CN108181328A - 一种用于检测x光机材料分辨力的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于检测X光机材料分辨力的方法及系统，方法包括采集材料分辨测试体通过X光机的图像；对采集的材料分辨测试体图像进行图像处理，获取材料分辨测试体图像的颜色梯度；根据所述颜色梯度与标准颜色梯度进行对比，判断X光机材料分辨力的是否达标；本发明中能够根据标准测试箱成像，自动、实时、客观地完成X光机材料分辨力的判别，可应用于不同型号X光安检机的测试，广泛应用于机场、高铁站等需要X光安检的场所，用于检测X光机的性能，提高安检的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及自动检测领域，尤其涉及一种用于检测X光机材料分辨力的方法及系统。
背景技术
安全检查是口岸检查(包括边防检查、海关检查、卫生检疫、动、植物检疫和安全检查 等)的内容之一，是出入境人员必须履行的检查手续，是保障旅客人身安全的重要预防措 施。
安全检查的内容主要是检查旅客及其行李物品中是否携带枪支、弹药、易燃、易爆、腐 蚀、有毒放射性等危险物品，以确保航空器及乘客的人身、财产安全。安全检查中一般通过 X射线安检设备，主要用于检查旅客的行李物品。X光安检机主要是用来对除人体以外的行 李、物品等进行透视性的扫描，得到不同物品的不同成像，从而发现内部隐藏的危险品。设 备借助传送带将被检查行李送入X射线检查通道，触发X射线源发射X射线束。X射线束穿 过被检物品，部分被吸收后轰击安装在通道内的半导体探测器。探测器把X射线转变为信号， 并最终转换为X光图像，由安检人员辨认是否含有危险物品。
但是，随着使用时间的增加，X射线发生器可能由于损坏、老化等原因无法输出足够剂 量的X射线，使得成像能力减弱，分辨能力下降，导致漏检、误检。通常使用单位每年都需 要组织对X射线安检机工作状态进行评估，利用标准测试箱对设备进行定检，根据标准箱通 过安检机后的成像质量，判断设备老化程度、决定是否可以继续使用。为了保证安检的有效 性，需要定期对X光安检机的性能进行评价，目前国内外均采用人工方法，根据标准箱(测 试体)通过安检机后的成像质量，判断设备工作状态，当设备数量较多时，难以保证工作效 率，且该方法具有较强的主观性(依赖于评判人员)。
目前，由于X光机的性能检测基本是靠安检人员自己判断，所以，一方面造成安检人员 的工作量加大，另一方面造成标准不统一的问题，不同的安检人员判断的标准不一样，导致 对设备的性能分析不够客观和准确。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种用于检测X光机材料分辨力的方法及系 统，以解决上述技术问题。
本发明提供的用于检测X光机材料分辨力的方法，包括：
采集材料分辨测试体通过X光机的图像；
对采集的材料分辨测试体图像进行图像处理，获取材料分辨测试体图像的颜色梯度；
根据所述颜色梯度与标准颜色梯度进行对比，判断X光机材料分辨力的是否达标。
进一步，所述材料分辨测试体包括多个测试卡，对每个测试卡的区域位置进行定位，并 对采集的材料分辨测试体图像进行图像校正。
进一步，所述测试卡为多个，多个测试卡依次安装于固定板，形成材料分辨测试体，根 据每个测试卡的区域位置，通过对测试卡进行图像处理获取材料分辨测试体的颜色梯度。
进一步，所述图像校正包括，定位到采集的材料分辨测试体图像中的蓝色区域，其中， 连通域最宽的区域为无机物分辨测试卡，连通域最窄的区域为材料分辨测试卡，并根据无机 物分辨测试卡的角度，以及无机物分辨测试卡和材料分辨测试卡的相对位置，对图像进行旋 转校正。
进一步，将进行旋转校正后的图像转换到HSV颜色空间，根据颜色分量获取连通域之间 的位置关系，对各测试卡区域进行定位。
进一步，将每个测试卡区域图像进行均分成若干区域块，分别计算每个区域块图像的颜 色峰值，并将颜色峰值的RGB三个颜色通道的平均值作为颜色深度值。
进一步，根据每个区域块的颜色深度值获取各个测试卡区域的颜色梯度，将所述颜色梯 度与标准颜色梯度进行对比，如果一致，则判定X光机的分辨测试能力合格，如果不一致， 则判定X光机的分辨测试能力不合格。
