CN104865281A - 人体背散射检查方法和系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种背散射人体检查方法和系统。该方法包括步骤：获取被检查人体的背散射扫描图像；区分所述背散射扫描图像中的人体图像和背景图像；计算所述背景图像的特征参数来判断所述被检查人体是否携带了放射性物质。利用上述实施例的方案，能够在对被检查人体进行背散射安全检查的同时确定该被检查人体是否携带了放射性物质。在其他的实施例中，还可以确定所携带的放射性物质的在人体的大致位置，提高了安全检查的效率。

Description

人体背散射检查方法和系统
技术领域
本发明的实施例涉及核技术检测领域，具体涉及一种应用于人体安检和放射性物质检测的人体背散射检查方法和系统。
背景技术
X射线背散射成像技术是人体安检领域的主要技术之一。通过X射线扫描人体，同时使用大面积探测器接收背散射信号，经过数据和图像处理后即可得到被散射物的扫描图像。
除了枪支、刀具、爆炸物、毒品等危禁品外，放射源及放射性物质也是人体可能携带的危险品之一，通常需要采用专用的放射性物质检测设备对其检测。
目前国内外X射线背散射成像设备已广泛应用于机场、海关等重要领域，但是并不具备对放射性物质进行检查的功能。
发明内容
考虑到现有技术的问题，提出了一种能够在人体背散射检查的同时进行放射性物质检测的人体背散射检查方法和系统。
在本发明的一个方面，提出了一种背散射人体检查方法，包括步骤：获取被检查人体的背散射扫描图像；区分所述背散射扫描图像中的人体图像和背景图像；计算所述背景图像的特征参数来判断所述被检查人体是否携带了放射性物质。
根据一些实施例，计算所述背景图像的特征参数来判断所述被检查人体是否携带了放射性物质的步骤包括：计算所述背景图像的单位像素平均亮度值；当所述单位像素平均亮度值大于一预定值时确定所述被检查人体携带了放射性物质。
根据一些实施例，计算所述背景图像的单位像素平均亮度值的步骤包括：将所述背景图像的亮度数据积分，并且计算单位像素的亮度平均值，作为所述单位像素平均亮度值。
根据一些实施例，当所述单位像素平均亮度值大于N0k+n×σk时，确定所述被检查人体携带了放射性物质，其中N0k为背景亮度均值，σk是N0k在一段时间内波动方差，n是方差倍率系数，k是背景图像的像素数。
根据一些实施例，所述的背散射人体检查方法还包括步骤：将背景图像划分为多个部分；针对各个部分计算相应的单位像素平均亮度值；确定与单位像素平均亮度值最大的那个部分相对应的人体部分隐藏了放射性物质。
根据一些实施例，利用包括多个探测器模块的背散射探测器来扫描人体，所述方法还包括步骤：针对各个探测器模块计算相应的单位像素平均亮度值；确定与单位像素平均亮度值最大的那个探测器相对应的人体部分隐藏了放射性物质。
根据一些实施例，所述的背散射人体检查方法还包括步骤：将背景图像划分为多个部分；针对各个部分计算相应的单位像素平均亮度值；确定与单位像素平均亮度值大于预定值的那些部分相对应的人体部分隐藏了放射性物质。
根据一些实施例，利用包括多个探测器模块的背散射探测器来扫描人体，所述方法还包括步骤：针对各个探测器模块计算相应的单位像素平均亮度值；确定与单位像素平均亮度值大于预定值的那些探测器模块相对应的人体部分隐藏了放射性物质。
根据本发明的另一方面，提出了一种背散射人体检查系统，包括：射线发生器，产生射线束；飞点形成装置，对所述射线束进行调制，形成飞点射线束；探测器，接收飞点射线束照射到被检查人体上产生的散射射线，产生电信号；控制与数据处理终端，基于所述电信号得到被检查人体的背散射扫描图像，区分所述背散射扫描图像中的人体图像和背景图像，并且计算所述背景图像的特征参数来判断所述被检查人体是否携带了放射性物质。
根据一些实施例，所述控制与数据处理终端计算所述背景图像的单位像素平均亮度值，当所述单位像素平均亮度值大于一预定值时确定所述被检查人体携带了放射性物质。
根据一些实施例，所述控制与数据处理终端将所述背景图像的亮度数据积分，并且计算单位像素的亮度平均值，作为所述单位像素平均亮度值。
