專利名稱：利用多視角x射線對(duì)行李中爆炸物進(jìn)行自動(dòng)探測(cè)的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種安全檢查裝置，特別是涉及一種采用X射線數(shù)字成像技術(shù)對(duì)
行李中爆炸物進(jìn)行探測(cè)的自動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對(duì)于行李安全檢查來說，X射線安檢技術(shù)是目前應(yīng)用最為廣泛的一類非接觸式安全檢查技術(shù)，近年來，X射線安全檢查技術(shù)在航空安全等需求的驅(qū)使下得到了迅猛發(fā)展。[0003] 早期使用的X射線檢查設(shè)備多位采用單視角單能量的X射線技術(shù)，其可以顯示并表示行李中不同位置不同種類物質(zhì)對(duì)射線的吸收情況的投影圖，進(jìn)而通過安全檢查人員觀察該投影圖中各區(qū)域的形狀特征從而去判斷是否可能存在已知的違禁物。[0004] 隨著X射線技術(shù)的不斷發(fā)展，到目前位置已經(jīng)出現(xiàn)了可以估計(jì)材料有效原子序數(shù)的雙能量X射線技術(shù)，該種技術(shù)利用某種材料對(duì)不同能量的X射線吸收性能上的差異來分辨該材料，使得不能通過形狀來辨別的物質(zhì)可以通過材料特性來辨別。目前有兩種類型的雙能量X射線安檢設(shè)備， 一種是標(biāo)準(zhǔn)的或常規(guī)的雙能量X射線行李檢查設(shè)備，其采用一源兩探，準(zhǔn)雙能量X射線，低通過速度和人工檢查，主要應(yīng)用于常規(guī)手提行李和交運(yùn)行李檢查中；另一種則是先進(jìn)的雙能量X射線安檢設(shè)備(AT機(jī))，其雙源雙探，真實(shí)雙能量X射線，高通過速度和自動(dòng)探測(cè)，主要應(yīng)用于多級(jí)自動(dòng)交運(yùn)行李檢查系統(tǒng)。 為了滿足高探測(cè)精度的安檢需求，X-CT技術(shù)已經(jīng)被引入到了安檢領(lǐng)域，且已出現(xiàn)了采用X-CT技術(shù)的CT型爆炸物安檢設(shè)備，其主要工作過程為首先通過對(duì)三維物體的某一截面進(jìn)行掃描，采集與該三維物體截面結(jié)構(gòu)相關(guān)的數(shù)據(jù)集合，然后再對(duì)這些數(shù)據(jù)集合且根據(jù)一定的數(shù)學(xué)原理進(jìn)行逆運(yùn)算而獲取與所述三維物體截面結(jié)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)的參數(shù)值，最后通過顯示技術(shù)從參數(shù)值來最終恢復(fù)三維物體的截面圖像。這種采用X-CT技術(shù)類型的設(shè)備密度分辨能力強(qiáng)，具有較高的爆炸物探測(cè)能力，但是它需要處理的數(shù)據(jù)量非常巨大，獲得圖像的時(shí)間也比其它系統(tǒng)要長很多，制造成本也非常高，這些都制約了 CT型設(shè)備的普及和應(yīng)用。 針對(duì)上述采用X-CT技術(shù)的CT型爆炸物安檢設(shè)備，目前出現(xiàn)了采用多視角X射線
爆炸物自動(dòng)探測(cè)技術(shù)的安檢設(shè)備，其主要采用多個(gè)固定視角雙能量X射線去對(duì)物質(zhì)進(jìn)行照
射，然后通過雙能量X射線圖像信號(hào)去獲得物體的材料特征，以及通過多視角的投影圖像
重建被檢物截面，獲得物質(zhì)密度特征，從而達(dá)到對(duì)被檢物進(jìn)行較精確的物性探測(cè)。 對(duì)于多視角X射線檢測(cè)技術(shù)而言，其已經(jīng)在醫(yī)學(xué)和工業(yè)檢測(cè)上均有應(yīng)用，但是采
用該種多視角X射線掃描技術(shù)的通道式多視角X射線快速行李安全檢查技術(shù)卻只是在2000
年以后才發(fā)展起來，在該行李安全檢查技術(shù)領(lǐng)域中，美國VIVID公司是最早研制多視角X射
線爆炸物自動(dòng)探測(cè)設(shè)備(MVT)的廠家，該MVT采用3源3探的三視角工作模式，在探測(cè)方法
上，其采用直接從各視角投影提取被檢物二維幾何特征并進(jìn)行三維幾何特征的匹配，在確
定被檢物三維幾何特征后，再進(jìn)行密度探測(cè)和材料探測(cè)(計(jì)算有效原子序數(shù))，其不足之處
