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一種利用雙能透射及低能散射進行物質識別的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種利用雙能透射及低能散射進行物質識別的裝置及方法，裝置包括機架、傳送帶、輥軸電機、主控箱、X射線發(fā)生器、準直器、雙能透射探測器、低能前散射探測器、低能背散射探測器、工控機、光障和顯示器；光障的輸出端連接主控箱的輸入端，主控箱的控制輸出端分別連接X射線發(fā)生器的控制輸入端、輥軸電機的控制輸入端和工控機，工控機的輸入端連接雙能透射探測器輸出端、低能前散射探測器的輸出端、低能背散射探測器的輸出端，工控機的輸出端連接顯示器。本發(fā)明以輻射圖像數(shù)據的特征提取和識別為核心，將雙能量X射線透射圖像與低能散射圖像相結合，針對安檢領域包裹相互遮擋無法準確探測，求解物體真實灰度值進而進行物質分類識別。
【專利說明】ー種利用雙能透射及低能散射進行物質識別的裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬干物質識別【技術領域】，具體是ー種利用雙能透射及低能散射進行物質識別的裝置及方法。
【背景技術】
[0002]民航、鉄路、道路運輸業(yè)是安全生產的重點行業(yè)，安全生產工作責任重大、任務艱巨，關系到人民生命、國家財產和社會安定的大事。特別是美國9.11事件以來，世界各國將“反恐”列入重要日程，安全檢測技術、安全檢測設備的研究和開發(fā)已成為各國技術攻關的焦點，在本領域的研究已成為ー種未來趨勢。
[0003]目前大多數(shù)X射線安全檢查設備是基于雙能量X射線透射成像技木，是在單能量X射線安檢設備的基礎上開發(fā)的。不僅能提供被檢物的形狀和內容，還能識別與物質有效原子序數(shù)相關的信息，可以將有機物從其它物質中區(qū)分開來。這種機型主要是通過安檢員用眼睛辨認物體的輪廓、形狀細節(jié)并輔助機器的有機物和無機物的識別功能來完成。對識別手槍、管制刀具等十分有效，而對在有機物范圍內的炸藥、毒品不能有效的識別。
[0004]少量的研究或安檢設備將雙能量X射線透射技術與散射技術(能識別與物質的密度相關的信息)相結合，但這些系統(tǒng)都是“偽多感”系統(tǒng)，即ー類物質探測只使用ー種技木。雙能量透射技術負責常規(guī)的違禁品探測，散射技術只負責片狀的爆炸品探測。并沒有將兩種探測技術得到的信息真正的結合來判別危險品，判別方法的準確性不高。
[0005]現(xiàn)有的以透射原理成像的輻射成像系統(tǒng)，雖然具有分辨率高等優(yōu)點，但對于重疊放置的物體無法有效地成像。這也是目前X射線安檢技術中的ー個重要難題。由于包裹中物體相互遮擋，無法準確提取到單一物體的真實灰度級，而是兩種或多種物體重疊后的混合灰度級，勢必造成誤判、漏判。

【發(fā)明內容】

[0006]針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供ー種利用雙能透射及低能散射進行物質識別的裝置及方法。
[0007]本發(fā)明的技術方案如下:
[0008]ー種利用雙能透射及低能散射進行物質識別的裝置，包括機架、固定于所述機架上的用于傳輸被檢物品的傳送帶和輥軸電機，傳送帶穿過機架中部，傳送帶和機架的交叉區(qū)域為物質識別區(qū)域，傳送帶設置于機架的中部，傳送帶由兩個輥軸電機帶動工作；
[0009]該裝置還包括主控箱、X射線發(fā)生器、準直器、雙能透射探測器、低能前散射探測器、低能背散射探測器、エ控機、光障和顯示器；
