X射线衍射成像系统及操作其的方法技术方案

技术编号:12948011 阅读:107 留言:0更新日期:2016-03-02 09:42
X射线衍射成像系统及操作其的方法。一种执行包括多个对象的容器的安全检查的方法包括用多色x射线照射容器。该方法还包括重构定义动量传递光谱的4-D体素化表示并通过作为动量传递光谱的函数来确定每个体素处的单个值来生成3-D图像。该方法还包括将体素分段成邻接体素的段。每个段包括至少部分地映射到至少一个对象上的多个邻接体素。该方法还包括在多个邻接体素的至少一部分的范围内计算聚合动量传递光谱。该方法还包括将聚合动量传递光谱分类为威胁和非威胁中的一个并基于聚合动量传递光谱将所述至少一个对象辨别为威胁段和非威胁段中的一个。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】关于联邦赞助研究&开发的声明本专利技术是根据由国家安全部(DHS )授予的合同号HSHQDC-11-C-00014在美国(U.S.)政府支持下完成的。美国政府在本专利技术中可以具有某些权利。
技术介绍
本文所述的实施例一般地涉及采用X射线衍射成像(XDI)的系统,并且更特别地涉及一种通过多个邻接体素(contiguous voxel)中的信号的聚合来识别对象的XDI系统。已知安全检测系统在旅行检查点处用来针对隐藏的武器、麻醉药和/或爆炸物而检查携带和/或托运行李。至少某些已知安全检测系统包括X射线成像系统。在X射线成像系统中,X射线源通过诸如手提箱之类的对象或容器朝着检测器发射X射线,并处理检测器输出以识别容器中的一个或多个对象和/或一个或多个材料。至少某些已知XDI系统通过测量材料中的微晶的晶格平面之间的d间距而与由其它已知X射线成像系统提供的辨别力相比提供了改善的材料辨别力。此外,X射线衍射可根据可用来识别容器中的诸如液体之类的其它材料的分子干涉函数(molecularinterference funct1n)来提供数据。已知的多检测器反转扇形射束(MIFB) XDI系统以x射线多源为特征,其发射许多多色X射线束,使得从多个不同的方向照射每个对象体素。这些系统测量非均匀延伸对象的组成体素的空间分辨X射线衍射轮廓(profile)。此类MIFB XDI系统生成三维(3-D)体积图或图像,其中,图像内的每个体素包括多色能谱,即用于源自于每个体素的相干散射信号的动量传递轮廓。这些已知MIFB XDI系统中的某些使用相对小的体素来改善较小对象特征的视觉分辨率。然而,如每个体素测量的光子的数目所定义的,来自每个体素的信号水平是非常低的。一般地,XDI系统的性能在每个体素存在少于100个光子时显著地下降。在某些已知XDI系统中,光子计数在每个体素0与25个光子之间的范围中。因此,由于这些低信号水平,难以建立用于单独体素中的准确材料表征的可靠光谱。感兴趣的对象通常占用多个邻接体素,并且此类感兴趣对象可相互接近和/或邻近地定位。来自邻近或附近体素的信号的简单聚合可提供足以准确地识别感兴趣物质的材料光谱。然而,如果组合体素的选择包括具有从不同材料散射的光子的体素,则结果得到的光谱将是混合体,并且识别材料可能是不可能的。另外,接近和/或邻近的感兴趣对象的视觉辨别可能难以生成。
技术实现思路
在一个方面,提供了一种执行在其中包括多个对象的容器的安全检查的计算机实现方法。该方法使用包括被耦合到存储器设备的至少一个处理器的计算设备。该方法包括用多色X射线来照射容器并使用计算设备来重构容器内的多个散射截面的四维(4-D)体素化表示。该4-D体素化表示包括多个体素。前三个维度表示多个体素中的每个体素的空间位置,并且第四维度表示定义容器的动量传递光谱的多个动量传递值。该方法还包括通过作为动量传递光谱的函数而确定所述多个体素中的每个体素处的单个值来生成至少一个三维(3-D)图像。该方法还包括将所述多个体素分段成邻接体素的多个段。所述多个段中的每个段包括多个邻接体素。所述多个段的至少一部分至少部分地映射到所述多个对象中的至少一个对象上。该方法还包括通过使用所述多个段的所述至少一部分作为用于聚合的指导计算所述多个邻接体素的所述至少一部分范围内的聚合动量传递光谱。该方法还包括将聚合动量传递光谱分类为威胁和非威胁中的一个并基于聚合动量传递光谱将所述至少一个对象辨别为威胁段和非威胁段中的一个。在另一方面,提供了一种X射线衍射成像(XDI)系统。该XDI系统包括被配置成用多色X射线来照射在其中包括多个对象的容器的至少一个X射线源。该系统还包括被配置成在多色X射线已经通过容器之后检测散射X射线的至少一个检测器。该系统还包括被耦合到所述至少一个检测器的计算设备。该计算设备包括至少一个处理器和被耦合到所述至少一个处理器的存储器设备。