JP7614809B2 - Terahertz wave camera system and method for controlling the terahertz wave camera system - Google Patents
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Description
本発明は、テラヘルツ波カメラシステムに関する。 The present invention relates to a terahertz wave camera system.
テラヘルツ波は、典型的には0.2THzから30THzの範囲のうち、任意の周波数帯域を有する電波である。テラヘルツ波は、可視光や赤外光と比較して波長が長いため、被写体からの散乱の影響を受け難く、多くの物質に対し強い透過性を有している。また、テラヘルツ波は、ミリ波と比較して波長が短いため、高い空間分解能を得ることができる。これらの特徴を活かし、テラヘルツ波はX線に替わる安全なイメージング技術への応用が期待されている。例えば、公共の場所でのボディチェックや監視カメラ等の秘匿物検査技術への応用が期待されている。 Terahertz waves are radio waves that have any frequency band, typically ranging from 0.2 THz to 30 THz. Terahertz waves have a longer wavelength than visible light or infrared light, making them less susceptible to scattering from the subject and highly penetrating many materials. In addition, terahertz waves have a shorter wavelength than millimeter waves, making it possible to obtain high spatial resolution. Taking advantage of these characteristics, terahertz waves are expected to be applied to safe imaging technology as an alternative to X-rays. For example, they are expected to be applied to body checks in public places and hidden object inspection technology such as surveillance cameras.
特許文献1には、テラヘルツ波を適用したカメラシステムについての記載がある。特許文献1では、アクティブ型のテラヘルツ波カメラシステムにおいて、複数のテラヘルツ波光源からテラヘルツ波を発生させ、被写体にテラヘルツ波を照射し、被写体で反射したテラヘルツ波を検出することが記載されている。 Patent Document 1 describes a camera system that uses terahertz waves. In this document, it is described that in an active terahertz wave camera system, terahertz waves are generated from multiple terahertz wave light sources, the terahertz waves are irradiated onto a subject, and the terahertz waves reflected by the subject are detected.
アクティブ型のテラヘルツ波カメラシステムを用いて、被覆物の下に秘匿物を有する被写体を撮影する際には、照射されたテラヘルツ波のうちの一部が被覆物にて反射してしまう場合がある。その結果、得られる画像は、秘匿物に関する情報に、望まない界面で反射したテラヘルツ波に基づく情報、すなわちノイズが重畳した画像となりうる。 When an active terahertz wave camera system is used to capture an image of a subject with a concealed object under a covering, some of the irradiated terahertz waves may be reflected by the covering. As a result, the image obtained may be an image in which information about the concealed object is superimposed with information based on the terahertz waves reflected from an unwanted interface, i.e., noise.
また、被写体の表面は複雑な形状を有しており、被写体毎にも異なる。言い換えると、被写体は複数の反射面の組み合わせで構成される。そのため、被写体を構成する反射面毎に、反射面に対する光源である照明部と検出部との位置関係が変化してしまう場合がある。また、被写体が移動する場合には、被写体の姿勢が刻々と変化するため、この姿勢変化に伴い被写体を構成する反射面に対する光源である照明部と検出部との位置関係が刻々と変化してしまう場合がある。このような位置関係の変化によって、被写体で反射するテラヘルツ波のうち望まぬ反射テラヘルツ波が入射してしまい、ノイズが多い画像となる可能性がある。 In addition, the surface of the subject has a complex shape, and it differs for each subject. In other words, the subject is composed of a combination of multiple reflective surfaces. Therefore, the positional relationship between the illumination unit, which is the light source, and the detection unit with respect to the reflective surface may change for each reflective surface that constitutes the subject. In addition, when the subject moves, the subject's posture changes from moment to moment, and this posture change may cause the positional relationship between the illumination unit, which is the light source, and the detection unit with respect to the reflective surface that constitutes the subject to change from moment to moment. Due to such changes in positional relationship, undesired reflected terahertz waves from the subject may be incident, resulting in an image with a lot of noise.
そこで、本発明は、ノイズを低減したテラヘルツ画像を取得することを目的とする。 Therefore, the present invention aims to obtain terahertz images with reduced noise.
本発明のテラヘルツ波カメラシステムの一形態は、第1テラヘルツ波を発することが可能な第1発信部と、前記第1発信部とは異なる位置に配置された第2テラヘルツ波を発することが可能な第2発信部と、被写体から反射した第1テラヘルツ波の一部である第1反射テラヘルツ波と、前記被写体から反射した第2テラヘルツ波の一部である第2反射テラヘルツ波のいずれかを少なくとも検出し、検出したテラヘルツ波に基づく画像データを出力することが可能な検出部と、前記画像データを基に設定された条件で、前記第1発信部の動作と前記第2発信部の動作うち少なくとも1つの動作を制御する第1制御部と、を有することを特徴とする。 One embodiment of the terahertz wave camera system of the present invention is characterized by having a first transmitter capable of emitting a first terahertz wave, a second transmitter capable of emitting a second terahertz wave arranged at a position different from the first transmitter, a detector capable of detecting at least either the first reflected terahertz wave that is a part of the first terahertz wave reflected from the subject or the second reflected terahertz wave that is a part of the second terahertz wave reflected from the subject and outputting image data based on the detected terahertz wave, and a first controller that controls at least one of the operation of the first transmitter and the operation of the second transmitter under conditions set based on the image data.
本発明は、ノイズを低減したテラヘルツ画像を取得することが可能となる。 The present invention makes it possible to obtain terahertz images with reduced noise.
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は本発明を限定するものでない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 The following embodiments are described in detail with reference to the attached drawings. Note that the present invention is not limited to the following embodiments. Although the embodiments describe multiple features, not all of these multiple features are necessarily essential to the invention, and multiple features may be combined in any manner. Furthermore, in the attached drawings, the same reference numbers are used for the same or similar configurations, and duplicate explanations are omitted.
最初に、テラヘルツ波について説明する。テラヘルツ波は、典型的には0.2THzから30THzの範囲のうち、任意の周波数帯域を有する電波である。テラヘルツ波は、可視光や赤外光と比較して波長が長いため、被写体からの散乱の影響を受け難く、多くの物質に対し強い透過性を有している。また、テラヘルツ波は、ミリ波と比較して波長が短いため、高い空間分解能を得ることができる。これらの特徴を活かし、テラヘルツ波はX線に替わる安全なイメージング技術への応用が期待されている。応用が期待されるイメージング技術とは、具体的には、公共の場所でのボディチェックや監視カメラ等である。以下、応用が期待されるボディチェックや監視カメラに適用可能なテラヘルツ波カメラシステムについて説明する。 First, we will explain terahertz waves. Terahertz waves are radio waves that have any frequency band, typically within the range of 0.2 THz to 30 THz. Terahertz waves have a longer wavelength than visible light or infrared light, so they are less susceptible to scattering from the subject and have strong penetrating properties for many materials. Furthermore, terahertz waves have a shorter wavelength than millimeter waves, so they can achieve high spatial resolution. Taking advantage of these characteristics, terahertz waves are expected to be applied to safe imaging technology that replaces X-rays. Specific examples of imaging technology that are expected to be applied include body checks and surveillance cameras in public places. Below, we will explain a terahertz wave camera system that can be applied to body checks and surveillance cameras, which are expected to be applied.
(第1実施形態)
図1は、本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム100の構成を説明する図である。テラヘルツ波カメラシステム100は、照明部101、検出部102、制御部103、画像処理部105を少なくとも有する。テラヘルツ波カメラシステム100は、可視カメラ109を有していてもよい。照明部101はテラヘルツ波を被写体106に照射し、検出部102は被写体106にて反射したテラヘルツ波を検出する。テラヘルツ波カメラシステム100は、アクティブ型のカメラシステムである。
First Embodiment
1 is a diagram illustrating the configuration of a terahertz
