多級(jí)安全屏蔽系統(tǒng)和智能通信系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】多級(jí)安全屏蔽系統(tǒng)和智能通信系統(tǒng)。一種用于屏蔽容器的多級(jí)屏蔽系統(tǒng)包括包含透射X射線設(shè)備的預(yù)屏蔽級(jí)。該預(yù)屏蔽級(jí)被配置成生成與容器的內(nèi)含物相關(guān)聯(lián)的約束數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)還包括包含X射線衍射成像（XDI）設(shè)備的屏蔽級(jí)。該屏蔽級(jí)被配置成生成與容器的內(nèi)含物相關(guān)聯(lián)的圖像數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)還包括被耦合到預(yù)屏蔽級(jí)和屏蔽級(jí)的通信系統(tǒng)。該通信系統(tǒng)被配置成接收和發(fā)射約束數(shù)據(jù)并至少部分地根據(jù)約束數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)來重構(gòu)容器的至少一個(gè)圖像。
【專利說明】多級(jí)安全屏蔽系統(tǒng)和智能通信系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文所述實(shí)施例一般地涉及安全屏蔽系統(tǒng)，并且更具體地涉及在級(jí)之間具有智能通信系統(tǒng)的多級(jí)安全屏蔽系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]用于屏蔽感興趣的材料和物品(item)的容器的許多已知安全系統(tǒng)包括兩級(jí)屏蔽系統(tǒng)。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“感興趣材料”和“感興趣物品”指的是違禁物質(zhì)，在沒有限制的情況下諸如可在容器的被檢查區(qū)域中構(gòu)成威脅的爆炸物、麻醉藥以及武器。并且，如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“容器”在沒有限制的情況下指的是行李、裝運(yùn)包裝和包裹、袋、貨物以及交通工具。
[0003]第一級(jí)通常是預(yù)屏蔽級(jí)，其使用X射線設(shè)備，諸如透射預(yù)屏蔽器，例如單視圖設(shè)備、先進(jìn)技術(shù)多視圖設(shè)備以及計(jì)算斷層攝影(CT)系統(tǒng)。此類預(yù)屏蔽通常是在隨身行李屏蔽(CBS)檢查點(diǎn)和/或托運(yùn)行李屏蔽(HBS)檢查點(diǎn)處執(zhí)行。并且，雖然此類預(yù)屏蔽設(shè)備促進(jìn)使用此類預(yù)屏蔽設(shè)備的空間分辨力性質(zhì)來確定容器中的對(duì)象的密度(包括此類對(duì)象的相對(duì)密度)以及容器內(nèi)的對(duì)象的近似坐標(biāo)，但其并不是分子特定的。因此，通常在預(yù)屏蔽級(jí)下游使用第二級(jí)。該第二級(jí)是使用X射線衍射成像(XDI)設(shè)備來分辨由X射線預(yù)屏蔽器引起的警報(bào)的屏蔽級(jí)。XDI設(shè)備的分子特定檢測(cè)性能使得其能夠準(zhǔn)確地分辨由透射預(yù)屏蔽器引起的警報(bào)。此類XDI設(shè)備生成用X射線照射的每個(gè)物質(zhì)的衍射輪廓。由于此類材料通常具有已知且可辨別X射線衍射(XRD)簽名，所以促進(jìn)了違禁物品和物質(zhì)的檢測(cè)和識(shí)別。
[0004]此類預(yù)屏蔽級(jí)透射X射線系統(tǒng)具有增加假警報(bào)率(FAR)的趨向。并且，此類預(yù)屏蔽級(jí)僅經(jīng)由簡(jiǎn)單通信級(jí)將近似威脅坐標(biāo)和假定威脅的屬性轉(zhuǎn)移到后續(xù)XDI掃描儀。因此，必須增加由XDI設(shè)備進(jìn)行的X射線掃描的照射功率并延長(zhǎng)掃描周期以準(zhǔn)確地分辨警報(bào)。掃描周期和功率使用的此類增加增加了屏蔽的成本。并且，由于預(yù)屏蔽級(jí)與XDI掃描儀之間的通信僅僅是單向的，所以不存在反饋機(jī)制以校準(zhǔn)預(yù)屏蔽級(jí)以改善警報(bào)準(zhǔn)確度并減少FAR。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個(gè)方面中，提供了一種用于屏蔽容器的多級(jí)屏蔽系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括包含透射X射線設(shè)備的預(yù)屏蔽級(jí)。該預(yù)屏蔽級(jí)被配置成生成與容器的內(nèi)含物相關(guān)聯(lián)的約束數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)還包括包含X射線衍射成像(XDI)設(shè)備的屏蔽級(jí)。該屏蔽級(jí)被配置成生成與容器的內(nèi)含物相關(guān)聯(lián)的圖像數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)還包括被耦合到預(yù)屏蔽級(jí)和屏蔽級(jí)的通信系統(tǒng)。該通信系統(tǒng)被配置成接收和發(fā)射約束數(shù)據(jù)并至少部分地根據(jù)約束數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)來重構(gòu)容器的至少一個(gè)圖像。
