交通工具监测系统和监测交通工具的方法

本公开涉及交通工具监测系统和监测交通工具的方法。

执行交通工具监测通常用于各种目的，包括安保(security)、安全(safety)、卫生、维护和海关。传统上，交通工具监测涉及对交通工具的视觉检查，以便发现任何异常。然而，视觉检查往往具有误导性，并可能被故意规避。这在安保应用中尤其成问题，因为异常情况多种多样，如违禁品、武器、爆炸物和非法物质。例如，被禁止或危险的对象可能被隐藏起来，或者看起来完全可以接受。同样地，设置有允许交通工具图像的视觉配准的相机的自动化系统是可用的，但是这种系统仍然基于视觉上可检测的异常存在。

US 2012/0327231 A1公开了一种用于通过从多个辐射传感器接收辐射传感器数据来检测来自过往交通工具的辐射的方法，所述多个辐射传感器围绕交通工具行驶的路径彼此分开定位。通过使用摄像机使时移传感器信号同步，以生成来自过往交通工具的足够强的信号，从而识别与辐射威胁相关联的独特交通工具。

US 2007/034808 A1公开了一种通过统计分析以辨别辐射探测器中的背景波动和源诱导的波动之间的差异，来检测藏匿在公共道路上的交通工具内的低水平核设备的系统。

上述公认的现有技术最多涉及识别交通流内携带放射源的交通工具的方法。

因此，本公开的目的是提供一种改进的交通工具监测系统和监测交通工具的方法。这是通过提供根据所附独立系统权利要求的交通工具监测系统以及根据所附独立方法权利要求的监测交通工具的方法来实现的。特别地，根据本发明的系统和方法除了识别携带异常的交通工具之外，还允许定位交通工具中或上的异常。

因为本公开的交通工具监测系统包括被配置成检测异常的不可见指示物(invisible indicator)的检测器，所以即使当异常不能在视觉上被人检测到时，异常也可以被检测到。同样，由于监测交通工具的方法包括检测异常的不可见指示物的步骤，所以即使当异常不可见时也可以检测到异常。

在传统的监测系统和方法中，对象的不可见特征被遗漏，尽管这样的不可见特征通常是相关的，甚至是异常对象的定义特征。因此，与基于视觉的传统系统相比，本公开的实施例提供了相当大的改进。

在本公开的上下文中，术语不可见指示物指的是不能被人的正常视觉感觉所感知的指示物，诸如辐射和场。因此，该系统和方法增强了监测交通工具的人(诸如安保人员)的感觉。此外，本公开提供了交通工具监测的有利的自动化和增加的吞吐量。

除了检测与不可见指示物相关联的信号之外，还捕获交通工具的图像。通过将叠加在交通工具的图像上的检测信号进行可视化，使得定位交通工具中或交通工具上的异常成为可能。

交通工具监测系统的检测器被配置成检测源自异常或由异常发出的不可见指示物。这具有直接检测而不是例如吸光度检测的优点。

附加地或替代地，检测器可以被配置成检测包括磁场、电离辐射、α粒子、β粒子、γ射线、危险或有害的辐射和不可见的电磁辐射的组中的至少一种不可见指示物。当检测器被配置成检测磁场时，用交通工具监测系统能够检测到使用磁体附着到交通工具的异常，例如跟踪器设备或炸弹。值得注意的是，磁体可能是也可能不是异常本身的一部分。例如，炸弹可以仅仅使用磁体附着到交通工具，由此该磁体吸附到交通工具的金属部件。当检测器被配置成检测电离辐射、α粒子、β粒子、γ射线、危险辐射或有害辐射中的至少一种时，用交通工具监测系统能够检测到诸如核废料、脏弹和有害物质的异常。这可以有效减少犯罪和/或恐怖活动带来的风险。为了实现上述检测，检测器可以例如包括罗盘针、霍尔效应传感器、磁力计、盖革计数器、离子室、闪烁体、剂量计(dosimeter)和/或电荷耦合器件。

检测器还被配置成生成与不可见指示物相关联的检测信号，同时系统还包括被配置成处理检测信号的控制器。利用被配置成处理由检测器生成的检测信号的控制器，由于避免了检测器的手动读出，交通工具监测系统可以被进一步自动化。