被写体106は、例えば、人物や物体である。本実施形態の被写体106は、秘匿物106aと被覆物106bとを少なくとも有する。被覆物106bは、物体を覆うものである。例えば、被覆物106bは、衣服や装着物等の人が身に着けるもの、すなわち人物を覆うものである。また、例えば、被覆物106bは、段ボールや封筒や包装材等の物体を覆うものである。秘匿物106aは、被覆物106bに覆われた物体である。例えば、秘匿物106aは、銃火器や爆発物等の危険物、装飾品や宝飾品、スマートフォン等の小型装置である。例えば、秘匿物106aは、被覆物106bの内部に収めることができるものである。本実施形態では、被写体106は、人物であり、衣服である被覆物106bの下に銃やナイフのような秘匿物106aを隠している状態であるものとする。但し、被写体106の例はこれに限らず、例えば、段ボールや封筒のような梱包材である被覆物106bの中に、武器や爆発物である秘匿物106aを隠した郵送物でありうる。
The
照明部101は、発信部101aと、発信部101aとは異なる位置に配置された発信部101bとを少なくとも有する。発信部101aはテラヘルツ波107aを発し、発信部101bはテラヘルツ波107bを発する。図1では、照明部101が発信部101aと発信部101bの他に、発信部101cと発信部101dとを有する例を示している。照明部101が有する発信部の数は、これに限定されず、1つであっても複数であってもよい。発信部101aなどの構成については、後に詳述する。テラヘルツ波107aとテラヘルツ波107bは被写体106に照射される。
The
ここで、照明部101にて用いられるテラヘルツ波の帯域は、典型的には0.2THzから30THzの範囲である。テラヘルツ波の帯域は、任意の周波数帯域を有してもよく、単一の周波数であってもよい。1THz以下のテラヘルツ波は、想定される被覆物106bである衣服類に対してまで高い透過性を有する。そして、秘匿物106aの形状を識別し得る画像の分解能を得るためには、0.3THz以上のテラヘルツ波であることが望ましい。従って、本実施形態におけるテラヘルツ波の帯域は、0.2THz以上30THz以下、好ましくは0.3THz以上1THz以下の周波数範囲である。
Here, the band of the terahertz waves used in the
検出部102は、被写体106からの反射テラヘルツ波の2次元分布を取得するテラヘルツ波カメラである。検出部102の構成の詳細は、特開2019-105622号に記載される。検出部102は、テラヘルツ波を受信する受信部102aを有する。受信部102aは、例えば、複数の受信素子を有し、複数の受信素子のそれぞれはテラヘルツ波に対して感度を有する。受信素子は、例えば、ショットキーバリアダイオードとアンテナを有する。
The
検出部102は、反射テラヘルツ波108aと、反射テラヘルツ波108bの少なくとも1つを検出し、画像データとして出力する。反射テラヘルツ波108aは、被写体106にて反射したテラヘルツ波107aの少なくとも一部を含む。反射テラヘルツ波108bは、被写体106にて反射したテラヘルツ波107bの少なくとも一部を含む。反射テラヘルツ波108aは、被写体106の秘匿物106aからの反射波で、反射テラヘルツ波108bは、被写体106の被覆物106bからの反射波でありうる。本実施形態の受信部102aは、主として反射テラヘルツ波108aを受信し検出することが可能である。
The
画像処理部105は、検出部102から出力された画像データを処理し、テラヘルツ画像を生成する。画像処理部105は、生成したテラヘルツ画像に基づき所望の判定を行い、判定結果を制御部103へ出力する。画像処理部105は、具体的には中央演算装置(CPU)や画像処理装置(GPU)によって構成される。
The
制御部103は、照明部101や検出部102の動作を制御する。更に、画像処理部105から送られてきたテラヘルツ画像あるいは判定結果を基に、照明部101の動作を制御する。具体的には、発信部101a~101dを制御し、テラヘルツ波107a~107dを変化させる。
The
ここで、図10を用いて、本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム100について説明する。上述したように、ボディチェックや監視カメラ等では、被写体を撮影し、被覆物(例えば衣服、梱包等)の下に秘匿物(例えば銃火器や爆発物等の危険物、装飾品や宝飾品、スマートフォン等の小型装置)を有するか否かを確認することが求められる。本発明者らは、詳細な検討によって、テラヘルツ波カメラシステムにおいて取得される画像は、複数の反射テラヘルツ波に基づく像が重畳した画像となることを見出した。
Now, the terahertz
テラヘルツ波を含む電磁波に関して次の特性がある。その波長と同等かその波長よりも小さい凹凸構造に電磁波を照射すると、電磁波は凹凸構造の表面で散乱されず正反射する。つまり、ある電磁波にとって、その波長よりも小さい凹凸構造は鏡面となりうる。例えば、人体の皮膚表面の凹凸構造や金属表面の凹凸構造は、テラヘルツ波の波長よりも小さい。従って、テラヘルツ波にとって人の皮膚表面や金属表面は鏡面となりうる。また、衣服に使用される布材料や、段ボールや封筒等の梱包材に対し、テラヘルツ波の一部は透過し、テラヘルツ波の一部は反射する。従って、被覆物としての衣服下に物体を秘匿した人物をテラヘルツ波で観察する場合、衣服での反射テラヘルツ波に基づく像と、物体での反射テラヘルツ波に基づく像と、人物での反射テラヘルツ波に基づく像とが重畳してしまう。 Electromagnetic waves, including terahertz waves, have the following characteristics. When electromagnetic waves are irradiated onto an uneven structure with a wavelength equal to or smaller than the wavelength, the electromagnetic waves are reflected specularly without being scattered by the surface of the uneven structure. In other words, for a certain electromagnetic wave, an uneven structure smaller than the wavelength can be a mirror surface. For example, the uneven structure of the surface of human skin and the uneven structure of a metal surface are smaller than the wavelength of terahertz waves. Therefore, for terahertz waves, the surface of human skin and the metal surface can be mirror surfaces. In addition, some terahertz waves are transmitted and some are reflected by the cloth materials used in clothing and packaging materials such as cardboard and envelopes. Therefore, when observing a person hiding an object under clothing as a covering using terahertz waves, an image based on the terahertz waves reflected by the clothing, an image based on the terahertz waves reflected by the object, and an image based on the terahertz waves reflected by the person are superimposed.
図10(a)は、本実施形態を説明するための、複数のテラヘルツ波反射像が重畳することを説明するためのイメージ図である。被写体1092は、被覆物1093の下に物体(例えば秘匿物1094)を持つ人物であるとする。この場合、得られるテラヘルツ画像は、画像1091である。画像1091は、被覆物1093由来の像と、秘匿物1094由来の像、および人物の皮膚表面由来の像などが重畳された像になっている。秘匿物1094に着目した場合、秘匿物1094の像に秘匿物1094以外の像が重畳しているため、秘匿物1094の識別が困難になる可能性がある。
FIG. 10A is an image diagram illustrating the superposition of multiple terahertz wave reflection images to explain this embodiment. The subject 1092 is assumed to be a person holding an object (e.g., concealed object 1094) under a
図10(b)は、本実施形態を説明するための、複数のテラヘルツ波反射像が重畳することを説明する模式図である。図10(b)では、図10(a)に示した被写体1092と、図1に示したテラヘルツ波カメラシステム100の要部を模式的に示している。以下、図10(b)を用いて反射像が重畳する場合の一例を説明する。
Fig. 10(b) is a schematic diagram illustrating the superposition of multiple terahertz wave reflection images to explain this embodiment. Fig. 10(b) shows a schematic diagram of the subject 1092 shown in Fig. 10(a) and the main parts of the terahertz
被写体1092は、図10(a)に示したように秘匿物1094と被覆物1093を有する。X方向において、被覆物1093は、秘匿物1094と、発信部101aおよび発信部101bとの間に位置する。図10(b)では、テラヘルツ波の指向軸が示されている。テラヘルツ波の指向軸については後述する。
As shown in FIG. 10(a), the subject 1092 has a concealed
発信部101aはテラヘルツ波117aを放射し、発信部101bはテラヘルツ波117bを放射する。テラヘルツ波117aの多くは被覆物1093を透過し、秘匿物1094の表面1094aで反射する。テラヘルツ波117aは、反射テラヘルツ波118aとなり、受信部102aにて検出される。テラヘルツ波117bの多くは被覆物1093の表面1093aで反射される。テラヘルツ波117bは、反射テラヘルツ波118bとなり、受信部102aにて検出される。ここで、テラヘルツ波117aとテラヘルツ波117bは、その全部が反射、透過するものに限定されず、一部が反射や透過してもよい。また、テラヘルツ波117aとテラヘルツ波117bの一部は、減衰してもよく、吸収されてもよい。受信部102aにて検出されたテラヘルツ波は、反射テラヘルツ波118aと反射テラヘルツ波118bの和となり、被覆物1093と秘匿物1094の情報を有する。従って、図10(a)に示したような画像1091が取得される。なお、テラヘルツ波117aの一部は、被覆物1093の表面1093aで反射し、反射テラヘルツ波119aとなるが、受信部102aに入射しないため、説明を省略する。
The
ここで、秘匿物1094の画像を取得する場合には、反射テラヘルツ波118aのみを検出することが望ましい。つまり、画像1091は、被覆物1093等のノイズとなる情報を含んでおり、不鮮明な画像となっている。そこで、図1に記載の本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム100は、制御部103が次のような制御を行う。それは、発信部101bの出力を発信部101aの出力よりも小さくする、或いは発信部101bを停止させる制御である。このような制御によって、ノイズとなる反射テラヘルツ波108bを低減させることができる。
Here, when acquiring an image of the
本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム100は、次の構成を有する。構成は、異なる位置に配された複数の発信部と1つの受信部と制御部とを有する構成である。構成は、1つの発信部と異なる位置に配された複数の受信部と制御部とを有する構成である。あるいは構成は異なる位置に配された複数の発信部と異なる位置に配された複数の受信部と制御部とを有する。このようなテラヘルツ波カメラシステム100の構成によって、ノイズとなる反射テラヘルツ波108bを低減させることができる。従って、カメラシステム100は、重畳した像が低減された、ノイズが低減した画像を得ることができる。
The terahertz
図10(c)は、図1に記載の4つの発信部101a~101dのそれぞれから放射されるテラヘルツ波のビームパターン(放射パターン)を示している。図1に記載されるように、発信部101aはテラヘルツ波107aを放射し、発信部101bはテラヘルツ波107bを放射する。発信部101cはテラヘルツ波107cを放射し、発信部101dはテラヘルツ波107dを放射する。ここで、各テラヘルツ波107a~107dの指向軸をテラヘルツ波117a~117dとして示している。上述のように、図10(b)にて示したテラヘルツ波117a、117bは指向軸を示したものである。指向軸とは、発信部からのテラヘルツ波の指向特性の中心軸である。例えば、発信部から最も高い強度のテラヘルツ波が放射される方向を示す直線である。指向軸は、例えば、次のように求めることができる。発信部の重心を中心とした、異なる半径の同心球を複数作成する。そして、各球面においてテラヘルツ波の強度が高い位置をとり、それらを結ぶことで指向軸を求めることができる。また、指向軸はシミュレーションで求めることもできる。図10(b)のテラヘルツ波は指向軸で示されているが、図10(b)のテラヘルツ波は、図10(c)のような広がりを有する電磁波である。
Figure 10 (c) shows the beam pattern (radiation pattern) of the terahertz waves emitted from each of the four
図1を用いて、本実施形態の制御部103の動作を詳細に説明する。制御部103は照明部101の動作を制御する。制御部103からの制御信号に応じて照明部101の各発信部101a~101dはその出力、動作を変えることができる。次に、制御部103のその制御について詳細に説明する。以下の説明において、理解を容易にするために制御部103は2つの発信部101a、101bを制御するものとして説明を行う。しかし、制御部103が制御可能な発信部の数はこれに限定されない。
The operation of the
制御部103は、少なくとも次の3つの制御を行うことができる。制御部103は、発信部101aを動作させ、発信部101bを停止させる制御を行うことができる。制御部103は、発信部101aがテラヘルツ波107aを照射している状態にし、発信部101bがテラヘルツ波107bを照射していない状態にする。制御部103は、発信部101aを照射状態にし、発信部101bを非照射状態にする制御を行うことができるともいえる。また、制御部103は、発信部101aを停止させ、発信部101bを動作させる制御を行うことができる。制御部103は、発信部101aがテラヘルツ波107aを照射していない状態にし、発信部101bがテラヘルツ波107bを照射している状態にする。制御部103は、発信部101aを非照射状態にし、発信部101bを照射状態にする制御を行うことができるともいえる。つまり、制御部103は、照明部101の出力の有無を切り替える制御を行うことができる。以下、動作している状態をオン、停止している状態をオフとも称する。
