專利名稱：利用多視角x射線對行李爆炸物進行自動探測的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種安全檢查方法和裝置，特別是涉及一種采用x射線數(shù)字成像技術對行李
中爆炸物進行探測的方法和裝置。
背景技術：
對于行李安全檢査來說，x射線安檢技術是目前應用最為廣泛的一類非接觸式安全檢査 技術，近年來，x射線安全檢查技術在航空安全等需求的驅使下得到了迅猛發(fā)展。
早期使用的x射線檢査設備多為采用單視角單能量的x射線技術，其可以顯示并表示行李
中不同位置不同種類物質對射線的吸收情況的投影圖，進而通過安全檢查人員觀察該投影圖 中各區(qū)域的形狀特征從而去判斷是否可能存在已知的違禁物。
隨著x射線技術的不斷發(fā)展，到目前為止已經(jīng)出現(xiàn)了可以估計材料有效原子序數(shù)的雙能 量x射線技術，該種技術利用某種材料對不同能量的x射線吸收性能上的差異來分辨該材料， 使得不能通過形狀來辨別的物質可以通過材料特性來辨別。目前有兩種類型的雙能量x射線 安檢設備， 一種是標準的或常規(guī)的雙能量x射線行李檢査設備，其采用一源兩探，準雙能量x
射線，低通過速度和人工檢査，主要應用于常規(guī)手提行李和交運行李檢查中；另一種則是先 進的雙能量X射線安檢設備(AT機)，其雙源雙探，真實雙能量X射線，高通過速度和自動探測， 主要應用于多級自動交運行李檢査系統(tǒng)。
為了滿足高探測精度的安檢需求，X-CT技術已經(jīng)被引入到了安檢領域，且已出現(xiàn)了采用 X-CT技術的CT型爆炸物安檢設備，其主要工作過程為首先通過對三維物體的某一截面進行 掃描，采集與該三維物體截面結構相關的數(shù)據(jù)集合，然后再對這些數(shù)據(jù)集合且根據(jù)一定的數(shù) 學原理進行逆運算而獲取與所述三維物體截面結構一一對應的參數(shù)值，最后通過顯示技術從 參數(shù)值來最終恢復三維物體的截面圖像。這種采用X-CT技術類型的設備密度分辨能力強，具 有較高的爆炸物探測能力，但是它需要處理的數(shù)據(jù)量非常巨大，獲得圖像的時間也比其它系 統(tǒng)要長很多，制造成本也非常高，這些都制約了CT型設備的普及和應用。
針對上述采用X-CT技術的CT型爆炸物安檢設備，目前出現(xiàn)了采用多視角X射線爆炸 物自動探測技術的安檢設備，其主要采用多個固定視角雙能量X射線去對物質進行照射，然 后通過雙能量X射線圖像信號去獲得物體的材料特征，以及通過多視角的投影圖像重建被檢 物截面，獲得物質密度特征，從而達到對被檢物進行較精確的物性探測。
對于多視角X射線檢測技術而言，其已經(jīng)在醫(yī)學和工業(yè)檢測上均有應用，但是采用該種多視角X射線掃描技術的通道式多視角X射線快速行李安全檢査技術卻只是在2000年以后 才發(fā)展起來，在該行李安全檢査技術領域中，美國VIVID公司是最早研制多視角X射線爆炸 物自動探測設備(MVT)的廠家，該MVT采用3源3探的三視角工作模式，在探測方法上，其 采用直接從各視角投影提取被檢物二維幾何特征并進行三維幾何特征的匹配，在確定被檢物 三維幾何特征后，再進行密度探測和材料探測(計算有效原子序數(shù))，其不足之處是三維幾何 特征的提取和匹配較難，而符合三維幾何特征匹配條件的物體較多需要逐一排査，并且在多 視角布局上，該MVT采用兩個底照視角和一個水平視角，雖然在通道內(nèi)各視角的相關性較 小，有利于被檢物的三維重建，但是這種多視角布局方式容易導致水平放置的行李中物品重 疊嚴重，因而在各視角投影圖像中提取被檢物特征困難。