优选地，控制器还被配置成确定检测信号是否超过阈值。阈值可以是静态的或动态的和/或可以取决于预定条件。例如，控制器还可以被配置成从数据库获得与交通工具相关联的交通工具信息，并基于交通工具信息动态地设置阈值。因此，阈值可取决于由交通工具监测系统监测的具体交通工具。这减少了不正确的检测结果，诸如其中异常被检测为存在而实际上它并不存在的假阳性(false positive)和相反情况的假阴性(falsenegative)。为了确定要获得什么交通工具信息，可以例如通过操作员的手动输入和/或使用例如牌照识别、交通工具品牌-型号-颜色识别和/或交通工具轮廓识别的交通工具识别设备来识别或分类交通工具。交通工具品牌-型号-颜色和/或轮廓识别是优选的，因为牌照可能是假的或偷来的。

优选地，控制器还被配置成当检测信号超过阈值时生成警报信号。交通工具监测系统还可以包括警报模块，该警报模块被配置成从控制器接收警报信号并输出警告。警告可以是可听信号、可视信号或触觉信号的形式，以指示危险。警告可以针对操作员或系统附近的其他人。警报信号和/或警告可以有线或无线方式被引导到远离检测器的其他设备或操作员。

控制器还可以被配置成将检测信号记录在存储器中。然后，具有记录的检测信号的存储器可以被用于连续更新数据库并提高系统的灵敏度和/或特异性。存储器可以例如包括神经网络来实现这一点。

交通工具监测系统还包括被配置成捕获交通工具的图像的相机。相机可以捕获电磁波谱的任何波长范围内(包括红外、可见光和紫外线)的交通工具的图像。因此，不应将其理解为限于人类通常可见的电磁波谱的范围。交通工具的图像可以与检测信号一起被记录在存储器中。因此，可以生成日志，其中同一交通工具的检测信号和图像被组合以供以后参考。相机可以指向也由检测器探测的交通工具的面(face)。该面可以是交通工具的侧面、顶部或底面(underside)。

控制器还被配置成处理由相机捕获的交通工具的图像，并将叠加在交通工具的图像上的检测信号进行可视化。这允许定位交通工具中或交通工具上的异常。换句话说，控制器还被配置成基于图像和检测信号的处理，生成叠加在交通工具的图像上的检测信号的可视化，用于定位交通工具中或交通工具上的异常。当异常必须被补救或从交通工具移除时，这种定位尤其相关。在其他情况下，仅仅检测到异常可能就足以使操作员能够采取进一步的措施，例如升级安保协议，而异常的定位可以帮助建立由异常带来的风险水平。检测信号与交通工具的图像的叠加(overlay)可以通过对检测信号和图像的捕获进行时间选通(time gate)来获得。

在任何实施例中，交通工具监测系统还可以包括被配置成显示系统的输出的显示器。所述输出可以包括检测信号、阈值、交通工具信息、警报信号、警告、交通工具的图像及其组合中的任何一个。具体地，显示器还可以被配置成显示交通工具信息和/或警告和/或交通工具的图像和/或叠加在交通工具的图像上的检测信号的可视化。当显示器被配置成至少显示叠加在交通工具的图像上的检测信号的可视化时，交通工具监测系统容易地允许操作员使用交通工具的图像和叠加在其上的检测信号的可视化来定位交通工具中或交通工具上的异常。

在交通工具监测系统的任何实施例中，检测器可以包括被配置成检测不可见指示物的传感器的阵列或被配置成检测不可见指示物的扫描传感器(sweeping sensor)。这改进了异常的定位。传感器的阵列优选地包括传感器的线性阵列。扫描传感器优选地包括线性扫描传感器。

根据本发明的方法的优选实施例在下面和从属权利要求中进行了描述。

这里呈现的任何方法都可以在包括指令的计算机可读存储介质中实现，该指令在由计算机执行时使计算机执行所述方法。

基于依据所附权利要求的本公开的特征的上述指示，下面参考附图提供实施例描述，其中根据所附权利要求的本公开的保护范围决不限于下面讨论的和附图中示出的实施例的任何特定方面或特征。在附图中示出了这样的示例性实施例，附图中示出了不同的实施例，其中相同或相似的元件、部件和/或方面可以用相同或相似的附图标记来指定，并且其中：