根据一些实施例，当所述单位像素平均亮度值大于N0k+n×σk时，所述控制与数据处理终端确定所述被检查人体携带了放射性物质，其中N0k为背景亮度单位均值，σk是N0k在一段时间内波动方差，n是方差倍率系数，k是背景图像的像素数。
根据一些实施例，所述控制与数据处理终端将背景图像划分为多个部分，针对各个部分计算相应的单位像素平均亮度值，并且确定与单位像素平均亮度值最大的那个部分相对应的人体部分隐藏了放射性物质。
根据一些实施例，所述背散射探测器包括多个探测器模块，所述控制与数据处理终端针对各个探测器模块计算相应的单位像素平均亮度值，并且确定与单位像素平均亮度值最大的那个探测器模块相对应的人体部分隐藏了放射性物质。
根据一些实施例，所述控制与数据处理终端将背景图像划分为多个部分，针对各个部分计算相应的单位像素平均亮度值，并且确定与单位像素平均亮度值大于预定值的那些部分相对应的人体部分隐藏了放射性物质。
根据一些实施例，所述背散射探测器包括多个探测器模块，所述控制与数据处理终端针对各个探测器模块计算相应的单位像素平均亮度值，并且确定与单位像素平均亮度值大于预定值的那些探测器模块相对应的人体部分隐藏了放射性物质。
利用上述实施例的方案，能够在对被检查人体进行背散射安全检查的同时确定该被检查人体是否携带了放射性物质。在其他的实施例中，还可以确定所携带的放射性物质的在人体的大致位置，提高了安全检查的效率。
附图说明
图1示出了根据本发明一个实施例的背散射人体扫描系统的结构示意图；
图2示出了根据本发明的一个实施例的背散射人体扫描方法的流程图；
图3示出了根据本发明实施例的系统扫描得到的人体图；
图4示出了根据本发明实施的对图2进行处理后得到的人体图；以及
图5示出了根据本发明另一实施例的背散射人体扫描系统的结构示意图。
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，未具体描述公知的电路、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，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件”“连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。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。
针对现有技术中的问题，本发明的一些实施例提出了利用被检查人体的背散射图像的背景图像来确定被检查人体是否携带了放射性物质。例如，在一些实施例中，获取利用背散射人体检查系统扫描得到的被检查人体的背散射扫描图像。然后，区分该背散射扫描图像中的人体图像和背景图像，进而计算背景图像的特征参数来判断被检查人体是否携带了放射性物质。根据这样的实施例，当被检查人体携带了放射性物质时，背散射人体扫描系统所获得的图像中的背景亮度会发生变化，通过检测这样的背景亮度变化来确定被检查人体携带了放射性物质。
图1示出了根据本发明一个实施例的背散射人体扫描系统的结构示意图。如图1所示，背散射人体扫描系统包括射线发生器1、飞点形成装置2、探测器3、控制与数据处理终端5和显示终端6。由射线发生器1发出的射线束经过飞点形成装置2的调制之后，形成飞点射线束，入射到被扫描人体4上，然后在被扫描人体4的上发生散射，散射回来的射线被探测器3接收到，产生电信号并送入数据处理终端5中，处理得到扫描图像显示在终端6上。
在一些实施例中，飞点形成装置2可以是旋转轮式、旋转盘式等其它方式。探测器3的分布也可能有其它的排布方式。例如，探测器3可以横向或纵向移动或者固定不动等。
为了尽可能多地收集从被扫描人体4散射回来的射线信号，在背散射人体扫描系统中通常使用大面积高灵敏探测器3。当射线扫射到人体、炸药、毒品等主要由小原子序数物质时，背散射的射线较强，探测器4接收到的信号较强，图像较亮。当射线扫射到枪支、刀具等主要由高原子序数物质或空气时，背散射的射线较弱，探测器4接收到的信号较弱，图像较暗。