是三維幾何特征的提取和匹配較難，而符合三維幾何特征匹配條件的物體較多需要逐一排查，檢測(cè)效率低下。并且在多視角布局上，該MVT采用兩個(gè)底照視角和一個(gè)水平視角，雖然在通道內(nèi)各視角的相關(guān)性較小，有利于被檢物的三維重建，但是這種多視角布局方式容易導(dǎo)致水平放置的行李中物品重疊嚴(yán)重，因而在各視角投影圖像中提取被檢物特征困難。[0008] 德國Heimann公司的多視角X射線爆炸物自動(dòng)探測(cè)設(shè)備EDtS雖然采用3源5探的五視角工作模式，且在多視角布局上采用2個(gè)底照射線源和1個(gè)頂照射線源，每個(gè)底照射線源分別對(duì)應(yīng)2組探測(cè)器，頂照射線源對(duì)應(yīng)1組探測(cè)器形成5個(gè)視角，相對(duì)于美國VIVID公司的MVT而言，其多視角布局方式不會(huì)導(dǎo)致水平放置的行李物品發(fā)生重疊嚴(yán)重，且通過5個(gè)視角的投影圖像進(jìn)行三維重建的方式，其重建冗余度較大，模糊度較小，但是5個(gè)視角的工作模式卻容易導(dǎo)致探測(cè)過程中特征匹配困難，且在行李物品情況比較復(fù)雜的情況下，其探測(cè)精度不高，探測(cè)效率低下，低通過速度。

實(shí)用新型內(nèi)容鑒于上述情況，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種特征匹配容易、探測(cè)精度高且利用多視角X射線對(duì)行李中爆炸物進(jìn)行探測(cè)的自動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)。[0010] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了下述技術(shù)方案 所述利用多視角X射線對(duì)行李中爆炸物進(jìn)行自動(dòng)探測(cè)的系統(tǒng)，包括左側(cè)頂照源探測(cè)模塊、右側(cè)底照源探測(cè)模塊、左側(cè)底照源探測(cè)模塊、綜合處理計(jì)算機(jī)、輸送機(jī)和輸送通道； 其中，所述左側(cè)頂照源探測(cè)模塊、右側(cè)底照源探測(cè)模塊和左側(cè)底照源探測(cè)模塊為裝設(shè)于所述輸送通道中，且分別構(gòu)成第一視角、第二視角、第三視角，該所述左側(cè)頂照源探測(cè)模塊、右側(cè)底照源探測(cè)模塊和左側(cè)底照源探測(cè)模塊產(chǎn)生透射被檢查行李的X射線以及接收透射過被檢查行李X射線所形成的雙能透射圖像，并將所獲取的雙能透射圖像發(fā)送給綜合處理計(jì)算機(jī)。 所述綜合處理計(jì)算機(jī)，其分別連接于所述左側(cè)頂照源探測(cè)模塊、右側(cè)底照源探測(cè)模塊和左側(cè)底照源探測(cè)模塊，且接收所述雙能透射圖像并對(duì)其進(jìn)行爆炸物材料探測(cè)以及根據(jù)所述第一視角、第二視角和第三視角的截面重建結(jié)果進(jìn)行密度探測(cè)，并根據(jù)材料探測(cè)結(jié)果與密度探測(cè)結(jié)果，決定是否對(duì)被檢查行李物品報(bào)警。[0014] 所述輸送機(jī)，其受控于所述綜合處理計(jì)算機(jī)。 所述輸送通道，其設(shè)置于輸送機(jī)中，且對(duì)被檢查行李物品進(jìn)行輸送。 此外，所述左側(cè)頂照源探測(cè)模塊包括左側(cè)頂照X射線源和第一探測(cè)器；所述右側(cè)
底照源探測(cè)模塊包括右側(cè)底照X射線源和第二探測(cè)器；所述左側(cè)底照低能X射線源、與該左
側(cè)底照低能X射線源的第三探測(cè)器、左側(cè)底照高能X射線源以及與所述左側(cè)底照高能X射
線源對(duì)應(yīng)的第四探測(cè)器。 所述第一探測(cè)器、第二探測(cè)器、第三探測(cè)器和第四探測(cè)器為L型探測(cè)器。 所述第三探測(cè)器為低能L型探測(cè)器，所述第四探測(cè)器為高能L型探測(cè)器。 工作時(shí)，行李通過輸送機(jī)送入至輸送通道，且依序經(jīng)過左側(cè)底照高能X射線源和
第四探測(cè)器，左側(cè)低能X射線源和第三探測(cè)器，右側(cè)底照X射線源和第二探測(cè)器，左側(cè)頂照
X射線源和第一探測(cè)器，且分別產(chǎn)生第一視角，第二視角，第三視角的雙能透射圖像，所述綜