The
ここで、動作あるいは照射状態とは、テラヘルツ波を放射している状態であり、停止あるいは非照射状態とは、テラヘルツ波を放射していない状態である。発信部101bが非照射状態となっている場合には、例えば、発信部101bの電源電圧の供給が停止されていてもよい。また、発信部101bが非照射状態となっている場合には、発信部101bのテラヘルツ波を放射させるか否かを制御するスイッチがオフとなっていてもよい。また、発信部101bが非照射状態となっている場合には、テラヘルツ波を遮断する遮蔽物、例えばシャッターが発信部101bの指向軸方向に設けられていてもよい。
Here, the operating or irradiating state refers to a state in which terahertz waves are radiated, and the stopped or non-irradiating state refers to a state in which terahertz waves are not radiated. When the
更に、制御部103は、照明部101の出力を調整する制御を行うことができる。照明部101は後述するテラヘルツ波を発信する発信素子を含むが、照明部101の出力は、この発信素子の電圧または電流の動作点を変化させることで調整することができる。または、照明部101が複数の発信素子を含む場合、動作させる発信素子の個数を制御することで、照明部101の出力を調整することができる。出力の変化は、テラヘルツ波が検出可能な検出装置を用いる、あるいはカメラシステム100の検出部102を用いることで確認ができる。また、照明部101の動作点をモニタする方法で確認することもできる。
Furthermore, the
例えば、制御部103は、発信部101aの出力を、発信部101bの出力に対して強める制御を行うことができる。制御部103は、発信部101aの出力を、発信部101bの出力に対して弱める制御を行うことができる。制御部103は、発信部101aの出力と、発信部101bの出力とを等しくする制御を行うことができる。
For example, the
また、制御部103は、発信部101aの出力と、発信部101bの出力との差を小さくする制御を行うことができる。制御部103は、発信部101aの出力と、発信部101bの出力との差を大きくする制御を行うことができる。制御部103は、発信部101aの出力と、発信部101bの出力との差を一定にしつつ、発信部101aの出力と発信部101bの出力を変化させる制御を行うことができる。
The
上述のように、制御部103が制御可能な発信部の数は本説明に限定されない。つまり、制御部103は、複数の発信部の中で、特定の発信部を動作させる、特定の発信部を停止させる、特定の発信部の出力を切り替えることができる。また、制御部103は、複数の発信部の中で、特定のグループに属する発信部を動作させる、特定のグループに属する発信部を停止させる、特定のグループに属する発信部の出力を切り替えることができる。このように、制御部103が照明部101の動作を制御することで、望まない反射テラヘルツ波を低減することができるため、ノイズが低下した画像を取得することができる。
As described above, the number of transmitters that can be controlled by the
制御部103は、このような照明部101の制御を、画像処理部105から出力される情報に基づいて行う。次に、画像処理部105の動作について説明する。
The
画像処理部105では、検出部102から出力された画像データに基づくテラヘルツ画像を生成する。そして、画像処理部105は、テラヘルツ画像から被写体106の形状や種類を判定する。図1のように、テラヘルツ波カメラシステムは可視カメラ109を有していてもよく、画像処理部105は、テラヘルツ画像と、可視カメラ109からの可視画像とを対比させて被写体106の形状を判定してもよい。可視画像944は形状情報を含む。制御部103は、この判定結果を参照して、照明部101を制御する。画像処理部105の構成について、図9を用いて説明する。
The
図9(a)は、画像処理部105の構成例を説明する図である。本実施形態の画像処理部105は、画像生成部942と、判定部945とを有する。画像生成部942は、検出部102が出力した画像データ941をテラヘルツ画像943に変換する。画像データ941は、未加工の画像データである。未加工の画像データとは、検出部102のイメージセンサが出力したそのままのデータであり、RAWデータとも呼ばれる。テラヘルツ画像943とは、画像データ941を後処理に適した記録形式に変換したデータである。判定部945は、テラヘルツ画像943を参照して、検出部102が観察している対象を判定する。本実施形態において、判定の際には、後処理が施されたテラヘルツ画像943が用いられる。なお、判定の際には、画像データを用いて判定を行うことも可能である。以下、テラヘルツ画像を用いる場合も含めて、画像データに基づいて判定を行うとも称する場合がある。
9A is a diagram for explaining an example of the configuration of the
判定では、例えば、可視カメラ109からの被覆物106b(図1参照)の可視画像944と、テラヘルツ画像943との全体或いは部分的な一致や相関を演算する。そして、判定部945は、秘匿物106aと被覆物106bのどちらの情報が多いのか、どちらを観察しているのかを判定する。そして、画像処理部105は、判定結果946を制御部103に渡す。制御部103では、観察したい物体の指定と判定結果946が一致しているか否かを確認し、一致していない場合には照明部101の制御を行う。
In the judgment, for example, the total or partial match or correlation between the
図9(b)は、画像処理部105の別の構成例を説明する図である。画像処理部105は、画像生成部942と、判定部945と、データベース947とを有する。すなわち、図9(b)の画像処理部105は、図9(a)の画像処理部105の構成に加えてデータベース947を有する。図9(b)の構成において、可視カメラ109は省略することも可能である。
Figure 9(b) is a diagram illustrating another example of the configuration of the
データベース947は、例えば装置内のメモリ空間、ネットワーク上のサーバ、記憶メディア等に格納される。データベース947は、被写体105の形状データを含むモデル画像情報を格納する。詳細には、事前に取得した被写体105のテラヘルツ画像やその条件が格納されている。また、テラヘルツ画像を加工した情報(エッジ強調像等)が格納されている。図9(b)の構成において、判定部945は、データベース947が有するテラヘルツ画像と、検出部102が取得したテラヘルツ画像943を用いて判定する。可視像は被写体106の外観像となるため、主として可視画像944は被覆物106bの情報を有している。従って、可視画像944とテラヘルツ画像943とを用いて判定する場合、テラヘルツ画像943が示す像が被覆物106bであるか否かを判定することができる。データベース947のテラヘルツ画像とテラヘルツ画像943を用いて判定する場合、テラヘルツ画像943が示す像が秘匿物106aであるか否かを判定することができる。なお、データベース947が可視画像を有していてもよく、その場合には可視カメラを省略することが容易となる。データベース947に格納する情報は、形状情報に限らない。例えば、予め作成した判定に用いる統計処理による分類フィルタ、判定に用いる学習済み機械学習モデル、機械学習に用いるデータ群(データセット)を格納してもよい。本実施形態では、これらのデータベースに格納された情報を形状データとも呼ぶ。
The
図9(c)は、画像処理部105の別の構成例を説明する図である。図9(c)の画像処理部105は、AI(Artificial Intelligence)を有する。画像処理部105は、画像生成部942と、データベース947と、AI部948とを有する。詳細には、図9(c)の画像処理部105のAI部948は、図9(b)の画像処理部105の判定部945が置き換わったものである。
Figure 9(c) is a diagram illustrating another example of the configuration of the
AI部948は、学習済み機械学習モデルを有する。学習済み機械学習モデルは、例えば、データベース947にある形状情報を含む画像情報に関するデータセットに基づいて構築される。学習済み機械学習モデルを用いて、画像処理部105は、テラヘルツ画像943が秘匿物106aか被覆物106bかを判定することができる。また、AI部948は、ディープラーニング機能(深層学習機能)を備えていてもよい。従来、機械学習モデルは、作業者が、着目する特徴を指示する教師付きデータが必要である。しかし、AI部948がディープラーニング機能を備えることで、特徴を自動的に抽出することができる。AI部948がディープラーニング機能を有することで、データセットの数が増えるに従い、画像処理部105の判定精度が向上する。
The
特に、テラヘルツ画像943の学習にはディープラーニング機能を用いることが好適である。可視画像944は、被写体106からの散乱光を可視カメラ109で検出して画像化したものである。一方、テラヘルツ画像943は、検出部102が検出した、被写体106からの正反射光を画像化したものである。テラヘルツ画像943は、検出部102に到達する反射テラヘルツ波のみを画像化するため、被写体106の断片的な形状のみが画像化される。また、検出部102に到達するまでの正反射光の光路は、被写体106の姿勢により変化してしまう。従って、断片的な形状の画像は、被写体106の姿勢により変化してしまう。断片的な情報から被写体106を推定して判定するためには、ディープラーニング機能による判定が有用である。
In particular, it is preferable to use a deep learning function for learning the
次に、本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム100の動作を説明する。まず、理解を容易にするために簡易な動作および条件に関して説明する。図12(a)は本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム100の動作を説明するためのフロー図である。図12(b)は条件を説明する表である。条件は、照明部101や検出部102の制御を規定するものであり、制御シーケンスを含む。
Next, the operation of the terahertz
まず、ステップS1201において、撮影条件の設定を行う。撮影条件とは、照明部101や検出部102の制御シーケンスである。ここでは、撮影条件は、少なくとも図12(b)に示す条件1231、1232、1233を有する。条件1231は、発信部101aを動作させ、発信部101bを停止させる。条件1232は、発信部101aを停止させ、発信部101bを動作させる。条件1233は、発信部101aの出力を増大させ、発信部101bの出力を減少させる。条件は、発信部101aを動作させた後、発信部101aを停止させ発信部101bを動作させる等であってもよい。他の条件は、事前に設けられていてもよいが、画像処理部105によってその変化量などを適宜、設定することもできる。ここでは、ステップS1201において、条件1231を選択し、撮影条件が設定されたものとする。
First, in step S1201, the shooting conditions are set. The shooting conditions are the control sequences of the
次に、条件1231に基づく撮影条件で撮影が行われ、ステップS1202において、画像データが取得される。画像データに基づいてテラヘルツ画像が生成される。ステップS1203において、テラヘルツ画像が有する情報は、被覆物106bに基づく情報が主であるのか、一致する秘匿物106aがあるのかなどの所望の判定が行われる。ここでは、テラヘルツ画像が一致する秘匿物106aがあるか否かを判定している。この判定においては、形状データ1210を利用して判定がなされる。ステップS1203の判定によって、テラヘルツ画像が形状データ1210に一致する秘匿物106aがなかった場合には、ステップS1201に戻る。そして、撮影条件として別の条件、例えば、条件1232を選択し、再度、画像データ取得を行う。ステップS1203の判定によって、テラヘルツ画像が主に形状データ1210に一致する秘匿物106aの情報を含む場合には、撮影を終了する。ノイズが低減される撮影条件を特定することができるため、ノイズが低減した画像を取得することが可能となる。
Next, imaging is performed under imaging conditions based on the
次に、テラヘルツ波カメラシステム100の別の動作を説明する。図13は本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム100の別の動作を説明するためのフロー図である。図13において、フローは、期間1311、1312、1313を有する。期間1311は、撮影条件を特定するための準備期間である。期間1312は、判定期間である。期間1311や期間1312は、例えば、テラヘルツ波カメラシステム100を設置したとき、電源を入れたとき、撮影モードを切り替えたときなどにも設けることができる。ステップS1301~ステップ1303までは図12(a)に示すステップS1201~S1203と同様であるため説明を省略する。条件1331は図12(b)に示すような任意の条件を選択することができる。
Next, another operation of the terahertz
次に、ステップS1303の判定において、テラヘルツ画像が主に形状データ1332に一致する秘匿物106aの情報を含む場合には、ステップS1304を行う。ステップS1304では、判定に使用されたテラヘルツ画像の撮影条件を記録する。記録は、条件1333として保持されうる。条件1333は本撮影条件ともいえる。
Next, in the determination in step S1303, if the terahertz image mainly contains information about the
次に、期間1313において、ステップS1305において撮影条件を設定する。撮影条件として条件1333が選択される。なお、撮影条件に変更がない場合には、変更はなされない。そして、ステップS1306において、画像データが取得される。このようなフローによって、ノイズが低減された画像データを取得することができる。 Next, in period 1313, the shooting conditions are set in step S1305. Condition 1333 is selected as the shooting conditions. Note that if there is no change to the shooting conditions, no change is made. Then, in step S1306, image data is acquired. Through this flow, it is possible to acquire image data with reduced noise.
