[發(fā)明專(zhuān)利]物質(zhì)識(shí)別系統(tǒng)中創(chuàng)建分類(lèi)曲線的方法和設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010621626.6
• 申請(qǐng)日: 2007-11-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102175698A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳志強(qiáng);張麗;康克軍;王學(xué)武;黃清萍;李元景;劉以農(nóng);趙自然;肖永順
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 同方威視技術(shù)股份有限公司;清華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N23/04
• 分類(lèi)號(hào): G01N23/04;G01N23/087
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 王波波

本申請(qǐng)是2007年11月15日提交給中國(guó)專(zhuān)利局的題為“物質(zhì)識(shí)別方法和設(shè)備”的第200710177405.2號(hào)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及輻射成像技術(shù)，具體涉及一種應(yīng)用于高能X射線雙能成像檢查系統(tǒng)的物質(zhì)識(shí)別方法和設(shè)備，不僅能夠獲得被檢查物體的透射圖像，而且能夠獲得被檢查物體中的材料信息。

背景技術(shù)

以集裝箱為單位進(jìn)行運(yùn)輸，是一種現(xiàn)代化、先進(jìn)的運(yùn)輸方式。集裝箱化已經(jīng)成為國(guó)際貨物運(yùn)輸?shù)拇筅厔?shì)。與此同時(shí)，利用集裝箱走私，偷運(yùn)槍支、武器、毒品、爆炸物甚至大規(guī)模殺傷性武器(Weapons?of?Mass?Destruction，WMDs)和放射性散布裝置(Radiological?Dispersal?Devices，RDDs)，已經(jīng)成為困擾各國(guó)政府、干擾國(guó)際貨物運(yùn)輸正常秩序的國(guó)際公害。

美國(guó)911事件之后，美國(guó)政府開(kāi)始重視貨運(yùn)的潛在風(fēng)險(xiǎn)，最擔(dān)心WMDs和RDDs通過(guò)集裝箱運(yùn)入美國(guó)。為了防范這種風(fēng)險(xiǎn)，2001年1月17日，美國(guó)海關(guān)發(fā)布了“集裝箱安全倡議”(Container?Security?Initiative，CSI)，要求所有具有直接通航美國(guó)港口業(yè)務(wù)的外國(guó)港口必須裝有非侵入式X(γ)射線掃描成像設(shè)備，對(duì)運(yùn)往美國(guó)的集裝箱進(jìn)行射線掃描檢查。CSI公布1年后，就有18個(gè)世界大港口加入該倡議并開(kāi)始運(yùn)行。在國(guó)際運(yùn)輸安全要求日益提升的大環(huán)境下，世界海關(guān)組織全體一致通過(guò)決議，要求全體161個(gè)成員國(guó)沿著CSI模式發(fā)展相關(guān)集裝箱安全檢察計(jì)劃——集裝箱安全檢查已經(jīng)成為全世界共同關(guān)注的課題。

目前的集裝箱X(γ)射線安全檢查設(shè)備以透射成像為主，采用X射線直接透射貨物，得到X射線路徑覆蓋的所有物品的透射圖像。標(biāo)準(zhǔn)的透射成像技術(shù)解決了集裝箱“可視化”問(wèn)題，得到了廣泛應(yīng)用。但是這類(lèi)設(shè)備普遍存在以下不足：首先，二維結(jié)構(gòu)信息易受射線路徑上重疊物品干擾；其次，不包含密度信息；第三，不包含材料信息。

針對(duì)“查私”需求，主要方式是對(duì)照?qǐng)?bào)關(guān)單和集裝箱的高能X射線掃描圖像，檢查是否相符，報(bào)關(guān)單就是先驗(yàn)知識(shí)，標(biāo)準(zhǔn)的X射線透射成像技術(shù)基本就能滿(mǎn)足需求。但是，CSI的提出，使得集裝箱檢查需求從檢查走私物品(簡(jiǎn)稱(chēng)“查私”)向檢查危禁品(簡(jiǎn)稱(chēng)“查危”)發(fā)展。由于危禁品種類(lèi)繁多，而且沒(méi)有固定的形狀，等于對(duì)被檢集裝箱中的物品沒(méi)有了先驗(yàn)知識(shí)，因此，僅僅依靠標(biāo)準(zhǔn)的X射線透射成像技術(shù)，已經(jīng)很難滿(mǎn)足集裝箱安全檢查的需求。

根據(jù)WMDs、RDDs及其它危禁品的特點(diǎn)，獲取更豐富的被檢物特征信息，才能實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確、有效的安全檢查。雙能透射技術(shù)是利用兩種能譜不同的X射線穿透被檢物，其輸出信號(hào)的差異經(jīng)過(guò)處理，得到被檢物的材料原子序數(shù)信息。因此，利用該技術(shù)，將在一定程度上有效地提升安全檢查水平。希望高能X射線成像集裝箱檢查系統(tǒng)具有材料分辨能力，已經(jīng)成了近幾年來(lái)國(guó)際研究的一個(gè)熱點(diǎn)。

雖然雙能技術(shù)在X射線能量低于200KeV時(shí)非常有效，在行李物品檢查中得到了廣泛應(yīng)用，但是，穿透集裝箱的X射線能量達(dá)到幾MV，對(duì)于相同質(zhì)量厚度的不同材料，如C、Al、Fe，在這個(gè)能量段內(nèi)衰減對(duì)射線的衰減差異很小。因此，采用高能X射線成像得到的材料分辨能力與低能雙能X射線技術(shù)相比要差很多。甚至集裝箱檢查領(lǐng)域的部分專(zhuān)家認(rèn)為，雙能成像技術(shù)在X射線能量高于200KeV時(shí)，幾乎沒(méi)有什么效果，因此不適合集裝箱檢查系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了基于能譜整形裝置與自動(dòng)標(biāo)定裝置的物質(zhì)識(shí)別系統(tǒng)，解決了高能X射線雙能成像集裝箱檢查系統(tǒng)中實(shí)時(shí)有效地進(jìn)行材料分辨的問(wèn)題，同時(shí)利用雙能灰度融合和彩色化等算法，把材料分辨和灰度信息視覺(jué)化。

本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種物質(zhì)識(shí)別系統(tǒng)中創(chuàng)建分類(lèi)曲線的方法，包括步驟：針對(duì)多種標(biāo)定材料中的每種標(biāo)定材料：

用高能射線和低能射線照射各種厚度下標(biāo)定材料來(lái)獲得相應(yīng)的高能透明度和低能透明度；

將高能透明度的第一函數(shù)作為橫坐標(biāo)，將低能透明度和高能透明度二者的第二函數(shù)作為縱坐標(biāo)來(lái)形成標(biāo)定材料在不同厚度下的點(diǎn)；以及

基于所述的點(diǎn)形成所述分類(lèi)曲線。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，基于所述點(diǎn)形成所述分類(lèi)曲線的步驟包括：采用最小二乘曲線擬合法對(duì)所述點(diǎn)進(jìn)行曲線擬合。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，基于所述點(diǎn)形成所述分類(lèi)曲線的步驟包括：采用切比雪夫意義下的最佳擬合多項(xiàng)式對(duì)所述點(diǎn)進(jìn)行曲線擬合。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述方法還包括對(duì)所述分類(lèi)曲線進(jìn)行離散化的步驟。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述多種標(biāo)定材料包括：石墨、鋁、鐵和鉛。