本发明还包括一种用于检测X光机材料分辨力的系统，包括：
图像采集单元，用于采集材料分辨测试体通过X光机的图像；
图像处理单元，用于对采集的材料分辨测试体图像进行图像处理，获取材料分辨测试体 图像的颜色梯度；
判断单元，用于根据所述颜色梯度与标准颜色梯度进行对比，判断X光机材料分辨力的 是否达标。
进一步，所述材料分辨测试体包括多个测试卡，测试卡包括：
第一有机物分辨测试卡，包括塑料阶梯结构以及设置于其表面上的铅字用于检测设备对 薄有机物的分辨能力；
第二有机物分辨测试卡，用于测试设备对厚有机物质的分辨能力；
灰度分辨测试卡，用于测试设备对灰度以及混合物的分辨能力；
无机物分辨测试卡，用于测试设备对无机物的分辨能力；
组合测试卡，包括材料分辨测试卡和有效材料分辨测试卡，所述材料分辨测试卡和有效 材料分辨测试卡重叠设置；
所述测试卡依次安装于固定板，形成材料分辨测试体，根据每个测试卡的区域位置，通 过对测试卡进行图像处理获取材料分辨测试体的颜色梯度。
进一步，所述图像处理单元包括：
图像校正模块，用于对采集的图像进行旋转校正；
图像定位模块，用于对各测试卡区域进行定位；
颜色梯度模块，用于获取各个测试卡区域的颜色梯度。
本发明的有益效果：本发明中的用于检测X光机材料分辨力的方法及系统，通过采集材 料分辨测试体通过X光机的图像，获取材料分辨测试体图像的颜色梯度，判断X光机材料分 辨力的是否达标，本发明能够根据标准测试箱成像，自动、实时、客观地完成X光机材料分 辨力的判别，可应用于不同型号X光安检机的测试，广泛应用于机场、高铁站等需要X光安 检的场所，用于检测X光机的性能，提高安检的准确度。
附图说明
图1是本发明实施例中材料分辨测试体的结构示意图。
图2是本发明实施例中用于检测X光机材料分辨力的方法的图像校正流程图。
图3是本发明实施例中用于检测X光机材料分辨力的方法的测试卡定位流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露 的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加 以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精 神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征 可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图 式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实 际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复 杂。
本实施例中的用于检测X光机材料分辨力的方法，包括：
采集材料分辨测试体通过X光机的图像；
对采集的材料分辨测试体图像进行图像处理，获取材料分辨测试体图像的颜色梯度；
根据所述颜色梯度与标准颜色梯度进行对比，判断X光机材料分辨力的是否达标。
如图1所示，本实施例中的材料分辨测试体包括多个测试卡，通过对每个测试卡的区域 位置进行定位，并对采集的材料分辨测试体图像进行图像校正。
在实际应用时，不同型号X光安检机获得的图像各不相同，基于常见X光安检机获取的 图像材质，对给定原始图像进行相应的图像处理，如灰度化、平滑处理、高能穿透、低能穿 透有机物、无机物剔除、可疑有机物增强等，使图像呈现不同的表现形式，从而最大限度地 准确判别图像中物体的材质、大小等属性，最真实地反映X光安检机的材料分辨力等性能。 在本实施例中，通过进行图像处理，可以获取包括原图在内的多种经过图像处理后的图像， 例如高能穿透图、灰度图、低能穿透图、无机物剔除图、有机物剔除图、反显图、超级增强 与高能穿透结合图、超级增强与低能穿透结合图等。
其中，TEST5为第一有机物分辨测试卡，用于检测设备对薄有机物分辨能力，由塑料阶 梯和铅字组成。其中阶梯的厚度不同。
TEST6为第二有机物分辨测试卡，用于测试设备分辨厚有机物质的能力。测试卡由两块 不同厚度的有机玻璃和铅字组成，有机玻璃厚度不同。
TEST7为灰度(混合物)分辨测试卡，用于测试设备灰度分辨以及混合物分辨能力，测 试卡由3部分组成：合金铝阶梯、厚铝阶梯和铅字。