テラヘルツ波カメラシステム100を設置するに期間1311と期間1312を行い、その後の通常動作において期間1313を行ってもよく、また通常動作において期間1311~期間1313を繰り返してもよい。
To install the terahertz
次に、図5は、本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム100の詳細な動作を説明するフロー図である。ここでは、秘匿物106aを観察するための動作の一例を説明する。図5のフローは、図13のフローに対応している。
Next, FIG. 5 is a flow diagram explaining the detailed operation of the terahertz
本例の動作フローにおいて、少なくとも、期間531と、期間532と、期間533とがある。つまり、動作は、期間531になるステップS501と、期間532になるステップS504と、期間533になるステップS509とを含む。各ステップS501、S504、S509を経るごとに、装置の動作が切り替わる。 In the operational flow of this example, there are at least periods 531, 532, and 533. That is, the operation includes step S501, which corresponds to period 531, step S504, which corresponds to period 532, and step S509, which corresponds to period 533. Each time steps S501, S504, and S509 are performed, the operation of the device is switched.
期間531におけるテラヘルツ波カメラシステム100の動作モードは、撮影条件の調整モードである。期間531において、制御部103は、後述する装置の制御シーケンスに従って、照明部101と検出部102の撮影条件を所定の条件に設定する。
The operation mode of the terahertz
期間532におけるテラヘルツ波カメラシステム100の動作モードは、被写体の判定処理モードである。期間532において、画像処理部105は、期間531で設定した撮影条件で撮影された被写体106の画像を基に判定を行う。また、期間532では、画像処理部105は、判定結果に基づいてテラヘルツ波カメラシステム100の本撮影を実施する撮影条件(本撮影条件とも称する)を決定する。
The operating mode of the terahertz
期間533におけるテラヘルツ波カメラシステム100の動作モードは、本撮影モードである。期間533において、制御部103は、期間531と期間532によって決定された撮影条件で、被写体106の本撮影を行うように制御する。例えば、テラヘルツ波カメラシステム100の待機期間に少なくともステップS501からステップS502に渡るフローを実施し、テラヘルツ波カメラシステム100の撮影期間に少なくともステップS509を実施してもよい。つまり、テラヘルツ波カメラシステム100の待機期間と、期間531および期間532とを重畳させ、テラヘルツ波カメラシステム100の撮影期間と、期間533とを重畳させてもよい。
The operating mode of the terahertz
以下、詳細なフローについて説明する。テラヘルツ波カメラシステム100の動作が開始すると、期間531に移行する(ステップS501)。期間531では、条件534の制御シーケンスに基づいて制御部103がテラヘルツ波カメラシステム100の各構成を制御する。制御部103は、照明部101を制御する(ステップS502)。制御部103は、発信部101aが発するテラヘルツ波107aと、発信部101bが発する第2テラヘルツ波107bとを制御する。ここでは、制御部103が、発信部101aと発信部101bとを制御し、それらが発するテラヘルツ波を制御する例を説明しているが、制御部103の制御対象はこれに限らない。制御部103は1つの発信部101aのみを制御してもよい。例えば、本実施形態の制御部103は、更に、発信部101cと発信部101dとを制御し、これらが発するテラヘルツ波を制御してもよい。条件534の制御シーケンスは、複数の撮影条件と、その撮影条件を実施する順番が格納されている。図1の制御部103は、制御シーケンスの撮影条件に基づいて、照明部101から発せられるテラヘルツ波を制御する。例えば、条件534の制御シーケンスには、各発信部101a~101dから発するテラヘルツ波の組み合わせやパワーや順番が格納されている。
The detailed flow will be described below. When the operation of the terahertz
期間531において、検出部102によるテラヘルツ波の測定を実施する(ステップS503)。テラヘルツ波カメラシステム100は、検出部102から出力される画像データ535を取得する。画像データ535は、画像処理部105により、図9で説明したテラヘルツ画像943に変換される。
During period 531, the
画像データ535が取得された後、期間532に移行する(ステップS504)。期間532では、取得した画像データ535を基に、後に移行する期間533において適用する撮影条件(本撮影条件)を決定する。この本撮影で使用する撮影条件を条件537と呼ぶ。条件537には、期間533で用いる発信部101aのテラヘルツ波107aに関る制御情報と、発信部101bのテラヘルツ波107bに関る制御情報とが記録される。更に、本実施形態においては、条件537には、発信部101cと発信部101dとが発するテラヘルツ波に関る制御情報も記録される。本実施形態の条件537に記録された本撮影で使用される撮影条件は、各発信部101a、101b、101c、101dから発生するテラヘルツ波の照射状態と非照射状態の動作の選択を含む。条件537は、後述する画像処理部105の判定に基づき、画像処理部105において決定される。期間532の詳細な動作フローを以下に説明する。
After the image data 535 is acquired, the process proceeds to period 532 (step S504). In period 532, the imaging conditions (main imaging conditions) to be applied in period 533 to be subsequently transferred are determined based on the acquired image data 535. The imaging conditions used in this main imaging are called conditions 537. In condition 537, control information related to
画像処理部105において、類似性や相関性の抽出が行われる(ステップS505)。詳細には、画像データ535から得られたテラヘルツ画像943と形状データ536との類似性および相関性の少なくとも1つを抽出する。例えば、形状データ536は、上述した可視カメラ109からの可視画像944である。例えば、形状データ536は、上述したデータベース947に格納された情報である。本実施形態では、被写体106と被覆物106bとの類似性や相関性を抽出する。
In the
次に、抽出された結果を用いて、秘匿物106aであるか否かの判定を行う(ステップS506)。詳細には、テラヘルツ画像943が秘匿物106aであるか否かの判定を実施する。例えば、本実施形態では、テラヘルツ画像943の情報が、形状データ536に含まれる被覆物106bとの類似性や相関性が低い場合、秘匿物106aと判定する。秘匿物106aがあると判定された場合、被写体106は秘匿物106aを有すると判定される。テラヘルツ画像943の情報が、形状データ536に含まれる被覆物106bとの類似性や相関性が高い場合には、テラヘルツ画像943は被覆物106bであると判定される。本撮影条件を被覆物106bの撮影条件として記憶してもよい。
Next, the extracted result is used to determine whether or not it is the
被写体106が秘匿物106aと判定された場合、条件534の制御シーケンスで使用された撮影条件を、条件537(本撮影条件)として記録する(ステップS507)。記録の際には、条件534を本撮影条件に追加や更新することができる。例えば、秘匿物106aの判定に使用された撮影条件が条件537の本撮影条件にない場合、条件537に、この条件534を追加する。条件537の本撮影条件に所望の撮影条件がすでに記録されている場合、何もしない。条件537の本撮影条件に所望の撮影条件と異なる撮影条件、例えば、被覆物106bの撮影条件が記録されている場合には、この撮影条件を更新して修正する。尚、本実施形態では、被写体106として秘匿物106aの判定を実施しているが、被覆物106bの判定を実施してもよい。
When the subject 106 is determined to be the
条件534の制御シーケンスの終了を確認する(ステップS508)。制御シーケンスが終了していない場合、期間531に戻る。制御シーケンスが終了した場合、期間533の本撮影モードに移行する(ステップS509)。 Check whether the control sequence of condition 534 has ended (step S508). If the control sequence has not ended, return to period 531. If the control sequence has ended, transition to the actual shooting mode of period 533 (step S509).
期間533では、期間531と期間532によって決定した撮影条件で、被写体106の本撮影を行う。制御部103は、条件537の本撮影条件に基づき、発信部101aが発するテラヘルツ波107aと、発信部101bが発するテラヘルツ波107bとを制御する(ステップS510)。
In period 533, the subject 106 is photographed under the photographing conditions determined in periods 531 and 532. The
本実施形態では、条件537に従って各発信部101a、101b、101c、101dを制御する。例えば、秘匿物106aの観察に寄与するテラヘルツ波のみ照射状態にする。秘匿物106aの観察に寄与するテラヘルツ波が反射テラヘルツ波108aのみである場合、制御部103は、発信部101aを照射状態にする。そして、テラヘルツ波107aが被写体106に照射される。この状態で、テラヘルツ波カメラシステムは、テラヘルツ画像を取得する(ステップS511)。このような撮影条件で撮影することで、望まない被覆物106bに関する反射テラヘルツ波を低減することができる。よって、被覆物106bに関する情報を低減した秘匿物106aに関する画像を取得することが容易となる。本実施形態において説明はしないが、この後、秘匿物106aを特定する場合にも、秘匿物106aの特定が容易となる。
In this embodiment, the
このようなフローを行うことで、望まない反射テラヘルツ波を低減することができるため、ノイズの低下した画像を取得することができる。 By following this flow, unwanted reflected terahertz waves can be reduced, allowing images with reduced noise to be obtained.