[0006]在另一方面中，提供了一種執(zhí)行容器的安全屏蔽的方法。該方法包括用預(yù)屏蔽級(jí)X射線設(shè)備來照射容器并生成與容器的內(nèi)含物相關(guān)聯(lián)的約束數(shù)據(jù)。該方法還包括將約束數(shù)據(jù)發(fā)射到通信系統(tǒng)并用屏蔽級(jí)X射線設(shè)備來照射容器。該方法還包括至少部分地根據(jù)約束數(shù)據(jù)來重構(gòu)容器的至少一個(gè)圖像。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1一4示出了本文所述系統(tǒng)和方法的示例性實(shí)施例。
[0008]圖1是不例性現(xiàn)有技術(shù)兩級(jí)屏蔽系統(tǒng)的不意性框圖；
圖2是在兩個(gè)級(jí)之間具有示例性通信系統(tǒng)的示例性兩級(jí)屏蔽系統(tǒng)的示意性框圖；
圖3是圖2中所示的通信系統(tǒng)的示意性框圖；以及圖4是操作圖2和3中所示的兩級(jí)屏蔽系統(tǒng)的示例性方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0009]本文所述的在級(jí)之間具有智能通信系統(tǒng)的多級(jí)安全屏蔽系統(tǒng)促進(jìn)預(yù)屏蔽器圖像和X射線衍射成像(XDI)掃描儀的節(jié)省成本的增強(qiáng)的集成，因此增強(qiáng)了安全掃描系統(tǒng)的總體性能。具體地，與許多已知安全掃描系統(tǒng)相反，如本文所述的具有智能通信系統(tǒng)的多級(jí)安全屏蔽系統(tǒng)促進(jìn)超過僅威脅坐標(biāo)和假定威脅的屬性經(jīng)由簡(jiǎn)單通信級(jí)到后續(xù)XDI掃描儀的僅有轉(zhuǎn)移。更具體地，本文所述的系統(tǒng)從預(yù)屏蔽器級(jí)收集潛在威脅信息并在透射到XDI掃描儀級(jí)之前將此類信息發(fā)射到“智能”通信級(jí)。如本文所述的“智能”通信級(jí)執(zhí)行任務(wù)，其除轉(zhuǎn)移潛在威脅的容器坐標(biāo)和假定屬性之外，還包括使用預(yù)屏蔽器圖像來約束XDI圖像以改善容器內(nèi)的空間分辨力且減少噪聲，幫助屬于被研究的容器中的同一對(duì)象的體素的聚合，并根據(jù)潛在威脅來實(shí)時(shí)地改寫XDI掃描儀的操作參數(shù)。因此，在恒定X射線源通量下增強(qiáng)威脅檢測(cè)，從而維持恒定的X射線劑量率和功率消耗。并且，通過“智能”通信級(jí)來智能地使用信息以基于預(yù)屏蔽器信息和XDI信息兩者來作出威脅/無威脅決定以分辨由預(yù)屏蔽器引起的警報(bào)促進(jìn)減少假警報(bào)率(FAR)，而無論檢測(cè)的頻率和速率如何。
[0010]圖1是示例性現(xiàn)有技術(shù)兩級(jí)屏蔽系統(tǒng)100的示意性框圖。系統(tǒng)100包括X射線預(yù)屏蔽器102，其可以是單能類型或雙能類型。系統(tǒng)100還包括在X射線預(yù)屏蔽器102下游的XDI屏蔽器104，在其之間具有簡(jiǎn)單的通信級(jí)106。X射線預(yù)屏蔽器102是第一、預(yù)屏蔽級(jí)，其使用X射線設(shè)備，諸如透射預(yù)屏蔽器，例如單視圖設(shè)備、先進(jìn)技術(shù)多視圖設(shè)備以及計(jì)算斷層攝影(CT)系統(tǒng)(兩者都未示出)。此類預(yù)屏蔽通常是在隨身行李屏蔽(CBS)檢查點(diǎn)和/或托運(yùn)行李屏蔽(HBS)檢查點(diǎn)(兩者都未示出)處執(zhí)行。此類X射線預(yù)屏蔽器102促進(jìn)使用此類預(yù)屏蔽設(shè)備的空間分辨力性質(zhì)來確定容器中的對(duì)象的密度(兩者都未示出)(包括此類對(duì)象的相對(duì)密度)以及容器內(nèi)的對(duì)象的近似坐標(biāo)。
[0011]然而，X射線預(yù)屏蔽器102并非分子特定的。因此，在預(yù)屏蔽級(jí)102下游使用第二級(jí)，即XDI屏蔽器104。第二級(jí)是使用XDI設(shè)備(未示出)來分辨由X射線預(yù)屏蔽器102引起的警戒/警報(bào)的屏蔽級(jí)。具體地，X射線預(yù)屏蔽器102經(jīng)由簡(jiǎn)單通信級(jí)106將表示容器中的潛在威脅的位置的坐標(biāo)和該威脅的假定屬性轉(zhuǎn)移到XDI屏蔽器104。由于其增強(qiáng)的檢測(cè)性能，即分子特定檢測(cè)性能，XDI屏蔽器104準(zhǔn)確地分辨由X射線預(yù)屏蔽器102引起的警戒/警報(bào)。XDI屏蔽器104生成用X射線照射的每個(gè)物質(zhì)的衍射輪廓。此類材料通常具有已知和可辨別X射線衍射(XRD)簽名。因此，促進(jìn)了違禁物品和物質(zhì)的檢測(cè)和識(shí)別。
[0012]在操作中，使用處理設(shè)備(未示出)將來自XDI屏蔽器104的數(shù)據(jù)鏡像到四維(4D)目標(biāo)矩陣(未示出)上。此矩陣最初限定三個(gè)空間維度，即由定義容器的三維(3D)表示的對(duì)象體素(未示出)的高度維度、寬度維度以及長(zhǎng)度維度定義的位置。另外，每個(gè)體素具有通過動(dòng)量傳遞參數(shù)定義的第四、即動(dòng)量維度:
