專利名稱：一種多段直線軌跡成像的貨物安全檢查系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輻射成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多段直線軌跡成像的貨物安全檢查系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
安全檢查在反恐、打擊販毒走私等領(lǐng)域具有十分重要的意義。在美國911之后，世界各國對(duì)安全檢查越來越重視，尤其在機(jī)場、車站、海關(guān)和碼頭等公共場所，采取了一系列安全檢查措施對(duì)旅客行李物品、貨物集裝箱等進(jìn)行嚴(yán)格檢查。
目前，廣泛使用的安全檢查系統(tǒng)所采用的主流成像技術(shù)為輻射成像技術(shù)。輻射成像技術(shù)根據(jù)射線的透射衰減原理，采用射線源在檢查對(duì)象的一側(cè)照射檢查對(duì)象，射線透過檢查對(duì)象后被射線采集裝置接收，射線采集裝置將接收的射線輸出給用于成像的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對(duì)接收的射線進(jìn)行識(shí)別并合成圖像顯示出來。采用輻射成像技術(shù)的安全檢查系統(tǒng)能夠進(jìn)行立體成像或透視成像。立體成像顯示的是檢查對(duì)象的立體圖像，透視成像顯示的是檢查對(duì)象的透視圖像。
由于立體成像要求射線采集裝置接收對(duì)檢查對(duì)象進(jìn)行全方位照射射線束的透射投影數(shù)據(jù)，所以立體成像安全檢查系統(tǒng)一般需要利用檢查對(duì)象和射線源二者至少有一個(gè)應(yīng)能夠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的計(jì)算機(jī)斷層成像(Computed Tomography，CT)設(shè)備。在實(shí)際應(yīng)用中，安全檢查系統(tǒng)一般需要在線實(shí)時(shí)檢查，要求安全檢查系統(tǒng)成像速度非?？欤缑窈轿锲窓z查，由于要求通關(guān)率是0.5米/秒，即使是大螺距的螺旋CT設(shè)備也很難達(dá)到這個(gè)要求。另外，對(duì)于大型物體，比如海關(guān)集裝箱，無論是集裝箱旋轉(zhuǎn)還是射線源旋轉(zhuǎn)都非常困難。再加上CT設(shè)備成本很高，以上諸多因素使利用CT設(shè)備進(jìn)行立體成像的安全檢查系統(tǒng)無法廣泛應(yīng)用。
與立體成像安全檢查系統(tǒng)相比，透視成像安全檢查系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于機(jī)場、車站、海關(guān)和碼頭等公共場所。但是，透視成像安全檢查系統(tǒng)無法避免射線方向上物體的重疊效應(yīng)，無法解決射線方向上物體的重疊問題，導(dǎo)致透視成像安全檢查系統(tǒng)檢查能力嚴(yán)重不足。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種多段直線軌跡成像的貨物安全檢查系統(tǒng)，以滿足安全檢查系統(tǒng)快速成像的要求，解決大型物體旋轉(zhuǎn)困難及透視成像安全檢查系統(tǒng)射線方向上物體重疊的問題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種多段直線軌跡成像的貨物安全檢查系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括射線發(fā)生單元，用于產(chǎn)生透射檢查對(duì)象的射線束，該射線束透射檢查對(duì)象后到達(dá)數(shù)據(jù)采集單元；機(jī)械傳送單元，用于沿與數(shù)據(jù)采集單元接收平面平行方向傳送檢查對(duì)象；數(shù)據(jù)采集單元，用于接收透射檢查對(duì)象射線束的透射數(shù)據(jù)，并將接收的透射數(shù)據(jù)組合成投影數(shù)據(jù)輸出給成像單元；成像單元，用于將接收自數(shù)據(jù)采集單元的投影數(shù)據(jù)重建為圖像，并將重建的圖像輸出給顯示單元；顯示單元，用于顯示成像單元輸入的圖像。
所述射線發(fā)生單元為X射線管，或?yàn)榧铀倨魃渚€源，或?yàn)橥凰卦?。所述射線發(fā)生單元進(jìn)一步包括輔助單元，用于射線的準(zhǔn)直和防護(hù)。
所述機(jī)械傳送單元包括傳動(dòng)裝置，用于傳送檢查對(duì)象；控制裝置，用于控制傳動(dòng)裝置沿與數(shù)據(jù)采集單元接收平面平行方向傳送檢查對(duì)象。
