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摘 要：美国“9·11”事件以来，民航客机成为恐怖分子开展恐怖活动的“有力工具”。在这种不断恶化的安全形势下，人体安检系统近十年内取得了长足的发展，但仍然是现代机场安检中的薄弱环节。文章对人体安检系统概念做出解释，并通过对人体安检领域专利文献的统计分析，得出近年来在人体安检系统中运用的三大主流技术，并对其进行逐一介绍。
关键词：人体安检系统，专利分析，太赫兹，毫米波，背散射
中图分类号：N04；O44；TP27；X932 文献标识码：A 文章编号：1673-8578（2014）S1-0121-03
The Concept of Body Inspection System and the Use of Technology
WANG Xin
Abstract： Since 9·11， airliner has become a “powerful tool” for terrorists. In this deteriorating security situation， body inspection system has made great progress in last decade， but still a weak link in modern airport security system. This paper explains the concept of body inspection system， discusses the use of three mainstream technologies in recent years through a patented statistical analysis.
Keywords： body inspection system， patent analysis， millimeterwave， THz， backscatter
收稿日期：2014-06-16
作者简介：王欣（1986—），男，内蒙古包头人，硕士，审查员，从事安检设备、光电检测领域的专利实质审查。通信方式：wang_8@sipo.gov.cn。
民用航空自诞生之日起，便不断受到恐怖主义袭击的威胁，民航航班经常成为某些恐怖组织或个人达成其政治或利益诉求的工具。历史上，中国曾经发生过几十起劫机事件，1993年中国民航出现了骇人听闻的劫机潮，当年发生了21起劫机事件，其中有10起成功劫机后飞往台湾。2001年9月11日，“9·11”事件的发生更是轰动了全世界。
近年来，随着恐怖主义活动的不断升级，国内外劫机事件频发。2014年3月8日，马来西亚航空MH370航班与地面失去联络，目前该航班已确认坠毁且无人生还。调查过程中发现，有两位乘客持假护照顺利登机，且尚不明确其是否携带违禁物品登机，虽然目前无法证实航班失联与此有关，但此次失联事件揭示了人体安检系统依然是现代机场安检中的薄弱环节。
一 人体安检系统的概念
人体安检系统，全称为“人体安全检查系统”，国内安检领域还称为“人体检查系统”。人体安检系统是采用非接触的方式对人体所携带或藏匿的危险物品进行检查的系统。常见的危险物品包括爆炸物、枪支、刀具、毒品、核材料以及液体等。早期的机场人体检查操作，依赖于人工搜身结合简单的手持金属探测器的方式进行，这样不仅严重侵犯了旅客的隐私，而且也降低了安检速度，并且由于难以可靠检查隐私部位，从而依然存有安全漏洞[1]。
人体安检系统与技术成熟可靠的行李安检系统相比，最突出的区别在于前者要尽量避免使人体接受过量辐射，但对于行李安检领域所采用的技术而言，较低的辐射能量与提高系统的辨识度是一对矛盾，这迫使人体检查系统领域的科研技术人员寻求其他行之有效的技术手段。
二 人体检查系统中运用的技术
通常而言，专利申请的产出源自于技术产出，因此从近几年公开的专利文献中可以看出人体安检系统中所用技术的发展趋势。同时，专利申请的产出还反映了申请人的相关产品进入某一市场的意愿，也就是说专利文献所公开的技术内容很大程度上反映了进入市场的相关产品所运用的技术。
通过对全球范围内2000—2013年公开的专利文献进行分析，能够统计出当前人体安检系统领域的热点技术。上述统计数据来源于对国家知识产权局CNABS数据库和VEN数据库的检索，通过对检索获得的128篇专利文献进行技术分类，获得人体安检系统技术运用分布图，如图1所示。
图1 人体安检系统技术运用分布
通过对专利文献的统计，自2001年“9·11”事件发生以来，人体安检系统领域的专利产出迅速增长，其增长速度超过行李安检系统。本文中的专利产出年份是指最早优先权年。