德國Heimann公司的多視角X射線爆炸物自動探測設備ED/S雖然采用3源5探的五視 角工作模式，且在多視角布局上采用2個底照射線源和1個頂照射線源，每個底照射線源分 別對應2組探測器，頂照射線源對應1組探測器形成5個視角，相對于美國VIVID公司的 MVT而言，其多視角布局方式不會導致水平放置的行李物品發(fā)生重疊嚴重，且通過5個視角 的投影圖像進行三維重建的方式，其重建冗余度較大，模糊度較小，但是5個視角的工作模 式卻容易導致探測過程中特征匹配困難。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，本發(fā)明之一目的在于提供一種利用多視角X射線對行李中爆炸物進行自 動探測的方法，該方法主要通過材料和密度兩維特征對行李中的爆炸物進行自動探測，且包 括以下步驟
1) 采集被測行李物品各個視角的圖像信號；
2) 對獲取的各個視角圖像信號進行材料自動探測首先對圖像信號進行分割，并根據(jù)雙 能量X射線材料分辨原理對分割后的高能和低能圖像進行材料特征識別，得到符合爆炸物材 料特征的危險區(qū)域，并在該危險區(qū)域中標記出其中適合參與密度計算的位置；
3) 對上述危險區(qū)域分割結果進行密度自動探測首先根據(jù)事先設定的匹配規(guī)則進行危險 區(qū)域匹配，找出多視角圖像中代表同一物體的各個危險區(qū)域，然后通過多視角重建計算，獲 得所述危險區(qū)域的密度值；
4) 根據(jù)材料自動探測結果與危險區(qū)域密度探測結果，決定是否對該行李物品進行報警。 其中，步驟1)中所述圖像信號為包括高能圖像信號與低能圖像信號的雙能量X射線圖像； 步驟3)中還包括對每個視角建立相應的爆炸物數(shù)據(jù)庫；以及
步驟4)中包括，對多個視角密度探測值求平均，如果該平均值落入爆炸物數(shù)據(jù)庫中高密度爆炸物區(qū)和低密度爆炸物區(qū)，則對應的物品判為爆炸物，并予以報警；而對落入爆炸物 數(shù)據(jù)庫中其他區(qū)域，則對應物品判為安全品，不予報警。
所述爆炸物數(shù)據(jù)庫是橫坐標為被檢物原子序數(shù)、縱軸為測量密度所圍成的二維"有效原 子序數(shù)一密度"的判別平面，且在該爆炸物數(shù)據(jù)庫中包含高密度爆炸物與低密度爆炸物兩個 區(qū)。
此外，步驟2)中所述圖像分割具體包括-
A) 利用邊緣檢測算子對雙能量X射線圖像進行邊緣特征提取
B) 在所提取邊緣特征的鄰域內(nèi)査找背景像素和包含背景的前景像素，并采用背景剔除公 式求得到經(jīng)過背景剔除后的前景圖像，其中，
G :GT+BxGA
所述背景剔除為T QB ，68為背景像素，67+8為包含背景的前景像素，g八是
空氣下雙能量X射線圖像的灰度值，且背景像素68的灰度值大于包含背景的前景像素GT+B
的灰度值，GT為經(jīng)過背景剔除后的前景圖像。
此外，本發(fā)明之另一目的還在于提供一種特征匹配容易、探測精度高且利用多視角X射 線對行李中爆炸物進行自動探測的裝置。
該所述利用多視角X射線對行李中爆炸物進行自動探測的裝置包括綜合處理計算機、輸
送機、輸送通道、左側頂照視角模塊、右側底照視角模塊和左側底照視角模塊；其中，所述
綜合處理計算機為分別連接于所述左側頂照視角模塊、右側底照視角模塊和左側底照視角模 塊，且所述左側頂照視角模塊、右側底照視角模塊和左側底照視角模塊為裝設于所述輸送通
道中，并且所述輸送機為受控于所述綜合處理計算機；所述左側頂照視角模塊包括左側頂照 X射線源和對應該左側頂照X射線源的L型第一探測器；所述右側底照視角模塊包括右側底 照X射線源和對應該右側底照X射線源的L型第二探測器；所述左側底照低能X射線源、 與該左側底照低能X射線源對應的L型第三探測器、左側底照高能X射線源以及與所述左側 底照高能X射線源對應的L型第四探測器。