所述檢查對(duì)象沿兩段或多段直線軌跡運(yùn)行，在某一直線段內(nèi)所述控制裝置控制傳動(dòng)裝置沿與數(shù)據(jù)采集單元接收平面平行方向勻速傳送檢查對(duì)象。所述檢查對(duì)象在兩段直線軌跡間的銜接處勻速運(yùn)行時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)角度。所述傳動(dòng)裝置為傳送帶，或?yàn)殒湕l，或?yàn)闈L杠；所述控制裝置為電機(jī)。
所述數(shù)據(jù)采集單元包括探測器陣列，用于接收透射檢查對(duì)象射線束的透射數(shù)據(jù)，并將接收的透射數(shù)據(jù)輸出給數(shù)據(jù)處理電路；數(shù)據(jù)處理電路，用于將接收自探測器陣列輸入的透射數(shù)據(jù)組合成投影數(shù)據(jù)，并將組合的投影數(shù)據(jù)輸出給成像單元；數(shù)據(jù)讀出電路，用于讀出探測器陣列接收的投影數(shù)據(jù)；邏輯控制電路，用于控制探測器陣列接收透射數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理電路傳輸投影數(shù)據(jù)同步進(jìn)行。
所述探測器陣列至少為兩個(gè)，且探測器陣列的個(gè)數(shù)與直線軌跡段數(shù)相同，各探測器陣列接收平面與相應(yīng)射線源所成角度之和為180度。
所述探測器陣列為線陣探測器，或?yàn)槊骊囂綔y器。所述線陣探測器等距或等角排列，所述面陣探測器為平板探測器、或?yàn)橹嫣綔y器、或?yàn)長型探測器。所述探測器陣列中的探測器為固體探測器，或?yàn)闅怏w探測器，或?yàn)榘雽?dǎo)體探測器。
所述成像單元將接收自數(shù)據(jù)采集單元的投影數(shù)據(jù)重建為圖像包括成像單元采用圖像重建算法，在數(shù)據(jù)采集方向?qū)邮兆詳?shù)據(jù)采集單元的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，沿探測器方向?qū)V波處理后的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行反投影，生成斷層圖像，并將生成的斷層圖像組合為立體圖像。
所述成像單元采用圖像重建算法為直線濾波反投影算法，所述對(duì)濾波處理后的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行反投影通過積分實(shí)現(xiàn)。
所述成像單元將接收自數(shù)據(jù)采集單元的投影數(shù)據(jù)重建為圖像包括成像單元對(duì)接收自數(shù)據(jù)采集單元的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，生成單個(gè)角度或多個(gè)角度下的透視圖像。
所述成像單元將接收自數(shù)據(jù)采集單元的投影數(shù)據(jù)重建為圖像的過程中進(jìn)一步包括成像單元采用探測器不一致性、硬化、散射校正、金屬偽影校正和圖像處理與模式識(shí)別五種處理方式之一或五種處理方式的任意組合，對(duì)接收自數(shù)據(jù)采集單元的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
所述圖像處理與模式識(shí)別處理包括圖像增強(qiáng)、邊緣檢測和危險(xiǎn)品智能識(shí)別三種處理方式之一或三種處理方式的任意組合。
所述成像單元將重建的圖像輸出給顯示單元包括成像單元將生成的立體圖像或透視圖像輸出給顯示單元；所述顯示單元顯示成像單元輸入的圖像包括顯示單元顯示成像單元輸入的立體圖像或透視圖像。
所述成像單元為計(jì)算機(jī)設(shè)備，或?yàn)橛?jì)算機(jī)工作站，或?yàn)橛?jì)算機(jī)群；所述顯示單元為陰極射線管CRT顯示器，或?yàn)橐壕э@示器。
從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的安全檢查系統(tǒng)具有以下有益效果1、由于本發(fā)明采用直線軌跡掃描代替圓軌跡或螺旋軌跡掃描，檢查對(duì)象是直線運(yùn)動(dòng)，不必考慮圓或者螺旋運(yùn)動(dòng)中的加速度問題，所以能夠?qū)z查對(duì)象進(jìn)行快速成像，大大提高檢查對(duì)象成像的速度，減少檢查對(duì)象成像的時(shí)間，進(jìn)而可以很好的滿足物品檢查通關(guān)率的要求，并有助于進(jìn)一步提高民航物品檢查的通關(guān)率，具有很高的市場應(yīng)用前景和價(jià)值。