合處理計(jì)算機(jī)中接收該所述雙能透射圖像并對(duì)其進(jìn)行材料探測(cè)和根據(jù)三個(gè)視角的截面重
4建結(jié)果進(jìn)行密度的自動(dòng)探測(cè)，并根據(jù)該材料探測(cè)及密度探測(cè)結(jié)果去決定是否予以爆炸物報(bào)
氛 相比較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型所述利用多視角X射線對(duì)行李爆炸物進(jìn)行自動(dòng)探測(cè)的系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn) (1)探測(cè)速度快，即，每小時(shí)可探測(cè)1800個(gè)包裹，適合于高通過率的行李安全檢查領(lǐng)域； (2)特征匹配容易，對(duì)于物品情況比較復(fù)雜的行李，其探測(cè)精度高，探測(cè)效率高。
圖1為本實(shí)用新型所述利用多視角X射線對(duì)行李中爆炸物進(jìn)行自動(dòng)探測(cè)的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型所述利用多視角X射線對(duì)行李中爆炸物進(jìn)行自動(dòng)探測(cè)的系統(tǒng)中輸送通道與X射線源、探測(cè)器位置的正視示意圖； 圖3為本實(shí)用新型所述利用多視角X射線對(duì)行李中爆炸物進(jìn)行自動(dòng)探測(cè)的工作流程圖； 圖4為圖3中步驟320計(jì)算Y方向重建多邊形交點(diǎn)示意圖； 圖5為圖3中步驟321多視角重建所建立的坐標(biāo)系示意圖； 圖6為圖3中步驟321確定的多視角代數(shù)重建模型示意圖； 圖7為圖3中步驟321所設(shè)計(jì)的多視角爆炸物數(shù)據(jù)庫示意圖； 圖8為利用本實(shí)用新型所述利用多視角X射線對(duì)行李中爆炸物進(jìn)行自動(dòng)探測(cè)的系
統(tǒng)進(jìn)行探測(cè)的實(shí)施例中所采集的一組原始高能圖像； 圖9為圖8對(duì)應(yīng)的材料自動(dòng)探測(cè)危險(xiǎn)區(qū)域提取結(jié)果示意圖； 圖10為圖9對(duì)應(yīng)的危險(xiǎn)區(qū)域匹配結(jié)果示意圖； 圖11為圖9中兩個(gè)物體某截面的多視角重建結(jié)果示意圖； 圖12為圖8中兩個(gè)物體對(duì)應(yīng)的密度探測(cè)結(jié)果示意圖； 圖13為圖9中兩個(gè)物體的最終報(bào)警結(jié)果。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例子來對(duì)本實(shí)用新型所述利用多視角X射線對(duì)行李中爆炸物進(jìn)行自動(dòng)探測(cè)的系統(tǒng)作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。 本實(shí)用新型所述利用多視角X射線對(duì)行李中爆炸物進(jìn)行自動(dòng)探測(cè)的系統(tǒng)為利用多視角X射線對(duì)行李中爆炸物進(jìn)行自動(dòng)探測(cè)，參照?qǐng)D1和圖2中所示，該裝置包括綜合處理計(jì)算機(jī)8、輸送機(jī)11、輸送通道7、左側(cè)頂照源探測(cè)模塊、右側(cè)底照源探測(cè)模塊和左側(cè)底照源探測(cè)模塊； 所述左側(cè)頂照源探測(cè)模塊、右側(cè)底照源探測(cè)模塊和左側(cè)底照源探測(cè)模塊為用以產(chǎn)生透射被檢查行李的X射線以及接收透射過被檢查行李X射線的雙能透射圖像，并將獲取的雙能透射圖像發(fā)送給綜合處理計(jì)算機(jī)，且該綜合處理計(jì)算機(jī)8在接收到該雙能透射圖像后對(duì)其進(jìn)行爆炸物材料探測(cè)和密度探測(cè)，并根據(jù)該探測(cè)結(jié)果去決定是否爆炸物報(bào)警。[0039] 其中，所述左側(cè)頂照源探測(cè)模塊包括左側(cè)頂照X射線源1和第一探測(cè)器2 ;所述右側(cè)底照源探測(cè)模塊包括右側(cè)底照X射線源4和第二探測(cè)器3 ;所述左側(cè)底照源探測(cè)模塊包括所述左側(cè)底照低能X射線源9、與該左側(cè)底照低能X射線源9的第三探測(cè)器5、左側(cè)底照高能X射線源10以及與所述左側(cè)底照高能X射線源10對(duì)應(yīng)的第四探測(cè)器6。