相比較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明所述利用多視角X射線對行李爆炸物進行自動探測的方法及 裝置具有以下優(yōu)點
(1) 探測速度快，即，每小時可探測1800個包裹，適合于高通過率的行李安全檢査領
域；
(2) 特征匹配容易，對于物品情況比較復雜的行李，其探測精度高，探測效率高。


圖1為本發(fā)明所述利用多視角X射線對行李中爆炸物進行自動探測的方法流程圖2為圖1中步驟320計算Y方向重建多邊形交點示意圖3為圖1中步驟321多視角重建所建立的坐標系示意圖； 圖4為圖1中步驟321確定的多視角代數(shù)重建模型示意圖； 圖5為圖1中步驟321所設計的多視角爆炸物數(shù)據(jù)庫示意圖6為本發(fā)明所述利用多視角X射線對行李中爆炸物進行自動探測的方法之一實施例采 集的一組原始高能圖像；
圖7為圖6對應的材料自動探測危險區(qū)域提取結果示意圖8為圖7對應的危險區(qū)域匹配結果示意圖9為圖7中兩個物體某截面的多視角重建結果示意圖10為圖6中兩個物體對應的等效原子序數(shù)與密度探測結果示意圖； 圖11為圖7中兩個物體的最終報警結果；
圖12為本發(fā)明所述利用多視角X射線對行李中爆炸物進行自動探測的裝置的結構示意
圖13為本發(fā)明所述利用多視角X射線對行李中爆炸物進行自動探測的裝置中輸送通道 與X射線源、探測器位置的正視示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖以及具體實施例子來對本發(fā)明所述利用多視角X射線對行李中爆炸物進行 自動探測的裝置及方法作進一步的詳細說明。
圖1為本發(fā)明中所述利用多視角X射線對行李中爆炸物進行自動探測的方法總體流程 圖，其主要包括以下4個步驟
步驟30:采集三個視角的圖像信號；
步驟31:材料自動探測；
步驟32:密度自動探測；
步驟33:根據(jù)材料特征與密度特征決定是否報警。
其中，且結合圖12和圖3中所示，所述三個視角分別包括由所述左側頂照X射線源1 和第一探測器2構成的VI視角；所述右側底照X射線源4和第二探測器3構成的V2視角； 所述左側底照低能X射線源9、與該左側底照低能X射線源9的第三探測器5、左側底照高 能X射線源10以及與所述左側底照高能X射線源10對應的第四探測器6構成的V3視角；所述圖像信號為包括高能圖像信號與低能圖像信號的雙能量X射線圖像。
在上述步驟30中，行李12通過輸送機11送入通道7，且依序經(jīng)過左側底照高能X射線 源10和第四探測器6，左側低能X射線源9和第三探測器5，右側底照X射線源4和第二探 測器3，左側頂照X射線源1和第一探測器2，分別產(chǎn)生V3， V2， Vl視角的雙能量圖像信 號，并傳送到綜合處理計算機8中進行后續(xù)步驟31至33的操作，進而實現(xiàn)對爆炸物自動探 測及探測結果的顯示。
步驟31中所述材料自動探測進一步包括
步驟310:對雙能量X射線圖像進行圖像分割，并根據(jù)雙能量X射線材料分辨原理對分 割后的高能和低能圖像進行材料特征識別，進而得到符合爆炸物材料特征的危險區(qū)域。 步驟311:設定可靠性準則，確定危險區(qū)域中適合做密度計算的位置。 其中，對于所述步驟310，首先，將采集得到的雙能量X射線圖像進行利用邊緣檢測算
子進行邊緣特征提取，并在邊緣特征的鄰域內(nèi)查找背景像素GB和包含背景的前景像素GT+B， 這里背景像素GB的灰度值大于包含背景的前景像素值G^B，運用以下公式在包含背景的前 景像素值GT+B減去背景像素值GB ，得到經(jīng)過背景剔除后的被分割前景圖像GT 。
