CN108267464B - 液体探测方法和装置及安检设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种液体探测方法和装置及安检设备，涉及安检领域。其中，本发明的一种液体探测方法包括：通过双能X射线探测器获取待测液体的探测数据；基于预定基材料信息，根据待测液体的探测数据确定待测液体的基材料分解系数；根据待测液体的基材料分解系数确定待测液体的有效原子序数和特征密度。通过这样的方法，能够利用双能探测器获取的射线探测数据，基于预定基材料信息得到待测液体的基材料分解系数，并根据基材料分解系数得到待测液体的有效原子序数和特征密度，实现液体的识别。由于双能X射线探测的效率高，且探测范围大，因此能够同时实现多个容器中液体的识别，缩短了探测时间，提高了液体安全检测的效率。
Description
技术领域
本发明涉及安检领域，特别是一种液体探测方法和装置及安检设备。
背景技术
目前，在地铁、机场等公共场所，经常会遇到乘客携带装有液体的容器，在地铁安检过程中需要对于乘客携带的液体进行单独检查。
现有技术中往往采用试喝的方式进行检查，或采用液体仪进行液体检测。液体仪是单独针对液体瓶检测的一种类似CT(Computed Tomography，电子计算机断层扫描)设备原理的小型装置，可以识别出瓶中液体材质属性，然后进行危险等级判断；但是液体仪的扫描空间有限，不能同时对多瓶大容量液体瓶进行检测，降低了安检效率。另外，现有技术中还可以利用CT设备进行检测，但是，CT设备检测效率低，不利于提高安检效率，不适用于拥挤的公共安检场所。
发明内容
本发明的一个目的在于提高液体安全检测的效率。
根据本发明的一个方面，提出一种液体探测方法，包括：通过双能X射线探测器获取待测液体的探测数据；基于预定基材料信息，根据待测液体的探测数据确定待测液体的基材料分解系数；根据待测液体的基材料分解系数确定待测液体的有效原子序数和特征密度。
可选地，基于预定基材料信息，根据待测液体的探测数据确定待测液体的基材料分解系数包括：根据探测数据获取液体容器尺寸信息；基于预定基材料信息，根据待测液体的探测数据中的双能探测数据确定第一分解量和第二分解量；根据第一分解量、第二分解量和液体容器尺寸信息确定待测液体的基材料分解系数。
可选地，根据第一分解量、第二分解量、液体容器尺寸信息确定待测液体的基材料分解系数包括：根据第一分解量、第二分解量和液体容器尺寸信息，基于目标函数最优化算法确定待测液体的第一基材料分解系数和第二基材料分解系数；根据待测液体的基材料分解系数确定待测液体的有效原子序数和特征密度包括：根据第一基材料分解系数、第二基材料分解系数、第一预定特征密度和第二预定特征密度确定待测液体的特征密度；根据第一基材料分解系数、第二基材料分解系数、第一预定特征密度、第二预定特征密度、第一预定有效原子序数和第二预定有效原子序数确定待测液体的有效原子序数。
可选地，液体容器放置于液体容器托盘的卡槽内；根据第一分解量、第二分解量和液体容器尺寸信息，基于目标函数最优化算法确定待测液体的第一基材料分解系数和第二基材料分解系数包括：根据目标函数公式：
进行最优化计算，确定目标函数f最小时的第一基材料分解系数bliquid,1和第二基材料分解系数bliquid,2，其中，Bi,1为根据射线i的探测数据获取的第一分解量；Bi,2为根据射线i的探测数据获取的第二分解量；dtray,i为射线i穿过的液体容器托盘厚度，dcontainer,i为射线i穿过的容器厚度，dliquid,i为射线i穿过的液体厚度，btray,1为液体容器托盘的预定第一基材料分解系数，btray,2为液体容器托盘的预定第二基材料分解系数，bcontainer,1为容器的第一基材料分解系数，bcontainer,2为容器的第二基材料分解系数，i为射线标识，i为自然数且1≤i≤N，N为穿过容器的LOR(Line of Response，投影线)总数量。