图2示出了根据本发明的一个实施例的背散射人体扫描方法的流程图。如图2所示，在步骤201，获取被检查人体的背散射扫描图像。例如通过图1所示的人体背散射扫描系统扫描得到被检查人体4的背散射图像。
在步骤202，区分所述背散射扫描图像中的人体图像和背景图像。由于人体背散射扫描系统检查的对象是单纯的人体，具有结构简单明确，边缘连续等特点，并与空气背景差异明显。在一些实施例中，通过图像识别技术，如二值法，将人体图像和背景图像分离，将人体影像数据从整幅扫描图中扣除。在其他实施例中，为避免人体衣着物等对后续数据的影响，可适当增加人体图像的外边缘，减少衣着物图像(不一定可见)对放射性物质检测的影响，如图4，图像比图3更宽大；
在步骤203，计算所述背景图像的特征参数来判断所述被检查人体是否携带了放射性物质。例如，在一些实施例中，将扣除人体影像后的背景图像亮度数据积分，并按单位像素取亮度平均值Nk(k代表像素数)，即单位像素平均亮度值。在同样条件下，光机出束扫描成像，无论有无人体(但确保人员无携带放射性物质和设备周围无外来射线源的情况下)参与扫描，对获取的扫描图像进行同样的条件(即扣除人体图像)背景图像亮度数据提取、积分、取平均值N0k(k代表此时背景图像像素数，该数据不能含有人体图像数据)。当然，N0k可以是提前测量完成并储存在设备内，N0k可以是一系列常数，也可以是k的函数；N0k也可以在检测的过程中更新(如移动更新、定时更新等)；在不长的一定时间内，光机剂量和环境本底剂量基本稳定，在无外来射线源的情况下，N0k在统计误差内波动。在一些实施例中，Nk与N0k进行比较，当Nk高于N0k+n×σk时，则认为该被检人员有携带放射性物质的嫌疑。σk是N0k在一段时间内波动方差，n是方差倍率系数，可以按照误报率要求，进行调整。
此外，σk值与N0k和N0k的像素量k相关，可依照数理统计学原理推导得到，并经过大量实验测试N0k进行数据统计确定。在其他实施例中，N0k、σk值或σk与k的关系可以储存在系统中，为避免环境本底剂量的变化或设备条件，如光机更换等的改变，该数据可定时或随时更新。
在其他实施例中，在已经确定了被检查人体携带了放射性物质的情况下，还可以进一步大致确定所携带的放射性物质在人体的位置(方位)。例如，将上述的背景图像划分为多个部分(例如，沿着垂直方向划分或者按照最接近的人体部位来划分)，然后针对各个部分计算相应的单位像素平均亮度值。确定与单位像素平均亮度值最大的那个部分相对应的人体部分隐藏了放射性物质，例如与单位像素平均亮度值最大的那个部分接近人体部分隐藏了放射性物质。在其他实施例中，也可以将针对各个图像部分所计算的单位像素平均亮度值分别与预定值进行比较，并且认为大于该预定值的那些个图像部分所对应的人体部分携带了放射性物质。
在另外的实施例中，在实际应用的背散射人体扫描设备中，探测器3通常不是一块探测器，而是由几块探测器组合而成，如图5所示。数据处理终端5可以对需要处理的数据按不同的探测器模块301、302、303、304和扫描时序等进行特征量提取，如像素平均值差异，经过算法分析后(如重心法)，得到待检人员身体不同区域是否存在放射性物质、或各区域存在放射性物质的概率的结论。在其他实施例中，也可以将针对各个探测器模块所计算的单位像素平均亮度值分别与预定值进行比较，并且认为大于该预定值的那些个探测器模块所对应的人体部分携带了放射性物质。
上述的实施例可以在不增加硬件、不降低扫描速度、不影响图像质量等的前提下有效扩展背散射人体扫描设备的应用范围，增加设备对人体携带放射性物质的监测功能，完善人体安检效果。
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 (16)

1.一种背散射人体检查方法，包括步骤：
获取被检查人体的背散射扫描图像；
区分所述背散射扫描图像中的人体图像和背景图像；
计算所述背景图像的特征参数来判断所述被检查人体是否携带了放射性物质。
2.如权利要求1所述的背散射人体检查方法，其中计算所述背景图像的特征参数来判断所述被检查人体是否携带了放射性物质的步骤包括：