Gt = GxGA ，其中，GA是空氣雙能量X射線圖像下的灰度值。 GB
其次，在此基礎上根據(jù)雙能量X射線材料分辨原理對分割后的高能和低能圖像進行材料 特征識別，得到符合爆炸物材料特征的危險區(qū)域。
所述雙能量X射線材料分辨原理是雙能量X射線照射到某種材料上，根據(jù)該材料對高 能X射線吸收量和低能X射線吸收量的比率不同，來分辨不同的材料。
而對于經(jīng)過步驟310提取出的危險區(qū)域，在理想狀況下，適合做密度計算的危險區(qū)域切 片投影應當具有灰度均勻、不被高原子序數(shù)物質遮擋、具有一定寬度和射線能完全射穿危險 物的基本特征。
因此，在步驟311中，且根據(jù)以下的可靠性準則確定危險區(qū)域中適合做密度計算的切片 位置切片內(nèi)部灰度變化平緩，切片的邊緣附近灰度正常，切片的寬度適當，切片的邊緣或
內(nèi)部不被高原子序數(shù)物質遮擋。實際操作中，亦可利用與上述可靠性準則相反的規(guī)則去確定 出危險區(qū)域中不適合做密度計算的切片位置，那么剩余的切片就是適合參與密度計算的切片。 此外，由于是否對被檢查的物品報警需要結合該物品的材料探測結果與密度探測結果來 決定，因此在對各視角高能圖像進行材料自動探測得到其中的危險區(qū)域之后，還需要對危險 區(qū)域進行密度自動探測。步驟32中所述密度自動探測進一步包括
步驟320:多視角危險區(qū)域匹配，設定匹配規(guī)則，找出不同視角圖像中代表同一物體的危
險區(qū)域。
步驟321:通過多視角重建，獲得危險區(qū)域的密度探測結果。
其中，對于步驟320，在多視角圖像在經(jīng)過步驟31后，每個視角圖像中都可能會包含多 組危險區(qū)域信息，為了計算危險區(qū)域的密度結果，步驟32首先需要將代表同一物體的一組危 險區(qū)域從所有危險區(qū)域中正確査找出來，本發(fā)明在步驟320完成三個視角同組危險區(qū)域的匹 配工作。
匹配流程為首先通過危險區(qū)域遍歷得到三個視角危險區(qū)域中的一組危險區(qū)域數(shù)據(jù)。根 據(jù)各種組合方式判斷是否能匹配成功，完成判斷后再進行下一組危險區(qū)域的匹配操作，直到 所有遍歷危險區(qū)域都完成判斷。
為了實現(xiàn)不同視角中危險區(qū)域的各種組合，需要進行7種排列組合的匹配工作。需要說明 的是，由于起始視角不同，其匹配的結果也會不同，因此在實際應用中需要考慮是以哪個視 角為起始視角進行匹配。
假設以V3-V2-V1的順序表示一組危險區(qū)域信息，則根據(jù)三視角危險區(qū)域的所有組合進 行危險區(qū)域遍歷的方法需要首先從V3、 V2、 VI視角各拿出一個危險區(qū)域，定義報警危險區(qū) 域表示為a，獲得一組排列組合，然后將組合中所有標記為a的位置按照V3、 V2、 VI順序， 分別作為起始視角進行匹配。
假設V1、 V2、 V3代表三個視角的危險區(qū)域，以V1作為起始視角，Vls為Vl危險區(qū)X 方向起始坐標，VlE為VI危險區(qū)X方向終止坐標，V2s為V2危險區(qū)X方向起始坐標，V2E 為V2危險區(qū)X方向終止坐標，V3S為V3危險區(qū)X方向起始坐標，V3E為V3危險區(qū)X方向 終止坐標，Tl為一個經(jīng)過大量實驗得到的經(jīng)驗常數(shù)值，T2為大于T1的另一常數(shù)值，判斷是
否匹配的條件有三個，分為組合l、組合2、組合3，它們的含義如下-
1) 組合l原則
