓷、易制爆炸物品、毒品等危险物[5]。虽然其穿透力远不及X光检测仪，但仍会引发个人隐私保护方面的担忧[6]。美国L3公司开发的ProVision三维人体安检仪是目前市面上较为成熟的毫米波安检系统，已在全球各大机场广泛使用，在隐私保护方面，该系统主要采用通用

4、图替代毫米波原图进行呈现[7]。在国内，北京无线电计量测试研究所2010年开始从事主动毫米波人体成像系统的研制工作，所成三维人体扫描图像利用去隐私图像处理技术算法，通过对隐私部位的不透明遮挡以最大限度的保护受检人隐私[8]。常规隐私保护方法虽然保护了公民的个人隐私，但对受检人站姿有较高要求，当受检人站姿不符合要求时可能会出现定位不准确、遮挡位置偏移的情况。针对以上存在的问题，设计了新的隐私保护算法，实现对不同身高、站姿人体的隐私部位的准确定位及保护，在人体安检方面有巨大应用潜力。1常规隐私保护算法常规的毫米波隐私保护算法可以分为两类，

5、一类是横向分割隐私保护算法[6]，另一类是中位线直方图隐私保护算法[9]。横向分割隐私保护算法中，分为隐私部位定位和隐私保护两部分。隐私部位定位首先通过平滑滤波、阈值选取、形态学处理等操作得到人体目标骨干图，然后根据骨干图进行人体目标的横向划分，根据划分位置确定隐私部位。因此该算法对于人体的面部、胸部、裆部位置定位较为准确，一般不会出现上下偏移。但是由于没有左右方向的限定，当受检人举起的手部与头部高度相近时，可能无法正确区分人体面部和高举的手部，造成面部识别位置左右偏移，如图1所示。隐私保护则采用人体图像与棒状模型结合的方式进行，这种

6、隐私保护模式虽然完全保护了受检人的个人隐私，但当出现自动目标识别系统故障或遗漏的情况，完全遮盖住毫米波图像的做法并不妥当，可能会遗漏危险品的检测，对公共安全造成重大影响。而且横向分割隐私保护算法操作复杂、运算量大，在实际运用中无法满足毫米波安检系统快速检测的需求。图1横向分割隐私保护算法面部定位横向偏移的情况Fig.1Thecaseofhorizontalsegmentationprivacyprotectionalgorithm’slateraloffsetinfaciallocation中位线直方图隐私保护算法可分为隐私部位检测与

7、遮挡两部分。隐私部位检测在算法初期需先确定图像中人体目标的中位线位置，构建水平、垂直方向空间分布直方图，然后根据中位线逐个定位隐私部位。在隐私部位遮挡部分，采用高斯核函数对隐私部位区域进行平滑处理，使隐私部位模糊化。该算法在受检人为标准站姿的情况下定位较为准确，但在实际应用时，受检人的站姿不统一，可能出现中位线定位不准确，导致后期隐私部位定位不准确，遮挡位置不正确。在隐私部位保护部分，除了人体模型匹配和高斯核函数平滑方式外，还有将具体隐私部位不透明完全遮盖处理的方法，该方法在受检人将危险物品藏匿于隐私部位的情况下同样可能会造成危险品的

8、漏检。模糊化常用的方法是卷积滤波，即选择一个低频滤波器，对图像中每个像素点进行卷积操作[10]。但由于卷积计算量巨大，会使得算法程序效率降低。实际人体安检应用对于受检人员身高、站姿冗余和安检效率提出严格要求，迫切需要开发