2、由于本發(fā)明采用直線軌跡掃描代替圓軌跡或螺旋軌跡掃描，檢查對(duì)象是直線運(yùn)動(dòng)，大型物體不必再進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，解決了大型物體旋轉(zhuǎn)困難的問題，同樣具有很高的市場應(yīng)用前景和價(jià)值。
3、由于本發(fā)明可以得到檢查對(duì)象的斷層圖像和立體圖像，所以本發(fā)明很好的解決了傳統(tǒng)透射成像安全檢查系統(tǒng)成像時(shí)存在的物體重疊問題。
4、由于本發(fā)明不需要旋轉(zhuǎn)檢查對(duì)象或射線源，并利用現(xiàn)有安全檢查系統(tǒng)中檢查對(duì)象直線傳動(dòng)的特點(diǎn)，所以本發(fā)明機(jī)械設(shè)計(jì)非常簡單，實(shí)現(xiàn)成本也很低。


圖1為本發(fā)明提供的多段直線軌跡成像的貨物安全檢查系統(tǒng)總體技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為L型面陣探測器的示意圖；圖3為依照本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例兩段直線軌跡成像貨物安全檢查系統(tǒng)的平面示意圖；圖4為基于圖3貨物安全檢查系統(tǒng)中單段直線軌跡掃描示意圖；圖5為基于圖3采用直線濾波反投影算法重建立體圖像時(shí)在xy平面采集數(shù)據(jù)的斷層圖像示意圖；圖6為基于圖3采用直線濾波反投影算法重建的斷層圖像和本系統(tǒng)獲得的透視圖示意圖；圖7為依照本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例多段直線軌跡成像貨物安全檢查系統(tǒng)的平面示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
本發(fā)明的核心內(nèi)容是通過采用沿與數(shù)據(jù)采集單元接收平面平行方向傳送檢查對(duì)象的機(jī)械傳送單元，以及產(chǎn)生張角約為180度的射線束照射檢查對(duì)象的射線發(fā)生單元，并采用直線濾波反投影算法，使數(shù)據(jù)采集單元能夠接收透射檢查對(duì)象射線束的全方位透射數(shù)據(jù)，并將接收的全方位透射數(shù)據(jù)組合成投影數(shù)據(jù)輸出給成像單元，成像單元根據(jù)直線濾波反投影算法將接收的投影數(shù)據(jù)重建為立體圖像或透視圖像輸出給顯示單元顯示出來。
如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的多段直線軌跡成像的貨物安全檢查系統(tǒng)總體技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)框圖，該系統(tǒng)包括射線發(fā)生單元101、機(jī)械傳送單元102、數(shù)據(jù)采集單元103、成像單元104和顯示單元105。
其中，射線發(fā)生單元101，用于產(chǎn)生透射檢查對(duì)象的射線束，該射線束透射檢查對(duì)象后到達(dá)數(shù)據(jù)采集單元103。射線發(fā)生單元101可以為X射線管、加速器射線源或同位素源。為了產(chǎn)生張角約為180度的射線束，射線發(fā)生單元101一般可以使用兩個(gè)或兩個(gè)以上的射線源。另外，射線發(fā)生單元101還可以進(jìn)一步包括輔助單元，用于射線的準(zhǔn)直和防護(hù)，并保證射線張角能夠覆蓋數(shù)據(jù)采集中的探測器陣列。
機(jī)械傳送單元102，用于沿與數(shù)據(jù)采集單元103接收平面平行方向傳送檢查對(duì)象。機(jī)械傳送單元102至少包括用于傳送檢查對(duì)象的傳動(dòng)裝置和用于控制傳動(dòng)裝置沿與數(shù)據(jù)采集單元103接收平面平行方向傳送檢查對(duì)象的控制裝置。在檢查對(duì)象沿兩段或多段直線軌跡運(yùn)行過程中，在某一直線軌跡內(nèi)控制裝置控制傳動(dòng)裝置沿與數(shù)據(jù)采集單元接收平面平行方向勻速傳送檢查對(duì)象，檢查對(duì)象在兩段直線軌跡間的銜接處勻速運(yùn)行時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)角度。一般情況下，傳動(dòng)裝置可以為傳送帶、鏈條，滾杠等，控制裝置可以為電機(jī)。
數(shù)據(jù)采集單元103，用于接收透射檢查對(duì)象射線束的透射數(shù)據(jù)，并將接收的透射數(shù)據(jù)組合成投影數(shù)據(jù)輸出給成像單元104。數(shù)據(jù)采集單元103至少包括探測器陣列、數(shù)據(jù)處理電路、數(shù)據(jù)讀出電路和邏輯控制電路。
