CN103901056A - 增强背散射图像的图像质量的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在背散射人体扫描系统中增强背散射图像的图像质量的方法和设备。该方法包括步骤：获取扫描区内被检查人体的背散射图像和透射图像；融合所述背散射图像和所述透射图像，以产生融合图像；在显示器上呈现所述融合图像。利用上述方案，能够提高背散射图像的图像质量。

Description

增强背散射图像的图像质量的方法和设备

技术领域

本技术涉及辐射成像技术，具体涉及一种在背散射人体扫描系统中增强背散射图像的图像质量的方法和设备。

背景技术

背散射成像技术是人体安检的主要技术之一，通过用X射线束扫描人体，同时使用大面积探测器接收散射信号，数据处理时将扫描位置和散射信号点点对应即可得到散射图像。

在相同的X射线源条件下，散射信号的强弱与被照射材料的原子序数有关。低原子序数的材料散射信号较大，高原子序数的材料散射信号较小。因此在人体背散射图像(灰度图)上，表面带有金属及其它等效原子序数较大的材料处将显示为暗色，表面带有有机物等等效原子序数较小的材料处将显示为亮色。另外，在人体之外的地方，由于没有射线散射回来，因此也将在图像上显示为暗色。

传统的背散射人体成像设备，如果在人体边缘处携带有高等效原子序数的材料，常见如手腕上的手表、侧兜携带的手机等情况，此时背散射灰度图上这些部位将显示为暗色，跟背景(处于扫描区域之内，人体之外的区域)无法区分开来。这样会造成人体图像边缘信息的丢失，一方面不利于检查(比如有可能将人体外侧携带的金属违禁品识别为背景而漏检)，另一方面也给进一步的图像处理，如图像隐私保护处理和危险品自动识别处理带来麻烦。

发明内容

鉴于现有技术中的在背散射人体安检中无法识别人体边缘处的携带物的技术问题，本发明提出了一种增强背散射图像的图像质量的方法和设备。

在本发明的一个方面，提出了一种在背散射人体扫描系统中增强背散射图像的图像质量的方法，包括步骤：获取扫描区内被检查人体的背散射图像和透射图像；融合所述背散射图像和所述透射图像，以产生融合图像；以及在显示器上呈现所述融合图像。

在本发明的另一方面，提出了一种在背散射人体扫描系统中增强背散射图像的图像质量的设备，包括：获取扫描区内被检查人体的背散射图像和透射图像的装置；融合所述背散射图像和所述透射图像，以产生融合图像的装置；以及在显示器上呈现所述融合图像的装置。

在上述方案中，利用透射图像和背散射图像的信息，改善了传统的背散射人体扫描图像效果。采用上述方案，可以比较容易的将人体边缘携带物与图像背景区分开来。

附图说明

下面的附图表明了本技术的实施方式。这些附图和实施方式以非限制性、非穷举性的方式提供了本技术的一些实施例，其中：

图1示出了根据本发明实施例的人体背散射扫描系统的示意图；

图2示出了根据本发明实施例的增强背散射图像的方法的流程图；

图3和图4示出了根据本发明另一实施例的人体背散射扫描系统的工作过程的例子；

图5和图6示出了根据本发明又一实施例的人体背散射扫描系统的工作过程的例子。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

针对现有技术中背散射人体安检中难以识别人体边缘处携带物的问题，本发明的一些实施例提出了一种在背散射人体扫描系统中增强背散射图像的图像质量的方法。根据该方法，首先获取扫描区内被检查人体的背散射图像和透射图像，然后融合背散射图像和透射图像，以产生融合图像。接下来在显示器上呈现融合图像。这样，将背散射图像和透射图像融合后，能够明显地在融合图像上发现人体边缘的携带物。尤其是，上述方法可以比较容易的将人体边缘高原子序数材料与图像背景区分开来。

图1示出了根据本发明实施例的人体背散射扫描系统的示意图。如图1所示，根据本发明实施例的人体背散射扫描系统包括：射线发生器1、飞点形成装置2、背散射探测器3、透射探测器5、控制与数据处理终端6和显示终端7，对被检查人体4进行扫描，得到背散射图像和透射图像。控制与数据处理终端6将背散射图像和透射图像进行融合，在显示终端7上显示融合的图像，方便图检员判断是否被检查人体4携带了危险品或者爆炸物。

根据本发明的实施例，射线发生器1用来产生X射线扇束。飞点形成装置2用来和射线发生器1配合产生X射线飞点。射线发生器1例如为X射线管或者其他的X射线源。

背散射探测器3用来探测从被检查人体4上散射回来的X射线，并转换为电信号。透射探测器5用来接收穿过被检查人体4之后的X射线，并转换为电信号。控制与数据处理终端6用来控制设备扫描，同时采集背散射探测器3和透射探测器5上转换到的电信号，并且将透射图像和背散射图像融合。显示终端7用来显示处理后的人体扫描图像，例如透射图像和/或者背散射图像和/或融合图像。

