CN101672805B - 更新校正表的方法、校正探测数据的方法及安全检查系统 - Google Patents

Abstract

公开了更新校正表的方法，校正探测数据的方法和安全检查系统。所述校正表至少存储了针对各个探测器单元的空气数据，所述方法包括步骤：采集至少一列图像数据；判断所采集的图像数据中是否包含被检物体的图像数据；在所采集的图像数据中不包含被检物体的图像数据的情况下，基于所述图像数据更新所述校正表中的空气数据；以及在所采集的图像数据中包含部分被检物体的图像数据的情况下，基于所述图像数据中除被检物体的图像数据之外的图像数据，更新所述校正表中的空气数据。保证了校正表在设备运行的过程中始终处于有效状态，消除了设备长期运行时由探测器通道数据的不一致性而引起的图像水平条纹，提高了图像质量。

Description

更新校正表的方法、校正探测数据的方法及安全检查系统

技术领域

本申请涉及辐射成像领域中的信息处理技术，特别是在辐射成像中通过校正表的动态更新来对X射线安全检查系统(以下简称X射线安检系统)探测器数据进行不一致性校正的方法和相应的安全检查系统。

背景技术

在X射线安检系统中，通常采用一维线阵列探测器并行扫描方式。探测器单元的数目可能多达数百个以至上千个。如此多的探测器单元会带来一个严重的问题：由于各个探测器单元及其放大电路制造工艺和工作性能的差异，各个探测器单元与射线源相对位置的不同而导致各探测器单元接收辐射强度之间的不一致性，以及X射线束流空间分布的不均匀性等原因，将引起辐射图像各像素信号强度的不一致，从而进一步导致扫描图像出现水平条纹状图案。条纹状图案的出现不但直接影响到检查效果，而且会带来重大的安全隐患。因此，对阵列探测器所探测的信号进行不一致性校正是X射线安检系统获得良好图像质量的重要前提之一。

通常，可以通过采集天然本底数据和设备发射X射线束流(以下简称出束)但没有检查物时的空气数据对原始图像数据进行校正，以降低各探测器单元所采集数据的不一致性。然而，在客流量大的时候，设备一般需要长时间连续运行，这样设备就没有停束以采集天然本底数据以及出束并采集空气数据的机会，因此也就无法主动重新生成校正表以便对采集的数据进行校正。在这种情况下，设备长时间运行势必会造成校正表的不准确性，从而影响图像的校正效果，使图像质量逐渐下降，不能满足X射线安检系统中对扫描图像质量的严格要求。

发明目的

本发明的一个目的是提供一种动态更新校正表的方法，能够在安全检查系统长时间运行的过程中动态地对用于校正探测器所采集的数据的校正表进行更新，以保证运行过程中校正表的始终有效性。

本发明的另一目的是利用上述产生的动态校正表，在安全检查系统的运行过程中对探测器所采集的数据进行校正的方法，能够消除由探测器通道数据的不一致性而引起的图像水平条纹，提高图像质量。

本发明的又一目的是提供相应的安全检查系统。

在本发明的一个方面，提出了一种在安全检查系统中更新用于校正探测器所采集的数据的校正表的方法，所述校正表至少存储了针对各个探测器单元的空气数据，所述方法包括步骤：采集至少一列图像数据；判断所采集的图像数据中是否包含被检物体的图像数据；在所采集的图像数据中不包含被检物体的图像数据的情况下，基于所述图像数据更新所述校正表中的空气数据；以及在所采集的图像数据中包含部分被检物体的图像数据的情况下，基于所述图像数据中除被检物体的图像数据之外的图像数据，更新所述校正表中的空气数据。