[0040] 參照?qǐng)D2，上述左側(cè)頂照X射線源1、右側(cè)底照X射線源4、左側(cè)底照高能X射線源10、左側(cè)底照低能X射線源9為分別位于輸送通道7的不同方位，即，在所述輸送通道7的正視方向上，所述左側(cè)頂照X射線源1為設(shè)置于輸送通道7的左側(cè)頂部位置，所述右側(cè)底照X射線源4為設(shè)置于輸送通道7的底部右側(cè)，所述左側(cè)底照高能X射線源IO和左側(cè)底照低能X射線源9為設(shè)置于輸送通道7的底部左側(cè)，從而在輸送通道7的左側(cè)頂部、右側(cè)底部和左側(cè)底部三個(gè)角度構(gòu)成一個(gè)三視角的布局模式。 同樣，對(duì)應(yīng)于上述左側(cè)頂照X射線源1、右側(cè)底照X射線源4、左側(cè)底照高能X射線源10、左側(cè)底照低能X射線源9，與其對(duì)應(yīng)的第一探測(cè)器2、第二探測(cè)器3、第四探測(cè)器6、第三探測(cè)器5亦分別附著于所述輸送通道7的不同位置。 其中，所述左側(cè)頂照X射線源1和第一探測(cè)器2構(gòu)成第一視角(VI);所述右側(cè)底照X射線源4和第二探測(cè)器3構(gòu)成第二視角(V2);所述左側(cè)底照低能X射線源9、與該左側(cè)底照低能X射線源9的第三探測(cè)器5、左側(cè)底照高能X射線源10以及與所述左側(cè)底照高能X射線源10對(duì)應(yīng)的第四探測(cè)器6共同構(gòu)成第三視角(V3)。 此外，所述第一探測(cè)器2、第二探測(cè)器3、第四探測(cè)器6和第三探測(cè)器5為L型探測(cè)
器，且所述第四探測(cè)器6為高能探測(cè)器，所述第三探測(cè)器5為低能探測(cè)器。 圖3給出了本實(shí)用新型中所述利用多視角X射線對(duì)行李中爆炸物進(jìn)行自動(dòng)探測(cè)的
系統(tǒng)之工作流程圖，它主要包括以下4個(gè)步驟 步驟30 :采集三個(gè)視角的圖像數(shù)據(jù)； 步驟31:材料自動(dòng)探測(cè)； 步驟32:密度自動(dòng)探測(cè)； 步驟33 :根據(jù)材料特征與密度特征決定是否報(bào)警。 其中，所述三個(gè)視角分別包括由所述左側(cè)頂照X射線源1和第一探測(cè)器2構(gòu)成的第一視角(VI);所述右側(cè)底照X射線源4和第二探測(cè)器3構(gòu)成的第二視角(V2);所述左側(cè)底照低能X射線源9、與該左側(cè)底照低能X射線源9的第三探測(cè)器5、左側(cè)底照高能X射線源10以及與所述左側(cè)底照高能X射線源10對(duì)應(yīng)的第四探測(cè)器6構(gòu)成的第三視角(V3)。[0050] 所述圖像數(shù)據(jù)包括高能圖像信號(hào)和低能圖像信號(hào)，即前述雙能透射圖像。[0051] 在上述步驟30中，且結(jié)合圖1和圖5中所示，行李12通過輸送機(jī)11送入輸送通道7，且依序經(jīng)過左側(cè)底照高能X射線源10和第四探測(cè)器6，左側(cè)低能X射線源9和第三探測(cè)器5，右側(cè)底照X射線源4和第二探測(cè)器3，左側(cè)頂照X射線源1和第一探測(cè)器2，分別產(chǎn)生VI， V2， V3視角的雙能量圖像信號(hào)，并傳送到綜合處理計(jì)算機(jī)8中進(jìn)行后續(xù)步驟31至33的操作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)爆炸物自動(dòng)探測(cè)及探測(cè)結(jié)果的顯示。[0052] 步驟31中所述材料自動(dòng)探測(cè)進(jìn)一步包括 步驟310 :對(duì)雙能透射圖像進(jìn)行圖像分割，并根據(jù)雙能量X射線材料分辨原理對(duì)分
割后的高能和低能圖像進(jìn)行材料特征識(shí)別，進(jìn)而得到符合爆炸物材料特征的危險(xiǎn)區(qū)域。 步驟311 :設(shè)定可靠性準(zhǔn)則，確定危險(xiǎn)區(qū)域中適合做密度計(jì)算的位置。 其中，對(duì)于所述步驟310，首先，將采集得到的雙能透射圖像進(jìn)行利用邊緣檢測(cè)算子進(jìn)行邊緣特征提取，并在邊緣特征的鄰域內(nèi)查找背景像素GB和包含背景的前景像素GT+B，這里背景像素Ge的灰度值大于包含背景的前景像素值G^，運(yùn)用以下公式在包含背景的前景像素值GT+B減去背景像素值GB，得到經(jīng)過背景剔除后的被分割前景圖像GT。[0056]GT = GT+^xGA ，其中，Ga是空氣下雙能透射圖像的灰度值。 其次，在上述基礎(chǔ)上根據(jù)雙能量X射線材料分辨原理對(duì)分割后的高能和低能圖像進(jìn)行材料特征識(shí)別，得到符合爆炸物材料特征的危險(xiǎn)區(qū)域。 所述雙能量X射線材料分辨原理是雙能量X射線照射到某種材料上，根據(jù)該材料