可选地，液体容器尺寸信息包括半径、边长、壁厚和/或瓶身有效数据区间；根据探测数据获取液体容器尺寸信息包括：根据液体容器托盘卡槽位置获取容器区域；根据探测数据基于图像分割获取容器轮廓；基于预存容器形状数据判断容器的几何形状；根据几何形状和探测数据提取液体容器尺寸信息。
可选地，还包括：检测液体容器托盘标识；若检测到液体容器托盘标识，则通过双能X射线探测器获取待测液体的探测数据；否则，执行行包探测。
可选地，还包括：根据待测液体的有效原子序数和特征密度确定待测液体的危险等级；若待测液体为危险液体，则发出告警信息。
通过这样的方法，能够利用双能X射线探测数据，基于预定基材料信息得到待测液体的基材料分解系数，并根据基材料分解系数得到待测液体的有效原子序数和特征密度，从而实现液体的识别。由于X射线探测的效率高，且探测范围大，因此能够同时实现多个容器中液体的识别，缩短了探测时间，提高了液体安全检测的效率。
根据本发明的另一个方面，提出一种液体探测装置，包括：射线探测模块，用于通过双能X射线探测器获取待测液体的探测数据；基材料分解系数获取模块，用于基于预定基材料信息，根据待测液体的探测数据确定待测液体的基材料分解系数；液体识别模块，用于根据待测液体的基材料分解系数确定待测液体的特征密度和有效原子序数。
可选地，基材料分解系数获取模块包括：容器信息获取单元，用于根据探测数据获取液体容器尺寸信息；信息匹配单元，用于基于预定基材料信息，根据待测液体的探测数据中的双能探测数据确定第一分解量和第二分解量；分解系数确定单元，用于根据第一分解量、第二分解量和液体容器尺寸信息确定待测液体的基材料分解系数。
可选地，分解系数确定单元具体用于根据第一分解量、第二分解量和液体容器尺寸信息，基于目标函数最优化算法确定待测液体的第一基材料分解系数和第二基材料分解系数；液体识别模块包括：特征密度确定单元，用于根据第一基材料分解系数、第二基材料分解系数、第一预定特征密度和第二预定特征密度确定待测液体的特征密度；有效原子序数确定单元，用于根据第一基材料分解系数、第二基材料分解系数、第一预定特征密度、第二预定特征密度、第一预定有效原子序数和第二预定有效原子序数确定待测液体的有效原子序数。
可选地，液体容器放置于液体容器托盘的卡槽内；分解系数确定单元具体用于根据目标函数公式：
进行最优化计算，确定目标函数f最小时的第一基材料分解系数bliquid,1和第二基材料分解系数bliquid,2，其中，Bi,1为根据射线i的探测数据获取的第一分解量；Bi,2为根据射线i的探测数据获取的第二分解量；dtray,i为射线i穿过的液体容器托盘厚度，dcontainer,i为射线i穿过的容器厚度，dliquid,i为射线i穿过的液体厚度，btray,1为液体容器托盘的预定第一基材料分解系数，btray,2为液体容器托盘的预定第二基材料分解系数，bcontainer,1为容器的第一基材料分解系数，bcontainer,2为容器的第二基材料分解系数，i为射线标识，i为自然数且1≤i≤N，N为穿过容器的LOR总数量。
可选地，液体容器尺寸信息包括半径、边长、壁厚和/或瓶身有效数据区间；容器信息获取单元具体用于：根据液体容器托盘卡槽位置获取容器区域；根据探测数据基于图像分割获取容器轮廓；基于预存容器形状数据判断容器的几何形状；根据几何形状和探测数据提取液体容器尺寸信息。
可选地，还包括：托盘识别模块，用于检测液体容器托盘标识；若检测到液体容器托盘标识，则激活射线探测模块通过双能X射线探测器获取待测液体的探测数据。
可选地，还包括：告警模块，用于根据待测液体的有效原子序数和特征密度确定待测液体的危险等级；若待测液体为危险液体，则发出告警信息。
这样的装置能够利用双能X射线探测数据，基于预定基材料信息得到待测液体的基材料分解系数，并根据基材料分解系数得到待测液体的有效原子序数和特征密度，从而实现液体的识别。由于双能X射线探测的效率高，且探测范围大，因此能够同时实现多个容器中液体的识别，缩短了探测时间，提高了液体安全检测的效率。