其中，探測器陣列用于接收透射檢查對(duì)象射線束的透射數(shù)據(jù)，并將接收的透射數(shù)據(jù)輸出給數(shù)據(jù)處理電路。探測器陣列至少應(yīng)為兩個(gè)，且探測器陣列的個(gè)數(shù)與直線軌跡段數(shù)相同，各探測器陣列接收平面與相應(yīng)射線源所成角度之和為180度。
探測器陣列可以為線陣探測器，也可以為面陣探測器。線陣探測器排列方式可以是等距或等角。面陣探測器可以是平板、柱面以及L型探測器。其中，L型面陣探測器如圖2所示，圖2為L型面陣探測器的示意圖。與平板或者柱面相比，在覆蓋相同高度物體時(shí)，L型排列可以大大節(jié)省探測器數(shù)目。線陣探測器或面陣探測器中的探測器可以為固體探測器、氣體探測器或半導(dǎo)體探測器。探測器陣列一般放置在射線源的對(duì)面。
在兩段直線軌道掃描的貨物安全檢查系統(tǒng)中，需要兩個(gè)探測器陣列，且這兩個(gè)探測器陣列接收平面所成的角度大于0度且小于180度。一般情況下，兩個(gè)探測器陣列接收平面所成的角度為90度。在兩段直線軌道掃描的安全檢查系統(tǒng)中兩個(gè)探測器陣列之間的位置關(guān)系可參見圖3，圖3為依照本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例兩段直線軌跡成像貨物安全檢查系統(tǒng)的平面示意圖。
在多段直線軌道掃描的貨物安全檢查系統(tǒng)中，多個(gè)探測器陣列之間的位置關(guān)系可參見圖7，圖7為依照本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例多段直線軌跡成像貨物安全檢查系統(tǒng)的平面示意圖。
在兩段或多段直線軌道掃描的貨物安全檢查系統(tǒng)中，如果在檢查對(duì)象的某一直線軌跡上存在多個(gè)探測器陣列，則單段探測器陣列總長度K與射線源到探測器陣列的垂直距離T有關(guān)，在射線束張角Φ一定的情況下，距離T越大，總長度K越大，Φ、K和T滿足公式K=2TtanΦ2.]]>為得到180度的投影數(shù)據(jù)，射線束張角θ與直線段的段數(shù)N滿足公式Φ＝180/N。參數(shù)Φ、K和T所表示的物理意義可參見圖3或圖7。
在探測器陣列接收透射數(shù)據(jù)時(shí)，由于要求接收透射數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔Δt是均勻的，所以待查物品應(yīng)勻速運(yùn)動(dòng)。假設(shè)待查物品的運(yùn)動(dòng)速度為v，則在本發(fā)明提供的貨物安全檢查系統(tǒng)中探測器陣列接收透射數(shù)據(jù)空間等效采樣間隔為Δd＝vΔt。另外，所有探測器陣列應(yīng)同步采集，單次采集的透射數(shù)據(jù)組成投影數(shù)據(jù)的一層，每層投影數(shù)據(jù)被探測器陣列輸出給數(shù)據(jù)處理電路，數(shù)據(jù)處理電路將接收的多層投影數(shù)據(jù)組合成投影體數(shù)據(jù)輸出給成像單元104，成像單元104將接收的投影數(shù)據(jù)重建為立體圖像或透視圖像。
數(shù)據(jù)處理電路用于將接收自探測器陣列輸入的單層透射數(shù)據(jù)組合成投影數(shù)據(jù)，并將組合的投影數(shù)據(jù)輸出給成像單元104。
數(shù)據(jù)讀出電路，用于讀出探測器陣列接收的投影數(shù)據(jù)。
邏輯控制電路，用于控制探測器陣列接收透射數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理電路傳輸投影數(shù)據(jù)同步進(jìn)行。
成像單元104，用于將接收自數(shù)據(jù)采集單元103的投影數(shù)據(jù)重建為圖像，并將重建的圖像輸出給顯示單元105。成像單元104可以將接收自數(shù)據(jù)采集單元的投影數(shù)據(jù)重建為立體圖像，也可以重建為透視圖像。然后，成像單元104將重建的立體圖像或透視圖像輸出給顯示單元105。
