物质识别系统中创建分类曲线的方法和设备技术方案

公开了一种物质识别系统中创建分类曲线的方法和设备，该方法包括步骤：针对多种标定材料中的每种标定材料：用高能射线和低能射线照射各种厚度下标定材料来获得相应的高能透明度和低能透明度；将高能透明度的第一函数作为横坐标，将低能透明度和高能透明度二者的第二函数作为纵坐标来形成标定材料在不同厚度下的点；以及基于所述的点形成所述分类曲线。利用本发明专利技术，不仅能够获得被检查物体的透射图像，而且能够获得被检查物体中的材料信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及辐射成像技术，具体涉及一种应用于高能X射线双能成像检查系统的物质识别方法和设备，不仅能够获得被检查物体的透射图像，而且能够获得被检查物体中的材料信息。
技术介绍
以集装箱为单位进行运输，是一种现代化、先进的运输方式。集装箱化已经成为国际货物运输的大趋势。与此同时，利用集装箱走私，偷运枪支、武器、毒品、爆炸物甚至大规模杀伤性武器(Weapons of Mass Destruction, WMDs)和放射性散布装置(Radiological Dispersal Devices, RDDs)，已经成为困扰各国政府、干扰国际货物运输正常秩序的国际公害。美国911事件之后，美国政府开始重视货运的潜在风险，最担心WMDs和RDDs通过集装箱运入美国。为了防范这种风险，2001年1月17日，美国海关发布了 “集装箱安全倡议”(Container Security Initiative，CSI)，要求所有具有直接通航美国港口业务的外国港口必须装有非侵入式X(Y)射线扫描成像设备，对运往美国的集装箱进行射线扫描检查。CSI公布1年后，就有18个世界大港口加入该倡议并开始运行。在国际运输安全要求日益提升的大环境下，世界海关组织全体一致通过决议，要求全体161个成员国沿着CSI模式发展相关集装箱安全检察计划——集装箱安全检查已经成为全世界共同关注的课题。目前的集装箱X(Y)射线安全检查设备以透射成像为主，采用X射线直接透射货物，得到X射线路径覆盖的所有物品的透射图像。标准的透射成像技术解决了集装箱“可视化”问题，得到了广泛应用。但是这类设备普遍存在以下不足首先，二维结构信息易受射线路径上重叠物品干扰；其次，不包含密度信息；第三，不包含材料信息。针对“查私”需求，主要方式是对照报关单和集装箱的高能X射线扫描图像，检查是否相符，报关单就是先验知识，标准的X射线透射成像技术基本就能满足需求。但是，CSI 的提出，使得集装箱检查需求从检查走私物品(简称“查私”)向检查危禁品(简称“查危”) 发展。由于危禁品种类繁多，而且没有固定的形状，等于对被检集装箱中的物品没有了先验知识，因此，仅仅依靠标准的X射线透射成像技术，已经很难满足集装箱安全检查的需求。根据WMDs、RDDs及其它危禁品的特点，获取更丰富的被检物特征信息，才能实现更准确、有效的安全检查。双能透射技术是利用两种能谱不同的X射线穿透被检物，其输出信号的差异经过处理，得到被检物的材料原子序数信息。因此，利用该技术，将在一定程度上有效地提升安全检查水平。希望高能X射线成像集装箱检查系统具有材料分辨能力，已经成了近几年来国际研究的一个热点。虽然双能技术在X射线能量低于200KeV时非常有效，在行李物品检查中得到了广泛应用，但是，穿透集装箱的X射线能量达到几MV，对于相同质量厚度的不同材料，如C、A1、 Fe，在这个能量段内衰减对射线的衰减差异很小。因此，采用高能X射线成像得到的材料分辨能力与低能双能X射线技术相比要差很多。甚至集装箱检查领域的部分专家认为，双能成像技术在X射线能量高于200KeV时，几乎没有什么效果，因此不适合集装箱检查系统。
技术实现思路
本专利技术提出了基于能谱整形装置与自动标定装置的物质识别系统，解决了高能X 射线双能成像集装箱检查系统中实时有效地进行材料分辨的问题，同时利用双能灰度融合和彩色化等算法，把材料分辨和灰度信息视觉化。本专利技术的一个方面，提出了一种物质识别系统中创建分类曲线的方法，包括步骤 针对多种标定材料中的每种标定材料用高能射线和低能射线照射各种厚度下标定材料来获得相应的高能透明度和低能透明度；将高能透明度的第一函数作为横坐标，将低能透明度和高能透明度二者的第二函数作为纵坐标来形成标定材料在不同厚度下的点；以及基于所述的点形成所述分类曲线。根据本专利技术的实施例，基于所述点形成所述分类曲线的步骤包括采用最小二乘曲线拟合法对所述点进行曲线拟合。根据本专利技术的实施例，基于所述点形成所述分类曲线的步骤包括采用切比雪夫意义下的最佳拟合多项式对所述点进行曲线拟合。根据本专利技术的实施例，所述方法还包括对所述分类曲线进行离散化的步骤。根据本专利技术的实施例，所述多种标定材料包括石墨、铝、铁和铅。根据本专利技术的实施例，每种标定材料从薄到厚设计多级阶梯。根据本专利技术的实施例，每种标定材料最薄和最厚的厚度由系统的材料分辨范围决定。根据本专利技术的实施例，阶梯级数的数目由标定的精度及放置自动标定装置的空间共同决定。