図6は、本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム100が取得するテラヘルツ画像のイメージを説明する図である。被写体106の胸付近を観察領域641とする。秘匿物106aの観察に寄与するテラヘルツ波のみ照射状態にすることで、図6(a)のように、秘匿物106aのテラヘルツ画像642を取得することができる。逆に、被写体106の観察対象を被覆物106bに設定する場合、秘匿物106bの観察に寄与するテラヘルツ波のみ停止状態にすることで、図6(b)のように、被覆物のテラヘルツ画像643を強調した画像を取得することができる。尚、本実施形態では、テラヘルツ波の照射状態と停止状態を例にしたが、上述した制御部103の種々の動作例が適用できる。
Figure 6 is a diagram for explaining an image of a terahertz image acquired by the terahertz
本実施形態の構成に依れば、従来、秘匿物106aと被覆物106bが重畳した画像1091と比較して、着目する観察対象以外の情報を低減したテラヘルツ画像が得られるため、観察対象の識別能の向上が容易となる。
The configuration of this embodiment makes it possible to obtain a terahertz image that reduces information other than the target object of interest, compared to the conventional image 1091 in which the
図2(a)は、照明部101を構成する発信部101aの構成例を説明する図である。発信部101aは、発信素子211aと、発信素子211aとは異なる位置に配置された発信素子211bとを有する。本実施形態において、発信部101aは、更に、発信素子211cと、発信素子211dとを有する。発信素子211aはテラヘルツ波207aを発し、発信素子211bはテラヘルツ波207bを発し、発信素子211cはテラヘルツ波207cを発し、発信素子211dはテラヘルツ波207dを発する。仮に、発信素子211a、211b、211c、211dからテラヘルツ波207a、207b、207c、207dが放射される面を面P1とする。発信部101aが有する発信素子の数はこれに限定されない。
Fig. 2(a) is a diagram for explaining a configuration example of the transmitting
発信部101aは、筐体200を有する。複数の発信素子211a、211b、211c、211dのそれぞれは、筐体200の支持基板201に設置されている。発信部101aは、制御回路202を有する。制御回路202は、筐体200に設けられ、本実施形態では筐体200の外形を構成する一面に設けられている。制御回路202は制御部103と電気的に接続し、制御部103からの制御信号に応じて、複数の発信素子211a、211b、211c、211dの動作を制御する。筐体200は、複数の発信素子211a、211b、211c、211dと、制御回路202とを有するともいえる。
The
発信素子211a、211b、211c、211dのそれぞれは、テラヘルツ波領域で利得を有する素子(トランジスタやダイオード)と、外部共振回路としてのアンテナとを含む単位セルをアレイ状に配したものである。例えば、利得を有する素子として共鳴トンネルダイオード(Resonant Tunneling Diode、RTD)を用いることができる。この場合の詳細な構成は、特開2014―200065号を参照できる。
Each of the transmitting
複数の発信素子211a、211b、211c、211dは、線状或いは2次元状に配置される。図1のテラヘルツ波107aは、図2の各テラヘルツ波207a、207b、207c、207dの集合であり、複数の発信素子211a、211b、211c、211dの配置に応じて、テラヘルツ波107aの形状が異なる。例えば、図1において、面P1に平行、且つ面P1から放射方向に離れた仮想面におけるテラヘルツ波107aの形状は、1次元或いは2次元の任意の形状となる。ここで、テラヘルツ波は皮膚表面で散乱され難いため、複数のテラヘルツ波の発信素子を面状(2次元状)に配置し、様々な角度よりテラヘルツ波を照射することが、被写体の形状を捉える目的に対して有効である。従って、各発信素子の配置を適宜設定することで、1次元或いは2次元のビーム形状を有するテラヘルツ波を発生させることができる。発信素子を面状に配置することで、被写体の観察点に対し、複数の入射角度でテラヘルツ波を観察点に入射できる。その結果、観察点からは、出射角度の異なる複数のテラヘルツ波が出射するため、観察点からのテラヘルツ波の光線がカメラのレンズに到達する確率を上げることが容易となる。言い換えると、発信素子を面状に配置することで、被写体の観察点から疑似的なテラヘルツ波の散乱光を出射させることができる。このような照明部101aによって、被写体106に対し、様々な角度よりテラヘルツ波を照射することができ、テラヘルツ波カメラで被写体106の形状を捉える目的に対して有効となる。
The plurality of transmitting
図2(b)は、発信部101bの構成例を説明する図である。発信部101bは、発信素子311aと、発信素子311aとは異なる位置に配置された発信素子311bとを有する。本実施形態において、発信部101bは、更に、発信素子311cと、発信素子311dとを有する。発信素子311aはテラヘルツ波307aを発し、発信素子311bはテラヘルツ波307bを発し、発信素子311cはテラヘルツ波307cを発し、発信素子311dはテラヘルツ波307dを発する。仮に、発信素子311a、311b、311c、311dからテラヘルツ波307a、307b、307c、307dが放射される面を面P2とする。発信部101bが有する発信素子の数はこれに限定されない。発信部101bは、筐体300を有する。発信素子311a、311b、311c、311dのそれぞれは、筐体300の支持基板301に設置されている。複数の発信素子311a、311b、311c、311dは、制御部103に接続され、動作が制御される。発信部101bの詳細な構成や配置は、上述した発信部101aと同じであるため、説明を省略する。
Figure 2 (b) is a diagram explaining an example of the configuration of the transmitting
本実施形態では、被写体106の秘匿物106aの像を得るための処理について説明したが、対象物として被覆物106bを選択することもできる。すなわち、複数の界面を有する被写体において、任意の界面以外で生じる反射テラヘルツ波による像を低減することも可能である。
In this embodiment, the process for obtaining an image of the
本実施形態では、被写体の形状などが検出可能かという判定を行っているが、ノイズ成分を規定値よりも含んでいるか否かという判定を行ってもよい。ノイズ成分としては、例えば望まない反射テラヘルツ波である。ノイズ成分は、事前の測定で検出し、規定値を設定することができる。 In this embodiment, a determination is made as to whether the shape of the subject can be detected, but a determination may also be made as to whether the subject contains more noise components than a specified value. An example of a noise component is an unwanted reflected terahertz wave. The noise components can be detected by prior measurement and a specified value can be set.
本実施形態のテラヘルツ波カメラシステムによれば、ノイズを低減したテラヘルツ画像を取得することが可能となる。 The terahertz wave camera system of this embodiment makes it possible to obtain terahertz images with reduced noise.
(第2実施形態)
本実施形態のテラヘルツ波カメラシステムを、図3を用いて説明する。本実施形態のテラヘルツ波カメラシステムは、第1実施形態のカメラシステム100と制御部103の制御対象が異なる。本実施形態の説明において、第1実施形態と共通する部分の説明を省略する。
Second Embodiment
The terahertz wave camera system of this embodiment will be described with reference to Fig. 3. The terahertz wave camera system of this embodiment is different from the
図3(a)は、本実施形態の照明部101を構成する発信部101aの構成例を説明する図である。図2(a)に示す第1実施形態の発信部101aと同様に、複数の発信素子211a、211b、211c、211dとを有する。発信素子211aはテラヘルツ波207aを発し、発信素子211bはテラヘルツ波207bを発し、発信素子211cはテラヘルツ波207cを発し、発信素子211dはテラヘルツ波207dを発する。仮に、発信素子211a、211b、211c、211dからテラヘルツ波207a、207b、207c、207dが放射される面を面P1とする。発信部101aが有する発信素子の数はこれに限定されない。
Fig. 3(a) is a diagram for explaining a configuration example of the transmitting
発信部101aは、筐体200を有する。複数の発信素子211a、211b、211c、211dのそれぞれは、筐体200の支持基板201に設置されている。ここで、図3(a)の発信部101aは、図2(a)の発信部101aと異なり、図2(a)に示す制御回路202を有していない。制御部103は、複数の発信素子211a、211b、211c、211dと電気的に接続し、複数の発信素子211a、211b、211c、211dの動作を制御する。他の部分の発信部101aの動作や詳細な構成については、図2(a)と同様であるので説明を省略する。
The
図3(b)は、本実施形態の照明部101を構成する発信部101bの構成例を説明する図である。図2(b)に示す第1実施形態の発信部101bと同様に、複数の発信素子311a、311b、311c、311dとを有する。発信素子311aはテラヘルツ波307aを発し、発信素子311bはテラヘルツ波307bを発し、発信素子311cはテラヘルツ波307cを発し、発信素子311dはテラヘルツ波307dを発する。仮に、発信素子311a、311b、311c、311dからテラヘルツ波307a、307b、307c、307dが放射される面を面P2とする。発信部101bが有する発信素子の数はこれに限定されない。
Figure 3 (b) is a diagram for explaining an example of the configuration of the transmitting
発信部101bは、筐体300を有する。複数の発信素子311a、311b、311c、311dのそれぞれは、筐体300の支持基板301に設置されている。ここで、図3(b)の発信部101bは、図2(b)の発信部101bと異なり、図2(b)に示す制御回路202を有していない。制御部103は、複数の発信素子311a、311b、311c、311dと電気的に接続し、複数の発信素子311a、311b、311c、311dの動作を制御する。他の部分の発信部101bの動作や詳細な構成については、発信部101aと同様であるので説明を省略する。
The
第1実施形態の制御部103は、照明部101を構成する発信部101a、101b、101c、101dを制御対象としていた(図1参照)。一方、本実施形態では、制御部103は、発信部101a、101b、101c、101dを構成する複数の発信素子も制御することができる。本実施形態の構成によれば、より細かい精度で、所望の対象物の観察に寄与するテラヘルツ波を制御できるため、テラヘルツ画像のSNR(Signal-Noise Ratio)が上がり、観察対象の識別能の向上が容易となる。また、発信部101の構成を簡易なものにすることができる。
In the first embodiment, the
(第3実施形態)
本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム400を、図4を用いて説明する。本実施形態では、第1実施形態のカメラシステム100とは、検出部102の構成と制御部の構成が異なる。本実施形態の説明において、第1実施形態と共通する部分の説明を省略する。
Third Embodiment
A terahertz
図4は、本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム400の構成を説明する図である。テラヘルツ波カメラシステム400は、照明部101、検出部102、制御部103、制御部424、画像処理部105を少なくとも有する。照明部101はテラヘルツ波を被写体106に照射し、検出部102は被写体106にて反射したテラヘルツ波を検出する。被写体106の構成は、第1実施形態と同様であるため説明を省略する。テラヘルツ波カメラシステム400は、可視カメラ109を有する。テラヘルツ波カメラシステム400は、第1実施形態のカメラシステム100の構成に加えて、制御部424を更に有する。
Figure 4 is a diagram illustrating the configuration of a terahertz
本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム400は、第1実施形態のカメラシステム100とは、検出部102の構成が異なる。検出部102は、受信部102aと、受信部102aとは異なる位置に配置された受信部102bとを少なくとも有する。受信部102aはテラヘルツ波を検出し、受信部102bはテラヘルツ波を受信し、検出する。図4では、検出部102が受信部102aと受信部102bの他に、受信部102cと受信部102dとを有する例を示している。検出部102が有する受信部の数はこれに限定されない。
The terahertz
制御部103は、第1実施形態と同様に照明部101の動作を制御する。制御部424は、検出部102の動作を制御する。本実施形態においては、制御部103と制御部424が相互に通信し、照明部101と検出部102の動作を制御しているが、画像処理部105がカメラシステム全体の制御を行う全体制御部であってもよい。制御部424は、受信部102a~102dの動作を制御し、受信したテラヘルツ波に基づく画像データの出力を制御する。
The
画像処理部105は、例えば、受信部102aが出力した画像データからテラヘルツ画像を生成し、且つ受信部102bが出力した画像データからテラヘルツ画像を生成してもよい。画像処理部105は、例えば、2つの受信部102a、102bが出力した2つの画像データを合成し1つのテラヘルツ画像を生成してもよい。画像処理部105の詳細な構成については、第1実施形態と同様であり、図9(a)の画像生成部942等によってテラヘルツ画像の生成がなされうる。
The
ここで、図10(a)および図11を用いて、本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム400について説明する。図10(a)は、本実施形態を説明するための、複数のテラヘルツ波反射像が重畳することを説明するためのイメージ図である。図11は、本実施形態を説明するための、複数のテラヘルツ波反射像が重畳することを説明する模式図である。図11では、図10(a)に示した被写体1092と、図4に示したテラヘルツ波カメラシステム400の要部を模式的に示している。以下、図11を用いて反射像が重畳する場合の一例を説明する。なお、図11は第1実施形態にて説明した図10(b)と対応する図面であるため、図10(b)に示した構成と同一の構成には同一の符号を付し説明を省略する。