X = sin ( Θ /2) / λ ,等式(I)
其中，Θ是散射角且λ是光子波長(zhǎng)。動(dòng)量維度表不該體素中的材料的X射線相干散射特性。將檢測(cè)器數(shù)據(jù)鏡像到4D對(duì)象體素上導(dǎo)致容器內(nèi)含物的“第零(O)階”估計(jì)。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“第O階近似”和“第O階估計(jì)”表示從多個(gè)簡(jiǎn)化假設(shè)導(dǎo)出的體素的內(nèi)含物的屬性的第一近似。
[0013]圖2是在兩個(gè)級(jí)之間具有示例性通信系統(tǒng)202的示例性兩級(jí)屏蔽系統(tǒng)200的示意性框圖。在本示例性實(shí)施例中，系統(tǒng)200包括第一級(jí)，即類似于X射線預(yù)屏蔽器102 (圖1中示出)的預(yù)屏蔽級(jí)204。因此，預(yù)屏蔽級(jí)204包括至少一個(gè)X射線預(yù)屏蔽設(shè)備(未示出)，其可以是單能類型或雙能類型。此外，預(yù)屏蔽級(jí)204可包括使得如本文所述的系統(tǒng)200和預(yù)屏蔽級(jí)204能夠操作的任何設(shè)備和/或系統(tǒng)，在沒有限制的情況下，包括透射預(yù)屏蔽器，例如單視圖設(shè)備、先進(jìn)技術(shù)多視圖設(shè)備以及計(jì)算斷層攝像(CT)系統(tǒng)。此類預(yù)屏蔽通常是在隨身行李屏蔽(CBS)檢查點(diǎn)和/或托運(yùn)行李屏蔽(HBS)檢查點(diǎn)(兩者都未示出)處執(zhí)行。并且，預(yù)屏蔽級(jí)204使用此類預(yù)屏蔽設(shè)備的空間分辨力性質(zhì)來促進(jìn)確定容器中的對(duì)象(兩者都未示出)的密度(包括此類對(duì)象的相對(duì)密度)以及容器內(nèi)的對(duì)象的近似坐標(biāo)。如下面進(jìn)一步所述的，生成此類數(shù)據(jù)促進(jìn)預(yù)屏蔽級(jí)204生成與容器的內(nèi)含物相關(guān)聯(lián)的約束數(shù)據(jù)。
[0014]兩級(jí)屏蔽系統(tǒng)200還包括第二級(jí)，即在預(yù)屏蔽級(jí)204下游的XDI屏蔽級(jí)206。XDI屏蔽級(jí)206類似于XDI屏蔽器104 (在圖1中示出)，其使用XDI設(shè)備(未示出)來分辨由預(yù)屏蔽級(jí)204引起的警戒/警報(bào)。XDI屏蔽級(jí)206的增強(qiáng)檢測(cè)性能、即分子特定檢測(cè)性能生成用X射線照射的每個(gè)物質(zhì)的衍射輪廓。XDI屏蔽級(jí)206被配置成從預(yù)屏蔽級(jí)204接收約束數(shù)據(jù)并至少部分地根據(jù)約束數(shù)據(jù)(下面進(jìn)一步討論)重構(gòu)被仔細(xì)檢查的容器的至少一個(gè)圖像。XDI屏蔽級(jí)206的檢測(cè)性能、即分子特定檢測(cè)性能被進(jìn)一步增強(qiáng)。XDI屏蔽級(jí)206生成用X射線照射的每個(gè)物質(zhì)的衍射輪廓。此類材料通常具有已知和可辨別X射線衍射(XRD)簽名。因此，促進(jìn)了違禁物品和物質(zhì)的檢測(cè)和識(shí)別。約束XDI屏蔽級(jí)206的操作增強(qiáng)此類檢測(cè)和識(shí)別的準(zhǔn)確度、時(shí)間性以及成本，如下面進(jìn)一步討論的。
[0015]兩級(jí)屏蔽系統(tǒng)200還包括被耦合到預(yù)屏蔽級(jí)204和XDI屏蔽級(jí)206的智能通信系統(tǒng)202。智能通信系統(tǒng)202被配置成以與X射線預(yù)屏蔽器102和簡(jiǎn)單通信級(jí)106 (兩者都在圖1中示出)類似的方式如箭頭208所示地從預(yù)屏蔽級(jí)202接收信息。然而，與僅共享從簡(jiǎn)單通信級(jí)106到XDI屏蔽器104的單向通信的簡(jiǎn)單通信級(jí)106與XDI屏蔽器104 (兩者都在圖1中示出)之間的關(guān)系相反，智能通信系統(tǒng)202和XDI屏蔽級(jí)206共享如箭頭210所示的雙向通信。
[0016]圖3是智能通信系統(tǒng)202的示意性框圖。智能通信系統(tǒng)202包括至少一個(gè)處理設(shè)備212。在某些實(shí)施例中，處理設(shè)備212可包括在預(yù)屏蔽級(jí)204和XDI屏蔽級(jí)206的一個(gè)或兩個(gè)中的設(shè)備。在本示例性實(shí)施例中，處理設(shè)備212通過第一輸入/輸出(I/O)設(shè)備214被耦合到預(yù)屏蔽級(jí)204并通過第二 I/O設(shè)備216被耦合到XDI屏蔽級(jí)206。處理設(shè)備212以及智能通信系統(tǒng)202的其余部分包括使得如本文所述的智能通信系統(tǒng)202和兩級(jí)屏蔽系統(tǒng)200能夠操作的所需硬件、軟件、固件以及通信協(xié)議。