成像單元104將接收自數(shù)據(jù)采集單元103的投影數(shù)據(jù)重建為圖像是根據(jù)直線濾波反投影算法進(jìn)行的。使用該算法，分別對(duì)各段直線軌跡掃描下得到的投影數(shù)據(jù)做重建，然后將各部分重建組合起來形成最終圖像。直線濾波反投影算法的原理如下假設(shè)數(shù)據(jù)采集單元103中的探測器陣列等距排列，數(shù)據(jù)p(l，t，z)表示探測器陣列在物體運(yùn)動(dòng)到沿X方向坐標(biāo)為l位置時(shí)，第z層坐標(biāo)位置為t的探測器采集的投影值。其中，t，z都是探測器陣列等效到物體直線運(yùn)動(dòng)的中心線上之后的數(shù)值。另假設(shè)D為射線源到直線運(yùn)動(dòng)中心線的距離，±tm表征探測器陣列在X軸方向的最大和最小位置，則被照物體f(r，φ，z)的一種近似估計(jì) 為f^(r,φ,z)=∫-tmtm1D′2+t2Q(l′,t,zDD+rsinφ)dt]]>其中，Q(l′，t，z)＝q(l，t，z)*h(l)q(l，t，z)＝p(l+t，t，z)l′=rcosφ-trsinφD]]>D′=D2+(zDD+rsinφ)2]]>h為卷積函數(shù)核，理論值為h(l)=∫-∞∞|ω|ej2πωldω]]>，一般采用S-L濾波函數(shù)，函數(shù)h的離散形式為h(n)=-2π2(4n2-1)]]>， n＝0，±1，±2，∧
直線濾波反投影算法的特點(diǎn)是沿?cái)?shù)據(jù)采集方向l對(duì)接收的投影體數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，沿探測器方向t對(duì)接收的投影體數(shù)據(jù)進(jìn)行積分實(shí)現(xiàn)反投影處理。該特點(diǎn)是由直線掃描軌跡決定的。直線濾波反投影算法與將采集的數(shù)據(jù)重排為平行束的重排算法相比，能夠更加充分的利用接收的每一個(gè)有效的投影體數(shù)據(jù)，進(jìn)而能夠更好的保持重建圖像的分辨率，對(duì)數(shù)據(jù)截?cái)嗟拿舾幸策h(yuǎn)低于重排算法。
如果成像單元104將接收自數(shù)據(jù)采集單元的投影數(shù)據(jù)重建為立體圖像，則重建過程包括成像單元采用直線濾波反投影等重建算法在數(shù)據(jù)采集方向?qū)邮兆詳?shù)據(jù)采集單元的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，沿探測器方向?qū)V波處理后的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行積分實(shí)現(xiàn)反投影，生成斷層圖像，并將生成的斷層圖像組合為立體圖像。
如果成像單元104將接收自數(shù)據(jù)采集單元的投影數(shù)據(jù)重建為透視圖像，則重建過程包括成像單元對(duì)接收自數(shù)據(jù)采集單元的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，生成單個(gè)角度或多個(gè)角度下的透視圖像。具體組合時(shí)，成像單元可以使用兩段或者多段探測器陣列中的某一列或多列數(shù)據(jù)進(jìn)行組合。
進(jìn)一步，成像單元104將接收自數(shù)據(jù)采集單元的投影數(shù)據(jù)重建為圖像的過程中還可以包括成像單元104采用探測器不一致性、硬化、散射校正、金屬偽影校正和圖像處理與模式識(shí)別五種處理方式之一或五種處理方式的任意組合，對(duì)接收自數(shù)據(jù)采集單元的透射投影體數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。所述圖像處理與模式識(shí)別處理包括圖像增強(qiáng)、邊緣檢測和危險(xiǎn)品智能識(shí)別三者之一或三者的任意組合。
成像單元104可以為計(jì)算機(jī)設(shè)備、計(jì)算機(jī)工作站或計(jì)算機(jī)群。
顯示單元105，用于顯示成像單元104輸入的立體圖像或透視圖像。所述顯示單元105可以為陰極射線管(Cathode Ray Tube，CRT)顯示器，也可以為液晶顯示器。
實(shí)施例1
如圖3所示，圖3為依照本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例兩段直線軌跡成像貨物安全檢查系統(tǒng)的平面示意圖。
在本實(shí)施例中，作為射線發(fā)生單元101的X射線源有兩個(gè)，分別為射線源I和射線源II。射線源I或射線源II可以為X射線管、加速器射線源或同位素源，具體采用X射線源的種類可以根據(jù)檢查對(duì)象的尺寸大小和實(shí)際應(yīng)用場景來確定。X射線源發(fā)出射線束的張角為90度，在水平方向照射檢查對(duì)象。
機(jī)械傳送單元102中的控制裝置控制傳動(dòng)裝置承載檢查對(duì)象沿運(yùn)動(dòng)軌跡I和運(yùn)動(dòng)軌跡II勻速運(yùn)行，并且檢查對(duì)象在運(yùn)動(dòng)軌跡I和運(yùn)動(dòng)軌跡II的銜接處勻速運(yùn)行時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