优选地，所述校正表还存储了针对各个探测器单元的本底数据，所述方法还包括步骤：

在所述至少一列图像数据是在射线源未发出射线束时采集的情况下，基于所述至少一列图像数据更新所述校正表中的本底数据。

优选地，判断所采集的图像数据中是否包含被检物体的图像数据的步骤包括：

通过传感器判断通道中是否含有被检物体，以此判断所采集的图像数据中是否包含被检物体的图像数据。

优选地，在所采集的图像数据中包含部分被检物体的图像数据的情况下，通过判断所采集的图像数据与预定阈值的大小关系来确定所述图像数据中哪些数据是被检物体的图像数据。

优选地，更新所述校正表中的空气数据的步骤包括：

将所述至少一列图像数据中的图像数据与校正表中已经存储的空气数据进行加权平均，作为更新后的空气数据。

优选地，更新所述校正表中的本底数据的步骤包括：

将所述至少一列图像数据中的图像数据与校正表中已经存储的本底数据进行加权平均，作为更新后的本底数据。

优选地，更新所述校正表中的空气数据的步骤包括：

对所述至少一列图像数据按照列平均，基于平均后的图像数据更新所述校表中的空气数据。

优选地，更新校正表中的本底数据的步骤包括：

对所述至少一列图像数据按照列平均，基于平均后的图像数据更新所述校表中的本底数据。

优选地，所述更新校正表中的空气数据的步骤是在安全检查系统的运行过程中实时进行的。

优选地，所述更新校正表中的本底数据的步骤是在安全检查系统的运行过程中实时进行的。

在本发明的另一方面，提出了一种在安全检查系统中用校正表校正探测器所采集的数据的方法，包括步骤：用上述的方法更新所述校正表；基于所述更新后的校正表校正所采集的数据。

优选地，基于所述更新后的校正表校正所采集的数据的步骤包括：

采用如下的公式对数据进行校正：

$f(i,j)=[g(i,j)-A_{\mathrm{zero}}]\×\frac{\mathrm{GMAX}\×a}{A_{\mathrm{full}}-A_{\mathrm{zero}}}+b$

其中，A_zero和A_full分别表示本底数据和空气数据，g(i，j)为校正前各像素点灰度级，f(i，j)为校正后各像素点灰度级，GMAX为图像所能表示的最大灰度级，a，b为可以配置的控制参数，用于控制图像的灰度级范围。

在本发明的又一方面，提出了一种安全检查系统，包括：射线源，发出射线束；探测器，包括一系列探测器单元，用于探测入射的射线束，以便采集至少一列图像数据；校正表，至少存储了针对各个探测器单元的空气数据；数据处理器，在所采集的图像数据中不包含被检物体的图像数据的情况下，基于所述图像数据更新所述校正表中的空气数据；以及在所采集的图像数据中包含部分被检物体的图像数据的情况下，基于所述图像数据中除被检物体的图像数据之外的图像数据，更新所述校正表中的空气数据。

优选地，所述校正表还存储了针对各个探测器单元的本底数据，以及所述数据处理器在所述至少一列图像数据是在射线源未发出射线束时采集的情况下，基于所述至少一列图像数据更新所述校正表中的本底数据。

优选地，所述数据处理器通过判断所采集的图像数据与预定阈值的大小关系，来确定所采集的图像数据中哪些数据是被检物体的图像数据。

优选地，所述数据处理器将所述至少一列图像数据中的空气数据与校正表中已经存储的空气数据进行加权平均，作为更新后的空气数据。

优选地，所述数据处理器将所述至少一列图像数据中的本底数据与校正表中已经存储的本底数据进行加权平均，作为更新后的本底数据。

优选地，所述数据处理器对所述至少一列图像数据按照列平均，基于平均后的图像数据更新所述校表中的空气数据。

优选地，所述数据处理器对所述至少一列图像数据按照列平均，基于平均后的图像数据更新所述校表中的本底数据。

优选地，所述数据处理器基于所述更新后的校正表校正所采集的数据。

优选地，所述数据处理器采用如下的公式对数据进行校正：

$f(i,j)=[g(i,j)-A_{\mathrm{zero}}]\×\frac{\mathrm{GMAX}\×a}{A_{\mathrm{full}}-A_{\mathrm{zero}}}+b$

其中，A_zero和A_full分别表示本底数据和空气数据，g(i，j)为校正前各像素点灰度级，f(i，j)为校正后各像素点灰度级，GMAX为图像所能表示的最大灰度级，a，b为可以配置的控制参数，用于控制图像的灰度级范围。