根据图1可知，2000年以来人体安检系统所采用的技术，占主导地位的是太赫兹成像技术（26%）、毫米波成像技术（22%）以及背散射成像技术（22%）。较早问世的单能X射线成像技术（18%）以及磁场探测技术（5%）仍然占据一定比例，这反映出虽然这两项技术经过多年的研发已经趋于完善，但作为人体安检系统中广泛使用且成本低廉的技术，其仍将维持慢速发展的态势，短时间内不会被完全取代。其他技术包括双能/多能X射线透射技术、多视角技术、离子迁移谱探测技术、利用合成孔径雷达探测技术以及核磁共振等，这些技术只在某些年份有零星产出，其在未来一段时间内仍将作为三大主流技术的补充而存在。以下就人体安检系统所采用的太赫兹成像、毫米波成像以及背散射成像等三大主流技术进行分别介绍。
（一）太赫兹成像技术
太赫兹成像是利用THz辐射（通常指的是波长在3μm至3mm区间的远红外电磁辐射）作为信号源进行成像的一种技术。研究表明，大多数有机物质的太赫兹光谱具有“指纹”特性，利用太赫兹技术可实现物质成分的鉴别。太赫兹辐射对于衣物等材料有很强的穿透力，能够探测隐藏的违禁品，且没有X射线的致电离性，不会对材料和人体造成伤害。这些独特的性质使得太赫兹成像在安全检查领域具有良好的应用前景[2]。 太赫兹成像技术相关专利在2004年至2006年出现爆发式增长，仅2004年就产出14件。由于太赫兹并非新技术，而是将较为成熟的技术运用到人体安检中，因此经过短暂的专利高速产出后增长放缓，目前该技术已趋于成熟。
以2010年公开的美国专利文献US2010/0013920A1为例，其公开了一种利用太赫兹成像的人体安检系统，其使用最高2THz的电磁辐射，通过改进的图像处理方法，提供更好的检查准确性和有效性，同时提高安检效率。该专利的专利权人为美国L3公司，该公司在太赫兹人体安检领域拥有众多专利，占到这一细分领域全球专利产出的80%以上。
（二）毫米波成像技术
毫米波成像利用波长范围在1mm～10mm之间，频率介于30GHz～300GHz之间的电磁波进行扫描。毫米波可以穿透被检查者的衣物，而这种电磁波在遇到人体皮肤或各种危险物品时则会部分反射回去，成像系统根据接收到的反射波重建三维人体扫描图像。利用这种方法可以让安检人员透过旅客的衣服发现藏匿其中的危险物品[3]。
毫米波成像技术相关专利在2003年至2012年呈现线形增长的态势，可见该技术仍处于持续改进的阶段，可预计未来其仍将是研发热点之一。
以2012年公开的美国专利US2012/0146832A1为例，其公开了一种利用毫米波成像的人体安检系统。传统毫米波检测中，某一深度层的弱反射物体的信号会被其他深度层的强反射物体的信号掩盖而无法探测到，如薄膜的塑胶炸药。该专利文献中，发射天线发射的毫米波经过聚焦元件聚焦到检查对象的不同深度层上，分别获得不同层的信息，而不受其他层的干扰，提高了对危险物的辨识能力。该专利的专利权人为Smiths Heimann公司，该公司在毫米波人体安检领域拥有较多专利，占到这一细分领域全球专利产出的50%左右。
（三）背散射成像技术
背散射成像技术利用一定能量的X射线照射人体，收集从人体表面散射返回的X射线，并进行统计分析，得到人体表面图像。根据X 射线光子与物质发生相互作用时的康普顿效应，当X射线遇到低原子序数的物质时散射较为强烈，遇到高原子序数物质时散射的相对少一些。因此，测量不同散射位置所对应的散射光子数，经过数据处理和重建，形成图像后，比人体原子序数高的那些物质（如金属、陶瓷等）在图像上将比正常人体更暗，比人体原子序数低的那些物质（如爆炸物、毒品等）在图像上将比正常人体更亮，这样就实现了对人体表面携带物的非接触式检查[4]。
自20世纪80年代起直至2012年，背散射成像技术保持了较高热度的持续产出，可预见未来该项技术仍将是研发热点。目前，采用背散射成像技术的人体安检系统已经服役于世界各大机场，实际应用的广泛程度超过太赫兹成像和毫米波成像技术。值得一提的是，我国科研人员近来成功研制出太赫兹成像人体安检系统，填补了国内的空白。
以2011年公开的PCT国际申请WO2011/063059A1为例，其公开了一种利用背散射成像的人体安检系统。通常的人体检测系统对穿在乘客脚上的鞋检测能力不强或误报率高，经常需要乘客脱鞋检查，效率低下。该专利文献采用背散射成像技术与金属探测器相结合，利用对左右鞋的背散射图像不对称的检测，判断片状爆炸物的存在。该专利的专利权人为RAPISCAN公司，该公司在背散射成像人体安检领域拥有众多专利，占到这一细分领域全球专利产出的70%以上。
参考文献
[1] 阿碧. 人体扫描安检[J].检察风云， 2012（23）：44-46.
[2] 冯艳平. 人体隐蔽携带刀具、枪支危险物的THz图像识别[D]. 郑州：郑州大学，2009.