TEST8为无机物分辨测试卡，用于测试设备分辨无机物的能力。TEST8由3部分组成： 薄钢板阶梯、厚钢板阶梯和铅字，钢板厚度不同。
TEST9和TEST10为组合测试卡，TEST9为材料分辨测试卡，用于设备的材料分辨能力， 由具有不同等效原子序数、不同厚度和相同X射线衰减能力的尼龙6板、模拟物板和PVC板组成。
TEST10为有效材料分辨测试卡，用于检测设备在射线穿过钢板阶梯后分辨材料的能力。 组合测试卡由一个碳钢阶梯和TEST9组成，TEST10中的数字表示了碳钢阶梯和TEST9重叠 的区域号。
测试卡依次安装于固定板，形成材料分辨测试体，根据每个测试卡的区域位置，通过对 测试卡进行图像处理获取材料分辨测试体的颜色梯度。
如图2所示，在本实施例中，在原图上进行测试卡区域定位，以及图像校正。图像校正 包括，定位到采集的材料分辨测试体图像中的蓝色区域，其中，连通域最宽的区域为无机物 分辨测试卡，连通域最窄的区域为材料分辨测试卡，并根据无机物分辨测试卡的角度，以及 无机物分辨测试卡和材料分辨测试卡的相对位置，对图像进行旋转校正，在本实施例中，以 蓝色区域为标准，通过图像处理技术和形态学操作，定位到所有蓝色区域，判断最宽的一个 连通域为TEST8，宽度最小的连通域为TEST9。并且根据TEST8的角度，进行图像旋转校 正。另外，根据TEST8和TEST9的相对位置判断是否需要水平和竖直翻转，便得到一个基 本定位和校正后的测试体B的图像。本实施例中的形态学处理是将腐蚀与膨胀作为基本的形 态学操作，具有消除图像噪声、分割或连接图像相邻元素及寻找图像中的明显极大值或极小 值区域等功能。
在本实施例中，图像校正后需要进行图像测试卡的区域定位，通过将进行旋转校正后的 图像转换到HSV颜色空间，根据颜色分量获取连通域之间的位置关系，对各测试卡区域进行 定位。将每个测试卡区域图像进行均分成若干区域块，分别计算每个区域块图像的颜色峰值， 并将颜色峰值的RGB三个颜色通道的平均值作为颜色深度值。如图3所示，经过图像校正后， 已经定位到TEST8和TEST9两个测试卡区域。将原始RGB图像转换到HSV(Hue,Saturation, Value)颜色空间,这个模型中颜色的参数分别是：色调(H)，饱和度(S)，明度(V)。其 中，h分量在[80,120]之间为蓝色区域，h分量在[25,70]之间为绿色区域，h分量在[0,20]且s 分量在[120,255]之间为橙色区域。基于各颜色分量，优选地，可以采用现有的智能图像处理 技术，将图像二值化后进行形态学操作，提取连通域之间的位置关系，定位到各个测试卡区 域。
在本实施例中，在原图上进行了图像校正和定位后，由于处理对应的图像与原图位置一 致，所以可根据原图的变换直接进行校正和定位。
测试卡定位后，提取出每一个测试卡区域图像分别进行颜色梯度的计算。根据每个区域 块的颜色深度值获取各个测试卡区域的颜色梯度，将所述颜色梯度与标准颜色梯度进行对比， 如果一致，则判定X光机的分辨测试能力合格，如果不一致，则判定X光机的分辨测试能力 不合格。在本实施例中，首先，将TEST区域根据指定的块数平均分块，得到块序列，计算 每一块的颜色峰值，取RGB三个通道的平均值即为颜色深度值。再根据各个TEST区域每一 块的颜色深度值得出颜色梯度；最后，依据获得的梯度图，与标准颜色梯度进行对比，如果 一致，则说明X光机的分辨测试能力达到性能要求，反之则没有达到要求。
相应地，本实施例还提供一种用于检测X光机材料分辨力的系统，包括：
图像采集单元，用于采集材料分辨测试体通过X光机的图像；
图像处理单元，用于对采集的材料分辨测试体图像进行图像处理，获取材料分辨测试体 图像的颜色梯度；
判断单元，用于根据所述颜色梯度与标准颜色梯度进行对比，判断X光机材料分辨力的 是否达标。
材料分辨测试体包括多个测试卡，所述测试卡包括：
如图1所示，其中，TEST5为第一有机物分辨测试卡，用于检测设备对薄有机物分辨能 力，由塑料阶梯和铅字组成。其中阶梯的厚度不同。
TEST6为第二有机物分辨测试卡，用于测试设备分辨厚有机物质的能力。测试卡由两块 不同厚度的有机玻璃和铅字组成，有机玻璃厚度不同。