數(shù)據(jù)采集單元103為兩組面陣探測器，分別位于射線源I和射線源II的對(duì)面，面陣探測器接收平面垂直于機(jī)械傳送單元102傳動(dòng)裝置傳動(dòng)平臺(tái)所在的平面。兩組面陣探測器的接收平面之間成90度。
成像單元104為一個(gè)計(jì)算機(jī)工作站，用于完成對(duì)整個(gè)安全檢查系統(tǒng)的控制、數(shù)據(jù)傳輸、圖像重建以及數(shù)據(jù)處理等工作。
數(shù)據(jù)采集單元103的兩組面陣探測器接收的透射投影體數(shù)據(jù)被輸入到計(jì)算機(jī)工作站后，計(jì)算機(jī)工作站根據(jù)直線濾波反投影算法將接收的投影數(shù)據(jù)重建為檢查對(duì)象的透射圖像、斷層圖像或立體圖像，并將重建的透射圖像、斷層圖像或立體圖像在顯示器上顯示出來。
如圖4所示，圖4為基于圖3貨物安全檢查系統(tǒng)中單段直線軌跡掃描示意圖。X射線源發(fā)出水平張角為Ф的射線束，在水平方向上照射在傳送帶上勻速運(yùn)行的檢查對(duì)象，射線束經(jīng)檢查對(duì)象透射后到達(dá)面陣探測器接收平面，面陣探測器接收平面接收射線束的透射投影數(shù)據(jù)，并組合成射線束的投影數(shù)據(jù)輸出給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)直線濾波反投影算法對(duì)接收的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，然后在顯示器上顯示重建的圖像。
在本實(shí)施例中，貨物安全檢查系統(tǒng)采用直線濾波反投影算法重建立體圖像時(shí)，在xy平面采集數(shù)據(jù)的斷層圖像示意圖可參見圖5，重建的斷層圖像和本系統(tǒng)獲得的透視圖示意圖可參見圖6。
圖5為利用一個(gè)行李模型進(jìn)行的模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果，顯示的是中心層的重建結(jié)果。圖5-1是模型的原始圖，圖5-2是重建后立體圖在xy平面的示意圖。
在圖6中，上部分順序排列的四幅圖分別為對(duì)行李模型進(jìn)行重建前后原始及立體圖在xz及yz平面上的示意圖。其中，圖6-1為行李模型重建前原始圖在xz平面中心層的示意圖，圖6-2為行李模型重建后立體圖在xz平面中心層的示意圖，圖6-3為行李模型重建前原始圖在yz平面中心層的示意圖，圖6-4為行李模型重建后立體圖在yz平面中心層的示意圖。下部分圖6-5為對(duì)行李模型進(jìn)行重建后透視圖在xz平面上的示意圖。
實(shí)施例2如圖7所示，圖7為依照本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例多段直線軌跡成像貨物安全檢查系統(tǒng)的平面示意圖。
在本實(shí)施例中，整個(gè)安全檢查系統(tǒng)的掃描由四段直線軌跡組成，作為射線發(fā)生單元的X射線源有4個(gè)，分別為射線源I、射線源II、射線源III和射線源IV。射線源I、射線源II、射線源III和射線源IV可以為X射線管、加速器射線源或同位素源，具體采用X射線源的種類可以根據(jù)檢查對(duì)象的尺寸大小和實(shí)際應(yīng)用場景來確定。
每個(gè)X射線源發(fā)出射線束的張角為45度，各探測器陣列接收平面與相應(yīng)射線源所成角度之和為180度。
機(jī)械傳送單元中的控制裝置控制傳動(dòng)裝置承載檢查對(duì)象沿運(yùn)動(dòng)軌跡I、運(yùn)動(dòng)軌跡II、運(yùn)動(dòng)軌跡III和運(yùn)動(dòng)軌跡IV勻速運(yùn)行，并且檢查對(duì)象在各運(yùn)動(dòng)軌跡間的銜接處勻速運(yùn)行時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
數(shù)據(jù)采集單元為4組面陣探測器，分別位于射線源I、射線源II、射線源III和射線源IV的對(duì)面，面陣探測器接收平面垂直于機(jī)械傳送單元傳動(dòng)裝置傳動(dòng)平臺(tái)所在的平面。相鄰兩組面陣探測器的接收平面之間成135度角。
成像單元為一個(gè)計(jì)算機(jī)工作站，用于完成對(duì)整個(gè)安全檢查系統(tǒng)的控制、數(shù)據(jù)傳輸、圖像重建以及數(shù)據(jù)處理等工作。
數(shù)據(jù)采集單元的4組面陣探測器將投影數(shù)據(jù)被輸入到計(jì)算機(jī)工作站后，計(jì)算機(jī)工作站根據(jù)直線濾波反投影算法將接收的投影數(shù)據(jù)重建為檢查對(duì)象的透射圖像、斷層圖像或立體圖像，并將重建的透射圖像、斷層圖像或立體圖像在顯示器上顯示出來。