[0017]如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“處理器”和“處理設(shè)備”不僅限于在本領(lǐng)域中稱為計(jì)算機(jī)的那些集成電路，而是廣泛地指的是微控制器、微型計(jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器(PLC)、專用集成電路、以及其它可編程電路，并且這些術(shù)語(yǔ)在本文中可互換地使用。在本文所述實(shí)施例中，存儲(chǔ)器可包括但不限于計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，諸如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)以及計(jì)算機(jī)可讀非易失性介質(zhì)，諸如閃速存儲(chǔ)器。替換地，還可以使用軟盤、壓縮磁盤一只讀存儲(chǔ)器(⑶-ROM)、磁光盤(MOD)、和/或數(shù)字多功能磁盤(DVD)。并且，在本文所述的實(shí)施例中，附加輸入通道可以是但不限于與操作者接口相關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備，諸如鼠標(biāo)和鍵盤。替換地，還可以使用其它計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備，其可包括例如但不限于掃描儀。此外，在本示例性實(shí)施例中，附加輸出通道可包括但不限于操作者接口監(jiān)視器。
[0018]如本文所述的處理設(shè)備212和其它處理器(未示出)處理從多個(gè)電氣和電子設(shè)備發(fā)射的信息，在沒有限制的情況下，其包括預(yù)屏蔽級(jí)204和XDI屏蔽級(jí)206。存儲(chǔ)器設(shè)備(未示出)和存儲(chǔ)設(shè)備(未示出)存儲(chǔ)并轉(zhuǎn)移信息和指令以由處理設(shè)備212執(zhí)行。此類存儲(chǔ)器設(shè)備和儲(chǔ)存設(shè)備還可以被用來存儲(chǔ)并在由處理設(shè)備212執(zhí)行指令期間向處理設(shè)備212提供臨時(shí)變量、靜態(tài)(即非易失性和非變化的)信息和指令或其它中間信息。所執(zhí)行的指令包括但不限于從預(yù)屏蔽級(jí)204和XDI屏蔽級(jí)206發(fā)射的信號(hào)的分析。指令序列的執(zhí)行不限于硬件電路和軟件指令的任何特定組合。
[0019]參考圖2和3，預(yù)屏蔽級(jí)204生成與被考慮的容器的內(nèi)含物相關(guān)聯(lián)的約束數(shù)據(jù)并將該約束數(shù)據(jù)發(fā)射到智能通信系統(tǒng)202，即處理設(shè)備212 (如箭頭208所示)。XDI屏蔽級(jí)206被配置成通過智能通信系統(tǒng)202從預(yù)屏蔽級(jí)204接收約束數(shù)據(jù)(如箭頭210所示)并至少部分地根據(jù)約束數(shù)據(jù)來重構(gòu)被仔細(xì)檢查的容器的至少一個(gè)圖像。此類約束數(shù)據(jù)可包括聚合的多個(gè)體素，從而相對(duì)于對(duì)象形狀和容器內(nèi)的位置坐標(biāo)中的至少一個(gè)來約束所述至少一個(gè)對(duì)象。
[0020]預(yù)屏蔽級(jí)204生成與由XDI屏蔽級(jí)206生成的圖像相比具有增強(qiáng)空間分辨力的圖像。因此，由預(yù)屏蔽級(jí)204生成的圖像提供用于約束被仔細(xì)檢查的容器內(nèi)的對(duì)象表面的形狀和位置的有用信息。與由XDI屏蔽級(jí)206生成的圖像數(shù)據(jù)組合，此信息顯著地改善了屬于一個(gè)和相同的對(duì)象的那些體素的識(shí)別，從而還進(jìn)一步增強(qiáng)檢測(cè)性能。由預(yù)屏蔽級(jí)204生成的圖像數(shù)據(jù)被發(fā)射到智能通信系統(tǒng)202，即處理設(shè)備212 (如箭頭208所示)。
[0021]如上文針對(duì)XDI屏蔽器104所述，使用處理設(shè)備212將來自XDI屏蔽級(jí)206的圖像數(shù)據(jù)鏡像到四維(4D)目標(biāo)矩陣(未示出)上(如箭頭210所示)。將檢測(cè)器數(shù)據(jù)鏡像到4D對(duì)象體素上導(dǎo)致容器中的內(nèi)含物的第O階近似?？梢栽谔幚碓O(shè)備212內(nèi)用迭代重構(gòu)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)第O階近似方面的改善。
[0022]迭代XDI重構(gòu)是用于改善空間分辨力并減少XDI圖像中的噪聲兩者的工具。此類迭代XDI重構(gòu)促進(jìn)處理設(shè)備212中的“正向建?！?，由此，被X射線束詢問的容器生成一組XDI檢測(cè)器信號(hào)(未示出)。給定某個(gè)最初假定容器，諸如由XDI屏蔽級(jí)206生成的第O階近似，正向模型預(yù)測(cè)XDI檢測(cè)器信號(hào)的值。然后將這些計(jì)算信號(hào)與作為掃描的結(jié)果而實(shí)際生成的檢測(cè)器信號(hào)、即實(shí)際掃描信號(hào)相比較。
[0023]計(jì)算被定義為實(shí)際掃描信號(hào)減去計(jì)算信號(hào)的一組差信號(hào)。這組差信號(hào)在逆向計(jì)算中被“向后投射”到4D對(duì)象體素矩陣上以修正第O階近似。正向計(jì)算、差的估計(jì)以及向后投射的此過程被迭代地使用以改善圖像的空間分辨力和噪聲性質(zhì)兩者。