條件i: flfe(ns—F2S) ^ n且"fo(ns - r3S) s n 條件2: afo(n￡ — F2￡) s ri且flZw(ng -n￡) s n
條件3:在條件1及條件2都成立后，采用Y方向重建多邊形交點判斷方法判斷在射線 掃描方向是否滿足條件。如果也滿足，則該組危險區(qū)域就認為是匹配的危險 區(qū)域。
2) 組合2原則
條件i: a^(ns -r2s) > ri且flZw(ns - r2s) s r2且a^(ns — r3s) s ri或者"&(ns - r3S) > n且"fo(ns — r3S) s r2且afe(ns — r2s) ^ n 條件2:—F2￡) s ri且flfc(nss n
條件3:在條件1及條件2都成立后，采用Y方向重建多邊形交點判斷方法判斷在射線掃 描方向是否滿足條件。如果也滿足，則該組危險區(qū)域就認為是匹配的危險區(qū) 域。
3)組合3原則
條件i: — F2￡) > ri且"fo(ns -F2￡) s r2且"Zw(n^ — F3￡) s ri
條件3:在條件1及條件2都成立后，采用Y方向重建多邊形交點判斷方法判斷在射線
掃描方向是否滿足條件。如果也滿足，則該組危險區(qū)域就認為是匹配的危險 區(qū)域。
組合3的情況類似于組合2原則，只是不滿足小于Tl的邊為終止邊。 危險區(qū)域匹配組合條件中的Y方向重建多邊形交點判斷方法是根據(jù)三視角起始和終止射 線與被檢物相交，利用所圍成的多邊形的交點個數(shù)來進行判斷，如果交點個數(shù)大于等于4，就 認為滿足匹配條件。參看圖2，每個射線源與行李12 (被檢物)都有起始和終止兩條交線(對 應于危險區(qū)域的上下邊)，三個視角的六條交線會圍成一個多邊形ABCDEF，如果這個多邊形 頂點個數(shù)大于等于4個，并且都在坐標系有效范圍(即通道有效范圍)，那么該組危險區(qū)域就滿 足Y方向匹配條件。
步驟321通過進行被檢物截面多視角三維重建計算得到危險區(qū)域的密度探測結果。 步驟321中，被檢物截面采用本發(fā)明設計的多視角代數(shù)重建計算獲得。多視角代數(shù)重建 計算按以下步驟完成
1) 根據(jù)本發(fā)明提出的多視角X射線探測裝置建立多視角重建坐標系，將通道截面以一個 像素的寬度分為若干小正方形，并為每個單元格賦初值0，再以圖3所示方式建立坐標系， (Vlx，Vly)、 (V2x，V2y)、 (V3x，V3y)分別代表圖4中左側頂照X射線源1、右側底照X射線源 4、左側底照高能X射線源10的圓心坐標。
2) 確定多視角代數(shù)重建模型，多視角代數(shù)重建模型見圖4，該模型中其射線的寬度為零, 射線之間的間距為像素寬度，權因子w(/'定義為第/條射線與第j'個像素相交的長度，"'為第 /條射線的投影值。
3) 確定多視角代數(shù)重建計算的區(qū)域，根據(jù)三個視角的投影圖像求出三個視角將物體截面圍成的多邊形區(qū)域ABCDEF，見圖2。
4)根據(jù)確定的多視角代數(shù)重建模型和多視角代數(shù)重建計算的區(qū)域，多視角代數(shù)重建計算 按以下公式進行
<formula>formula see original document page 12</formula>
其中，Ar為迭代次數(shù)，,入是第A次迭代后力單元格的值，/(^+仏為第A:+l次迭代后力單 元格的值，義為松弛系數(shù)，P為射線L對應的投影值，M^表示射線丄穿過單元格力的長度， v是射線丄穿過包含在多邊形ABCDEF內(nèi)的單元格的總數(shù)，M^是射線￡穿過單元格力的長 度，^為執(zhí)行加速迭代運算的閾值，q為第k次迭代的上限分割閾值，凡為第k次迭代的下 限分割閾值，AT為滿足/(A),風A)條件的象素個數(shù)。