在本實(shí)施例中，采用直線濾波反投影算法重建立體圖像或采用直線濾波反投影算法重建的斷層圖像與透視圖的結(jié)果與本發(fā)明所舉的實(shí)施例1相同，為簡明起見，這里就不再贅述。
以上僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，依據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠顯而易見地想到的一些雷同、替代方案，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多段直線軌跡成像的貨物安全檢查系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括射線發(fā)生單元，用于產(chǎn)生透射檢查對(duì)象的射線束，該射線束透射檢查對(duì)象后到達(dá)數(shù)據(jù)采集單元；機(jī)械傳送單元，用于沿與數(shù)據(jù)采集單元接收平面平行方向傳送檢查對(duì)象；數(shù)據(jù)采集單元，用于接收透射檢查對(duì)象射線束的透射數(shù)據(jù)，并將接收的透射數(shù)據(jù)組合成投影數(shù)據(jù)輸出給成像單元；成像單元，用于將接收自數(shù)據(jù)采集單元的投影數(shù)據(jù)重建為圖像，并將重建的圖像輸出給顯示單元；顯示單元，用于顯示成像單元輸入的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述射線發(fā)生單元為X射線管，或?yàn)榧铀倨魃渚€源，或?yàn)橥凰卦础?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述射線發(fā)生單元進(jìn)一步包括輔助單元，用于射線的準(zhǔn)直和防護(hù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)械傳送單元包括傳動(dòng)裝置，用于傳送檢查對(duì)象；控制裝置，用于控制傳動(dòng)裝置沿與數(shù)據(jù)采集單元接收平面平行方向傳送檢查對(duì)象。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢查對(duì)象沿兩段或多段直線軌跡運(yùn)行，在某一直線段內(nèi)所述控制裝置控制傳動(dòng)裝置沿與數(shù)據(jù)采集單元接收平面平行方向勻速傳送檢查對(duì)象。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢查對(duì)象在兩段直線軌跡間的銜接處勻速運(yùn)行時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳動(dòng)裝置為傳送帶，或?yàn)殒湕l，或?yàn)闈L杠；所述控制裝置為電機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集單元包括探測器陣列，用于接收透射檢查對(duì)象射線束的透射數(shù)據(jù)，并將接收的透射數(shù)據(jù)輸出給數(shù)據(jù)處理電路；數(shù)據(jù)處理電路，用于將接收自探測器陣列輸入的透射數(shù)據(jù)組合成投影數(shù)據(jù)，并將組合的投影數(shù)據(jù)輸出給成像單元；數(shù)據(jù)讀出電路，用于讀出探測器陣列接收的投影數(shù)據(jù)；邏輯控制電路，用于控制探測器陣列接收透射數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理電路傳輸投影數(shù)據(jù)同步進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述探測器陣列至少為兩個(gè)，且探測器陣列的個(gè)數(shù)與直線軌跡段數(shù)相同，各探測器陣列接收平面與相應(yīng)射線源所成角度之和為180度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述探測器陣列為線陣探測器，或?yàn)槊骊囂綔y器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述線陣探測器等距或等角排列，所述面陣探測器為平板探測器、或?yàn)橹嫣綔y器、或?yàn)長型探測器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述探測器陣列中的探測器為固體探測器，或?yàn)闅怏w探測器，或?yàn)榘雽?dǎo)體探測器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述成像單元將接收自數(shù)據(jù)采集單元的投影數(shù)據(jù)重建為圖像包括成像單元采用圖像重建算法，在數(shù)據(jù)采集方向?qū)邮兆詳?shù)據(jù)采集單元的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，沿探測器方向?qū)V波處理后的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行反投影，生成斷層圖像，并將生成的斷層圖像組合為立體圖像。