另外，根据本发明的一个方面，提出一种安检设备，包括：传送机构；射线源；射线探测器；和，上文中提到的任意一种液体探测装置。
这样的安检设备能够在传送机构传送过程中利用双能射线探测数据获取待测液体的有效原子序数和特征密度，实现液体的识别，从而能够在物体行进过程中实现多个容器中液体的识别，缩短了探测时间，提高了液体安全检测的效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的液体探测方法的一个实施例的流程图。
图2为本发明的液体探测方法中确定待测液体的基材料分解系数的一个实施例的流程图。
图3为本发明的液体探测方法中的液体容器托盘的一个实施例的示意图。
图4为本发明的液体探测方法中确定液体容器尺寸信息的一个实施例的流程图。
图5为本发明的液体探测方法的另一个实施例的流程图。
图6为本发明的液体探测装置的一个实施例的示意图。
图7为本发明的液体探测装置中基材料分解系数获取模块的一个实施例的示意图。
图8为本发明的液体探测装置中液体识别模块的一个实施例的示意图。
图9为本发明的液体探测装置的另一个实施例的示意图。
图10为本发明的安检设备的一个实施例的示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明的液体探测方法的一个实施例的流程图如图1所示。
在步骤101中，通过双能X射线探测器获取待测液体的探测数据。在一个实施例中，采用X射线源配合双能X射线探测器对待测液体进行探测，分别获取低能探测数据和高能探测数据。
在步骤102中，基于预定基材料信息，根据待测液体的探测数据确定待测液体的基材料分解系数。在一个实施例中，预定基材料信息中包括探测数据与分解量的对应关系，根据待测液体的探测数据能够得到分解量，配合射线穿过液体的厚度能够得到待测液体的基材料分解系数。在一个实施例中，可以预先建立基材料系数表，基材料系数表中存储有预定基材料信息。
在步骤103中，根据待测液体的基材料分解系数确定待测液体的有效原子序数和特征密度。
通过这样的方法，能够利用双能X射线探测器的探测数据，基于预定基材料信息得到待测液体的基材料分解系数，并根据基材料分解系数得到待测液体的有效原子序数和特征密度，从而实现液体的识别。由于双能X射线探测的效率高，且探测范围大，因此能够同时实现多个容器中液体的识别，缩短了探测时间，提高了液体安全检测的效率。
在一个实施例中，预定基材料信息可以预先生成并存储，便于匹配调用。在一个实施例中，可以扫描多种基材料厚度的组合、通过插值方法建立基材料系数表。由于所需厚度组合过多，并且较难全覆盖整个数据空间，因而，可以借助能谱标定件，先估计出双能X射线系统的高、低能能谱，再基于该能谱，选择合适的基材料，虚拟构建基材料系数表。在一个实施例中，能谱标定件可以由两种或两种以上的物质组成，一般采用常见的、易加工的物质，如聚甲基丙烯酸甲酯PMMA和铝Al、碳C和Al，或者PMMA、Al和铁Fe。在一个实施例中，能谱估计可以采用最大似然估计法；基材料的选择上，可以使用两种或者多种不同的物质作为基材料，该物质可以是单质也可以是混合物。常见的两种基材料可为C和Al、C和Fe、硼B和Al、B和Fe、聚乙烯PE和Al、PMMA和Al等。
通过这样的方法，能够建立较为完善的预定基材料信息表，从而在检测过程中能够基于该数据表进行查询，便于迅速实现液体探测，提高液体探测效率。
本发明的液体探测方法中确定待测液体的基材料分解系数的一个实施例的流程图如图2所示。
在步骤201中，根据探测数据获取液体容器尺寸信息。在一个实施例中，可以根据探测数据获取扫描图像，进一步根据扫描图像识别容器区域，计算容器的尺寸信息。在一个实施例中，若液体容器的截面为圆形，则液体容器尺寸信息包括半径、壁厚、瓶身有效数据区间中的一个或多个；若液体容器的截面为方形，则液体容器尺寸信息包括边长、壁厚、瓶身有效数据区间中的一个或多个。
在步骤202中，基于预定基材料信息，根据待测液体的双能探测数据确定第一分解量和第二分解量。将高能探测数据、低能探测数据分别与预定基材料信息中的关联信息相匹配，获取与相匹配的第一分解量和第二分解量。
