一種平板便攜式雙能量x射線檢查裝置及雙能量材料分辨方法
【專利說(shuō)明】一種平板便攜式雙能量X射線檢查裝置及雙能量材料分辨方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種平板便攜式雙能量X射線檢查裝置及雙能量材料分辨方法，屬于X射線透射成像安全檢查技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，傳統(tǒng)的便攜式X射線安全檢查設(shè)備的成像單元發(fā)展到目前為止有四種類型:1.一次成像膠片處理系統(tǒng)；2.閃爍體-CCD攝像機(jī)系統(tǒng)；3.閃爍體-線掃描系統(tǒng)；4.面板式直接數(shù)字成像(DR，Digital Rad1graphy)系統(tǒng)。一次成像膠片處理系統(tǒng)包括一次成像膠片、暗盒和處理器。目前隨著數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，使用成像膠片的便攜系統(tǒng)已不多見。閃爍體-CCD攝像機(jī)系統(tǒng)為使設(shè)備更易于便攜，閃爍體的屏幕尺寸一般都比較小，并通過(guò)平面反射鏡改變光路的方向來(lái)減小箱體的厚度。閃爍體-線掃描系統(tǒng)利用線陣CCD或線陣光電管代替CCD攝像機(jī)的方式成像，設(shè)備成本較DR系統(tǒng)低，具有穿透能力強(qiáng)、圖像質(zhì)量好的特點(diǎn)。線掃描系統(tǒng)使用連續(xù)型X射線源，一次成像時(shí)間取決于掃描的速度，系統(tǒng)成像需要較高的射線劑量。面板式直接數(shù)字成像系統(tǒng)使用近幾年來(lái)快速發(fā)展的一種面陣探測(cè)器，其直接輸出數(shù)字信號(hào)，A/D轉(zhuǎn)換效率能夠達(dá)到12bit或更高，具有檢測(cè)速度快、探測(cè)效率高、圖像質(zhì)量好的特點(diǎn)。DR成像系統(tǒng)的關(guān)鍵部件是獲取圖像的平板探測(cè)器(Flat PanelDetector，F(xiàn)PD)。FH)規(guī)格尺寸多樣，已在醫(yī)療診斷和工業(yè)探傷的領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。
[0003]材料分辨能力作為X射線安全檢查設(shè)備的一項(xiàng)重要功能，已廣泛應(yīng)用在通道式安檢設(shè)備上。在平板便攜式安檢設(shè)備領(lǐng)域，以色列的Vidisco公司已發(fā)布了具有材料分辨功能的產(chǎn)品，在國(guó)內(nèi)尚沒有生產(chǎn)此類產(chǎn)品的廠家。Vidisco公司開發(fā)的以非晶硅X射線成像技術(shù)為基礎(chǔ)的便攜式安檢設(shè)備，采用硬件集成、自主開發(fā)軟件的形式，利用外購(gòu)的便攜X射線脈沖源，在射線源出口處增加快門切換裝置，通過(guò)軟件算法實(shí)現(xiàn)材料分辨能力。
[0004] X射線爆炸物探測(cè)技術(shù)作為排爆技術(shù)的一種，又分為面成像探測(cè)技術(shù)和線掃描成像探測(cè)技術(shù)兩種。線掃描成像探測(cè)技術(shù)包括普通X射線線掃描成像、能量分辨型線掃描成像、真實(shí)雙能量線掃描爆炸物自動(dòng)探測(cè)技術(shù)。面成像探測(cè)技術(shù)通過(guò)不同能量下多次曝光的方式也可以實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分辨功能。便攜式X射線安全檢查設(shè)備能透過(guò)不能隨意打開的包裹、行李、郵件物體，看清其中物品的形狀，從而為爆炸裝置的識(shí)別，分辨其性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，最終為實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)物品處置提供參考依據(jù)。