Here, the terahertz
被写体1092は、図10(a)に示したように秘匿物1094と被覆物1093を有する。X方向において、被覆物1093は、秘匿物1094と、受信部102aおよび受信部102bとの間に位置する。図10(c)では、テラヘルツ波の指向軸が示されている。指向軸については第1実施形態で述べたとおりである。
The subject 1092 has a concealed
発信部101aはテラヘルツ波117aを放射する。テラヘルツ波117aの一部は被覆物1093の表面1093aで反射し、テラヘルツ波117aの別の一部は秘匿物1094の表面1094aで反射する。テラヘルツ波117aの一部は、反射テラヘルツ波118aとなり、受信部102aにて検出される。テラヘルツ波117aの別の一部は、反射テラヘルツ波118bとなり、受信部102bにて検出される。なおテラヘルツ波117aの一部は、減衰や吸収がなされうる。受信部102aにて検出された反射テラヘルツ波118aは秘匿物1094の情報を有し、受信部102bにて検出された反射テラヘルツ波118bは被覆物の情報を有する。2つの受信部102a、102bで検出された反射テラヘルツ波118a、118bを基に画像を生成すると、被覆物1093と秘匿物1094が重畳した、図10(a)に示したような画像1019が生成される。
The
ここで、秘匿物1094の画像を取得する場合には、反射テラヘルツ波118aのみを検出することが望ましい。つまり、画像1091は、被覆物1093等のノイズとなる情報を含んでおり、不鮮明な画像となっている。そこで、図4に記載の本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム400は、制御部424が次のような制御を行う。それは、受信部102aの出力を受信部102bの出力よりも大きくする、或いは受信部102bを停止させる制御である。このような制御を行うことによって、ノイズとなる反射テラヘルツ波108bを低減させることができる。これによって、テラヘルツ波カメラシステム400は、重畳した像が低減された、ノイズが低減した画像を得ることができる。
Here, when acquiring an image of the
更に、図4に記載の本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム400は、第1実施形態にて説明したように、制御部103が照明部101の動作を制御することができる。従って、照明部101および検出部102の両方を制御することで、ノイズを低減したテラヘルツ画像を取得することができる。
Furthermore, in the terahertz
制御部424のその制御について詳細に説明する。以下の説明において、理解を容易にするために制御部424は2つの受信部102a、102bを制御するものとして説明を行う。しかし、制御部424が制御可能な受信部の数はこれに限定されない。
The control by the
制御部424は、少なくとも次の3つの制御を行うことができる。制御部424は、受信部102aの画像データの出力を開始し、受信部102bの画像データの出力を停止する制御を行うことができる。制御部424は、受信部102aの画像データの出力を停止し、受信部102bの画像データの出力を開始する制御を行うことができる。制御部424は、受信部102aの画像データの出力と受信部102bの画像データの出力を開始する制御を行うことができる。つまり、制御部424は、検出部102の出力の有無を切り替える制御を行うことができる。
The
更に、制御部424は、検出部102の出力を調整する制御を行うことができる。例えば、制御部424は、受信部102a画像データの信号利得を、受信部102b画像データの信号利得に対して高める制御を行うことができる。制御部424は、受信部102a画像データの信号利得を、受信部102b画像データの信号利得に対して低める制御を行うことができる。制御部424は、受信部102a画像データの信号利得と、受信部102b画像データの信号利得とを等しくする制御を行うことができる。
Furthermore, the
また、制御部424は、受信部102a画像データの信号利得と、受信部102b画像データの信号利得との差を小さくする制御を行うことができる。制御部424は、受信部102a画像データの信号利得と、受信部102b画像データの信号利得との差を大きくする制御を行うことができる。制御部424は、受信部102aの画像データの信号利得と、受信部102bの画像データの信号利得との差を一定にしつつ、2つの受信部102a、120bからの画像データ信号利得を変化させる制御を行うことができる。受信部の出力の利得を変化させるとは、例えば受信部の画素回路や、受信部の信号処理回路が有する増幅回路の増幅率を調整することで行われる。または、受信部の出力を信号処理によりデジタル的に調整することで、受信部の出力を調整することで行われる。受信部の出力を調整する方法は、これらに限定されない。
The
また、制御部424は、受信部が有する複数の受信素子のうち一部の受信素子の動作を停止させる、あるいはその出力を停止させる間引きや、複数の受信素子の信号加算を行うことで解像度を低下させることもできる。
The
上述のように、制御部424が制御可能な受信部の数は本説明に限定されない。つまり、制御部424は、複数の受信部の中で、特定の受信部を動作させる、特定の受信部を停止させる、特定の受信部の出力を切り替えることができる。また、制御部424は、複数の受信部の中で、特定のグループに属する受信部を動作させる、特定のグループに属する受信部を停止させる、特定のグループに属する受信部の出力を切り替えることができる。このように、制御部424が検出部102の動作を制御することで、望まない反射テラヘルツ波を低減することができるため、ノイズが低下した画像を取得することができる。
As described above, the number of receiving units that the
制御部424は、このような検出部102の制御を、画像処理部105から出力される情報に基づいて行う。次に、画像処理部105の動作について説明する。
The
画像処理部105では、第1実施形態と同様に、検出部102から出力された画像情報に基づくテラヘルツ画像を生成し、そのテラヘルツ画像から被写体106の形状や種類を判定する。本実施形態においても第1実施形態と同様に、テラヘルツ波カメラシステムは可視カメラ109を有していてもよい。その場合には、画像処理部105は、テラヘルツ画像と、可視カメラ109からの可視画像とを対比させて被写体106の形状を判定することもできる。可視画像944は形状データとも呼ぶことができる。この判定結果を参照して、制御部103は照明部101の動作を制御し、制御部424は検出部102の動作を制御する。画像処理部105の構成については、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
In the
本実施形態のテラヘルツ波カメラシステムの動作を説明する。図7は、本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム400の動作フローを説明する図である。ここでは、第1実施形態と同じく、秘匿物106aを観察するための動作フローを説明する。
The operation of the terahertz wave camera system of this embodiment will be described. Figure 7 is a diagram illustrating the operation flow of the terahertz
テラヘルツ波カメラシステム400の動作において、少なくとも、期間731、期間732、期間733がある。つまり、動作は、期間731になるステップS701と、期間732になるステップS704と、期間733になるステップS709とを含む。各ステップS701、S704、S709を経るごとに、装置の動作が切り替わる。
The operation of the terahertz
期間731におけるテラヘルツ波カメラシステム400の動作モードは撮影条件の調整モードである。期間731において、制御部103と制御部424は、後述する装置の制御シーケンスに従って、照明部101と検出部102の撮影条件を所定の条件に設定する。
The operation mode of the terahertz
期間732におけるテラヘルツ波カメラシステム400の動作モードは、被写体の判定処理モードである。期間732において、画像処理部105は、期間731で設定した撮影条件で撮影された被写体106の画像を基に判定を行う。また、期間732では、画像処理部105は、判定結果に基づいてテラヘルツ波カメラシステム400の本撮影を実施する撮影条件(本撮影条件とも称する)を決定する。
The operating mode of the terahertz
期間733におけるテラヘルツ波カメラシステム400の動作モードは、本撮影モードである。期間733において、制御部103と制御部424は、期間731と期間732によって決定された撮影条件で、被写体106の本撮影を行うように制御する。テラヘルツ波カメラシステム400の待機期間に期間731と期間732を実施し、テラヘルツ波カメラシステム400の撮影期間に期間733を実施してもよい。
The operating mode of the terahertz
以下、詳細なフローについて説明する。テラヘルツ波カメラシステム400の動作が開始すると、期間731に移行する(ステップS701)。期間731では、条件734の制御シーケンスに基づいて制御部103と制御部424がテラヘルツ波カメラシステム400の各構成を制御する(ステップS502)。本実施形態では、制御部103によって照明部101の動作を制御し、制御部424によって検出部102の動作を制御する。具体的には、制御部103は、発信部101aが出力するテラヘルツ波と、発信部101bが出力するテラヘルツ波とを制御する。制御部424は、受信部102aの画像データの出力と、受信部102bの画像データの出力とを制御する。ここでは、制御部103が、発信部101aと発信部101bとを制御し、それらが発するテラヘルツ波を制御し、制御部424が、受信部102aと受信部102bとを制御し、それらの画像データの出力を制御する例を説明している。しかし、制御部103と制御部424の制御対象はこれらに限定されない。制御部424は、1つの受信部102aのみを制御し、受信部102aの画像データの出力を制御してもよい。また、制御部424は、更に、受信部102cと受信部102dとを制御し、これらの画像データの出力を制御してもよい。制御部103は、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。条件734の制御シーケンスは、複数の撮影条件と、その撮影条件を実施する順番が格納されている。制御部103と制御部424は、制御シーケンスの撮影条件に基づいて、照明部101から発せられるテラヘルツ波と、検出部102の画像データの出力を制御する。例えば、条件734の制御シーケンスには、各発信部101a~101dから発するテラヘルツ波の組み合わせと順番や、各受信部102a~102dの組み合わせと順番が格納されている。
The detailed flow will be described below. When the operation of the terahertz
期間731において、検出部102によるテラヘルツ波の測定を実施する(ステップS703)。テラヘルツ波カメラシステム400は、受信部102aと受信部102bとから出力される画像データのいずれか、または両方を含む画像データ735を取得する。図4の場合、各受信部102a~102dから出力される画像データのいずれか、または任意の組み合わせ、またはすべてを含む画像データを出力する。画像データ735は、画像処理部105により、図9で説明したテラヘルツ画像943に変換される。
During period 731, the
画像データ735が取得された後、期間732に移行する(ステップS704)。期間732では、取得した画像データ735を基に、後に移行する期間733において適用する撮影条件(本撮影条件)を決定する。この本撮影で使用する撮影条件は条件737と呼ぶ。条件737には、期間733で用いる発信部101aのテラヘルツ波107aに関る制御情報と、発信部101bのテラヘルツ波107bに関る制御情報と、受信部402aの画像データに関る制御情報と、受信部402bの画像データに関る制御情報が記録される。更に、他の発信部や受信部に関する制御情報を記録することもできる。条件737は、後述する画像処理部105の判定に基づき、画像処理部105において決定される。期間732の詳細な動作フローを以下に説明する。
After the image data 735 is acquired, the process proceeds to period 732 (step S704). In period 732, the imaging conditions (main imaging conditions) to be applied in period 733 to be transitioned to later are determined based on the acquired image data 735. The imaging conditions used in the main imaging are called conditions 737. In conditions 737, control information related to the
画像処理部105において、類似性や相関性の抽出が行われる(ステップS705)。次に、抽出された結果を用いて、被写体106の判定を行う(ステップS706)。被写体106が秘匿物106aと判定された場合、条件734の制御シーケンスで使用された照明部101と検出部102の撮影条件を、条件737(本撮影条件)として記録する(ステップS707)。条件734の制御シーケンスの終了を確認する(ステップS708)。制御シーケンスが終了していない場合、期間731に戻る。制御シーケンスが終了した場合、期間733の本撮影モードに移行する(ステップS709)。ステップS705~S709の処理については、第1実施形態のステップS505~S509と同様であるため、詳細な説明を省略する。
The
期間733では、期間531と期間532によって決定した撮影条件で、被写体106の本撮影を行う。制御部103と制御部424は条件537に基づき、照明部101と検出部102とを制御する(ステップS710)。制御部103は、条件537の本撮影条件に基づき、発信部101aと発信部101bの動作を制御し、それらが発するテラヘルツ波107a、107bを制御する。制御部424は、受信部102aと受信部102bの動作を制御し、画像データの出力を制御する。例えば、秘匿物106aの観察に寄与するテラヘルツ波のみ照射状態にし、秘匿物106aの観察に寄与する画像データのみ出力を開始する。図10(b)と図11のモデルを例にとると、秘匿物106aの観察に寄与する反射テラヘルツ波108aとなるテラヘルツ波107aを発する発信部101aを照射状態にする。秘匿物106aの観察に寄与する反射テラヘルツ波108aを受信する受信部102aを制御し、画像データを出力させる。
In period 733, the subject 106 is photographed under the photographing conditions determined in periods 531 and 532. The