图1示意性地描绘了交通工具监测系统的实施例，

图2示意性地描绘了其中集成有检测器和相机的交通工具监测系统的实施例的交通工具下方的模块(under vehicle module)，

图3A和图3B示意性地描绘了交通工具监测系统的检测器的实施例，

图4以图解方式描绘了该方法的实施例，以及

图5描绘了将叠加在交通工具的图像上的检测信号进行可视化。

使用下面的附图标记：

1 交通工具监测系统，

2 检测器，

3 检测信号，

4 控制器，

5 数据库，

6 警报模块，

7 警告，

8 存储器，

9 相机，

10 图像，

11 显示器，

12 交通工具下方的模块，

13 传感器，

14 光源，

15 反射镜，

16 连接器，

17 外壳，

30 交通工具，

31 异常，

32 不可见指示物，

S1 检测不可见指示物，

S2 生成检测信号，

S3 确定检测信号是否超过阈值，

S4 获取交通工具信息，

S5 设置阈值，

S6 输出警告，

S7 记录，

S8 捕获图像，

S9 将叠加在交通工具的图像上的检测信号进行可视化，

S10 显示输出。

在附图和下面对附图的详细描述中，呈现了作为交通工具下方的监测系统(undervehicle monitoring system)的交通工具监测系统的示例性实施例，来以连贯的方式说明本公开。尽管系统的这种配置是有利的，但是本公开不应被理解为限于这种特定配置，并且在如所附权利要求中定义的本公开的保护范围内的其他配置同样是可能的。

图1示意性地示出了本公开的有利实施例中的交通工具监测系统1。交通工具监测系统1被配置成检测交通工具30中或交通工具30上的异常31，并且包括检测器2，该检测器2被配置成检测异常31的不可见指示物32。图1的交通工具监测系统1是包括可选的附加特征的有利示例。这里，检测器2被配置成检测如场线示意性地指示的源自异常31或由异常31发出的不可见指示物32。在该示例中，检测器2可以特别地被配置成检测在人类可见范围之外的磁场、电离辐射、α粒子、β粒子、γ射线、危险或有害的辐射以及电磁辐射。

如图1所示，检测器2还被配置成生成与不可见指示物32相关联的检测信号3。检测信号3被提供给控制器4，该控制器4被配置成处理检测信号3。在该示例中，检测信号3经由电缆传送，但是也设想了无线连接。控制器3可以与检测器2集成，例如如图2所示。

在图1中，控制器4还可以被配置成确定检测信号4是否超过阈值，例如以将检测到的辐射与背景噪声区分开来，从数据库5获得与交通工具30相关联的交通工具信息和/或基于交通工具信息动态地设置阈值。在所示的示例中，数据库5是基于云的服务，该基于云的服务可以由控制器4无线访问以咨询和/或下载交通工具信息。替代地或附加地，数据库5可以存储在存储器8上，和/或数据库5的相关条目可以被下载到所述存储器8以供控制器4访问。

交通工具信息可以包括以下任何一种类型或多于一种类型的信息。交通工具信息可以包括交通工具的图像，例如交通工具底下的图像，该交通工具与在其生产后不久接受审查或检查的交通工具具有相同的交通工具类型，基于此，该图像可以被假定为是安全的交通工具的图像。这允许通过将瞬时获取的图像与所下载的图像进行比较来对异常进行视觉检测，同时将所下载的图像用作参考。当不可见指示物32是磁场或有害辐射时，所下载的交通工具信息可以附加地或替代地包括安全的交通工具中预期有磁体或放射性辐射的位置的地图。通过将所下载的地图与检测结果进行比较，可以识别出意外的磁体和/或辐射源，并可能对其进行定位。

控制器4还被配置成在阳性检测结果的情况下，例如当检测信号超过阈值时，生成警报信号。如图1所示，交通工具监测系统1还包括警报模块6。警报模块6被配置成从控制器4接收警报信号，并输出图4中的警告7。警告可以是声音、图像、触觉信号等任何形式。

作为包括在图1的交通工具监测系统1中的另一个可选特性，控制器4被配置成将检测信号3记录在存储器8中。所述交通工具监测系统1还包括被配置成捕获交通工具30的瞬时图像10的相机9。控制器4还被配置成处理由相机9捕获的交通工具30的图像10。有利地，控制器还可以被配置成将叠加在交通工具30的图像10上的检测信号3进行可视化，如图4所示。显示器11还可以被包括在交通工具监测系统1中，以便显示所述系统的输出，例如如图4所示。在所示的示例中，显示器11连接到控制器4，但是显示器11可以替代地直接耦合到检测器2。该系统的输出可以附加地或替代地包括检测信号3、阈值、交通工具信息、警报信号、警告7、交通工具30的图像10以及前述项的组合。图4中呈现了示例。