[0005]平板便攜式雙能量X射線檢查裝置是一種利用X射線得到被檢物體透視圖像，并對(duì)圖像進(jìn)行分析處理的安全檢查設(shè)備。常見的通道式安檢設(shè)備采用線掃描方式，需用傳送帶將被檢物品送入檢查通道進(jìn)行檢查，而平板便攜式雙能量安全檢查設(shè)備采用了面成像方式，它既不需要傳送帶，也不需要挪動(dòng)被檢物品，特別適用于對(duì)公共場(chǎng)所發(fā)現(xiàn)的可疑包裹進(jìn)行應(yīng)急檢查，避免在情況不明時(shí)挪動(dòng)包裹造成危險(xiǎn)。另一方面，平板便攜式雙能量X射線安全檢查設(shè)備采用了部件分離的結(jié)構(gòu)，每個(gè)部件體積小，重量輕，便于車載、手提，可以在現(xiàn)場(chǎng)快速部署，彌補(bǔ)了通道式X射線安檢設(shè)備安裝和運(yùn)輸不方便的缺點(diǎn)。在某些特殊環(huán)境下，例如需要在野外對(duì)物體進(jìn)行X射線透視成像時(shí)，傳統(tǒng)的X射線安檢設(shè)備由于體積的限制無(wú)法使用。平板便攜式雙能量X射線安全檢查設(shè)備利用電池進(jìn)行工作，通過(guò)便攜式計(jì)算機(jī)可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，實(shí)時(shí)顯示被檢物體的X射線透視圖像，在使用方式上更為靈活。
[0006]綜上所述，傳統(tǒng)的一次成像膠片處理系統(tǒng)使用一次成像膠片作為成像介質(zhì)，其缺點(diǎn)是設(shè)備成本高、輻射劑量大、無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)成像；傳統(tǒng)的閃爍體一 CCD攝像機(jī)系統(tǒng)的缺點(diǎn)是圖像質(zhì)量較差；傳統(tǒng)的閃爍體-線掃描系統(tǒng)的缺點(diǎn)是完成一次成像也需要較高的射線劑量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠克服上述技術(shù)問題的平板便攜式雙能量X射線檢查裝置及雙能量材料分辨方法。
[0008]本發(fā)明的雙能量材料分辨方法的技術(shù)方案是:采用面成像平板探測(cè)器，應(yīng)用X射線透視成像方法，成像原理是通過(guò)對(duì)便攜式X射線源和快門切換開關(guān)進(jìn)行控制，使得兩種不同能量的X射線對(duì)同一被檢物分別進(jìn)行透視成像，然后對(duì)兩幅不同能量的成像信號(hào)進(jìn)行算法處理后得到被檢物的等效原子序數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分辨并完成對(duì)包括行李、包裹或郵件物體的檢查。
[0009]本發(fā)明的一種平板便攜式雙能量X射線檢查裝置包括主設(shè)備箱和便攜式X射線源攜帶箱，所述主設(shè)備箱中包括控制盒、鍵盤、電池、平板探測(cè)器、海綿蓋板、顯示器、支架、電源適配器和電纜延長(zhǎng)線。所述便攜式X射線源攜帶箱中包括便攜式X射線源、快門切換開關(guān)和無(wú)線通訊模塊。在無(wú)線工作模式下，本發(fā)明使用便攜式計(jì)算機(jī)與平板探測(cè)器和便攜式X射線源進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)通訊。所述主設(shè)備箱通過(guò)數(shù)據(jù)線分別與平板探測(cè)器和便攜式X射線源相連接并進(jìn)行控制信號(hào)雙向傳輸。所述便攜式X射線源帶有無(wú)線通訊模塊，所述平板探測(cè)器具備圖像數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸功能，所述平板探測(cè)器的圖像數(shù)據(jù)和便攜式X射線源的控制指令都能通過(guò)無(wú)線的方式傳送至便攜式計(jì)算機(jī)。本發(fā)明通過(guò)在主設(shè)備箱內(nèi)部采用高密度海綿內(nèi)襯對(duì)主設(shè)備箱內(nèi)的部件進(jìn)行強(qiáng)化保護(hù)以保證儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)陌踩?。為了便于運(yùn)輸和操作，所述主設(shè)備箱采用了組合式結(jié)構(gòu)。