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述成像單元采用圖像重建算法為直線濾波反投影算法，所述對(duì)濾波處理后的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行反投影通過積分實(shí)現(xiàn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述成像單元將接收自數(shù)據(jù)采集單元的投影數(shù)據(jù)重建為圖像包括成像單元對(duì)接收自數(shù)據(jù)采集單元的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，生成單個(gè)角度或多個(gè)角度下的透視圖像。
16.根據(jù)權(quán)利要求13或15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述成像單元將接收自數(shù)據(jù)采集單元的投影數(shù)據(jù)重建為圖像的過程中進(jìn)一步包括成像單元采用探測器不一致性、硬化、散射校正、金屬偽影校正和圖像處理與模式識(shí)別五種處理方式之一或五種處理方式的任意組合，對(duì)接收自數(shù)據(jù)采集單元的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像處理與模式識(shí)別處理包括圖像增強(qiáng)、邊緣檢測和危險(xiǎn)品智能識(shí)別三種處理方式之一或三種處理方式的任意組合。
18.根據(jù)權(quán)利要求13或15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述成像單元將重建的圖像輸出給顯示單元包括成像單元將生成的立體圖像或透視圖像輸出給顯示單元；所述顯示單元顯示成像單元輸入的圖像包括顯示單元顯示成像單元輸入的立體圖像或透視圖像。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述成像單元為計(jì)算機(jī)設(shè)備，或?yàn)橛?jì)算機(jī)工作站，或?yàn)橛?jì)算機(jī)群；所述顯示單元為陰極射線管CRT顯示器，或?yàn)橐壕э@示器。
全文摘要
本發(fā)明涉及輻射成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多段直線軌跡成像的貨物安全檢查系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括射線發(fā)生單元，用于產(chǎn)生透射檢查對(duì)象的射線束，該射線束透射檢查對(duì)象后到達(dá)數(shù)據(jù)采集單元；機(jī)械傳送單元，用于沿與數(shù)據(jù)采集單元接收平面平行方向傳送檢查對(duì)象；數(shù)據(jù)采集單元，用于接收透射檢查對(duì)象射線束的透射數(shù)據(jù)，并將接收的透射數(shù)據(jù)組合成投影數(shù)據(jù)輸出給成像單元；成像單元，用于將接收自數(shù)據(jù)采集單元的投影數(shù)據(jù)重建為圖像，并將重建的圖像輸出給顯示單元；顯示單元，用于顯示成像單元輸入的圖像。利用本發(fā)明，能夠?qū)z查對(duì)象進(jìn)行快速成像，同時(shí)解決了大型物體旋轉(zhuǎn)困難及傳統(tǒng)透射成像安全檢查系統(tǒng)成像時(shí)存在的物體重疊問題。
文檔編號(hào)G06F17/00GK101071109SQ20061007657
公開日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2006年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月8日
發(fā)明者陳志強(qiáng), 張麗, 康克軍, 胡海峰, 李元景, 劉以農(nóng), 高河偉, 趙自然, 邢宇翔, 肖永順, 李薦民 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 清華同方威視技術(shù)股份有限公司