根據(jù)以上公式，多視角代數(shù)重建計算包括常規(guī)迭代計算和加速迭代計算兩個迭代計算過 程，利用加速迭代運算，可以縮短迭代計算所用的時間，提高迭代計算的效率。
需要指出的是，以上多視角代數(shù)重建計算是假設被檢物內(nèi)部的密度是基本勻質的前提下
進行的，即被檢物截面上每個像素上的值都相同，而其它區(qū)域因為不存在被檢物，可以認為
這些區(qū)域的像素值為0，也就是說，圖像上一部分被檢物所在區(qū)域的像素值為表示像素之大
小的相等的正值，其它部分為0。
在步驟321，本發(fā)明涉及的一種多視角X射線投射成像爆炸物數(shù)據(jù)庫設計原理是若X
射線穿過被檢物的厚度為"所得到的投影灰度值為G,，那么可根據(jù)G,與f來確定被檢物的電 子密度。這樣，多視角X射線透射成像爆炸物數(shù)據(jù)庫設計成橫坐標為被檢物原子序數(shù)、縱軸 為測量密度所圍成的二維"有效原子序數(shù)一密度"的判別平面，如圖5所示。根據(jù)爆炸物探 測的需要，數(shù)據(jù)庫中有高密度爆炸物與低密度爆炸物兩個區(qū)。需要說明的是，為了提髙密度 探測的精確性，每一個視角都需要建立相應的爆炸物數(shù)據(jù)庫，最終探測結果取三個視角探測 值的平均。
在步驟33，根據(jù)步驟32危險區(qū)域探測的結果，將落入爆炸物數(shù)據(jù)庫中高密度爆炸物區(qū)
和低密度爆炸物區(qū)的物品判為爆炸物，予以報警；對落入爆炸物數(shù)據(jù)庫中其他區(qū)域對應物品判為安全品，不予報警。
參照圖12和圖13中所示，本發(fā)明所述利用多視角X射線對行李中爆炸物進行自動探測 的裝置為通過材料和密度兩維特征以及多視角X射線對行李中爆炸物進行自動探測，其包括 綜合處理計算機8、輸送機11、輸送通道7、左側頂照視角模塊、右側底照視角模塊和左側 底照視角模塊；其中，所述左側頂照視角模塊包括左側頂照X射線源1和第一探測器2;所 述右側底照視角模塊包括右側底照X射線源4和第二探測器3;所述左側底照視角模塊包括 所述左側底照低能X射線源9、與該左側底照低能X射線源9對應的第三探測器5、左側底 照高能X射線源10以及與所述左側底照高能X射線源10對應的第四探測器6。
見圖13，上述左側頂照X射線源1、右側底照X射線源4、左側底照高能X射線源IO、 左側底照低能X射線源9為分別位于輸送通道7的不同方位，g卩，在所述輸送通道7的正視 方向上，所述左側頂照X射線源1為設置于輸送通道7的左側頂部位置，所述右側底照X射 線源4為設置于輸送通道7的底部右側，所述左側底照高能X射線源10和左側底照低能X 射線源9為設置于輸送通道7的底部左側，從而在輸送通道7的左側頂部、右側底部和左側 底部三個角度構成一個三視角的布局模式。同樣，對應于上述左側頂照X射線源1 、右側底照X射線源4、左側底照高能X射線源 10、左側底照低能X射線源9，與其對應的第一探測器2、第二探測器3、第四探測器6、第 三探測器5亦分別附著于所述輸送通道7的不同位置。
其中，所述左側頂照X射線源1和第一探測器2構成V1視角；所述右側底照X射線源 4和第二探測器3構成V2視角；所述左側底照低能X射線源9、與該左側底照低能X射線 源9的第三探測器5、左側底照高能X射線源10以及與所述左側底照高能X射線源10對應 的第四探測器6共同構成V3視角。
所述第一探測器2、第二探測器3、第四探測器6和第三探測器5為L型探測器。
為了更好地體現(xiàn)本發(fā)明的效果，且結合圖12和圖13中所示，現(xiàn)以一組實際處理數(shù)據(jù)對 本發(fā)明中涉及的一種利用多視角X射線對行李中爆炸物進行快速自動探測的方法做進一步的 說明。