由于采用了上述的技术方案，根据无物体遮挡区域的图像数据对校正表进行实时动态更新，保证了校正表在设备运行的过程中始终处于有效状态，消除了设备长期运行时由探测器通道数据的不一致性而引起的图像水平条纹，提高了图像质量。本发明特别适用于长时间连续运行的X射线安检系统中探测器数据的不一致性校正。

附图说明

从下面结合附图的详细描述中，本发明的上述特征和优点将更明显，其中：

图1示出了根据本发明实施例的安全检查系统的结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例的安全检查系统的操作过程的流程图；

图3是说明在根据本发明实施例的安全检查系统工作过程中进行校正表的动态更新所用的图像区域的示意图；以及

图4是说明在根据本发明实施例的安全检查系统中利用经过了动态更新的校正表对数据进行校正的图像灰度线性变换的示意图。

具体实施方式

下面，参考附图详细说明本发明的优选实施方式。在附图中，虽然示于不同的附图中，但相同的附图标记用于表示相同的或相似的组件。为了清楚和简明，包含在这里的已知的功能和结构的详细描述将被省略，否则它们将使本发明的主题不清楚。

如图1所示的根据本发明实施的安全检查系统包括X射线辐射源1、机械控制装置4、包括一系列探测器单元的探测器与数据采集装置5、校正表与数据处理器6、图像构建与显示装置7。

X射线辐射源1发出的X射线2穿过由机械控制装置4承载的被检物品3后，由正对X射线2的探测器与数据采集装置5接收，并转换成数字信号8传送给校正表与数据处理器6，由此更新校正表，并将经过数据处理器6校正后数据9传送给图像构建与显示装置7，在图像构建与显示装置7中完成数字图像的构建、处理与显示。

本发明方法是对X射线安检系统探测器数据进行不一致性校正，其工作流程如图2所示。使用本发明方法的主要步骤为：

在步骤S101，设备启动。然后，在步骤S102，通过探测器和数据采集装置5采集足够的本底和空气数据。例如，在设备无束流和有束流但无检查物遮挡的情况下，分别采集一幅图像。在步骤S103，对每幅图像的每一列分别求均值，作为各个探测器单元的本底数据和空气数据，记为A_zero和A_full，生成初始的校正表。在步骤S104，设备正常运行，采集一列图像数据。

然后，在步骤S105判断X光机的状态，如果光机不出束，则在步骤S106根据此列数据对校正表中的本底数据A_zero进行更新，流程转到步骤S104；否则，在步骤S107，通过光电传感器，例如对射的红外传感器，判断是否存在检测物。如果此时没有检测物，则在步骤S108根据此列数据对校正表中的空气数据A_full进行整体更新，并且流程转到步骤S104；否则，在步骤S109计算该列图像中检测物所在的位置，在步骤S110根据没有检测物遮挡的区域的部分数据对校正表中的空气数据A_full进行局部更新。

根据本发明的实施例，在所采集的图像数据中包含部分被检物体的图像数据的情况下，通过判断所采集的图像数据与预定阈值的大小关系来确定所述图像数据中哪些数据是被检物体的图像数据。

在步骤S111，利用最新更新的校正表对采集的数据进行校正。例如根据动态更新的校正表A_zero和A_full，对该列图像数据进行灰度级重映射，将各像素灰度范围映射到相同的灰度级范围，从而消除各像素信号的不一致性，然后在步骤S112进行其他的预处理过程并且在步骤S113对其做进一步的处理和显示。

下面将详细描述数据校正的过程。

图3是本发明中可以用于更新校正表的图像区域示意图。如图3所示，N1和N2表示通道的两侧边缘，A和B表示通道中的两个被检测物体(也表示其图像)，C1、C2、C3、C4和C5均为通道中没有检测物的区域。如果不采用动态校正，则如图2所示的区域中只有C3可以用来更新校正表，因此，在客流量较大时或者包裹与包裹互相连接在一起时，这样的区域将不存在或者很少，无法有效地进行更新校正表。当采用动态校正时，首先判断检测物在每列数据中的起始位置，这样区域C1、C2、C3、C4和C5均可以被判定为没有检测物的区域，即该区域的数据为空气数据，从而就可以充分利用这些数据对校正表进行局部或全局更新，保证校正表得到及时更新。