[0010]本發(fā)明的雙能量材料分辨方法的步驟是:
[0011]步驟(1)首先進(jìn)行材料校準(zhǔn)，將材料分辨測(cè)試體放置于平板探測(cè)器與射線源之間，材料測(cè)試體使用鋁板、鋼板和有機(jī)玻璃板作為基材，射線源是一個(gè)高壓能調(diào)節(jié)的帶有快門切換開關(guān)和無(wú)線通訊模塊的便攜式X射線源；
[0012]步驟(2)控制便攜式X射線源的快門切換開關(guān)置于關(guān)閉位置，同時(shí)設(shè)置便攜式X射線源為高能曝光參數(shù)，便攜式X射線源發(fā)出向前的圓錐形X射線束，同時(shí)平板探測(cè)器開始采集圖像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集完成后，在主設(shè)備箱處獲得被檢測(cè)物體的一幅透視圖像；
[0013]步驟(3)將快門切換開關(guān)置于打開位置，同時(shí)設(shè)置便攜式X射線源為低能曝光參數(shù)，數(shù)據(jù)采集完成后，在主設(shè)備箱處獲得被檢測(cè)物體的另一幅透視圖像；
[0014]步驟(4)以步驟(2)、步驟(3)采集的兩幅圖像作為輸入文件，通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行校準(zhǔn)和分析，提取圖像中有機(jī)玻璃、鋁、鋼不同厚度的材料數(shù)據(jù)，建立校準(zhǔn)曲線后最終生成材料表文件；
[0015]步驟(5)將上述步驟(2)、步驟(3)中獲得的兩幅圖像通過(guò)主設(shè)備箱中控制盒或便攜式計(jì)算機(jī)帶有的分析軟件分析和處理后，對(duì)識(shí)別出的有機(jī)物、無(wú)機(jī)物和混合物賦予不同的顯示顏色。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用一個(gè)高壓能調(diào)節(jié)的便攜式X射線源，通過(guò)兩次曝光實(shí)現(xiàn)真雙能檢測(cè)，本發(fā)明采用具有高空間分辨力、大圖像寬容度的平板探測(cè)器，通過(guò)平板探測(cè)器的高圖像分辨率和圖像動(dòng)態(tài)范圍以及真雙能成像對(duì)物質(zhì)的分辨能力實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)品的檢測(cè)。本發(fā)明采用了部件分離的結(jié)構(gòu)，每個(gè)部件體積小，重量輕，便于攜帶，能在現(xiàn)場(chǎng)快速部署并實(shí)時(shí)成像，圖像數(shù)據(jù)便于存儲(chǔ)，具備材料分辨功能，能有效識(shí)別爆炸物或毒品有機(jī)物，彌補(bǔ)了通道式X射線安檢設(shè)備安裝和運(yùn)輸不方便的缺點(diǎn)，由于其便攜性，能廣泛應(yīng)用于安檢和排爆領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明所述一種平板便攜式雙能量X射線檢查裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明所述一種平板便攜式雙能量X射線檢查裝置的主設(shè)備箱的分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明所述一種平板便攜式雙能量X射線檢查裝置的材料分辨流程示意圖；
[0020]圖4為本發(fā)明所述一種平板便攜式雙能量X射線檢查裝置的材料分辨測(cè)試體示意圖。
[0021]圖1至圖4中:1-主設(shè)備箱；2-便攜式X射線源攜帶箱；3-平板探測(cè)器；4-便攜式X射線源；5-快門切換開關(guān)；6-無(wú)線通訊模塊；7-便攜式計(jì)算機(jī)；8-控制盒；9-鍵盤；10-電池；11-平板探測(cè)器；12-海綿蓋板；13-海綿蓋板；14-海綿蓋板；15-顯不器；16-支架；17-電源適配器；18-電纜延長(zhǎng)線；19-