圖6給出了經(jīng)過步驟30得到的三視角高能圖像數(shù)據(jù)，其中A和B分別表示兩個物品圖 像，經(jīng)過步驟310得到的危險區(qū)域如圖7所示。對于步驟320中危險區(qū)域的匹配結果為參看 圖8中所示，接著進入步驟321，圖8是兩組物品的某一切片位置經(jīng)過多視角重建計算得到 的截面示意圖，再利用圖7所示意之爆炸物數(shù)據(jù)庫對兩組物品的原子序數(shù)與密度進行比對， 且再參看圖8，得到的結果是第二組物品B在經(jīng)過步驟31后，雖然在材料性質上接近爆炸 物，但是經(jīng)過步驟32后，確認它的密度性質并不符合爆炸物的要求，被確認為安全品；第一組物品A在材料性質與密度性質上都符合爆炸物的要求，在爆炸物數(shù)據(jù)庫中且落入高密度爆
炸物區(qū)中，被確認為爆炸物。
圖11給出的為最終的報警結果，實際中，未報警物品，即第二組物品B是一瓶380ml 裝的純凈水，而報警物品，即第一組物品A是一個圓柱型模擬爆炸物，報警結果符合被檢査 物體的實際情況。
權利要求
1.一種利用多視角X射線對行李中爆炸物進行自動探測的方法，該方法主要通過材料和密度兩維特征對行李中的爆炸物進行自動探測，其特征在于，包括以下步驟1)采集被測行李物品各個視角的圖像信號；2)對獲取的圖像信號進行材料自動探測首先對圖像信號進行圖像分割，并根據(jù)雙能量X射線材料分辨原理對分割后的高能和低能圖像進行材料特征識別，對符合爆炸物材料特征的危險區(qū)域標記出其中適合參與密度計算的位置；3)對上述危險區(qū)域分割結果進行密度自動探測首先根據(jù)事先設定的匹配規(guī)則進行危險區(qū)域匹配，找出多視角圖像中代表同一物體的各個危險區(qū)域，然后通過多視角重建計算，獲得危險區(qū)域的密度值；4)根據(jù)材料自動探測結果與危險區(qū)域密度探測結果，決定是否對該行李物品進行報警；其中，步驟1)中所述圖像信號為包括高能圖像信號與低能圖像信號的雙能量X射線圖像。
2. 根據(jù)權利要求1所述利用多視角X射線對行李中爆炸物進行自動探測的方法，其特征 在于，在步驟2)中，所述圖像分割具體包括A) 利用邊緣檢測算子對雙能量X射線圖像進行邊緣特征提取B) 在所提取邊緣特征的鄰域內(nèi)查找背景像素和包含背景的前景像素，并采用背景剔除公式求得到經(jīng)過背景剔除后的前景圖像，其中，G =GT+BxGA所述背景剔除為T gb ,gb為背景像素，gt+b為包含背景的前景像素，g八是空氣下雙能量X射線圖像的灰度值，且背景像素Gb的灰度值大于包含背景的前景像素G丁+b 的灰度值，6T為經(jīng)過背景剔除后的前景圖像。
3. 根據(jù)權利要求1所述利用多視角X射線對行李中爆炸物進行自動探測的方法，其特征 在于，步驟3)中還包括對每個視角建立相應的爆炸物數(shù)據(jù)庫。
4. 根據(jù)權利要求1所述利用多視角X射線對行李中爆炸物進行自動探測的方法，其特征在于，步驟4)進一步包括，對多個視角密度探測值求平均。
5. 根據(jù)權利要求1所述利用多視角X射線對行李中爆炸物進行自動探測的方法，其特征在于，在步驟3)中所述多視角代數(shù)重建計算按以下步驟完成A) 建立多視角重建坐標系，即將輸送通道截面以一個像素的寬度分為若干小正方形，并 為每個單元格賦初值0，且再以每個視角X射線源的圓心建立坐標；B) 確定多視角代數(shù)重建模型；C) 確定多視角代數(shù)重建計算的區(qū)域，根據(jù)各個視角的投影圖像求出多個視角將物體截面圍成的多邊形區(qū)域；D)根據(jù)確定的多視角代數(shù)重建模型和多視角代數(shù)重建計算的區(qū)域，且通過多視角代數(shù)重 