對(duì)高能X射線吸收量和低能X射線吸收量的比率不同，來分辨不同的材料。 而對(duì)于經(jīng)過步驟310提取出的危險(xiǎn)區(qū)域，在理想狀況下，適合做密度計(jì)算的危險(xiǎn)
區(qū)域切片投影應(yīng)當(dāng)具有灰度均勻、不被高原子序數(shù)物質(zhì)遮擋、具有一定寬度和射線能完全
射穿危險(xiǎn)物的基本特征。 因此，在步驟311中，且根據(jù)以下的可靠性準(zhǔn)則確定危險(xiǎn)區(qū)域中適合做密度計(jì)算的切片位置切片內(nèi)部灰度變化平緩，切片的邊緣附近灰度正常，切片的寬度適當(dāng)，切片的邊緣或內(nèi)部不被高原子序數(shù)物質(zhì)遮擋。實(shí)際操作中，亦可利用與上述可靠性準(zhǔn)則相反的規(guī)則去確定出危險(xiǎn)區(qū)域中不適合做密度計(jì)算的切片位置，那么剩余的切片就是適合參與密度計(jì)算的切片。 此外，由于是否對(duì)被檢查的物品報(bào)警需要結(jié)合該物品的材料探測(cè)結(jié)果與密度探測(cè)
結(jié)果來決定，因此在對(duì)各視角高能圖像進(jìn)行材料自動(dòng)探測(cè)得到其中的危險(xiǎn)區(qū)域之后，還需
要對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行密度自動(dòng)探測(cè)。
步驟32中所述密度自動(dòng)探測(cè)進(jìn)一步包括 步驟320 :多視角危險(xiǎn)區(qū)域匹配，設(shè)定匹配規(guī)則，找出不同視角圖像中代表同一物體的危險(xiǎn)區(qū)域。
步驟321 :通過多視角重建，獲得危險(xiǎn)區(qū)域的密度探測(cè)結(jié)果。 其中，對(duì)于步驟320，在多視角圖像在經(jīng)過步驟31后，每個(gè)視角圖像中都可能會(huì)包含多組危險(xiǎn)區(qū)域信息，為了計(jì)算危險(xiǎn)區(qū)域的密度結(jié)果，步驟32首先需要將代表同一物體的一組危險(xiǎn)區(qū)域從所有危險(xiǎn)區(qū)域中正確查找出來，本實(shí)用新型在步驟320完成三個(gè)視角同組危險(xiǎn)區(qū)域的匹配工作。 匹配流程為首先通過危險(xiǎn)區(qū)域遍歷得到三個(gè)視角危險(xiǎn)區(qū)域中的一組危險(xiǎn)區(qū)域數(shù)據(jù)。根據(jù)各種組合方式判斷是否能匹配成功，完成判斷后再進(jìn)行下一組危險(xiǎn)區(qū)域的匹配操作，直到所有遍歷危險(xiǎn)區(qū)域都完成判斷。 為了實(shí)現(xiàn)不同視角中危險(xiǎn)區(qū)域的各種組合，需要進(jìn)行7種排列組合的匹配工作。需要說明的是，由于起始視角不同，其匹配的結(jié)果也會(huì)不同，因此在實(shí)際應(yīng)用中需要考慮是以哪個(gè)視角為起始視角進(jìn)行匹配。 假設(shè)以V3-V2-V1的順序表示一組危險(xiǎn)區(qū)域信息，則根據(jù)三視角危險(xiǎn)區(qū)域的所有組合進(jìn)行危險(xiǎn)區(qū)域遍歷的方法需要首先從V3、 V2、 VI視角各拿出一個(gè)危險(xiǎn)區(qū)域，定義報(bào)警危險(xiǎn)區(qū)域表示為a，獲得一組排列組合，然后將組合中所有標(biāo)記為a的位置按照V3、 V2、 VI順序，分別作為起始視角進(jìn)行匹配。 