计算所述背景图像的单位像素平均亮度值；
当所述单位像素平均亮度值大于一预定值时确定所述被检查人体携带了放射性物质。
3.如权利要求2所述的背散射人体检查方法，其中计算所述背景图像的单位像素平均亮度值的步骤包括：
将所述背景图像的亮度数据积分，并且计算单位像素的亮度平均值，作为所述单位像素平均亮度值。
4.如权利要求3所述的背散射人体检查方法，其中当所述单位像素平均亮度值大于N0k+n×σk时，确定所述被检查人体携带了放射性物质，其中N0k为背景亮度单位均值，σk是N0k在一段时间内波动方差，n是方差倍率系数，k是背景图像的像素数。
5.如权利要求2所述的背散射人体检查方法，还包括步骤：
将背景图像划分为多个部分；
针对各个部分计算相应的单位像素平均亮度值；
确定与单位像素平均亮度值最大的那个部分相对应的人体部分隐藏了放射性物质。
6.如权利要求2所述的背散射人体检查方法，其中利用包括多个探测器模块的背散射探测器来扫描人体，所述方法还包括步骤：
针对各个探测器模块计算相应的单位像素平均亮度值；
确定与单位像素平均亮度值最大的那个探测器模块相对应的人体部分隐藏了放射性物质。
7.如权利要求2所述的背散射人体检查方法，还包括步骤：
将背景图像划分为多个部分；
针对各个部分计算相应的单位像素平均亮度值；
确定与单位像素平均亮度值大于预定值的那些部分相对应的人体部分隐藏了放射性物质。
8.如权利要求2所述的背散射人体检查方法，其中利用包括多个探测器模块的背散射探测器来扫描人体，所述方法还包括步骤：
针对各个探测器模块计算相应的单位像素平均亮度值；
确定与单位像素平均亮度值大于预定值的那些探测器模块相对应的人体部分隐藏了放射性物质。
9.一种背散射人体检查系统，包括：
射线发生器，产生射线束；
飞点形成装置，对所述射线束进行调制，形成飞点射线束；
背散射探测器，接收飞点射线束照射到被检查人体上产生的散射射线，产生电信号；
控制与数据处理终端，基于所述电信号得到被检查人体的背散射扫描图像，区分所述背散射扫描图像中的人体图像和背景图像，并且计算所述背景图像的特征参数来判断所述被检查人体是否携带了放射性物质。
10.如权利要求9所述的背散射人体检查系统，其中，所述控制与数据处理终端计算所述背景图像的单位像素平均亮度值，当所述单位像素平均亮度值大于一预定值时确定所述被检查人体携带了放射性物质。
11.如权利要求10所述的背散射人体检查系统，其中所述控制与数据处理终端将所述背景图像的亮度数据积分，并且计算单位像素的亮度平均值，作为所述单位像素平均亮度值。
12.如权利要求11所述的背散射人体检查系统，其中当所述单位像素平均亮度值大于N0k+n×σk时，所述控制与数据处理终端确定所述被检查人体携带了放射性物质，其中N0k为背景亮度均值，σk是N0k在一段时间内波动方差，n是方差倍率系数，k是背景图像的像素数。
13.如权利要求10所述的背散射人体检查系统，其中，所述控制与数据处理终端将背景图像划分为多个部分，针对各个部分计算相应的单位像素平均亮度值，并且确定与单位像素平均亮度值最大的那个部分相对应的人体部分隐藏了放射性物质。
14.如权利要求10所述的背散射人体检查系统，其中所述背散射探测器包括多个探测器模块，所述控制与数据处理终端针对各个探测器模块计算相应的单位像素平均亮度值，并且确定与单位像素平均亮度值最大的那个探测器模块相对应的人体部分隐藏了放射性物质。
15.如权利要求10所述的背散射人体检查系统，其中所述控制与数据处理终端将背景图像划分为多个部分，针对各个部分计算相应的单位像素平均亮度值，并且确定与单位像素平均亮度值大于预定值的那些部分相对应的人体部分隐藏了放射性物质。
16.如权利要求10所述的背散射人体检查系统，其中所述背散射探测器包括多个探测器模块，所述控制与数据处理终端针对各个探测器模块计算相应的单位像素平均亮度值，并且确定与单位像素平均亮度值大于预定值的那些探测器模块相对应的人体部分隐藏了放射性物质。
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