[0024]如本文所述的迭代重構(gòu)技術(shù)包括在重構(gòu)中使用上述先驗(yàn)信息。此類先驗(yàn)信息自然地被提供在容器的預(yù)屏蔽級(jí)204捕獲的圖像中。例如，由預(yù)屏蔽級(jí)204生成的圖像可顯示在哪個(gè)對(duì)象區(qū)域中容器特別稠密或者特別透明。這些預(yù)屏蔽圖像通過第一 I/O設(shè)備214和智能通信系統(tǒng)202被傳達(dá)至處理設(shè)備212到達(dá)被以約束形式在處理設(shè)備212中編程的迭代重構(gòu)算法。例如，在物理上不合理的是當(dāng)預(yù)屏蔽器數(shù)據(jù)暗示容器沿著同一射線路徑或多或少地透明時(shí)，沿著來自X射線源的某個(gè)主射束射線路經(jīng)的XDI體素應(yīng)被稠密地填充(populate)。因此，預(yù)屏蔽級(jí)204作為預(yù)屏蔽級(jí)204的掃描的結(jié)果而以容器的透明度確定的形式生成透明度約束數(shù)據(jù)。此類透明度約束數(shù)據(jù)被發(fā)射到智能通信系統(tǒng)202(如箭頭208所示)。
[0025]使用如上所述的迭代重構(gòu)特征，處理設(shè)備212生成容器的X射線性質(zhì)的計(jì)算模型，其最佳地滿足預(yù)屏蔽器和XDI圖像數(shù)據(jù)兩者。將預(yù)屏蔽器數(shù)據(jù)并入到迭代XDI重構(gòu)程序中的總體效果是通過改善空間分辨力和減少重構(gòu)XDI圖像的噪聲來改善檢測(cè)性能。
[0026]通過體素聚合進(jìn)一步促進(jìn)了如上所述的迭代XDI重構(gòu)。在XDI掃描程序完成時(shí)，迭代XDI重構(gòu)模塊遞送被研究的容器的X射線性質(zhì)的4D體素圖(map)。為了減少XDI圖像噪聲，聚合屬于同一對(duì)象的體素，在沒有限制的情況下例如容器中的瓶子、袋子以及盒子。當(dāng)限定那些體素的對(duì)象的內(nèi)含物是同質(zhì)的時(shí)，此步驟增加在聚合體素范圍內(nèi)求和的總XRD輪廓的信噪比。存在可用于將屬于同一對(duì)象的體素聚合的許多算法，在沒有限制的情況下包括分段和互相關(guān)。因此，在本示例性實(shí)施例中，約束數(shù)據(jù)中的至少一些包括聚合的多個(gè)體素，從而相對(duì)于對(duì)象形狀和容器內(nèi)的對(duì)象位置的坐標(biāo)中的至少一個(gè)來約束所述至少一個(gè)對(duì)象。
[0027]此外，在本示例性實(shí)施例中，約束數(shù)據(jù)中的至少一些包括容器中的對(duì)象的衰減性質(zhì)，從而根據(jù)此類衰減性質(zhì)來至少部分地限定潛在威脅。如本文所述，預(yù)屏蔽級(jí)204在容器到達(dá)XDI屏蔽級(jí)206之前對(duì)其進(jìn)行成像。雖然預(yù)屏蔽級(jí)204具有有限的檢測(cè)能力，但其能夠測(cè)量容器的局部衰減性質(zhì)并經(jīng)由密度和平均原子數(shù)來至少指示容器中的對(duì)象(在沒有限制的情況下例如瓶子)是否包含燃料、水或氧化劑，諸如雙氧水。
[0028]因此，當(dāng)預(yù)屏蔽級(jí)204將威脅坐標(biāo)和假定威脅屬性轉(zhuǎn)移到智能通信系統(tǒng)202時(shí)，存在關(guān)于假定威脅(例如，燃料或氧化劑)的屬性的附加信息。因此，智能通信系統(tǒng)202使用“先驗(yàn)”預(yù)屏蔽器信息和關(guān)聯(lián)約束來促進(jìn)迭代XDI重構(gòu)，通過體素聚合和對(duì)象衰減性質(zhì)來重構(gòu)XDI數(shù)據(jù)以識(shí)別潛在威脅“對(duì)象”及其在容器中的坐標(biāo)而不僅僅是外觀的威脅體素。
[0029]此外，在本示例性實(shí)施例中，多級(jí)屏蔽系統(tǒng)200通過智能通信系統(tǒng)202被進(jìn)一步配置成至少部分地根據(jù)如由從預(yù)屏蔽級(jí)204發(fā)射的圖像和約束數(shù)據(jù)確定的潛在威脅來調(diào)節(jié)由XDI屏蔽級(jí)206進(jìn)行的容器照射。
[0030]一般地，烴類燃料在相對(duì)低的動(dòng)量下具有其主布拉格峰，即約I ηπΓ1。如果預(yù)屏蔽級(jí)204指示瓶子包含諸如丙酮之類的燃料，則能夠通過在恒定功率下降低X射線管電壓電位來獲取更高、更準(zhǔn)確的XDI信號(hào)，因此增加X射線管電流。較低的X射線管電位將關(guān)聯(lián)的韌致輻射或致動(dòng)輻射，發(fā)射頻譜的較高末端置于更接近燃料布拉格峰。相反地，如果預(yù)屏蔽級(jí)204暗示氧化劑的存在，在沒有限制的情況下，例如雙氧水，則通過在恒定功率下增加X射線管電壓電位并減小X射線生成電流來促進(jìn)韌致輻射頻譜與主布拉格峰位置的更加最佳的匹配，因?yàn)殡p氧水的布拉格峰處在比水的動(dòng)量更高的動(dòng)量下。
[0031]并且，如果容器的局部透射是高的，即如果容器的部分是相對(duì)透明的，則XDI屏蔽級(jí)206可在沒有隨著其掃描此對(duì)象區(qū)域時(shí)的顯著信號(hào)退化的情況下在較低功率下操作。相反地，在容器的局部透射是低的情況下，即如果容器的部分指示相對(duì)稠密的內(nèi)含物，則可以增加XDI屏蔽級(jí)206的功率以增強(qiáng)容器的檢查。
[0032]因此，基于此潛在威脅對(duì)象信息，智能通信系統(tǒng)202將自適應(yīng)信息發(fā)射到XDI屏蔽級(jí)206(如箭頭210所示)。例如并且在沒有限制的情況下，智能通信系統(tǒng)202調(diào)節(jié)到XDI屏蔽級(jí)206的電流和電壓值以增強(qiáng)其檢測(cè)性能。因此，可以使用此類信息來“即時(shí)地(on thefly)”改寫XDI屏蔽級(jí)206的操作特性。