建計算公式對密度值進行計算，所述計算公式如下所示<formula>formula see original document page 3</formula>其中，A為迭代次數(shù)，/f^是第A次迭代后力單元格的值，/^:+仏為第A+l次迭代后力單 元格的值，義為松弛系數(shù)，尸為射線L對應的投影值，M^"表示射線丄穿過單元格力的長度， v是射線￡穿過包含在多邊形ABCDEF內(nèi)的單元格的總數(shù)，M^/是射線丄穿過單元格力的長 度，^為執(zhí)行加速迭代運算的閾值，q為第k次迭代的上限分割閾值，代為第k次迭代的下 限分割閾值，W為滿足/(yt、 >/ ("條件的象素個數(shù)。
6. 根據(jù)權利要求3所述利用多視角X射線對行李中爆炸物進行自動探測的方法，其特征 在于，所述爆炸物數(shù)據(jù)庫是橫坐標為被檢物原子序數(shù)、縱軸為測量密度所圍成的二維"有效 原子序數(shù)一密度"的判別平面，且在該爆炸物數(shù)據(jù)庫中包含高密度爆炸物與低密度爆炸物兩 個區(qū)。
7. 根據(jù)權利要求1或6所述利用多視角X射線對行李中爆炸物進行自動探測的方法，其 特征在于，步驟4)進一步包括，如果該平均值落入爆炸物數(shù)據(jù)庫中高密度爆炸物區(qū)和低密 度爆炸物區(qū)，則將對應的物品判為爆炸物，并予以報警。
8. 根據(jù)權利要求1或6所述利用多視角X射線對行李中爆炸物進行自動探測的方法，其 特征在于，步驟4)進一步包括，如果該平均值落入爆炸物數(shù)據(jù)庫中其他區(qū)域，則將所對應 物品判為安全品，并不予報警。
9. 一種利用多視角X射線對行李中爆炸物進行自動探測的裝置，其特征在于，包括綜合 處理計算機、輸送機、輸送通道、左側頂照視角模塊、右側底照視角模塊和左側底照視角模 塊；其中，所述綜合處理計算機為分別連接于所述左側頂照視角模塊、右側底照視角模塊和 左側底照視角模塊，且所述左側頂照視角模塊、右側底照視角模塊和左側底照視角模塊為裝 設于所述輸送通道中，并且所述輸送機為受控于所述綜合處理計算機；所述左側頂照視角模塊包括左側頂照X射線源和對應該左側頂照X射線源的L型第一探測器；所述右側底照視角 模塊包括右側底照X射線源和對應該右側底照X射線源的L型第二探測器；所述左側底照低能X射線源、與該左側底照低能X射線源對應的L型第三探測器、左側底照高能X射線源 以及與所述左側底照高能X射線源對應的L型第四探測器。
全文摘要
一種利用多視角X射線對行李中爆炸物進行自動探測的方法，其首先采集被測行李物品各個視角的圖像信號；其次對獲取的各個視角圖像信號進行材料自動探測，即對雙能量X射線圖像進行分割，并根據(jù)雙能量X射線材料分辨原理對分割后的高能和低能圖像進行材料特征識別，得到符合爆炸物材料特征的危險區(qū)域，并標記出其中適合參與密度計算的位置；對危險區(qū)域分割結果進行密度自動探測，即根據(jù)匹配規(guī)則進行危險區(qū)域匹配，找出代表同一物體的各個危險區(qū)域，然后通過多視角重建計算，獲得危險區(qū)域的密度值；最后，根據(jù)材料自動探測與密度探測的結果，決定是否對該行李物品進行報警。本發(fā)明優(yōu)點在于探測速度快，特征匹配容易，探測精度高，探測效率高。
文檔編號G06T7/00GK101592579SQ20091008849
公開日2009年12月2日 申請日期2009年7月3日 優(yōu)先權日2009年7月3日
發(fā)明者孔維武, 李宏偉, 李永清, 楊桂文, 楊立瑞, 勇 王 申請人:公安部第一研究所;北京中盾安民分析技術有限公司