假設(shè)V1、V2、V3代表三個(gè)視角的危險(xiǎn)區(qū)域，以VI作為起始視角，V^為VI危險(xiǎn)區(qū)X方向起始坐標(biāo)，V1E為VI危險(xiǎn)區(qū)X方向終止坐標(biāo)，V2S為V2危險(xiǎn)區(qū)X方向起始坐標(biāo)，V2E為V2危險(xiǎn)區(qū)X方向終止坐標(biāo)，V3S為V3危險(xiǎn)區(qū)X方向起始坐標(biāo)，V3E為V3危險(xiǎn)區(qū)X方向終止坐標(biāo)，Tl為一個(gè)經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)值，T2為大于Tl的另一常數(shù)值，判斷是否匹配的條件有三個(gè)，分為組合1、組合2、組合3，它們的含義如下[0070] 1)組合1原則: 條件1 :abs(Vls-V2s)《Tl且abs(Vls_V3s)《Tl[0072] 條件2 :abs (V1E_V2E)《Tl且abs (V1E_V3E)《Tl 條件3 :在條件1及條件2都成立后，采用Y方向重建多邊形交點(diǎn)判斷方法判斷在射線掃描方向是否滿足條件。如果也滿足，則該組危險(xiǎn)區(qū)域就認(rèn)為是匹配的危險(xiǎn)區(qū)域。[0074] 2)組合2原則: 條件1 :abs (V1S_V2S) > Tl且abs (V1S_V2S)《T2且abs (V1S_V3S)《Tl[0076] 或者:abs (V1S_V3S) > Tl且abs (V1S_V3S)《T2且abs (V1S_V2S)《Tl[0077] 條件2 :abs (V1E_V2E)《Tl且abs (V1E_V3E)《Tl 條件3 :在條件1及條件2都成立后，采用Y方向重建多邊形交點(diǎn)判斷方法判斷在射線掃描方向是否滿足條件。如果也滿足，則該組危險(xiǎn)區(qū)域就認(rèn)為是匹配的危險(xiǎn)區(qū)域。[0079] 3)組合3原則: 條件1 :abs (V1E_V2E) > Tl且abs (V1E_V2E)《T2且abs (V1E_V3E)《Tl[0081] 或者abs (V1E_V3E) > Tl且abs (V1E_V3E)《T2且abs (V1E_V2E)《Tl條件2 :[0082] abs (V1S_V2S)《Tl且abs (V1S_V3S)《Tl 條件3 :在條件1及條件2都成立后，采用Y方向重建多邊形交點(diǎn)判斷方法判斷在射線掃描方向是否滿足條件。如果也滿足，則該組危險(xiǎn)區(qū)域就認(rèn)為是匹配的危險(xiǎn)區(qū)域。[0084] 組合3的情況類似于組合2原則，只是不滿足小于Tl的邊為終止邊。[0085] 危險(xiǎn)區(qū)域匹配組合條件中的Y方向重建多邊形交點(diǎn)判斷方法是根據(jù)三視角起始和終止射線與被檢物相交，利用所圍成的多邊形的交點(diǎn)個(gè)數(shù)來進(jìn)行判斷，如果交點(diǎn)個(gè)數(shù)大于等于4，就認(rèn)為滿足匹配條件。參看圖4，每個(gè)射線源與行李12(被檢物)都有起始和終止兩條交線(對(duì)應(yīng)于危險(xiǎn)區(qū)域的上下邊)，三個(gè)視角的六條交線會(huì)圍成一個(gè)多邊形ABCDEF，如果這個(gè)多邊形頂點(diǎn)個(gè)數(shù)大于等于4個(gè)，并且都在坐標(biāo)系有效范圍(即通道有效范圍)，那么該組危險(xiǎn)區(qū)域就滿足Y方向匹配條件。 步驟321通過進(jìn)行被檢物截面多視角三維重建計(jì)算得到危險(xiǎn)區(qū)域的密度探測(cè)結(jié)果。 步驟321中，被檢物截面采用本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的多視角代數(shù)重建計(jì)算獲得。多視角代數(shù)重建計(jì)算按以下步驟完成 1)根據(jù)本實(shí)用新型提出的多視角X射線探測(cè)裝置建立多視角重建坐標(biāo)系，將通道截面以一個(gè)像素的寬度分為若干小正方形，并為每個(gè)單元格賦初值0，再以圖5所示方式建立坐標(biāo)系，(Vlx， Vly) 、 (V2x， V2y) 、 (V3x， V3y)分別代表圖4中左側(cè)頂照X射線源1、右側(cè)底照X射線源4、左側(cè)底照高能X射線源10的圓心坐標(biāo)。 2)確定多視角代數(shù)重建模型，多視角代數(shù)重建模型見圖6，該模型中其射線的寬度為零，射線之間的間距為像素寬度，權(quán)因子wij定義為第i條射線與第j個(gè)像素相交的長度，pi為第i條射線的投影值。[0090] 3)確定多視角代數(shù)重建計(jì)算的區(qū)域，根據(jù)三個(gè)視角的投影圖像求出三個(gè)視角將物體截面圍成的多邊形區(qū)域ABCDEF，見圖4。 4)根據(jù)確定的多視角代數(shù)重建模型和多視角代數(shù)重建計(jì)算的區(qū)域，多視角代數(shù)重建計(jì)算按以下公式進(jìn)行