在步骤203中，根据第一分解量、第二分解量和液体容器尺寸信息确定待测液体的基材料分解系数。在一个实施例中，可以设定目标函数，采用目标函数最优化算法获取待测液体的基材料分解系数。如，设定目标函数公式为：
其中，Bi,1为根据射线i的探测数据获取的第一分解量；Bi,2为根据射线i的探测数据获取的第二分解量；dcontainer,i为射线i穿过的容器厚度，dliquid,i为射线i穿过的液体厚度，bcontainer,1为容器的第一基材料分解系数，bcontainer,2容器的第二基材料分解系数，i为射线标识，i为自然数且1≤i≤N，N为LOR总数量；获取目标函数f最小时的第一基材料分解系数bliquid,1和第二基材料分解系数bliquid,2，从而实现待测液体的基材料分解系数的确定。
通过这样的方法，能够根据探测数据得到液体容器尺寸信息和第一分解量、第二分解量，并根据第一分解量、第二分解量和液体容器尺寸信息确定待测液体的基材料分解系数，从而实现了利用双能X射线进行待测液体探测和识别，提高了液体探测的效率。
在一个实施例中，为获取参数dliquid,i，需要获取液体的几何信息。绝大部分液体的几何信息能够直接由容器的几何信息推导而来，如，若容器几何为圆形，则液体的半径为容器的半径减去容器的壁厚。对于液体液面的提取，在一个实施例中，可以从视角图像数据中提取液面高度。如，当采用双视角的探测方式时，若放置在托盘内的容器瓶身平行于皮带传送方向，则液面可以直接从侧视角图像数据中提取；若容器瓶身垂直于皮带传送方向，则可以从底视角的图像数据中提取液面的弧形边界，结合容器的几何形状确定液面的高度。在另一个实施例中，可以在目标函数求解过程中，将液面高度作为一需要求解的参数，在优化求解中获得液面高度。
通过这样的方法，能够获取液体的几何信息，从而增加目标函数中的已知参量，提高液体探测的可靠性。
在一个实施例中，当获取第一基材料分解系数、第二基材料分解系数后，可以根据第一基材料分解系数、第二基材料分解系数、第一预定特征密度和第二预定特征密度确定待测液体的特征密度，其中，第一预定特征密度为第一基材料的特征密度，第二预定特征密度为第二基材料的特征密度，如根据公式：
确定待测液体的特征密度ρliquid *，其中，bliquid,1为第一基材料分解系数，bliquid,2为第二基材料分解系数，ρ1 *为第一预定特征密度，ρ2 *为第二预定特征密度。通过这样的方法，能够根据第一基材料分解系数、第二基材料分解系数得到待测液体的特征密度。由于特征密度是液体识别的重要指标，因此能够有助于液体识别和危险度判断，实现对于液体的安全探测。
在一个实施例中，当获取第一基材料分解系数、第二基材料分解系数后，可以根据第一基材料分解系数、第二基材料分解系数、第一预定特征密度、第二预定特征密度、第一预定有效原子序数和第二预定有效原子序数确定待测液体的有效原子序数，其中，第一预定有效原子序数为第一基材料的有效原子序数，第二预定有效原子序数为第二基材料的有效原子序数，如根据公式：
确定待测液体的有效原子序数Zeffliquid，其中，Zeff1为第一预定有效原子序数，Zeff2为第二预定有效原子序数，n为预先配置的常量。在一个实施例中，n可以根据经验确定，或根据探测效果进行校正。在一个实施例中，n可以取值3.5。
在一个实施例中，液体容器可以放置于液体容器托盘中，液体容器托盘放置于安检设备的传送机构上，随着托盘进入探测区域，从而能够固定液体容器的位置，便于进行探测。在一个实施例中，托盘以预定位置放置于探测区域，从而能够优化射线方向与液体容器的相对角度，提高液体容器尺寸信息确定的准确度，从而提高液体探测的准确度。