系统工作时，X射线束流被飞点形成装置2调制为分时出射的一个个笔形束，每个时刻只有一束笔形束可以通过飞点形成装置出2射到被检人体4的身体表面的一小块区域，这一束笔形X射线束中，一部分被人体背向散射回来，被背散探测器3接收到，作为人体扫描图像上这个区域所代表的像素的背散射信号；一部分穿过人体，被透射探测器5接收到(探测器5同时也接收到前向散射的信号)，作为人体扫描图像上这个区域所代表的像素的透射信号。

当系统完成扫描后，就得到了整个二维扫描区域内的背散射图像和透射图像。这两幅图像的像素点是一一对应的。对这两幅图进行融合处理，可以得到综合扫描图。

图2示出了根据本发明实施例的增强背散射图像的方法的流程图。如图2所示，在步骤S21，取扫描区内被检查人体的背散射图像和透射图像。在步骤S22，融合所述背散射图像和所述透射图像，以产生融合图像。在步骤S23在显示器上呈现所述融合图像。

根据本发明的实施例，控制与数据处理终端6使用图像融合算法对透射图像和背散射图像进行融合。例如，对于每个像素点，如果透射图灰度高于某一阈值，则认为这个像素点处是背景，在融合图上将其灰度置融合图像的背景像素值，例如设置为0。如果透射图灰度不高于该阈值，则认为这个像素点处有物体，然后根据其背散射图灰度值来给出该像素点处在融合图上的灰度值。有物体的像素，灰度值应该有一个下限，用来与背景区分开。

此外，为了使得人体边缘处的高原子序数材料能够更明显的与背景区分开，可以使用彩色图代替灰度图来显示融合图像。例如，将像素点分为：背景、人体上比人体本身暗的材料、人体本身、人体上比人体本身亮的材料这4大类，在着色方案中将这四类材料用色系分开，可以获得比传统背散射图像更好的显示效果。

现有的背散射人体扫描系统为了提高扫描速度，使用两台设备相向而立，让被检人站在两台设备中间，一台扫描人体正面，一台扫描背面，这样就去掉了被检人转身的流程，减少了总的扫描时间。在这种使用两台设备相向而立的系统里，当其中一台进行背散射扫描时，利用另一台的探测器收集透射信号，从而实现了同时获得人体的背散射和透射图像，进而可以进行图像融合处理。

根据本发明的实施例，背散射人体扫描系统可以包括：第一背散射设备，包括第一X射线源和第一探测器；第二背散射设备，包括第二X射线源和第二探测器，与第一背散射设备相对，被检查人体在第一背散射设备和第二背散射设备之间的通道中相对于第一背散射设备和第二背散射设备运动。第一X射线源发出X射线，第一探测器接收被检查人体一侧散射后的X射线，形成第一背散射图像。第二探测器接收透射被检查人体的X射线，形成第一透射图像。第一背散射图像与第一透射图像融合，形成第一融合图像，例如人体一侧的融合图像。

此外，还可以形成人体另一侧的融合图像。例如，第二X射线源发出X射线，第二探测器接收被检查人体另一侧散射后的X射线，形成第二背散射图像。第一探测器接收透射被检查人体的X射线，形成第二透射图像。所述第二背散射图像与所述第二透射图像融合，形成第二融合图像。

图3和图4示出了根据本发明另一实施例的人体背散射扫描系统的工作过程的例子。如图3所示(俯视图)，两台设备相向而立。单台设备的飞点形成装置参考中国专利申请201010624252.3(CN102565110A)，单台设备的机械结构参考中国专利申请201010620367.5(CN102565867A)。当设备11进行扫描流程时，设备12不出束，只是将设备12的探测器跟随设备11进行机械联动，同时启动设备12的探测器后续的数据采集系统，利用设备12的探测器来探测透射信号。设备11的射线源101发出射线束102，从探测器103和104之间穿过，照射到人体13之上，散射信号106被探测器103和104接收到，透射信号107被设备12的探测器203接收到。随着设备11的扫描，设备12的探测器203和204也一同移动，保证能收到透射信号。信号融合后得到综合扫描图像。

当设备11扫描完成后，参看图4，设备12开始扫描，设备12的射线源201发出射线束202，照射到人体13之上，散射信号206被探测器203和204接收，透射信号207被探测器104接收。随着设备12的扫描，设备11的探测器103和104也一同移动，保证能收到透射信号。

当设备11和设备12分别完成扫描和相应的图像融合处理后，人体扫描完成。

在中国专利申请201010624244.9(CN102540268A)中描述了一种提高扫描速度的背散射人体扫描防范。在此专利的基础上，在每台设备的对面放置一台透射探测器用来获得透射图像，同样也能得到融合图像。

参见图5和图6。设备11和设备12是两台背散射设备，每台设备使用如中国专利申请201010624252.3(CN102565110A)中所述的飞点形成装置，探测器包括两块背散射探测器和一块透射探测器(探测另一台设备的透射信号)。探测器不用左右平移，被检人13站在传送带301上进行移动。当被检人13处于设备11的扫描范围内时，设备11的射线源101发出射线束102，照射到被检人13上，背散射射线106被探测器103和104接收到，透射射线107被探测器205接收到。当被检人13传送到设备12的扫描范围内时，设备12的射线源201发出射线束202，照射到被检人13上，背散射射线206被探测器203和204接收，透射射线207被探测器105接收。当被检人从传送带上传出设备12的扫描范围之后，人体扫描完成。