根据本发明的实施例，将至少一列图像数据中的空气数据与校正表中已经存储的空气数据进行加权平均，作为更新后的空气数据。

根据本发明的实施例，将至少一列图像数据中的本底数据与校正表中已经存储的本底数据进行加权平均，作为更新后的本底数据。

根据本发明的实施例，对所述至少一列图像数据按照列平均，基于平均后的图像数据更新所述校表中的空气数据。

另外，对所述至少一列图像数据按照列平均，基于平均后的图像数据更新所述校表中的本底数据。

图4为用于数据校正的图像灰度线性变换示意图，其数据校正公式为

$f(i,j)=[g(i,j)-A_{\mathrm{zero}}]\×\frac{\mathrm{GMAX}\×a}{A_{\mathrm{full}}-A_{\mathrm{zero}}}+b$

其中，g(i，j)为校正前各像素点灰度级，f(i，j)为校正后各像素点灰度级，GMAX为图像所能表示的最大灰度级，a，b为可以配置的控制参数，用于控制图像的灰度级范围。

另外，虽然上述的数据校正采用灰度线性变换，但它并不仅限于此。在考虑探测器响应曲线时，可以采用分段线性变换、非线性变换等校正技术。

上面的描述仅用于实现本发明的实施方式，本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的任何修改或局部替换，均应该属于本发明的权利要求限定的范围，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (22)

1.一种在安全检查系统中更新用于校正探测器所采集的数据的校正表的方法，所述校正表至少存储了针对各个探测器单元的空气数据，所述方法包括步骤：

采集至少一列图像数据；

判断所采集的图像数据中是否包含被检物体的图像数据；

在所采集的图像数据中不包含被检物体的图像数据的情况下，基于所述图像数据更新所述校正表中的空气数据；以及

在所采集的图像数据中包含部分被检物体的图像数据的情况下，基于所述图像数据中除被检物体的图像数据之外的图像数据，更新所述校正表中的空气数据。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述校正表还存储了针对各个探测器单元的本底数据，所述方法还包括步骤：

在所述至少一列图像数据是在射线源未发出射线束时采集的情况下，基于所述至少一列图像数据更新所述校正表中的本底数据。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中判断所采集的图像数据中是否包含被检物体的图像数据的步骤包括：

通过传感器判断通道中是否含有被检物体，以此判断所采集的图像数据中是否包含被检物体的图像数据。

4.如权利要求1或2所述的方法，其中在所采集的图像数据中包含部分被检物体的图像数据的情况下，通过判断所采集的图像数据与预定阈值的大小关系来确定所述图像数据中哪些数据是被检物体的图像数据。

5.如权利要求1或2所述的方法，其中更新所述校正表中的空气数据的步骤包括：

将所述至少一列图像数据中的图像数据与校正表中已经存储的空气数据进行加权平均，作为更新后的空气数据。

6.如权利要求2所述的方法，其中更新所述校正表中的本底数据的步骤包括：

将所述至少一列图像数据中的图像数据与校正表中已经存储的本底数据进行加权平均，作为更新后的本底数据。

7.如权利要求1或2所述的方法，其中更新所述校正表中的空气数据的步骤包括：

对所述至少一列图像数据按照列平均，基于平均后的图像数据更新所述校正表中的空气数据。

8.如权利要求2所述的方法，其中更新校正表中的本底数据的步骤包括：

对所述至少一列图像数据按照列平均，基于平均后的图像数据更新所述校正表中的本底数据。

9.如权利要求1或2所述的方法，其中所述更新校正表中的空气数据的步骤是在安全检查系统的运行过程中实时进行的。

10.如权利要求2所述的方法，其中所述更新校正表中的本底数据的步骤是在安全检查系统的运行过程中实时进行的。

11.一种在安全检查系统中用校正表校正探测器所采集的数据的方法，包括步骤：

用如权利要求1所述的方法更新所述校正表；

基于更新后的校正表校正所采集的数据。

12.如权利要求11所述的方法，其中基于更新后的校正表校正所采集的数据的步骤包括：

采用如下的公式对所采集的数据进行校正：

$f(i,j)=[g(i,j)-A_{\mathrm{zero}}]\×\frac{\mathrm{GMAX}\×a}{A_{\mathrm{full}}-A_{\mathrm{zero}}}+b$