本发明的液体探测方法中的液体容器托盘的一个实施例的示意图如图3所示。其中，1为托盘标识，安检设备可以通过识别托盘标识1判断液体容器托盘进入探测区域，从而开始液体探测。在一个实施例中，托盘标识可以为金属标记物，如具有高原子序数的金属制的贴条，每个贴条上可以有定位结构，如若干个镂空(即定位孔)，各镂空大小不同，同时镂空之间的距离也可以不同。托盘识别时，可以利用原子序数进行标记物的分割，提取标记物的区域。在提取了金属标记物区域后，识别标记物上的定位孔，通过标记物两侧边界的斜率差异度和定位孔个数确定扫描的行包是否为托盘，并通过求解定位孔的位置、定位孔间的距离和单侧定位孔中心(或者单侧标记物中线)的斜率判断托盘的摆放是否合乎要求。若不符合预定要求，则发出告警信息请求重新摆放，再次进行检测。通过这样的方法，能够进一步优化射线方向与液体容器的相对角度，提高液体探测的准确度。
在一个实施例中，如图3所示，可以在液体容器托盘的另一端也设置有托盘标识1，安检设备能够通过识别该托盘标识判断托盘已完全进入探测区域，当该托盘标识离开探测区域时，液体探测结束，从而便于安检设备在液体探测与行包探测两种模式之间进行切换。在一个实施例中，安检设备的常驻状态可以是行包探测状态，当确定液体容器托盘进入探测区域时，切换到液体探测状态；当确定液体容器托盘离开探测区域时，切换回行包探测状态。
现有的CT液体探测方式需要配置体积较大的CT仪器，并不适用于空间有限的公共安检场所，使用也较为复杂。通过这样的方法，能够实现采用单个安检设备进行普通行包探测和液体探测，减小对安检设备所占空间的要求，有利于部署实施。
在一个实施例中，如图3所示，液体容器托盘的2为基底面，3为托盘底部，4为卡槽，液体容器被放置于卡槽4内，液体容器底部朝向托盘基底面2的方向，顶部朝向基底面2相反方向。在一个实施例中，单个液体容器托盘包括多个卡槽4，从而能够实现多个液体容器的连续探测，提高液体探测效率。
在一个实施例中，如图3所示，每个卡槽4内包括多个线状茎5，51为线状茎的下部，52为线状茎的上部，通过线状茎的固定能够保证液体容器的与液体容器托盘相对位置的稳定，进一步提高探测的准确度。
由于将液体容器放置于液体容器托盘中，因此探测数据受到液体容器托盘的影响，在设置和求解目标函数时需要考虑到液体容器托盘的影响。如，设置目标函数为：
其中，dtray,i为射线i穿过的液体容器托盘厚度，btray,1为液体容器托盘的预定第一基材料分解系数，btray,2为液体容器托盘的预定第二基材料分解系数。通过这样的方法，能够在液体容器放置于液体容器托盘上的情况下充分考虑到托盘对于探测数据的影响，在维持待测液体稳定的同时，保证运算的准确性，从而进一步提高液体探测的准确度。
在一个实施例中，可以预先扫描空的液体容器托盘，获取托盘相关信息并存储。托盘相关信息包括托盘几何信息和托盘材质信息。托盘几何信息包括每个卡槽在扫描图像的两个方向上的位置、大小，以及与容器信息提取有关的几何参数。求解时，结合托盘设计时设定的先验信息进行求解。托盘材质信息求解：用于在计算液体材质信息时剔除托盘对结果的影响。扫描空托盘能够较为准确地抠取液体区域的托盘底面的材质，托盘的材质信息实际表示为单位厚度的托盘底部3的基材料分解系数。当采用两种基材料时，托盘的基材料分解系数包括预定第一基材料分解系数和预定第二基材料分解系数。
通过这样的方法，能够较为准确的得到托盘的几何、材质信息，在液体容器放置于液体容器托盘上的情况下充分考虑到托盘对于探测数据的影响，在维持待测液体稳定的同时，保证运算的准确性，从而进一步提高液体探测的准确度。
本发明的液体探测方法中确定液体容器尺寸信息的一个实施例的流程图如图4所示。
在步骤401中，根据液体容器托盘卡槽位置获取容器区域。在一个实施例中，可以判断托盘的每个卡槽内是否放置有容器，当卡槽存在容器时，初步获取容器所在的区域范围。在一个实施例中，可将当前扫描的图像数据与空托盘图像数据相比较，若差异较大，则说明卡槽内有物体，并将物体的区域范围划分出来。在一个实施例中，可以设定阈值、采用阈值分割的方式将物体分割出来。阈值可以是固定的某个经验值，也可以动态局部获取。