<formula>formula see original document page 9</formula> 其中，k為迭代次數(shù)，f (k)ij是第k次迭代后&單元格的值，f (k+l)ij為第k+1次迭代后fij單元格的值，A為松弛系數(shù)，P為射線L對(duì)應(yīng)的投影值，Wi》表示射線L穿過單元
格fij的長度，v是射線L穿過包含在多邊形ABCDEF內(nèi)的單元格的總數(shù)，Wij是射線L穿過單元格fij的長度，tk為執(zhí)行加速迭代運(yùn)算的閾值，cik為第k次迭代的上限分割閾值，|3k為第k次迭代的下限分割閾值，N為滿足f (k) j > 13 (k)條件的象素個(gè)數(shù)。[0094] 根據(jù)以上公式，多視角代數(shù)重建計(jì)算包括常規(guī)迭代計(jì)算和加速迭代計(jì)算兩個(gè)迭代計(jì)算過程，利用加速迭代運(yùn)算，可以縮短迭代計(jì)算所用的時(shí)間，提高迭代計(jì)算的效率。[0095] 需要指出的是，以上多視角代數(shù)重建計(jì)算是假設(shè)被檢物內(nèi)部的密度是基本勻質(zhì)的前提下進(jìn)行的，即被檢物截面上每個(gè)像素上的值都相同，而其它區(qū)域因?yàn)椴淮嬖诒粰z物，可以認(rèn)為這些區(qū)域的像素值為O，也就是說，圖像上一部分被檢物所在區(qū)域的像素值為表示像素之大小的相等的正值，其它部分為0。 在步驟321，本實(shí)用新型涉及的一種多視角X射線投射成像爆炸物數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)原理是若X射線穿過被檢物的厚度為t，所得到的投影灰度值為Gt，那么可根據(jù)Gt與t來確定被檢物的電子密度。這樣，多視角X射線透射成像爆炸物數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)成橫坐標(biāo)為被檢物原子序數(shù)、縱軸為測(cè)量密度所圍成的二維"有效原子序數(shù)_密度"的判別平面，如圖7所示。根據(jù)爆炸物探測(cè)的需要，數(shù)據(jù)庫中有高密度爆炸物與低密度爆炸物兩個(gè)區(qū)。需要說明的是，為了提高密度探測(cè)的精確性，每一個(gè)視角都需要建立相應(yīng)的爆炸物數(shù)據(jù)庫，最終探測(cè)結(jié)果取三個(gè)視角探測(cè)值的平均。 在步驟33，根據(jù)步驟32危險(xiǎn)區(qū)域探測(cè)的結(jié)果，將落入爆炸物數(shù)據(jù)庫中高密度爆炸物區(qū)和低密度爆炸物區(qū)的物品判為爆炸物，予以報(bào)警；對(duì)落入爆炸物數(shù)據(jù)庫中其他區(qū)域?qū)?yīng)物品判為安全品，不予報(bào)警。 為了更好地體現(xiàn)本實(shí)用新型的效果，現(xiàn)以一組實(shí)際處理數(shù)據(jù)對(duì)本實(shí)用新型中涉及的一種利用多視角X射線對(duì)行李中爆炸物進(jìn)行快速自動(dòng)探測(cè)的裝置工作過程做進(jìn)一步的說明。 圖8給出了經(jīng)過步驟30得到的三視角高能圖像數(shù)據(jù)，其中A和B分別表示兩個(gè)物品圖像，經(jīng)過步驟310得到的危險(xiǎn)區(qū)域如圖9所示。對(duì)于步驟320中危險(xiǎn)區(qū)域的匹配結(jié)果為參看圖10中所示，接著進(jìn)入步驟321，圖IO是兩組物品的某一切片位置經(jīng)過多視角重建 計(jì)算得到的截面示意圖，再利用圖9所示意之爆炸物數(shù)據(jù)庫對(duì)兩組物品的原子序數(shù)與密度 進(jìn)行比對(duì)，且再參看圖10，得到的結(jié)果是第二組物品B在經(jīng)過步驟31后，雖然在材料性質(zhì) 上接近爆炸物，但是經(jīng)過步驟32后，確認(rèn)它的密度性質(zhì)并不符合爆炸物的要求，被確認(rèn)為 安全品；第一組物品A在材料性質(zhì)與密度性質(zhì)上都符合爆炸物的要求，在爆炸物數(shù)據(jù)庫中 且落入高密度爆炸物區(qū)中，被確認(rèn)為爆炸物。 圖13給出的為最終的報(bào)警結(jié)果，實(shí)際中，未報(bào)警物品，即第二組物品B是一瓶 380ml裝的純凈水，而報(bào)警物品，即第一組物品A是一個(gè)圓柱型模擬爆炸物，報(bào)警結(jié)果符合 被檢查物體的實(shí)際情況。
