采用计算机断层成像数据检测隐藏物的装置和方法制造方法及图纸

一种用于在计算机断层成象数据中检测隐藏物的方法和装置。采用ＣＴ扫描系统可以检测片形物体，例如片形爆炸物。本发明专利技术分析一个邻接于该片形物体的子区域中ＣＴ体素，以确定是否该片形物体被隐藏在一电子设备中或被“夹藏”于例如书或杂志的物品中。为检测出电子设备隐藏物，对于一个包含该物体子区域中具有高于一预定阈值之密度的体素数量进行计数（４０４），并计算此体素数量与物体之体素数量的比率（４０６）。如果该比率超过一个阈值（４０８），那么可以推断出该物体被隐藏于电子设备中（４１０）。相应地，该ＣＴ扫描系统可以修改鉴别参数，使得该物体被分类为危险物（４１２）。对于“夹层”隐藏物，检查片形物体相对侧面上的层面。计算对于该体素的密度值的平均值和标准偏移（４１４）。当该平均密度值超过一个预定的阈值及该标准偏移低于一个不同的阈值时（４１６），对于至少一个层面，那么可以推断出，该片形物被夹藏在一个无害物内，例如杂志或书内（４１８）。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及计算机断层成像(CT)扫描仪，更具体地说，涉及一种在利用CT技术的行李扫描系统中的目标检测装置和方法。本专利技术的技术背景已知的X射线行李扫描系统有多种，用于在将行李装载在商用飞机之前检测行李或皮箱中是否存在爆炸性物品和其它违禁物品。由于很多爆炸物品的特征可能是在于其密度范围不同于一般放在行李中的物品。爆炸物品一般适合于采用X射线设备进行检测。用于测量物质密度的一种常用方法是使该物质受到X射线的照射，并测量该物质所吸收的辐射量，这种吸收反映其密度。采用CT技术的系统一般包括第三代类型的CT扫描仪，这种扫描仪一般包括X射线源和X射线检测器系统，正好被固定在与一个环形平台或圆盘的对边。该圆盘是可旋转的并被安装在一个门形支架内，所以，在工作时，该圆盘连续地绕—旋转轴旋转，同时，X射线从该源发出，通过放置在该圆盘之开口内的物体，到达该检测器系统。该检测器系统可以包括一个检测器线性阵列，该阵列被设置为在一圆弧形中的一个单行，该圆弧在X射线源的焦点处具有一个曲率中心，即，在发出X射线的X射线源内的点。该X射线源产生扇形X射线束，该射线束从该焦点发出，通过一个平面成像区域，并由该检测器接收。CT扫描仪包括一个由X、Y、Z轴定义的座标系统，其中，这些轴在当该圆盘绕旋转轴旋转时该圆盘之旋转中心相互连接并相互正交。该旋转中心通常被称为“等角点”。Z轴由旋转轴定义，X轴和Y轴由平面成象区域定义并位于该区域内。因此扇形射线束被定义为一个点源(即焦点)和检测器阵列之检测器的接收面之间所限定的空间之体积，该阵列受到X射线的照射。因为检测器之线性阵列的接收表面的尺寸在Z轴方向上较小，该扇形射线束在该方向上较薄。每一个检测器产生的输出信号表示投射在该检测器上的X射线的密度。由于X射线的一部分被在其光程中的所有物体所消弱，由每个检测器产生的输出信号表示放置在X射线源与该检测器之间的成像区域中所有物体的密度。当圆盘旋转时，该检测器阵列被周期性地采样，对于每一个测量间隔，该检测器阵列中的每一个检测器产生一个输出信号，该输出信号表示在该间隔期间被扫描物体之部分的密度。对于任何测量间隔，在该检测器阵列的一排中所有的检测器所产生的所有输出信号之集合，被称为“投影”，在产生投影的期间，圆盘的角度方位(并对应于X射线源和检测器阵列的角度方位)被称为“投影角”。在每个投影角，X射线从焦点到每一个检测器的光程称为“射线”，该光程从点源到检测器的接收表面面积在其横截面是增大的，从而放大了密度测量，因为检测器的接收表面区域比射线所通过之物体的任何横截面区域都要大。当圆盘绕被扫描的物体旋转时，扫描仪在相应的多个投影角产生多个投影。采用公知的算法，由在每一个投影角采集的所有投影数据可以产生物体的CT图象。该CT图象表示该物体的二维“切片”的密度，在圆盘旋转经过多个投影角之期间，扇形射线束通过该物体。该CT图象的分辨率部分是由扇形射线束的平面中每一个检测器的接收表面区域的宽度确定的，检测器的宽度在此被定义为在与扇形射线束宽度相同之方向上所测量的尺寸，而该检测器的长度在此被定义为在垂直于该扇形束方向且平行于该旋转或扫描仪的Z轴方向所测尺寸。某些类型的爆炸物品对行李扫描系统提出了特殊的挑战，这是因为，由于它们的可塑性，它们可能被制成难以被检测出来的几何形状。很多对飞机极具破坏力的爆炸物品的长度、宽度和高度都足够大，以致于不管该爆炸物品放置在行李内的什么方位，采用X射线扫描仪系统都易于检测出来。