ステップS710のように制御部103と制御部424が制御を行うことで、テラヘルツ波カメラシステム400は、ノイズが低減したテラヘルツ画像を取得することができる(ステップS711)。このような撮影条件で撮影することで、望まない被覆物106bに関する反射テラヘルツ波を低減することができる。よって、被覆物106bに関する情報を低減した秘匿物106aに関する画像を取得することが容易となる。本実施形態において説明はしないが、この後、秘匿物106aを特定する場合にも、秘匿物106aの特定が容易となる。
By controlling the
本実施形態において、制御部103と制御部424は物理的に2つのものでなくてもよい。更に、制御部103と制御部424と画像処理部105が物理的に1つのものであってもよい。
In this embodiment, the
(第4実施形態)
本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム800を、図8を用いて説明する。本実施形態の説明において、他の実施形態と共通する部分の説明を省略する。
Fourth Embodiment
A terahertz
図8は、本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム800の構成を説明する図である。テラヘルツ波カメラシステム800は、照明部101、検出部102、制御部424、画像処理部105を少なくとも有する。テラヘルツ波カメラシステム400は、更に、可視カメラ109を有する。これらの構成については、他の実施形態と同様であるため説明を省略する。
Figure 8 is a diagram illustrating the configuration of a terahertz
本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム800は、照明部101は1つの発信部101aのみを有し、制御部103を有していない。第1実施形態のカメラシステム100は照明部101の動作を制御し、第3実施形態のカメラシステム400は照明部101および検出部102の両方の動作を制御する。本実施形態のカメラシステム800は検出部102の動作を制御する。本実施形態の制御部424の動作やカメラシステムのフローは第3実施形態の制御部424の動作やカメラシステムのフローと同様である。
In the terahertz
このように、照明部101と検出部102の少なくとも一方の動作を好適に調整することで、テラヘルツ画像のノイズを低減することができる。
In this way, by appropriately adjusting the operation of at least one of the
(第5実施形態)
図14は、テラヘルツ波カメラシステムにて行われる判定を行うAI部の学習フェーズと推定フェーズを説明するための図である。本例では、秘匿物の判定を行う場合について説明する。図14(a)は、学習フェーズの概念図である。学習モデル1410は、形状判定のアルゴリズムを有している。学習モデル1410に、教師データを入力する。教師データとしては、例えば、秘匿物画像1402である。他にも、判定によっては、被覆物画像1401、被覆物および秘匿物画像1403などのテラヘルツ画像を教師データにすることもできる。被覆物画像1401は、それぞれ異なる被覆物を撮影した複数のテラヘルツ画像を含む。また、被覆物画像1401は、異なる照明部101の動作の下で被覆物を撮影した複数のテラヘルツ画像を含む。秘匿物画像1402は、それぞれ異なる秘匿物を撮影した複数のテラヘルツ画像を含む。また、被覆物画像1401は、異なる照明部101の動作の下で秘匿物を撮影した複数のテラヘルツ画像を含む。また、秘匿物画像1402には、秘匿物の輪郭を示した画像(形状データ)を含む。被覆物および秘匿物画像1403は、それぞれ異なる被覆物および秘匿物を撮影した複数のテラヘルツ画像を含む。被覆物および秘匿物画像1403は、異なる照明部101の動作の下で被覆物および秘匿物を撮影した複数のテラヘルツ画像を含む。例えば、被覆物画像1401、秘匿物画像1402、被覆物および秘匿物画像1403は、それぞれ可視光画像を有していてもよい。被覆物画像1401、秘匿物画像1402、被覆物および秘匿物画像1403が有する画像には、それぞれラベルが付与されている。教師データの入力によって、学習モデル1410のアルゴリズムより高精度な学習済みモデル1411が生成される。
Fifth Embodiment
FIG. 14 is a diagram for explaining the learning phase and the estimation phase of the AI unit that performs the judgment performed in the terahertz wave camera system. In this example, the case of judging a concealed object will be explained. FIG. 14(a) is a conceptual diagram of the learning phase. The
機械学習の具体的なアルゴリズムとしては、最近傍法、ナイーブベイズ法、決定木、サポートベクターマシンなどを利用してもよい。なお、ニューラルネットワークを利用して、学習するための特徴量、結合重みづけ係数を自ら生成する深層学習(ディープラーニング)であってもよい。例えば、深層学習のモデルとしてCNN(Convolutional Neural Network Model)を用いてもよい。 Specific algorithms for machine learning may include nearest neighbor methods, naive Bayes methods, decision trees, and support vector machines. Deep learning may also be used, in which a neural network is used to generate features and connection weighting coefficients for learning. For example, a CNN (Convolutional Neural Network Model) may be used as a deep learning model.
図14(b)は、推定フェーズの概念図である。学習フェーズにより構築した学習済みモデル1411に対して、撮影したテラヘルツ画像1420を入力すると、秘匿物の特定結果が出力される。テラヘルツ画像1420は、例えば、図12(a)のステップS1202にて取得された画像データに基づく画像である。この学習済みモデル1411を用いた処理は、例えば、図1の画像処理部105によって実行されうる。
Fig. 14(b) is a conceptual diagram of the estimation phase. When a captured terahertz image 1420 is input to a trained
(第6実施形態)
本実施形態では、第1実施形態にて説明したテラヘルツ波カメラシステム100の別の動作フローについて図15を用いて説明する。本実施形態の説明において、他の実施形態と共通する部分の説明を省略する。
Sixth Embodiment
In this embodiment, another operation flow of the terahertz
本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム100は、図1に示す構成を有する。可視カメラ109はあってもなくてもよい。
The terahertz
被写体の表面形状によって、その表面の角度の変化は複雑なものであり、被写体毎に異なる。よって、光源である照明部と検出部との好適な位置関係は、被写体毎に変化してしまう場合がある。また、被写体が移動する場合には、光源である照明部と検出部との位置関係が刻々と変化してしまう場合がある。このような位置関係の変化によっては、被写体で反射するテラヘルツ波のうち望まぬ反射テラヘルツ波を検出してしまう可能性がある。その場合には、望まぬ反射テラヘルツ波の成分が重畳した画像となりノイズが多い画像となってしまう。 Depending on the surface shape of the subject, the change in the angle of the surface is complex and different for each subject. Therefore, the optimal positional relationship between the illumination unit, which is the light source, and the detection unit may change for each subject. Furthermore, when the subject moves, the positional relationship between the illumination unit, which is the light source, and the detection unit may change from moment to moment. Depending on such changes in positional relationship, there is a possibility that undesired reflected terahertz waves may be detected among the terahertz waves reflected by the subject. In such a case, the image will have components of the undesired reflected terahertz waves superimposed on it, resulting in a noisy image.
図15は、本実施形態の動作フローを説明するフロー図である。本実施形態では、照明部101の動作の方法に特徴を有する。照明部101は制御部103によって動作が制御される。照明部101は、発信部101a~101dが順次点灯し、それぞれの発信部101a~101dに対して撮影を行う。図15のフローは、撮影期間における動作を示している。初期状態として、発信部101a~101dはオフである。
Figure 15 is a flow diagram explaining the operation flow of this embodiment. This embodiment is characterized by the method of operation of the
発振部101aがオンとなり(ステップS1501)、発信部101aからのテラヘルツ波に基づく信号を受信部102で検出する(ステップS1502)。そして、発信部101aはオフとなる(ステップS1503)。ステップS1501、S1502によって、発信部101aからのテラヘルツ波に基づく画像を取得することができる。次に、発振部101bがオンとなり(ステップS1504)、発信部101bからのテラヘルツ波に基づく信号を受信部102で検出し(ステップS1505)、発信部101bはオフとなる(ステップS1506)。ステップS1504、S1505によって、発信部101bからのテラヘルツ波に基づく画像を取得することができる。続いて、発振部101cがオンとなり(ステップS1507)、発信部101cからのテラヘルツ波に基づく信号を受信部102で検出し(ステップS1508)、発信部101cはオフとなる(ステップS1509)。ステップS1507、S1508によって、発信部101cからのテラヘルツ波に基づく画像を取得することができる。そして、発振部101dがオンとなり(ステップS1510)、発信部101dからのテラヘルツ波に基づく信号を受信部102で検出し(ステップS1511)、発信部101dはオフとなる(ステップS1512)。ステップS1510、S1511によって、発信部101dからのテラヘルツ波に基づく画像を取得することができる。
The
このように、複数の発信部101a~101dを順次オンとすることで、被写体の表面形状に依存しない好適な画像を選択して取得することが容易となる。また、被写体が移動した場合には特に好適である。
In this way, by sequentially turning on the
これら発信部101a~101dの制御は、制御部103によって行われる。制御部103は、複数の動作を選択可能である。複数の動作は、発信部101aをオンにし、発信部101b~発信部101dをオフとする動作と、発信部101bをオンにし、発信部101a、101c、101dオフとする動作とを少なくとも含む。また、複数の動作は、発信部101cをオンにし、発信部101a、101b、101dをオフとする動作と、発信部101dをオンにし、発信部101a~101cをオフとする動作とを少なくとも含む。
These transmitting
また、この図15に示す動作フローを行いながら、図5に示すように好適な撮影条件を決めてもよい。すなわち、図5の動作フローにおける期間531において、図15の動作フローを実施し、少なくとも4つの画像から撮影条件を抽出してもよい。すなわち、図15の動作フローの後に、判定を行い、撮影条件を抽出してもよい。判定は、被写体の形状や種類の検出の他に、ノイズ成分が規定値を超えていないものを選択する、ノイズ成分を比較し最もノイズ成分が小さいものを選択するなどによって、行うことができる。そして、抽出した撮影条件を用いて被写体の撮影を行ってもよい。撮影条件の抽出は、例えば、被写体の姿勢が基準よりも大きく変化した時に行う。また、撮影条件の抽出を予め定められた時間間隔で定期的に実施し、撮影条件の更新を行う形態でもよい。 Also, while performing the operation flow shown in FIG. 15, suitable shooting conditions may be determined as shown in FIG. 5. That is, during period 531 in the operation flow of FIG. 5, the operation flow of FIG. 15 may be performed and shooting conditions may be extracted from at least four images. That is, after the operation flow of FIG. 15, a judgment may be performed and shooting conditions may be extracted. In addition to detecting the shape and type of the subject, the judgment may be performed by selecting an image whose noise component does not exceed a specified value, or by comparing noise components and selecting an image whose noise component is the smallest. Then, the subject may be photographed using the extracted shooting conditions. The shooting conditions may be extracted, for example, when the posture of the subject changes more than the standard. Also, the shooting conditions may be extracted periodically at a predetermined time interval and the shooting conditions may be updated.