根据本专利技术的实施例，标定材料设计为只覆盖射线束方向的区域，得到的双能透射数据作为参数输入至自动标定算法中，生成X射线主束方向的能谱分布对应的分类参数，作为所有探测区域的分类参数。根据本专利技术的实施例，标定材料覆盖所有感兴趣的探测区间，把所有探测高度划分成多个区域，每个区域独立统计，生成分类参数。在本专利技术的另一方面，提供了一种物质识别系统中创建分类曲线的设备，包括针对多种标定材料中的每种标定材料用高能射线和低能射线照射各种厚度下标定材料来获得相应的高能透明度和低能透明度的装置；将高能透明度的第一函数作为横坐标，将低能透明度和高能透明度二者的第二函数作为纵坐标来形成标定材料在不同厚度下的点的装置；以及基于所述的点形成所述分类曲线的装置。根据本专利技术的实施例，采用最小二乘曲线拟合法对所述点进行曲线拟合。根据本专利技术的实施例，采用切比雪夫意义下的最佳拟合多项式对所述点进行曲线拟合。根据本专利技术的实施例，对所述分类曲线进行离散化。根据本专利技术的实施例，所述多种标定材料包括石墨、铝、铁和铅。根据本专利技术的实施例，每种标定材料从薄到厚设计多级阶梯。根据本专利技术的实施例，每种标定材料最薄和最厚的厚度由系统的材料分辨范围决定。根据本专利技术的实施例，阶梯级数的数目由标定的精度及放置自动标定装置的空间共同决定。根据本专利技术的实施例，标定材料设计为只覆盖射线束方向的区域，得到的双能透射数据作为参数输入至自动标定算法中，生成X射线主束方向的能谱分布对应的分类参数，作为所有探测区域的分类参数。根据本专利技术的实施例，标定材料覆盖所有感兴趣的探测区间，把所有探测高度划分成多个区域，每个区域独立统计，生成分类参数。与传统的高能X射线成像相比，本系统利用获取的双能图像，即能得到兼备高穿透力与高反差灵敏度的融合图像，又能得到货物的材料信息，对于爆炸物、毒品及放射性物质等危禁品具有一定的识别能力，从而提高了集装箱的安全检查能力。另外，从传统的高能X射线成像系统输出的灰色或者伪彩色图像，到高能X射线双能成像系统输出的材料分辨彩色图像，本专利技术充分利用人眼视觉的优势，力求把更多信息传递给用户。在本专利技术的一个方面，提出了一种物质识别方法，包括步骤用高能射线和低能射线透射被检物体，以获得被检物体的高能透射图像和低能透射图像，所述高能透射图像中的每个像素的值表示高能射线对被检物体的相应部分的高能透明度，而所述低能透射图像中每个像素的值表示低能射线对被检物体的相应部分的低能透明度；针对每个像素，计算所述高能透明度的第一函数的值和所述高能透明度和所述低能透明度二者的第二函数的值；以及通过利用预先创建的分类曲线对由所述第一函数的值和所述第二函数的值所确定的位置进行分类来识别被检物体中与每个像素所对应的那部分的物质的类型。根据本专利技术的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种物质识别系统中创建分类曲线的方法，包括步骤：针对多种标定材料中的每种标定材料：用高能射线和低能射线照射各种厚度下标定材料来获得相应的高能透明度和低能透明度；将高能透明度的第一函数作为横坐标，将低能透明度和高能透明度二者的第二函数作为纵坐标来形成标定材料在不同厚度下的点；以及基于所述的点形成所述分类曲线。

【技术特征摘要】
1.一种物质识别系统中创建分类曲线的方法，包括步骤 针对多种标定材料中的每种标定材料用高能射线和低能射线照射各种厚度下标定材料来获得相应的高能透明度和低能透明度；将高能透明度的第一函数作为横坐标，将低能透明度和高能透明度二者的第二函数作为纵坐标来形成标定材料在不同厚度下的点；以及基于所述的点形成所述分类曲线。2.如权利要求1所述的方法，其中基于所述点形成所述分类曲线的步骤包括 采用最小二乘曲线拟合法对所述点进行曲线拟合。3.如权利要求1所述的方法，其中基于所述点形成所述分类曲线的步骤包括 采用切比雪夫意义下的最佳拟合多项式对所述点进行曲线拟合。4.如权利要求1所述的方法，还包括对所述分类曲线进行离散化的步骤。5.如权利要求1所述的方法，其中所述多种标定材料包括石墨、铝、铁和铅。6.如权利要求1所述的方法，其中每种标定材料从薄到厚设计多级阶梯。7.如权利要求6所述的方法，其中每种标定材料最薄和最厚的厚度由系统的材料分辨范围决定。8.如权利要求6所述的方法，其中阶梯级数的数目由标定的精度及放置自动标定装置的空间共同决定。9.如权利要求6所述的方法，其中标定材料设计为只覆盖射线束方向的区域，得到的双能透射数据作为参数输入至自动标定算法中，生成X射线主束方向的能谱分布对应的分类参数，作为所有探测区域的分类参数。10.如权利要求6所述的方法，其中标定材料覆盖所有感兴趣的探测区间，把所有探测高度划分成多个区域，每个区域独立统...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志强，张丽，康克军，王学武，黄清萍，李元景，刘以农，赵自然，肖永顺，
申请(专利权)人：同方威视技术股份有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：11