[3] Appleby R， Anderton R N. Millimeterwave and submillimeterwave imaging for security and surveillance[J]. Proceedings of the IEEE， 2007，94（8）： 1683-1690.
[4] 赵自然. 人体安检新技术的分析与探讨[J]. 中国安防，2012（3） ：33-36.
关键词：人体安检系统，专利分析，太赫兹，毫米波，背散射
中图分类号：N04；O44；TP27；X932 文献标识码：A 文章编号：1673-8578（2014）S1-0121-03
The Concept of Body Inspection System and the Use of Technology
WANG Xin
Abstract： Since 9·11， airliner has become a “powerful tool” for terrorists. In this deteriorating security situation， body inspection system has made great progress in last decade， but still a weak link in modern airport security system. This paper explains the concept of body inspection system， discusses the use of three mainstream technologies in recent years through a patented statistical analysis.
Keywords： body inspection system， patent analysis， millimeterwave， THz， backscatter
收稿日期：2014-06-16
作者简介：王欣（1986—），男，内蒙古包头人，硕士，审查员，从事安检设备、光电检测领域的专利实质审查。通信方式：wang_8@sipo.gov.cn。
民用航空自诞生之日起，便不断受到恐怖主义袭击的威胁，民航航班经常成为某些恐怖组织或个人达成其政治或利益诉求的工具。历史上，中国曾经发生过几十起劫机事件，1993年中国民航出现了骇人听闻的劫机潮，当年发生了21起劫机事件，其中有10起成功劫机后飞往台湾。2001年9月11日，“9·11”事件的发生更是轰动了全世界。
近年来，随着恐怖主义活动的不断升级，国内外劫机事件频发。2014年3月8日，马来西亚航空MH370航班与地面失去联络，目前该航班已确认坠毁且无人生还。调查过程中发现，有两位乘客持假护照顺利登机，且尚不明确其是否携带违禁物品登机，虽然目前无法证实航班失联与此有关，但此次失联事件揭示了人体安检系统依然是现代机场安检中的薄弱环节。
一 人体安检系统的概念
人体安检系统，全称为“人体安全检查系统”，国内安检领域还称为“人体检查系统”。人体安检系统是采用非接触的方式对人体所携带或藏匿的危险物品进行检查的系统。常见的危险物品包括爆炸物、枪支、刀具、毒品、核材料以及液体等。早期的机场人体检查操作，依赖于人工搜身结合简单的手持金属探测器的方式进行，这样不仅严重侵犯了旅客的隐私，而且也降低了安检速度，并且由于难以可靠检查隐私部位，从而依然存有安全漏洞[1]。
人体安检系统与技术成熟可靠的行李安检系统相比，最突出的区别在于前者要尽量避免使人体接受过量辐射，但对于行李安检领域所采用的技术而言，较低的辐射能量与提高系统的辨识度是一对矛盾，这迫使人体检查系统领域的科研技术人员寻求其他行之有效的技术手段。
二 人体检查系统中运用的技术
通常而言，专利申请的产出源自于技术产出，因此从近几年公开的专利文献中可以看出人体安检系统中所用技术的发展趋势。同时，专利申请的产出还反映了申请人的相关产品进入某一市场的意愿，也就是说专利文献所公开的技术内容很大程度上反映了进入市场的相关产品所运用的技术。
通过对全球范围内2000—2013年公开的专利文献进行分析，能够统计出当前人体安检系统领域的热点技术。上述统计数据来源于对国家知识产权局CNABS数据库和VEN数据库的检索，通过对检索获得的128篇专利文献进行技术分类，获得人体安检系统技术运用分布图，如图1所示。
图1 人体安检系统技术运用分布
通过对专利文献的统计，自2001年“9·11”事件发生以来，人体安检系统领域的专利产出迅速增长，其增长速度超过行李安检系统。本文中的专利产出年份是指最早优先权年。