[0033]因此，智能通信系統(tǒng)202被配置成至少部分地根據(jù)由預(yù)屏蔽級(jí)204生成并發(fā)射到智能通信系統(tǒng)202的約束數(shù)據(jù)來確定潛在威脅。此外，智能通信系統(tǒng)202被配置成將此約束數(shù)據(jù)以操作控制信號(hào)的形式發(fā)射到XDI屏蔽系統(tǒng)206以調(diào)節(jié)容器的照射和/或?qū)⒓s束數(shù)據(jù)的發(fā)射指引到用于XDI屏蔽系統(tǒng)206的控制器。
[0034]圖4是操作圖2和3中所示的兩級(jí)屏蔽系統(tǒng)200的示例性方法300的流程圖。方法300包括執(zhí)行容器的安全屏蔽，即用預(yù)屏蔽級(jí)X射線設(shè)備204 (在圖2和3中示出)來照射302容器。此照射302生成304與容器的內(nèi)含物相關(guān)聯(lián)的約束數(shù)據(jù)。由預(yù)屏蔽級(jí)204生成的約束數(shù)據(jù)被發(fā)射306到智能通信系統(tǒng)202 (在圖2和3中示出)，即處理設(shè)備212 (在圖2和3中示出)。用XDI屏蔽級(jí)X射線設(shè)備206 (在圖2和3中示出)來照射308容器，并獲得XDI圖像數(shù)據(jù)且將其發(fā)射到處理設(shè)備212。至少部分地根據(jù)處理單元212內(nèi)的約束數(shù)據(jù)來重構(gòu)310容器的至少一個(gè)圖像。具體地，通過至少部分地根據(jù)約束數(shù)據(jù)來確定潛在威脅并根據(jù)所確定的潛在威脅來調(diào)節(jié)容器的照射來使用約束數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)XDI屏蔽級(jí)206的操作。并且，具體地，通過智能通信系統(tǒng)202至少部分地根據(jù)約束數(shù)據(jù)來生成估計(jì)XDI圖像數(shù)據(jù)，XDI屏蔽級(jí)206根據(jù)容器的掃描來生成實(shí)際圖像數(shù)據(jù)，并且智能通信系統(tǒng)202計(jì)算估計(jì)XDI圖像數(shù)據(jù)與實(shí)際圖像數(shù)據(jù)之間的差來使用該約束數(shù)據(jù)促進(jìn)圖像的迭代重構(gòu)。
[0035]如針對(duì)本文的示例性實(shí)施例所述，智能通信系統(tǒng)202中的處理設(shè)備212執(zhí)行算法和指令以使得兩級(jí)屏蔽系統(tǒng)200能夠操作。替換地，系統(tǒng)200可包括分布式處理系統(tǒng)，其包括在功能上類似于嵌入預(yù)屏蔽級(jí)204、智能通信系統(tǒng)202以及XDI屏蔽級(jí)206中的每一個(gè)中的處理設(shè)備的處理設(shè)備，使得在預(yù)定處理設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)中執(zhí)行上文在本示例性實(shí)施例中所述的操作的至少一部分。例如且在沒有限制的情況下，將來自XDI屏蔽級(jí)206的圖像數(shù)據(jù)鏡像到四維(4D)目標(biāo)矩陣上并生成容器中的內(nèi)含物的第O階近似可至少部分地在被嵌入XDI屏蔽級(jí)206內(nèi)的處理設(shè)備中執(zhí)行。并且，例如且在沒有限制的情況下，可至少部分地在被嵌入XDI屏蔽級(jí)206內(nèi)的處理設(shè)備中執(zhí)行通過如上所述的迭代XDI重構(gòu)進(jìn)行的第O階近似方面的改善。此外，在替換實(shí)施例中，可以使用處理設(shè)備212的處理特征遍及使得如本文所述的系統(tǒng)200能夠操作的兩級(jí)屏蔽系統(tǒng)200的任何分布。
[0036]在級(jí)之間具有智能通信系統(tǒng)的上述多級(jí)安全屏蔽系統(tǒng)促進(jìn)預(yù)屏蔽器圖像和X射線衍射成像(XDI)掃描儀的節(jié)省成本的增強(qiáng)集成，因此增強(qiáng)了安全掃描系統(tǒng)的總體性能。具體地，與許多已知安全掃描系統(tǒng)相反，如本文所述的具有智能通信系統(tǒng)的多級(jí)安全屏蔽系統(tǒng)促進(jìn)超過僅威脅坐標(biāo)和假定威脅的屬性經(jīng)由簡(jiǎn)單通信級(jí)到后續(xù)XDI掃描儀的僅有轉(zhuǎn)移。更具體地，本文所述的系統(tǒng)從預(yù)屏蔽器級(jí)收集潛在威脅信息并在發(fā)射到XDI掃描儀級(jí)之前將此信息發(fā)射到“智能”通信級(jí)。如本文所述的“智能”通信級(jí)執(zhí)行任務(wù)，其除轉(zhuǎn)移潛在威脅的容器坐標(biāo)和假定屬性之外，還包括使用預(yù)屏蔽器圖像來約束XDI圖像以改善容器內(nèi)的空間分辨力且減少噪聲，幫助屬于被研究的容器中的同一對(duì)象的體素的聚合，并根據(jù)潛在威脅來實(shí)時(shí)地改寫XDI掃描儀的操作參數(shù)。因此，在恒定X射線源通量下增強(qiáng)威脅檢測(cè)，從而維持恒定的X射線劑量率和功率消耗。并且，通過“智能”通信級(jí)來智能地使用信息以基于預(yù)屏蔽器信息和XDI信息兩者來作出威脅/無威脅決定以分辨由預(yù)屏蔽器引起的警報(bào)促進(jìn)減少假警報(bào)率(FAR)，而無論檢測(cè)的頻率或速率如何。
