基于被动式人体安检太赫兹图像的小目标物体检测方法

被动式太赫兹成像设备不断应用于人体安检，而在特定安检场合(例如机场)需要快速准确检测出人体安检图像中的小目标违禁品。由于被动式太赫兹图像低分辨率的限制，人体安检对小目标检测精度和速度的需求，传统检测方法和单纯的深度学习算法都难以满足。根据被动式太赫兹图像低分辨率的特性，本文在目标检测前对图像进行预处理。针对小目标检测，我们对SSD算法的网络结构和预选框进行了优化。在小目标检测方面，我们的方法可以提高检测精度到73%。而在一般目标检测方面(包含小目标)我们的方法可以达到76%mAP。

太赫兹成像(Terahertz imaging)技术是通过太赫兹波作为信号源成像。太赫兹波频率在0.1~10 THz 之间的电磁波，波长0.03 至3 mm，电磁波光谱的位置在可见光和微波之间。由于太赫兹波频率低，能量小，对人体不存在任何伤害；太赫兹波能穿透纸张、塑料和各种纺织布料等，因此能发现隐藏于人体衣物下的物品；相对于微波而言其波长短，成像精度高。同时，太赫兹成像设备既能显示出金属物品也能显示非金属违禁品，这些特性使得太赫兹成像技术非常适合于进行人体安检。

人体安检的太赫兹成像技术可以分为主动式和被动式。其中，主动式成像技术是通过对人体发出特定频率的太赫兹波， 通过人体和人体携带的物体对太赫兹波的反射和散射性质的不同来判断物体的位置。

而被动式人体的太赫兹成像主要是以人体自身散发的辐射和携带物体对人体散发辐射遮挡或吸收来判断物体的位置。因此，被动式人体太赫兹成像设备对人体没有任何辐射，并且不需要太赫兹波发射装置， 与主动式成像设备相比被动式成像设备的价格要低，所以被动式太赫兹设备更加广泛应用于安检。但由于人体散发出太赫兹波强度较弱，被动式太赫兹图像(见图1)相较于主动式太赫兹图像分辨率会更低，因此对被动式人体安检图像进行物体检测具有较大的难度。

随着被动式太赫兹设备成本的降低，被动式太赫兹成像技术已逐渐开始用于机场、地铁等密集人流的安检，目前被动式太赫兹成像速度已达到10 帧/秒，按照成像技术的发展趋势，未来成像速度将会持续提高。安检过程中仍存在很多体积较小的物体属于违禁品，例如机场安检中，子弹、打火机等都属于违禁品。而在被动式人体安检图像中，小目标物体检测难度会更大。因此提高检测小目标物体的准确度， 对被动式太赫兹设备在安检场景的应用，具有很大的意义。

近年来，随着深度学习技术的迅猛发展和广泛应用，图像物体检测和识别的准确度和速度都得到了很大提高。但针对被动式太赫兹人体安检图像中的目标检测，深度学习算法的应用仍处于起步阶段，而目前深度学习应用于太赫兹小目标物体检测存在以下问题： 1) 太赫兹图像的分辨率较低； 2) 小目标物体的检测准确度问题；