其中，A_zero和A_full分别表示本底数据和空气数据，g(i，j)为校正前各像素点灰度级，f(i，j)为校正后各像素点灰度级，GMAX为图像所能表示的最大灰度级，a，b为可以配置的控制参数，用于控制图像的灰度级范围。

13.如权利要求11所述的方法，其中基于更新后的校正表更新所采集的数据的步骤是在安全检查系统的运行过程中实时进行的。

14.一种在安全检查系统中更新用于校正探测器所采集的数据的校正表的装置，所述校正表至少存储了针对各个探测器单元的空气数据，所述在安全检查系统中更新用于校正探测器所采集的数据的校正表的装置包括：

判断所采集的图像数据中是否包含被检物体的图像数据的装置，所采集的图像数据为至少一列图像数据；

在所采集的图像数据中不包含被检物体的图像数据的情况下，基于所述图像数据更新所述校正表中的空气数据的装置；以及

在所采集的图像数据中包含部分被检物体的图像数据的情况下，基于所述图像数据中除被检物体的图像数据之外的图像数据，更新所述校正表中的空气数据的装置。

15.如权利要求14所述的在安全检查系统中更新用于校正探测器所采集的数据的校正表的装置，其中所述校正表还存储了针对各个探测器单元的本底数据，以及所述在安全检查系统中更新用于校正探测器所采集的数据的校正表的装置还包括：在所述至少一列图像数据是在射线源未发出射线束时采集的情况下，基于所述至少一列图像数据更新所述校正表中的本底数据的装置。

16.如权利要求14或15所述的在安全检查系统中更新用于校正探测器所采集的数据的校正表的装置，还包括：在所采集的图像数据中包含部分被检物体的图像数据的情况下，通过判断所采集的图像数据与预定阈值的大小关系，来确定所采集的图像数据中哪些数据是被检物体的图像数据的装置。

17.如权利要求14或15所述的在安全检查系统中更新用于校正探测器所采集的数据的校正表的装置，还包括将所述至少一列图像数据中的空气数据与校正表中已经存储的空气数据进行加权平均，作为更新后的空气数据的装置。

18.如权利要求15所述的在安全检查系统中更新用于校正探测器所采集的数据的校正表的装置，还包括将所述至少一列图像数据中的图像数据与校正表中已经存储的本底数据进行加权平均，作为更新后的本底数据的装置。

19.如权利要求14或15所述的在安全检查系统中更新用于校正探测器所采集的数据的校正表的装置，还包括对所述至少一列图像数据按照列平均，基于平均后的图像数据更新所述校正表中的空气数据的装置。

20.如权利要求15所述的在安全检查系统中更新用于校正探测器所采集的数据的校正表的装置，还包括对所述至少一列图像数据按照列平均，基于平均后的图像数据更新所述校正表中的本底数据的装置。

21.如权利要求14或15所述的在安全检查系统中更新用于校正探测器所采集的数据的校正表的装置，还包括基于更新后的校正表校正所采集的数据的装置。

22.如权利要求21所述的在安全检查系统中更新用于校正探测器所采集的数据的校正表的装置，还包括采用如下的公式对所采集的数据进行校正的装置：

$f(i,j)=[g(i,j)-A_{\mathrm{zero}}]\×\frac{\mathrm{GMAX}\×a}{A_{\mathrm{full}}-A_{\mathrm{zero}}}+b$

其中，A_zero和A_full分别表示本底数据和空气数据，g(i，j)为校正前各像素点灰度级，f(i，j)为校正后各像素点灰度级，GMAX为图像所能表示的最大灰度级，a，b为可以配置的控制参数，用于控制图像的灰度级范围。

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