[0037]本文所述系統(tǒng)和方法的技術(shù)效果包括以下各項(xiàng)中的至少一個(gè):Ca)轉(zhuǎn)移潛在威脅的容器坐標(biāo)和假定屬性；(b)使用預(yù)屏蔽器圖像來約束XDI圖像以改善容器內(nèi)的空間分辨力并減少噪聲；(C)將屬于被研究的容器中的同一對(duì)象的體素聚合；(d)根據(jù)由預(yù)屏蔽級(jí)識(shí)別的潛在威脅來實(shí)時(shí)地改寫XDI掃描儀的操作參數(shù)；(e)通過在不增加功率消耗和X射線劑量率的情況下減小假報(bào)警率而增強(qiáng)檢測(cè)性能；以及(f)使用由預(yù)屏蔽級(jí)生成的約束數(shù)據(jù)、至少部分地根據(jù)該約束數(shù)據(jù)生成的估計(jì)XDI圖像數(shù)據(jù)、由屏蔽級(jí)所執(zhí)行的掃描生成的實(shí)際圖像數(shù)據(jù)以及估計(jì)XDI圖像數(shù)據(jù)與實(shí)際圖像數(shù)據(jù)之間的計(jì)算差來迭代地重構(gòu)掃描圖像。
[0038]上文詳細(xì)地描述了在級(jí)之間具有智能通信系統(tǒng)的多級(jí)安全屏蔽系統(tǒng)的示例性實(shí)施例及使用其的方法。該方法和系統(tǒng)不限于本文所述的特定實(shí)施例，而是更確切地說，可獨(dú)立地且與本文所述的其它部件和/或步驟分開地利用系統(tǒng)的部件和/或方法的步驟。例如，還可以與其它檢測(cè)系統(tǒng)和方法相組合地使用該方法，并且其不限于僅僅用如本文所述的檢測(cè)系統(tǒng)和方法來實(shí)施。更確切地說，可結(jié)合許多其它多級(jí)安全屏蔽系統(tǒng)應(yīng)用來實(shí)施和利用本示例性實(shí)施例。
[0039]雖然可以在某些附圖中而不在其它圖中示出本發(fā)明的各種實(shí)施例的特定特征，但這僅僅是為了方便起見。根據(jù)本發(fā)明的原理，可與任何其它圖的任何特征相組合地參考和/或要求保護(hù)圖的任何特征。
[0040]本書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳方式，并且也使得任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制作和使用任何設(shè)備或系統(tǒng)并執(zhí)行任何并入的方法。本發(fā)明的可取得專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其它示例。如果其具有非不同于權(quán)利要求的字面語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)元件的話，或者如果其包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無實(shí)質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)元件的話，此其它示例意圖是在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于屏蔽容器的多級(jí)屏蔽系統(tǒng)，所述多級(jí)屏蔽系統(tǒng)包括: 預(yù)屏蔽級(jí)，包括透射X射線設(shè)備，所述預(yù)屏蔽級(jí)被配置成生成與容器的內(nèi)含物相關(guān)聯(lián)的約束數(shù)據(jù)； 屏蔽級(jí)，包括X射線衍射成像(XDI)設(shè)備，所述屏蔽級(jí)被配置成生成與容器的內(nèi)含物相關(guān)聯(lián)的圖像數(shù)據(jù)；以及 通信系統(tǒng)，被耦合到所述預(yù)屏蔽級(jí)和所述屏蔽級(jí)，所述通信系統(tǒng)被配置成接收和發(fā)射所述約束數(shù)據(jù)并至少部分地根據(jù)所述約束數(shù)據(jù)和所述圖像數(shù)據(jù)來重構(gòu)容器的至少一個(gè)圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級(jí)屏蔽系統(tǒng)， 其中，所述屏蔽級(jí)和所述通信系統(tǒng)中的至少一個(gè)被進(jìn)一步配置成使用所述約束數(shù)據(jù)來迭代地重構(gòu)容器的所述至少一個(gè)圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多級(jí)屏蔽系統(tǒng)， 其中，所述通信系統(tǒng)進(jìn)一步被配置成使用以下各項(xiàng)來迭代地重構(gòu)所述至少一個(gè)圖像: 至少部分地根據(jù)所述約束數(shù)據(jù)生成的估計(jì)XDI圖像數(shù)據(jù)； 由所述屏蔽級(jí)所執(zhí)行的掃描生成的實(shí)際圖像數(shù)據(jù)；以及 所述估計(jì)XDI圖像數(shù)據(jù)與實(shí)際圖像數(shù)據(jù)之間的計(jì)算差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級(jí)屏蔽系統(tǒng)， 其中，所述通信系統(tǒng)進(jìn)一步被配置成將多個(gè)體素聚合以至少部分地限定容器中的至少一個(gè)對(duì)象。