本実施形態では、発信部101a~101dを順次点灯したが、それに限らない。例えば、発信部101aと発信部101bを同時にオンにし、受信部102で検出し、発信部101aと発信部101bをオフにする。その後、発信部101cと発信部101dを同時にオンにし、受信部102で検出し、発信部101cと発信部101dをオフにする。
In this embodiment, the
発信部101a~101dは、図1に示すように任意の一方向に沿って配されている。このような一方向に沿って配された複数の発信部に適用できる。また、一方向だけでなく、通路を挟んで配された複数の発信部においても適用可能である。
Transmitting
発信部101a~101dは、順次、配列方向に沿ってオンに切り替わる動作を行ったが、その順番は配列方向に沿った順番でなくてもよく、適宜変更可能である。
The
また、本実施形態の動作フローにおいて、以下のようにも変更可能である。ステップS1503、S1506、S1509に示す各発信部101a~発信部101cのオフの動作は、ステップS1504、S1507、S1510に示す各発信部101b~発信部101dのオンの動作と同時であってもよい。
The operation flow of this embodiment can also be modified as follows. The operations of turning off each of the transmitting
本発明のテラヘルツ波カメラシステムは、上述の実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、テラヘルツ波カメラシステムは可視カメラを有していなくてもよく、制御部がシステム外に設けられていてもよい。例えば、制御部103と制御部424と画像処理部105が物理的に一体の構成であってもよく、ネットワーク上に設けられたサーバに格納されていてもよい。また上述の実施形態において、被覆物と秘匿物に着目したが人体の皮膚表面での反射についても考慮することができる。また、本発明のテラヘルツ波カメラシステムは、セキュリティゲートだけでなく、階段、エスカレーター、エレベーター、ウォークスルー形式の通路など、任意の箇所に適用することができる。各実施形態に記載の構成は、適宜組み合わせが可能である。本発明の構成に依れば、ノイズを低減したテラヘルツ画像を取得することが可能となる。
The terahertz wave camera system of the present invention is not limited to the configuration of the above-mentioned embodiment. For example, the terahertz wave camera system may not have a visible camera, and the control unit may be provided outside the system. For example, the
101 照明部
102 検出部
103 制御部
105 画像処理部
106 被写体
109 可視カメラ
REFERENCE SIGNS
Claims (13)
前記第1発信部とは異なる位置に配置された第2テラヘルツ波を発することが可能な第2発信部と、
被写体から反射した第1テラヘルツ波の一部である第1反射テラヘルツ波と、前記被写体から反射した第2テラヘルツ波の一部である第2反射テラヘルツ波のいずれかを少なくとも検出し、検出したテラヘルツ波に基づく画像データを出力することが可能な検出部と、
前記画像データを基に設定された条件で、前記第1発信部の動作と前記第2発信部の動作のうち少なくとも1つの動作を制御する第1制御部と、を有し、
前記画像データを基に設定された条件は、前記第1反射テラヘルツ波に基づく画像データと、前記第2反射テラヘルツ波に基づく画像データを比較し、ノイズ成分が少ない画像データを取得した際の撮影条件であり、
前記第1制御部は、前記比較の結果、前記第1反射テラヘルツ波に基づく画像データのノイズ成分が前記第2反射テラヘルツ波に基づく画像データのノイズ成分よりも低い場合に、前記第1発信部を動作させ、前記第2発信部を停止させる制御、または、前記第1発信部の前記第1テラヘルツ波の出力を、前記第2発信部の前記第2テラヘルツ波の出力に対して高くする制御を行うことを特徴とするテラヘルツ波カメラシステム。 a first transmitter capable of emitting a first terahertz wave;
a second transmitter capable of emitting a second terahertz wave and disposed at a position different from that of the first transmitter;
a detection unit capable of detecting at least a first reflected terahertz wave that is a part of the first terahertz wave reflected from an object and a second reflected terahertz wave that is a part of the second terahertz wave reflected from the object, and outputting image data based on the detected terahertz waves;
A first control unit controls at least one of an operation of the first transmitting unit and an operation of the second transmitting unit under a condition set based on the image data,
the condition set based on the image data is an imaging condition when image data based on the first reflected terahertz wave and image data based on the second reflected terahertz wave are compared to obtain image data having less noise components,
The terahertz wave camera system is characterized in that, when the result of the comparison shows that the noise components of image data based on the first reflected terahertz wave are lower than the noise components of image data based on the second reflected terahertz wave, the first control unit operates the first transmitter and stops the second transmitter, or controls the output of the first terahertz wave from the first transmitter to be higher than the output of the second terahertz wave from the second transmitter .
前記第1発信部と前記第2発信部の制御を規定する第1条件に基づき前記第1発信部と前記第2発信部の動作を制御する第1期間と、
前記第1期間に前記検出部から出力された第1画像データを基に、前記第1発信部と前記第2発信部の制御を規定する第2条件を作成する第2期間と、
前記第2期間の後に、前記第2条件に基づき前記第1発信部と前記第2発信部の動作を制御し、前記検出部から出力される第2画像データを取得する第3期間を有するように動作することを特徴とする請求項1に記載のテラヘルツ波カメラシステム。 The terahertz wave camera system includes:
a first period in which operations of the first transmitting unit and the second transmitting unit are controlled based on a first condition that specifies control of the first transmitting unit and the second transmitting unit;
a second period in which a second condition for defining control of the first transmitting unit and the second transmitting unit is created based on the first image data output from the detecting unit during the first period;
2. The terahertz wave camera system according to claim 1, further comprising: a third period for controlling operation of the first transmitter and the second transmitter based on the second condition after the second period, and acquiring second image data output from the detector.
前記テラヘルツ波カメラシステムは、前記第1受信部の動作と前記第2受信部の動作のうち少なくとも1つの動作を制御する第2制御部を有することを特徴とする請求項1または2に記載のテラヘルツ波カメラシステム。 the detection unit has a first receiving unit capable of detecting terahertz waves, and a second receiving unit that is arranged at a position different from the first receiving unit and is also capable of detecting terahertz waves,
The terahertz wave camera system according to claim 1 or 2 , further comprising a second control unit that controls at least one of the operation of the first receiving unit and the operation of the second receiving unit.
前記第1受信部の画像データの出力を行わせ、前記第2受信部の画像データの出力を停止させる制御と、
前記第1受信部の画像データの出力を停止させ、前記第2受信部の画像データの出力を行わせる制御の少なくとも1つの制御をおこなうことを特徴とする請求項3に記載のテラヘルツ波カメラシステム。 The second control unit is
Controlling the first receiving unit to output image data and the second receiving unit to stop outputting image data;
4. The terahertz wave camera system according to claim 3, further comprising at least one of controls for stopping the output of image data from the first receiving unit and for causing the second receiving unit to output image data.
前記第1発信部と、前記第2発信部と、前記第1受信部と、前記第2受信部の制御を規定する第3条件に設定し、前記第3条件に基づき前記第1発信部と、前記第2発信部と、前記第1受信部と、前記第2受信部の動作を制御する第4期間と、
前記第4期間に前記第1受信部および前記第2受信部の少なくもいずれかから出力された画像データを基に、前記第1発信部と、前記第2発信部と、前記第1受信部と、前記第2受信部の制御を規定する第4条件を作成する第5期間と、
前記第5期間の後に、前記第4条件に基づき、前記第1発信部と、前記第2発信部と、前記第1受信部と、前記第2受信部の動作を制御し、前記第1受信部および前記第2受信部の少なくもいずれかから出力された画像データを取得する第6期間と、を有するように動作することを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載のテラヘルツ波カメラシステム。 The terahertz wave camera system includes:
a fourth period in which a third condition is set to define control of the first transmitting unit, the second transmitting unit, the first receiving unit, and the second receiving unit, and operations of the first transmitting unit, the second transmitting unit, the first receiving unit, and the second receiving unit are controlled based on the third condition;
a fifth period in which a fourth condition is created that defines control of the first transmitting unit, the second transmitting unit, the first receiving unit, and the second receiving unit based on image data output from at least one of the first receiving unit and the second receiving unit during the fourth period;
6. The terahertz wave camera system according to claim 3, further comprising: a sixth period, which is followed after the fifth period by controlling operation of the first transmitter, the second transmitter, the first receiver, and the second receiver based on the fourth condition, and acquiring image data output from at least one of the first receiver and the second receiver.
ことを特徴とする請求項7に記載のテラヘルツ波カメラシステム。 The image processing unit has a database for storing model image information including shape data of the subject.
8. The terahertz wave camera system according to claim 7 .
前記機械学習モデルは、形状データを含む画像情報に基づき構築されることを特徴とする請求項9に記載のテラヘルツ波カメラシステム。 The AI unit has a trained machine learning model,
The terahertz wave camera system according to claim 9 , wherein the machine learning model is constructed based on image information including shape data.
前記画像処理部は、前記画像データから画像を生成することを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載のテラヘルツ波カメラシステム。 An image processing unit is included,
12. The terahertz wave camera system according to claim 1, wherein the image processing unit generates an image from the image data.
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