在步骤402中，根据探测数据基于图像分割获取容器轮廓。在一个实施例中，可以对扫描图像数据进行整体阈值分割，或者利用容器边界的连续性，或者两者结合，完整、准确地提取容器外轮廓。
在步骤403中，基于预存容器形状数据判断容器的几何形状。在一个实施例中，可以提取容器底部特征、容器瓶身截面特征进行几何判断。如，预先采集多个典型几何形状的容器，提取底部特征和瓶身截面特征，设计合适的分类器进行几何形状分类，根据匹配结果确定容器的几何形状。
在步骤404中，根据几何形状和探测数据提取液体容器尺寸信息。在一个实施例中，可以在获取容器几何形状后，从扫描图像数据上提取几何相关的信息。如，对于截面是圆形的容器，提取半径、壁厚和瓶身有效数据区间；对于截面是方形的容器，提取左右边长、壁厚和瓶身有效数据区间。
通过这样的方法，能够根据探测数据获取液体容器尺寸信息，从而提高获取的液体的基材料分解系数的准确度，提高液体检测的准确度。
在一个实施例中，由于容器的几何形状判断也可能不够精准，直接从图像数据中提取的液面高度不够精确，由容器几何信息推导而来的液体其它几何信息也可能不够精确，因此可以将一个或者多个或者所有的几何信息都作为目标函数的未知参数，并设定其参数取值范围，在限定范围内进行最优化计算获得最优的取值。
通过这样的方法，能够避免由于液体、容器的几何信息获取不准确造成的误差影响获取的基材料分解系数的准确度，从而进一步提高液体检测的准确度。
本发明的液体探测方法的另一个实施例的流程图如图5所示。
在步骤501中，在行包探测过程中检测是否存在液体容器托盘标识。
在步骤502中，若检测到液体容器托盘标识，则执行步骤503，在一个实施例中，在检测到液体容器托盘标识后，还可以根据液体容器托盘标识的位置、姿态或定位点信息确定液体容器托盘的摆放是否符合预定要求，若不符合预定要求，则发出告警信息请求重新摆放，若符合预定要求，则执行步骤503；若未检测到液体容器托盘标识，则持续进行行包探测。
在步骤503中，切换到液体探测模式，通过双能X射线探测器获取待测液体的探测数据。
在步骤504中，基于预定基材料信息，根据待测液体的双能探测数据确定待测液体的基材料分解系数。
在步骤505中，根据待测液体的基材料分解系数确定待测液体的有效原子序数和特征密度。
在步骤506中，根据待测液体的有效原子序数和特征密度确定待测液体的危险等级。
在步骤507中，根据液体的危险等级判断液体是否为危险液体。若液体为危险物体，则执行步骤508；若液体不为危险物体，则不执行操作。
在步骤508中，发出告警信息。告警信息可以包括声音、图像等，可以展示液体的危险等级，从而便于工作人员进行相应的操作。
通过这样的方法，一方面能够将安检设备在行包探测和液体探测两个模式中进行切换，根据进入探测区域的物体采用对应模式进行探测，无需分别部署两种安检设备分别检测行包和液体，有利于装置在公共安检区域的部署；另一方面能够对危险液体进行自动预警，便于工作人员发现危险液体，进一步提高安检的可靠性。
本发明的液体探测装置的一个实施例的示意图如图6所示。其中，射线探测模块601能够通过双能X射线探测器获取待测液体的探测数据。在一个实施例中，采用X射线源配合双能X射线探测器对待测液体进行探测，分别获取低能探测数据和高能探测数据。基材料分解系数获取模块602能够基于预定基材料信息，根据待测液体的探测数据确定待测液体的基材料分解系数。根据待测液体的探测数据能够得到第一分解量、第二分解量，以及射线穿过液体的厚度，根据这些信息能够得到待测液体的基材料分解系数。液体识别模块603能够根据待测液体的基材料分解系数确定待测液体的有效原子序数和特征密度。
这样的液体探测装置能够利用双能射线探测器的探测数据，基于预定基材料信息得到待测液体的基材料分解系数，并根据基材料分解系数得到待测液体的有效原子序数和特征密度，从而实现液体的识别。由于X射线探测的效率高，且探测范围大，因此能够同时实现多个容器中液体的识别，缩短了探测时间，提高了液体安全检测的效率。