可选地，通过优化探测器尺寸、通道宽度等几何条件，使得203和205重合为一块探测器，104和105重合为一块探测器。

根据上述实施例，综合利用透射图像和背散射图像的信息，改善了传统的背散射人体扫描图像效果。尤其是在人体边缘有高原子序数的材料时，采用本发明实施例的方法，可以比较容易的将人体边缘高原子序数材料与图像背景区分开来。

以上的详细描述通过使用示意图、流程图和/或示例，已经阐述了增强背散射图像的图像质量的方法和设备的众多实施例。在这种示意图、流程图和/或示例包含一个或多个功能和/或操作的情况下，本领域技术人员应理解，这种示意图、流程图或示例中的每一功能和/或操作可以通过各种结构、硬件、软件、固件或实质上它们的任意组合来单独和/或共同实现。在一个实施例中，本发明的实施例所述主题的若干部分可以通过专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、或其他集成格式来实现。然而，本领域技术人员应认识到，这里所公开的实施例的一些方面在整体上或部分地可以等同地实现在集成电路中，实现为在一台或多台计算机上运行的一个或多个计算机程序(例如，实现为在一台或多台计算机系统上运行的一个或多个程序)，实现为在一个或多个处理器上运行的一个或多个程序(例如，实现为在一个或多个微处理器上运行的一个或多个程序)，实现为固件，或者实质上实现为上述方式的任意组合，并且本领域技术人员根据本公开，将具备设计电路和/或写入软件和/或固件代码的能力。此外，本领域技术人员将认识到，本公开所述主题的机制能够作为多种形式的程序产品进行分发，并且无论实际用来执行分发的信号承载介质的具体类型如何，本公开所述主题的示例性实施例均适用。信号承载介质的示例包括但不限于：可记录型介质，如软盘、硬盘驱动器、紧致盘(CD)、数字通用盘(DVD)、数字磁带、计算机存储器等；以及传输型介质，如数字和/或模拟通信介质(例如，光纤光缆、波导、有线通信链路、无线通信链路等)。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种在背散射人体扫描系统中增强背散射图像的图像质量的方法，包括步骤：

获取扫描区内被检查人体的背散射图像和透射图像；

融合所述背散射图像和所述透射图像，以产生融合图像；以及

在显示器上呈现所述融合图像。

2.如权利要求1所述的方法，其中融合所述背散射图像和所述透射图像，以产生融合图像的步骤包括：

如果所述透射图像中像素的灰度值高于预定阈值，则将背散射图像中与所述像素相对应的像素的灰度值设置为背景像素值；以及

将经过上述阈值处理后的背散射图像作为融合图像。

3.如权利要求1所述的方法，其中在显示器上呈现所述融合图像的步骤包括：

对所述融合图像中背景部分、人体上比人体暗的材料、人体本身和人体上比人体亮的部分着色；

显示着色后的融合图像。

4.如权利要求1所述的方法，其中获取扫描区内被检查人体的背散射图像和透射图像的步骤包括：

产生X射线扇束；

从所述X射线扇束产生X射线飞点；

探测从被检查人体上散射的X射线，形成背散射图像；

探测穿透被检查人体后的X射线，形成透射图像。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述背散射人体扫描系统包括：

第一背散射设备，包括第一X射线源和第一探测器；

第二背散射设备，包括第二X射线源和第二探测器，与所述第一背散射设备相对，被检查人体在第一背散射设备和第二背散射设备之间的通道中相对于第一背散射设备和第二背散射设备运动；

其中，第一X射线源发出X射线，第一探测器接收被检查人体一侧散射后的X射线，形成第一背散射图像；

第二探测器接收透射被检查人体的X射线，形成第一透射图像；

所述第一背散射图像与所述第一透射图像融合，形成第一融合图像。

6.如权利要求5所述的方法，其中第二X射线源发出X射线，第二探测器接收被检查人体另一侧散射后的X射线，形成第二背散射图像；

第一探测器接收透射被检查人体的X射线，形成第二透射图像；

所述第二背散射图像与所述第二透射图像融合，形成第二融合图像。

7.一种在背散射人体扫描系统中增强背散射图像的图像质量的设备，包括：

获取扫描区内被检查人体的背散射图像和透射图像的装置；

融合所述背散射图像和所述透射图像，以产生融合图像的装置；以及

在显示器上呈现所述融合图像的装置。

8.如权利要求7所述的设备，其中融合所述背散射图像和所述透射图像，以产生融合图像的装置包括：

如果所述透射图像中像素的灰度值高于预定阈值，则将背散射图像中与所述像素相对应的像素的灰度值设置为背景像素值的装置；以及

将经过上述阈值处理后的背散射图像作为融合图像的装置。

9.如权利要求7所述的设备，其中在显示器上呈现所述融合图像的装置包括：

对所述融合图像中背景部分、人体上比人体暗的材料、人体本身和人体上比人体亮的部分着色的装置；以及

显示着色后的融合图像的装置。

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