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多級(jí)屏蔽系統(tǒng)， 其中，所述約束數(shù)據(jù)包括所述聚合的多個(gè)體素，從而相對(duì)于對(duì)象形狀和容器內(nèi)的位置坐標(biāo)中的至少一個(gè)來約束所述至少一個(gè)對(duì)象。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級(jí)屏蔽系統(tǒng)， 其中，所述通信系統(tǒng)進(jìn)一步被配置成至少部分地根據(jù)所述約束數(shù)據(jù)來確定潛在威脅。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多級(jí)屏蔽系統(tǒng)， 其中，所述通信系統(tǒng)進(jìn)一步被配置成至少部分地根據(jù)所確定潛在威脅來調(diào)節(jié)由屏蔽級(jí)進(jìn)行的容器照射。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多級(jí)屏蔽系統(tǒng)， 其中，所確定潛在威脅至少部分地由包括所述至少一個(gè)對(duì)象的衰減性質(zhì)的約束數(shù)據(jù)限定。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多級(jí)屏蔽系統(tǒng)， 其中，所述通信系統(tǒng)進(jìn)一步被配置成至少部分地根據(jù)所確定潛在威脅來調(diào)節(jié)由屏蔽級(jí)進(jìn)行的容器照射。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級(jí)屏蔽系統(tǒng)， 其中，所述約束數(shù)據(jù)包括作為由所述預(yù)屏蔽級(jí)進(jìn)行的掃描的結(jié)果的容器的透明度確定。
11.一種執(zhí)行容器的安全屏蔽的方法，所述方法包括: 用預(yù)屏蔽級(jí)X射線設(shè)備來照射容器； 生成與容器的內(nèi)含物相關(guān)聯(lián)的約束數(shù)據(jù)； 將該約束數(shù)據(jù)發(fā)射到通信系統(tǒng)； 用屏蔽級(jí)X射線設(shè)備來照射容器；以及 至少部分地根據(jù)約束數(shù)據(jù)來重構(gòu)容器的至少一個(gè)圖像。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，用預(yù)屏蔽級(jí)X射線設(shè)備來照射容器包括用透射X射線設(shè)備來照射容器。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，用屏蔽級(jí)X射線設(shè)備來照射容器包括用X射線衍射成像(XDI)設(shè)備來照射容器。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，至少部分地根據(jù)約束數(shù)據(jù)來重構(gòu)容器的至少一個(gè)圖像包括根據(jù)約束數(shù)據(jù)來迭代地重構(gòu)容器的至少一個(gè)圖像。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，迭代地重構(gòu)容器的至少一個(gè)圖像包括: 至少部分地根據(jù)約束數(shù)據(jù)來生成估計(jì)XDI圖像數(shù)據(jù)； 根據(jù)由屏蔽級(jí)X射線設(shè)備進(jìn)行的容器掃描來生成實(shí)際圖像數(shù)據(jù)；以及 計(jì)算估計(jì)XDI圖像數(shù)據(jù)與實(shí)際圖像數(shù)據(jù)之間的差。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括將多個(gè)體素聚合以至少部分地限定容器中的至少一個(gè)對(duì)象。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括相對(duì)于形狀和容器內(nèi)的位置坐標(biāo)中的至少一個(gè)來約束所述至少一個(gè)對(duì)象。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，用屏蔽級(jí)X射線設(shè)備來照射容器包括: 至少部分地根據(jù)約束數(shù)據(jù)來確定潛在威脅；以及 根據(jù)所確定潛在威脅來調(diào)節(jié)容器的照射。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，至少部分地根據(jù)約束數(shù)據(jù)來確定潛在威脅包括根據(jù)用預(yù)屏蔽級(jí)X射線設(shè)備來照射容器而確定所述至少一個(gè)對(duì)象的衰減性質(zhì)。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，生成與容器的內(nèi)含物相關(guān)聯(lián)的約束數(shù)據(jù)包括根據(jù)用預(yù)屏蔽級(jí)X射線設(shè)備來照射容器而生成容器的透明度確定。
【文檔編號(hào)】H05K9/00GK104240784SQ201410262536
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月14日
【發(fā)明者】哈丁 G. 申請(qǐng)人:莫福探測(cè)儀器有限責(zé)任公司