根据图1可知，2000年以来人体安检系统所采用的技术，占主导地位的是太赫兹成像技术（26%）、毫米波成像技术（22%）以及背散射成像技术（22%）。较早问世的单能X射线成像技术（18%）以及磁场探测技术（5%）仍然占据一定比例，这反映出虽然这两项技术经过多年的研发已经趋于完善，但作为人体安检系统中广泛使用且成本低廉的技术，其仍将维持慢速发展的态势，短时间内不会被完全取代。其他技术包括双能/多能X射线透射技术、多视角技术、离子迁移谱探测技术、利用合成孔径雷达探测技术以及核磁共振等，这些技术只在某些年份有零星产出，其在未来一段时间内仍将作为三大主流技术的补充而存在。以下就人体安检系统所采用的太赫兹成像、毫米波成像以及背散射成像等三大主流技术进行分别介绍。
（一）太赫兹成像技术
太赫兹成像是利用THz辐射（通常指的是波长在3μm至3mm区间的远红外电磁辐射）作为信号源进行成像的一种技术。研究表明，大多数有机物质的太赫兹光谱具有“指纹”特性，利用太赫兹技术可实现物质成分的鉴别。太赫兹辐射对于衣物等材料有很强的穿透力，能够探测隐藏的违禁品，且没有X射线的致电离性，不会对材料和人体造成伤害。这些独特的性质使得太赫兹成像在安全检查领域具有良好的应用前景[2]。 太赫兹成像技术相关专利在2004年至2006年出现爆发式增长，仅2004年就产出14件。由于太赫兹并非新技术，而是将较为成熟的技术运用到人体安检中，因此经过短暂的专利高速产出后增长放缓，目前该技术已趋于成熟。
以2010年公开的美国专利文献US2010/0013920A1为例，其公开了一种利用太赫兹成像的人体安检系统，其使用最高2THz的电磁辐射，通过改进的图像处理方法，提供更好的检查准确性和有效性，同时提高安检效率。该专利的专利权人为美国L3公司，该公司在太赫兹人体安检领域拥有众多专利，占到这一细分领域全球专利产出的80%以上。
（二）毫米波成像技术
毫米波成像利用波长范围在1mm～10mm之间，频率介于30GHz～300GHz之间的电磁波进行扫描。毫米波可以穿透被检查者的衣物，而这种电磁波在遇到人体皮肤或各种危险物品时则会部分反射回去，成像系统根据接收到的反射波重建三维人体扫描图像。利用这种方法可以让安检人员透过旅客的衣服发现藏匿其中的危险物品[3]。
毫米波成像技术相关专利在2003年至2012年呈现线形增长的态势，可见该技术仍处于持续改进的阶段，可预计未来其仍将是研发热点之一。
以2012年公开的美国专利US2012/0146832A1为例，其公开了一种利用毫米波成像的人体安检系统。传统毫米波检测中，某一深度层的弱反射物体的信号会被其他深度层的强反射物体的信号掩盖而无法探测到，如薄膜的塑胶炸药。该专利文献中，发射天线发射的毫米波经过聚焦元件聚焦到检查对象的不同深度层上，分别获得不同层的信息，而不受其他层的干扰，提高了对危险物的辨识能力。该专利的专利权人为Smiths Heimann公司，该公司在毫米波人体安检领域拥有较多专利，占到这一细分领域全球专利产出的50%左右。
（三）背散射成像技术
背散射成像技术利用一定能量的X射线照射人体，收集从人体表面散射返回的X射线，并进行统计分析，得到人体表面图像。根据X 射线光子与物质发生相互作用时的康普顿效应，当X射线遇到低原子序数的物质时散射较为强烈，遇到高原子序数物质时散射的相对少一些。因此，测量不同散射位置所对应的散射光子数，经过数据处理和重建，形成图像后，比人体原子序数高的那些物质（如金属、陶瓷等）在图像上将比正常人体更暗，比人体原子序数低的那些物质（如爆炸物、毒品等）在图像上将比正常人体更亮，这样就实现了对人体表面携带物的非接触式检查[4]。
自20世纪80年代起直至2012年，背散射成像技术保持了较高热度的持续产出，可预见未来该项技术仍将是研发热点。目前，采用背散射成像技术的人体安检系统已经服役于世界各大机场，实际应用的广泛程度超过太赫兹成像和毫米波成像技术。值得一提的是，我国科研人员近来成功研制出太赫兹成像人体安检系统，填补了国内的空白。
以2011年公开的PCT国际申请WO2011/063059A1为例，其公开了一种利用背散射成像的人体安检系统。通常的人体检测系统对穿在乘客脚上的鞋检测能力不强或误报率高，经常需要乘客脱鞋检查，效率低下。该专利文献采用背散射成像技术与金属探测器相结合，利用对左右鞋的背散射图像不对称的检测，判断片状爆炸物的存在。该专利的专利权人为RAPISCAN公司，该公司在背散射成像人体安检领域拥有众多专利，占到这一细分领域全球专利产出的70%以上。
参考文献
[1] 阿碧. 人体扫描安检[J].检察风云， 2012（23）：44-46.
[2] 冯艳平. 人体隐蔽携带刀具、枪支危险物的THz图像识别[D]. 郑州：郑州大学，2009.
[3] Appleby R， Anderton R N. Millimeterwave and submillimeterwave imaging for security and surveillance[J]. Proceedings of the IEEE， 2007，94（8）： 1683-1690.
[4] 赵自然. 人体安检新技术的分析与探讨[J]. 中国安防，2012（3） ：33-36.