[0010]所述X射線發(fā)生器安裝于機架ー側且位于傳送帶下方；
[0011]所述準直器安裝在X射線發(fā)生器的X射線發(fā)射方向的正前方；
[0012]所述光障有兩個，分別安裝干物質識別區(qū)域兩側的機架上部側壁；
[0013]所述低能背散射探測器安裝干與X射線發(fā)生器同側的機架側壁且位于傳送帶上方；
[0014]所述雙能透射探測器、低能前散射探測器均安裝于機架另一側的側壁且位于傳送帶上方；
[0015]所述光障的輸出端連接主控箱的輸入端，主控箱的控制輸出端分別連接X射線發(fā)生器的控制輸入端、棍軸電機的控制輸入端和工控機，工控機的輸入端連接雙能透射探測器輸出端、低能前散射探測器的輸出端、低能背散射探測器的輸出端，工控機的輸出端連接顯示器。
[0016]采用所述的利用雙能透射及低能散射進行物質識別的裝置進行物質識別的方法，包括以下步驟:
[0017]步驟1:利用X射線發(fā)生器分別發(fā)出高能射線和低能射線透射各種厚度的不同標定材料，通過雙能透射探測器獲得相應的低能透射圖像和高能透射圖像，所述標定材料包括有效原子序數(shù)為10的材料和有效原子序數(shù)為20的材料；
[0018]步驟2:各低能透射圖像和各高能透射圖像傳輸至工控機，根據各低能透射圖像灰度值作為橫坐標，各高能透射圖像灰度值作為縱坐標，構成不同標定材料在不同厚度下的點的坐標，并對這些點進行曲線擬合獲得分類識別邊界曲線，包括有機物與混合物的邊界曲線和有機物與混合物的邊界曲線，兩個邊界曲線將物質劃分為三個區(qū)域，即有機物區(qū)域、混合物區(qū)域和無機物區(qū)域；
[0019]步驟3:主控箱控制棍軸電機啟動,棍軸電機帶動傳送帶運動，同時光障實時檢測物質識別區(qū)域；
[0020]步驟4:當有被檢物體經傳送帶到達物質識別區(qū)域時，光障輸出信號至主控箱，主控箱控制X射線發(fā)生器開始工作，利用X射線照射被檢物體；
[0021]步驟5:雙能透射探測器探測經過物體透射過來的射線，低能前散射探測器探測向前散射的射線，低能背散射探測器探測向后散射的射線；
[0022]步驟6:利用雙能透射探測器的探測信號得到被檢物體的低能透射圖像和高能透射圖像，利用低能前散射探測器的探測信號得到被檢物體的低能前散射圖像，利用低能背散射探測器的探測信號得到被檢物體的低能背散射圖像；
[0023]高能透射圖像的真實灰度值表示高能射線通過被檢物體的相應部分后透射的高能射線強度；
[0024]低能透射圖像的真實灰度值表示低能射線通過被檢物體的相應部分后透射的低能射線強度；
[0025]低能前散射圖像的真實灰度值表示低能射線與被檢物體相互作用后向前散射射線強度；
[0026]低能背散射圖像的真實灰度值表示低能射線與被檢物體相互作用后向后散射射線強度；
[0027]步驟7:被檢物體的低能透射圖像、高能透射圖像、低能前散射圖像和低能背散射圖像傳輸至工控機，進行物質識別；
[0028]步驟7.1:對被檢物體的低能透射圖像、高能透射圖像、低能前散射圖像和低能背散射圖像消除重疊效應，得到目標物體的真實灰度值；
[0029]步驟7.1.1:建立消除重疊效應影響的透射圖像射線強度模型，包括高能透射圖像射線強度模型和低能透射圖像射線強度模型；



[0030](I)高能透射圖像重疊區(qū)域射線強度模型
【權利要求】