显示器11可以特别地被配置成显示交通工具信息、警告7和/或交通工具30的瞬时获取的图像10。优选地，显示器11被配置成显示叠加在交通工具30的图像10上的检测信号3的可视化。

图2示出了包括检测器2以及相机9的交通工具监测系统1的实施例。这里，检测器2和相机9被集成到交通工具监测系统1的交通工具下方的模块12中。交通工具下方的模块12特别适合于定位在交通工具30可能经过的地面(诸如道路或轨道)上，使得交通工具下方的模块12可以通过交通工具30的底面监测交通工具30。

该实施例的检测器2包括传感器13，每个传感器被配置成检测异常31的不可见指示物32。尽管传感器13以固定传感器的阵列的形式示出，但是可以附加地或替代地采用任意数量的扫描传感器13。在该示例中，传感器13被配置成检测电离辐射，诸如γ射线，并且优选地包括闪烁体和/或盖革-米勒管(Geiger-Müller tube)。替代地或附加地，传感器13可以被配置成检测在人类可见范围之外的磁场、α粒子、β粒子、γ射线、危险或有害的辐射和/或电磁辐射。因此，可以集成各种传感器13以检测多种不可见指示物32。

本实施例的相机9捕获交通工具30底面的图像10。为此，它被配置成当交通工具经过交通工具下方的模块12时以时间选通的方式收集帧，尽管交通工具30和交通工具下方的模块12之间的任何相对移动同样是可能的。可选地，提供光源14以确保用于捕获图像10的足够的照明，同时倾斜的反射镜15被布置成将来自交通工具30的光反射到相机9中。在图中用虚线示意性地指示了相机9的视角及其在反射镜15上的扫描框。

在图2的交通工具监测系统1中，检测器2被布置在交通工具下方的模块12的靠近反射镜15的一端。这对于异常31的定位是有利的，因为检测信号3因此被耦合到由相机9捕获的图像10。也设想了其它布置，包括位于交通工具下方的模块12的另一端或侧部。替代地，交通工具下方的模块12可以包括相机9和相关的光学元件，而检测器2被布置成远离交通工具下方的模块12，也就是说，检测器2没有集成到交通工具下方的模块12中。

图2的交通工具下方的模块12还包括连接器16，可以通过该连接器16拉出电缆以将检测器2和相机9耦合到交通工具监测系统1的远端或远程控制器4、警报模块6、存储器8和/或显示器11。然而，在交通工具下方的模块12之外的系统的更多的这些部件也可以被布置在交通工具下方的模块12中或者其上。连接器16优选地是防尘和防水的，优选地达到IP67标准。替代地，这些部件中的任何一个可以被包括在交通工具下方的模块12中和/或以无线方式相互耦合。

图3A以俯视图方式示出了检测器2的实施例，并且图3B示出了沿着图3A中的线A-A的相应横截面图。在该实施例中，检测器2包括五个传感器13、两个连接器16和外壳17。传感器13被布置在外壳17中，并且可以相互连接，例如如经由电线和插头示出的。传感器13优选地被布置成阵列，以便定位异常。这里，五个传感器13被布置成线性阵列，但是不同数量的传感器13和/或不同的布置是可能的。每个传感器13可包括闪烁体、盖革-米勒计数器或两者。优选地，闪烁体被配置成用于较低剂量测量，而盖革-米勒计数器被配置成用于较高剂量测量，例如分别为0.01μSv/h-50μSv/h和50μSv/h-1.0Sv/h。这在传感器13包括闪烁体和盖革-米勒计数器两者时是特别有利的。每个闪烁体优选地耦合到光电倍增管。传感器13的前述配置也可以应用于交通工具监测系统1的检测器2的任何其他实施例中。在交通工具监测系统1的有利实施例中，对于在1.0μSv/h下的

图3A/图3B的检测器2可以被配置成耦合到交通工具监测系统1的、用于交通工具监测系统1的或在交通工具监测系统1的任何实施例中的交通工具下的模块12。检测器2可以被配置成作为现有的交通工具下的模块12和/或交通工具检查系统1的改型。因此，检测器2可以被配置成交通工具下的检测器2，用于放置在交通工具可在其上行驶的地面上，如上面关于图2所解释的。