所述至少一个处理器被配置成重构容器内的多个散射截面的四维(4-D )体素化表示,其中,4-D体素化表示包括多个体素。前三个维度表示所述多个体素中的每个体素的空间位置,并且第四维度表示定义容器的动量传递光谱的多个动量传递值。所述至少一个处理器还被配置成通过作为动量传递光谱的函数而确定所述多个体素中的每个体素处的单个值来生成至少一个三维(3-D)图像。所述至少一个处理器还被配置成将所述多个体素分段成邻接体素的多个段。所述多个段中的每个段包括多个邻接体素。所述多个段的至少一部分至少部分地映射到所述多个对象中的至少一个对象上。所述至少一个处理器还被配置成通过使用所述多个段的所述至少一部分作为用于聚合的指导而计算所述多个邻接体素的所述至少一部分范围内的聚合动量传递光谱。所述至少一个处理器还被配置成将聚合动量传递光谱分类为威胁和非威胁中的一个并基于聚合动量传递光谱将所述至少一个对象辨别为威胁段和非威胁段中的一个。在另一方面,提供了一种具有在其上面包含计算机可执行指令的一个或多个计算机可读存储介质。在被至少一个处理器执行时,该计算机可执行指令引起所述至少一个处理器重构容器内的多个散射截面的四维(4-D)体素化表示。该4-D体素化表示包括多个体素。前三个维度表示所述多个体素中的每个体素的空间位置,并且第四维度表示定义容器的动量传递光谱的多个动量传递值。所述计算机可执行指令还引起所述至少一个处理器通过作为动量传递光谱的函数而确定所述多个体素中的每个体素处的单个值来生成至少一个三维(3-D)图像。所述计算机可执行指令还引起所述至少一个处理器将所述多个体素分段成邻接体素的多个段。所述多个段中的每个段包括多个邻接体素。所述多个段中的至少一部分至少部分地映射到所述多个对象中的至少一个对象上。所述计算机可执行指令还引起所述至少一个处理器通过使用所述多个段的所述至少一部分作为用于聚合的指导计算所述多个邻接体素的所述至少一部分范围内的聚合动量传递光谱。所述计算机可执行指令还引起所述至少一个处理器将聚合动量传递光谱分类为威胁和非威胁中的一个并基于聚合动量传递光谱而将所述至少一个对象辨别为威胁段和非威胁段中的一个。【附图说明】图1 一24示出了本文所述的系统和方法的示例性实施例。 图1是X-Y平面中的示例性X射线衍射成像(XDI)系统的示意图; 图2是包括多个对象的示例性容器的示意图; 图3是使用图1中所示的XDI系统来执行包括多个对象的容器的安全检查的示例性方法的流程图; 图4是示例性图像、即图2中所示的容器的四维(4-D)体素化表示的示意图; 图5是来自图3的方法的继续; 图6是通过确定图4中所示的4-D体素化表示中所示的每个体素处的散射强度的单个值而生成的图2中所示的容器的示例性三维(3-D)图像的示意图; 图7是来自图5的方法的继续; 图8是通过对图6中所示的图像进行滤波生成的图2中所示的容器的示例性图像的示意图; 图9是来自图7的方法的继续; 图10是通过对图8中所示的图像进行阈值化(thresholding)而生成的图2中所示的容器的示例性图像的示意图; 图11是来自图9的方法的继续; 图12是通过对图10中所示的图像进行标记而生成的图2中所示的容器的示例性图像的不意图; 图13是来自图11的方法本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种使用包括被耦合到存储器设备的至少一个处理器的计算设备来执行在其中包括多个对象的容器的安全检查的计算机实现方法,所述方法包括:用多色x射线来照射容器;使用计算设备来重构容器内的多个散射截面的四维(4‑D)体素化表示,其中,4‑D体素化表示包括多个体素,前三个维度表示多个体素中的每个体素的空间位置,并且第四维度表示定义容器的动量传递光谱的多个动量传递值;通过作为动量传递光谱的函数而确定所述多个体素中的每个体素处的单个值来生成至少一个三维(3‑D)图像;将多个体素分段成邻接体素的多个段,其中,所述多个段中的每个段包括多个邻接体素,其中,所述多个段的至少一部分至少部分地映射到所述多个对象中的至少一个对象上;通过使用所述多个邻接体素的至少一部分作为用于聚合的指导计算所述多个段的所述至少一部分范围内的一个或多个聚合动量传递光谱;将一个或多个聚合动量传递光谱分类为威胁和非威胁中的一个;以及基于所述一个或多个聚合动量传递光谱来将所述至少一个对象辨别为威胁段和非威胁段中的一个。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员:S斯卡MA默斯巴赫G哈丁SK巴苏G齐纳
申请(专利权)人:莫福探测仪器有限责任公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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