TEST7为灰度(混合物)分辨测试卡，用于测试设备灰度分辨以及混合物分辨能力，测 试卡由3部分组成：合金铝阶梯、厚铝阶梯和铅字。
TEST8为无机物分辨测试卡，用于测试设备分辨无机物的能力。TEST8由3部分组成： 薄钢板阶梯、厚钢板阶梯和铅字，钢板厚度不同。
TEST9和TEST10为组合测试卡，TEST9为第一材料分辨测试卡，用于设备的材料分辨 能力，由具有不同等效原子序数、不同厚度和相同X射线衰减能力的尼龙6板、模拟物板和 PVC板组成。
TEST10为第二材料分辨测试卡，用于检测设备在射线穿过钢板阶梯后分辨材料的能力。 组合测试卡由一个碳钢阶梯和TEST9组成，TEST10中的数字表示了碳钢阶梯和TEST9重叠 的区域号。
图像处理单元包括：
图像校正模块，用于对采集的图像进行旋转校正；
图像定位模块，用于对各测试卡区域进行定位；
颜色梯度模块，用于获取各个测试卡区域的颜色梯度。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技 术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡 所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等 效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种用于检测X光机材料分辨力的方法，其特征在于，包括：
采集材料分辨测试体通过X光机的图像；
对采集的材料分辨测试体图像进行图像处理，获取材料分辨测试体图像的颜色梯度；
根据所述颜色梯度与标准颜色梯度进行对比，判断X光机材料分辨力的是否达标。
2.根据权利要求1所述的用于检测X光机材料分辨力的方法，其特征在于，所述材料分辨测试体包括多个测试卡，对每个测试卡的区域位置进行定位，并对采集的材料分辨测试体图像进行图像校正。
3.根据权利要求2所述的用于检测X光机材料分辨力的方法，其特征在于，所述测试卡为多个，多个测试卡依次安装于固定板，形成材料分辨测试体，根据每个测试卡的区域位置，通过对测试卡进行图像处理获取材料分辨测试体的颜色梯度。
4.根据权利要求3所述的用于检测X光机材料分辨力的方法，其特征在于，所述图像校正包括，定位到采集的材料分辨测试体图像中的蓝色区域，其中，连通域最宽的区域为无机物分辨测试卡，连通域最窄的区域为材料分辨测试卡，并根据无机物分辨测试卡的角度，以及无机物分辨测试卡和材料分辨测试卡的相对位置，对图像进行旋转校正。
5.根据权利要求4所述的用于检测X光机材料分辨力的方法，其特征在于，将进行旋转校正后的图像转换到HSV颜色空间，根据颜色分量获取连通域之间的位置关系，对各测试卡区域进行定位。
6.根据权利要求5所述的用于检测X光机材料分辨力的方法，其特征在于，将每个测试卡区域图像进行均分成若干区域块，分别计算每个区域块图像的颜色峰值，并将颜色峰值的RGB三个颜色通道的平均值作为颜色深度值。
7.根据权利要求6所述的用于检测X光机材料分辨力的方法，其特征在于，根据每个区域块的颜色深度值获取各个测试卡区域的颜色梯度，将所述颜色梯度与标准颜色梯度进行对比，如果一致，则判定X光机的分辨测试能力合格，如果不一致，则判定X光机的分辨测试能力不合格。
8.一种用于检测X光机材料分辨力的系统，其特征在于，包括：
图像采集单元，用于采集材料分辨测试体通过X光机的图像；
图像处理单元，用于对采集的材料分辨测试体图像进行图像处理，获取材料分辨测试体图像的颜色梯度；
判断单元，用于根据所述颜色梯度与标准颜色梯度进行对比，判断X光机材料分辨力的是否达标。
9.根据权利要求8所述的用于检测X光机材料分辨力的系统，其特征在于，所述材料分辨测试体包括多个测试卡，所述测试卡依次安装于固定板，形成材料分辨测试体，根据每个测试卡的区域位置，通过对测试卡进行图像处理获取材料分辨测试体的颜色梯度。
10.根据权利要求9所述的用于检测X光机材料分辨力的系统，其特征在于，所述图像处理单元包括：
图像校正模块，用于对采集的图像进行旋转校正；
图像定位模块，用于对各测试卡区域进行定位；
颜色梯度模块，用于获取各个测试卡区域的颜色梯度。
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