交通工具监测系统的任何实施例的检测器2可以被配置成相对于检测器2的至少一个面来检测不可见指示物。也就是说，检测器2可以被配置成用于异常31的不可见指示物32的定向检测。在这种情况下，外壳17优选地被配置成选择性地屏蔽电离辐射，例如通过在外壳17的一个面中包括诸如铅的屏蔽材料，而外壳17的另一个面不包括屏蔽材料。在交通工具下方的检测器2的形式中，外壳17的底部和侧面可以包括屏蔽材料，而顶部没有所述屏蔽材料。该配置是其中选择性地检测不可见指示物的示例，也就是说，屏蔽或至少减轻不是源自异常31的不可见指示物。

图4示出了监测交通工具以用于检测交通工具30中或上的异常31的方法的实施例的流程图。该方法包括检测异常31的不可见指示物32的基本步骤S1。步骤S1包括检测源自异常31或由异常31发出的不可见指示物32，并且可以包括检测来自组中的至少一种不可见指示物32，该组包括磁场、电离辐射、α粒子、β粒子、γ射线、危险或有害的辐射和不可见的电磁辐射。图4中指示了进一步的步骤，但是其中一些步骤是可选的。

图4的方法还包括生成与不可见指示物32相关联的检测信号3的步骤S2和确定检测信号3是否超过阈值的可选步骤S3。此外，获得与交通工具30相关联的交通工具信息的可选步骤S4和基于交通工具信息动态地设置阈值的可选步骤S5也为步骤S3提供输入。在步骤S3中，然后确定检测信号3是否超过基于与当前被监测的交通工具30相关联的交通工具信息而动态设置的阈值。当在步骤S3中确定超过了阈值时，执行输出警告7的可选步骤S6。

另一个可选特征是记录检测信号3的步骤S7。

另外，图4的方法包括捕获交通工具30的图像10的步骤S8。如图所示，还记录了捕获的图像10。这里，步骤S7因此包括记录检测信号3以及交通工具30的图像10两者。通常，可以记录交通工具监测系统1的任何输出，包括检测信号3、阈值、交通工具信息、警报信号、警告7、交通工具10的图像及其组合。

此外，图4的方法包括将叠加在交通工具30的图像10上的检测信号3进行可视化的步骤S9。在上述步骤的合适组合中，该方法还可以包括显示交通工具信息、警告7、交通工具30的图像10和叠加在交通工具30的图像10上的检测信号3的可视化中的至少一个的可选步骤S10。例如，步骤S10可以涉及显示警告7以及叠加在交通工具30的图像10上的检测信号3的可视化，其示例在图5中示出。换句话说，与检测信号3相关联的警告7的可视化和其在交通工具的图像10上的叠加因此实际上指向交通工具30中异常31所在的定位。这极大地方便了后续对异常31的搜索，该搜索可能不得不在相当大的时间压力下执行，例如当异常是可能在任何时间爆炸的炸弹时。

图5进一步示出了本公开的方法的实施例，其中特别强调步骤S9和S10。在步骤S2中捕获的检测信号3在步骤S9中被可视化，并叠加到在步骤S8中捕获的交通工具30的图像10上。

在图5中，步骤10涉及显示叠加在交通工具30的图像10上的检测信号3并显示警告7。这里，图像10是如可以由例如图2的交通工具下方的模块12获得的交通工具底下的扫描。此外，检测信号3被示为数据网格，其可以由例如扫描传感器13或传感器13的阵列通过时间选通式的数据收集来收集。警告7被示出在检测信号的可视化之上，该检测信号又被置于交通工具30的图像10之上。更具体地，在检测信号3超过如在步骤S3中确定的阈值的位置处示出警告7。这允许定位交通工具中或交通工具上的异常。

控制器4可以以各种方式进行配置以生成叠加在交通工具30的图像10上的检测信号3的可视化。例如，通过对检测信号3与用相机9捕获交通工具30的图像10进行时间选通或同步来进行，其中图像10优选以交通工具30的面的扫描的形式来收集。这些处理形式可取决于检测器2和相机9的相对放置，检测器2和相机9优选地被布置成从交通工具30的同一面接收检测信号3和图像10和/或优选地被布置在附近以改进检测信号3和图像10之间的同步，例如如图2中所示和关于图2所解释的。

尽管所示实施例将交通工具监测系统12呈现为用于交通工具下方的监测的系统，但是可以选择相对于交通工具30的任何检测取向，包括可调节或可移动的取向。交通工具监测系统的其他配置包括上面的交通工具监测、拱道结构和可移动或甚至便携式探头。此外，交通工具监测系统1的元件可以通过电缆布线和/或通过无线连接相互耦合。因此，应当理解，本公开的保护范围在下面的权利要求中被限定。