1.一種利用雙能透射及低能散射進行物質識別的裝置，包括機架、固定于所述機架上的用于傳輸被檢物品的傳送帶和輥軸電機，傳送帶穿過機架中部，傳送帶和機架的交叉區(qū)域為物質識別區(qū)域，傳送帶由兩個棍軸電機帶動工作，其特征在于: 還包括主控箱、X射線發(fā)生器、準直器、雙能透射探測器、低能前散射探測器、低能背散射探測器、工控機、光障和顯示器； 所述X射線發(fā)生器安裝于機架一側且位于傳送帶下方； 所述準直器安裝在X射線發(fā)生器的X射線發(fā)射方向的正前方； 所述光障有兩個，分別安裝于物質識別區(qū)域兩側的機架上部側壁； 所述低能背散射探測器安裝于與X射線發(fā)生器同側的機架側壁且位于傳送帶上方； 所述雙能透射探測器、低能前散射探測器均安裝于機架另一側的側壁且位于傳送帶上方； 所述光障的輸出端連接主控箱的輸入端，主控箱的控制輸出端分別連接X射線發(fā)生器的控制輸入端、棍軸電機的控制輸入端和工控機，工控機的輸入端連接雙能透射探測器輸出端、低能前散射探測器的輸出端、低能背散射探測器的輸出端，工控機的輸出端連接顯示器。
2.采用權利要求1所述的利用雙能透射及低能散射進行物質識別的裝置進行物質識別的方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1:利用X射線發(fā)生器分別發(fā)出高能射線和低能射線透射各種厚度的不同標定材料，通過雙能透射探測器`獲得相應的低能透射圖像和高能透射圖像，所述標定材料包括有效原子序數(shù)為10的材料和有效原子序數(shù)為20的材料； 步驟2:各低能透射圖像和各高能透射圖像傳輸至工控機，根據各低能透射圖像灰度值作為橫坐標，各高能透射圖像灰度值作為縱坐標，構成不同標定材料在不同厚度下的點的坐標，并對這些點進行曲線擬合獲得分類識別邊界曲線，包括有機物與混合物的邊界曲線和有機物與混合物的邊界曲線，兩個邊界曲線將物質劃分為三個區(qū)域，即有機物區(qū)域、混合物區(qū)域和無機物區(qū)域； 步驟3:主控箱控制棍軸電機啟動,棍軸電機帶動傳送帶運動，同時光障實時檢測物質識別區(qū)域； 步驟4:當有被檢物體經傳送帶到達物質識別區(qū)域時，光障輸出信號至主控箱，主控箱控制X射線發(fā)生器開始工作，利用X射線照射被檢物體； 步驟5:雙能透射探測器探測經過物體透射過來的射線，低能前散射探測器探測向前散射的射線，低能背散射探測器探測向后散射的射線； 步驟6:利用雙能透射探測器的探測信號得到被檢物體的低能透射圖像和高能透射圖像，利用低能前散射探測器的探測信號得到被檢物體的低能前散射圖像，利用低能背散射探測器的探測信號得到被檢物體的低能背散射圖像； 高能透射圖像的真實灰度值表示高能射線通過被檢物體的相應部分后透射的高能射線強度； 低能透射圖像的真實灰度值表示低能射線通過被檢物體的相應部分后透射的低能射線強度； 低能前散射圖像的真實灰度值表示低能射線與被檢物體相互作用后向前散射射線強度； 低能背散射圖像的真實灰度值表示低能射線與被檢物體相互作用后向后散射射線強度； 步驟1:被檢物體的低能透射圖像、高能透射圖像、低能前散射圖像和低能背散射圖像傳輸至エ控機，進行物質識別； 步驟7.1:對被檢物體的低能透射圖像、高能透射圖像、低能前散射圖像和低能背散射圖像消除重疊效應，得到目標物體的真實灰度值； 步驟7.1.1:建立消除重疊效應影響的透射圖像射線強度模型，包括高能透射圖像射線強度模型和低能透射圖像射線強度模型； (1)高能透射圖像重疊區(qū)域射線強度模型
【文檔編號】G01N23/10GK103604819SQ201310611224
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權日:2013年11月25日
【發(fā)明者】孫麗娜, 原培新, 譚俊, 巴德純 申請人:東北大學