權(quán)利要求一種利用多視角X射線對(duì)行李中爆炸物進(jìn)行自動(dòng)探測(cè)的系統(tǒng)，其特征在于，包括左側(cè)頂照源探測(cè)模塊、右側(cè)底照源探測(cè)模塊、左側(cè)底照源探測(cè)模塊、綜合處理計(jì)算機(jī)、輸送機(jī)和輸送通道；其中，所述左側(cè)頂照源探測(cè)模塊、右側(cè)底照源探測(cè)模塊和左側(cè)底照源探測(cè)模塊為裝設(shè)于所述輸送通道中，且分別構(gòu)成第一視角、第二視角、第三視角，該所述左側(cè)頂照源探測(cè)模塊、右側(cè)底照源探測(cè)模塊和左側(cè)底照源探測(cè)模塊產(chǎn)生透射被檢查行李的X射線以及接收透射過被檢查行李X射線所形成的雙能透射圖像，并將所獲取的雙能透射圖像發(fā)送給綜合處理計(jì)算機(jī)；所述綜合處理計(jì)算機(jī)，其分別連接于所述左側(cè)頂照源探測(cè)模塊、右側(cè)底照源探測(cè)模塊和左側(cè)底照源探測(cè)模塊，且接收所述雙能透射圖像并對(duì)其進(jìn)行爆炸物材料探測(cè)以及根據(jù)所述第一視角、第二視角和第三視角的截面重建結(jié)果進(jìn)行密度探測(cè)，并根據(jù)材料探測(cè)結(jié)果與密度探測(cè)結(jié)果，決定是否對(duì)被檢查行李物品報(bào)警；所述輸送機(jī)，其受控于所述綜合處理計(jì)算機(jī)；所述輸送通道，其設(shè)置于輸送機(jī)中，且對(duì)被檢查行李物品進(jìn)行輸送。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述利用多視角X射線對(duì)行李中爆炸物進(jìn)行自動(dòng)探測(cè)的系統(tǒng)，其特 征在于，所述左側(cè)頂照源探測(cè)模塊包括左側(cè)頂照X射線源和第一探測(cè)器；所述右側(cè)底照源 探測(cè)模塊包括右側(cè)底照X射線源和第二探測(cè)器；所述左側(cè)底照低能X射線源、與該左側(cè)底照 低能X射線源的第三探測(cè)器、左側(cè)底照高能X射線源以及與所述左側(cè)底照高能X射線源對(duì) 應(yīng)的第四探測(cè)器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述利用多視角X射線對(duì)行李中爆炸物進(jìn)行自動(dòng)探測(cè)的系統(tǒng)，其特 征在于，所述第一探測(cè)器、第二探測(cè)器、第三探測(cè)器和第四探測(cè)器為L型探測(cè)器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述利用多視角X射線對(duì)行李中爆炸物進(jìn)行自動(dòng)探測(cè)的系統(tǒng)，其特 征在于，所述第三探測(cè)器為低能L型探測(cè)器，所述第四探測(cè)器為高能L型探測(cè)器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種利用多視角X射線對(duì)行李中爆炸物進(jìn)行自動(dòng)探測(cè)的系統(tǒng)，包括綜合處理計(jì)算機(jī)、輸送機(jī)、輸送通道及左側(cè)頂照源探測(cè)模塊、右側(cè)底照源探測(cè)模塊和左側(cè)底照源探測(cè)模塊；左側(cè)頂照源探測(cè)模塊、右側(cè)底照源探測(cè)模塊和左側(cè)底照源探測(cè)模塊分別形成第一視角、第二視角、第三視角，且用以產(chǎn)生透射被檢查行李的X射線及接收透射過被檢查行李X射線所形成的雙能透射圖像，并將所獲取的雙能透射圖像發(fā)送給綜合處理計(jì)算機(jī)，且該綜合處理計(jì)算機(jī)接收該雙能透射圖像并對(duì)其進(jìn)行爆炸物材料探測(cè)及根據(jù)第一、第二和第三視角的截面重建結(jié)果進(jìn)行密度探測(cè)，并根據(jù)探測(cè)結(jié)果決定是否報(bào)警。本新型優(yōu)點(diǎn)在于探測(cè)速度快，特征匹配容易，探測(cè)精度高，探測(cè)效率高。
文檔編號(hào)G01N23/083GK201514387SQ20092010979
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日
發(fā)明者孔維武, 李宏偉, 李永清, 楊桂文, 楊立瑞, 王勇 申請(qǐng)人:公安部第一研究所;北京中盾安民分析技術(shù)有限公司