然而，一种爆炸力足以毁坏飞机的爆炸物品也可以被制成一张薄片，它在某一维空间尺寸(dimension)非常小，在其他二维空间尺寸较大。这些薄片形爆炸物可以被隐藏在物体中，例如一台电子设备，如膝上型电脑，也可以夹入无害物中间，例如杂志或书。检测这样隐藏的爆炸物可能是有困难的，因为难以在图像中看见爆炸物。利用CT技术的行李扫描仪已被提出。在美国专利5182764(培斯曼等)和5367552(培斯曼等)(以下简称为“764”和“552”专利)已得到商业开发，以下称为“视觉装置(In Vision Machine)”。这种视觉装置包括一个第三代类型的CT扫描仪，其中主要包括一个X射线源和一个X射线检测器系统，分别固定在一个环形平台或圆盘的正对面。该圆盘可旋转并被安装在一个门形支架内，因此，在工作中，该圆盘连续绕一旋转轴旋转，同时，X射线由该源发出，通过放置在该圆盘之开口内的物体到达检测器系统。对于行李扫描仪而言，一个重要的设计准则是扫描仪能够扫描行李之物品的速度。为了能在任何较大的机场都具备实用性，行李扫描仪应该能够以非常快的速度扫描大量的箱包。视觉装置的一个问题是，在“764和552”专利中所述的那种CT扫描仪所花的时间比较长，例如，圆盘转一圈产生对应于一个切片CT图象的数据。此外，通过箱包的光束对于每幅图象的切片越薄，图象的分辨率就越高。CT扫描仪应该提供具有足够分辨率的图象，以检测出厚度只有几毫米数量级的塑胶爆炸物品。因此，为了提供足够的分辨率，需要做很多大的改变。为了满足较高的行李通过速率，常规的CT行李扫描仪(例如视觉装置)可能对每个包只能产生几个CT图象。显然，为了相当快的吞吐量，在所分配的时间内不能扫描整个行李包。对每个行李包只产生几个CT图象，使得物品的大部分未被扫描到，并因此而不能提供足够的扫描，以识别行李包中所有具有潜在威胁的物体，例如片形爆炸材料。为了提高吞吐流量，该视觉装置采用一个预筛选处理，它从一个角度产生整个包的二维投影图象。对于被识别为隐含有危险物品的投影区域，可以再接受完全扫描或人工检查。采用这种预筛选和选择区域扫描方法，整个包未被扫描，因此使得潜在的危险物品可能通过而未受检测。在当片状物相对于用于形成预筛选投影之辐射传播方向横向定向的情况下，尤其是这样，其中，该片状物盖住了包之区域的较大部分。在根据为1996年5月2日，专利技术人为埃伯德等人)、专利技术名称为“用于检测薄形物体的X射线计算机断层成像(CT)系统”(以下简称为“埃伯德等人的系统”)描述了另一种行李扫描系统。在埃伯德等人的系统中，整个包受到CT扫描，产生关于包的体素(voxel)密度数据。然后，对整个包进行一种连接组件标记(connected components label，CCL)处理，通过将那些实际上靠近在一起和具有预定之密度范围内之密度的体素分组，对物体进行识别。然后，对每个物体中的体素计数，以确定每个物体的体积。如果物体的体积超过一个阈值，通过以每个物体的密度乘以每个物体体素的体积，计算出每个物体的体积，然后再将单个体素的质量相加。如果物体的质量超过一个质量阈值，该物体被推断为危险品。从埃伯德等人的系统可以看出，该系统可以识别薄形物体。该系统将其标记密度设置在低水平，以便可以检测到在边缘可见的薄物体，其中有部分填入体素。埃伯德等人的系统的一个重大缺点是，它可能会漏检薄形物体，例如薄形爆炸物品，就看不到边缘，并覆盖行李包的大片面积。这些横向定位的片形物只会稍微增大对行李包所测量的密度，与背景的密度反差也只有很小。如果在CCL处理期间所用的密度阈值设置得足够低，能够检测出这些片形物，那么，由于该片形物与背景之间的低反差，整个行李包被连接和标记在一起，物体看不清本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理对于一个区域的计算机断层成象（ＣＴ）数据的方法，包括：识别在对于该区域的ＣＴ数据中的多个体积元素，每个体积元素与密度值相关；识别与该区域中之物体相关的ＣＴ数据中的体积元素；识别至少一个接近于该物体的子区域；计算至少一 个该子区域的特性；及根据该子区域的特性对该物体分类。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：谢尔盖希马诺夫斯基，易卜拉欣M贝仁瓦提，马托费尔希劳格鲁，卡尔R克劳福德，
申请(专利权)人：模拟技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]