本发明的液体探测装置中基材料分解系数获取模块的一个实施例的示意图如图7所示。其中，容器信息获取单元701能够根据探测数据获取液体容器尺寸信息。在一个实施例中，可以根据探测数据获取扫描图像，进一步根据扫描图像识别容器区域，计算容器的尺寸信息。在一个实施例中，若液体容器的截面为圆形，则液体容器尺寸信息包括半径、壁厚、瓶身有效数据区间中的一个或多个；若液体容器的截面为方形，则液体容器尺寸信息包括边长、壁厚、瓶身有效数据区间中的一个或多个。信息匹配单元702能够基于预定基材料信息，将高能探测数据、低能探测数据分别与预定基材料信息中的关联信息相匹配，获取第一分解量和第二分解量。分解系数确定单元703能够根据第一分解量、第二分解量和液体容器尺寸信息确定待测液体的基材料分解系数。在一个实施例中，可以设定目标函数，采用目标函数最优化算法获取待测液体的基材料分解系数，目标函数可以如上文中公式(1)所示。
这样的装置能够根据探测数据得到液体容器尺寸信息和第一分解量、第二分解量，并根据第一分解量、第二分解量和液体容器尺寸信息确定待测液体的基材料分解系数，从而实现了利用双能X射线进行待测液体探测和识别，提高了液体探测的效率。
本发明的液体探测装置中液体识别模块的一个实施例的示意图如图8所示。其中，特征密度确定单元801能够在获取第一基材料分解系数、第二基材料分解系数后，根据第一基材料分解系数、第二基材料分解系数、第一预定特征密度和第二预定特征密度确定待测液体的特征密度，计算公式可以如上文中公式(2)所示。有效原子序数确定单元802能够在获取第一基材料分解系数、第二基材料分解系数后，根据第一基材料分解系数、第二基材料分解系数、第一预定特征密度、第二预定特征密度、第一预定有效原子序数和第二预定有效原子序数确定待测液体的有效原子序数，计算公式可以如上文中公式(3)所示。
这样的装置能够根据获取的液体的基材料分解系数得到待测液体的特征密度和有效原子序数，这两个指标是识别液体种类、确定液体危险度的重要指标，从而能够达到液体安全检测的目的。另外，由于运算量小，能够进一步提高液体探测的效率。
在一个实施例中，液体容器可以放置于液体容器托盘中，液体容器托盘放置于安检设备的传送机构上，随着托盘进入探测区域，从而能够固定液体容器的位置，便于进行探测。在一个实施例中，液体容器托盘可以如图3中所示。在一个实施例中，托盘以预定位置放置于探测区域，从而能够优化射线方向与液体容器的相对角度，提高液体容器尺寸信息确定的准确度，从而提高液体探测的准确度。
由于将液体容器放置于液体容器托盘中，因此探测数据受到液体容器托盘的影响，在设置和求解目标函数时需要考虑到液体容器托盘的影响。如，设置目标函数为：
其中，dtray,i为射线i穿过的液体容器托盘厚度，btray,1为液体容器托盘的预定第一基材料分解系数，btray,2为液体容器托盘的预定第二基材料分解系数。这样的装置能够在液体容器放置于液体容器托盘上的情况下充分考虑到托盘对于探测数据的影响，在维持待测液体稳定的同时，保证运算的准确性，从而进一步提高液体探测的准确度。
在一个实施例中，容器信息获取单元可以按照上文图4的实施例中的方式获取包括半径、边长、壁厚、瓶身有效数据区间等在内的液体容器尺寸信息。
这样的装置能够根据探测数据较为准确的获取液体容器尺寸信息，从而提高获取的液体的基材料分解系数的准确度，提高液体检测的准确度。
本发明的液体探测装置的另一个实施例的示意图如图9所示。其中，射线探测模块901、基材料分解系数获取模块902和液体识别模块903的结构和功能与图6的实施例中相似。液体探测装置还包括托盘识别模块904和告警模块905，其中，托盘识别模块904能够在行包探测过程中检测是否存在液体容器托盘标识，若检测到液体容器托盘标识，则激活射线探测模块901开始液体探测，在一个实施例中，在检测到液体容器托盘标识后，还可以根据液体容器托盘标识的位置、姿态或定位点信息确定液体容器托盘的摆放是否符合预定要求，若不符合预定要求，则发出告警信息请求重新摆放，若符合预定要求，则激活射线探测模块901开始液体探测。若未检测到液体容器托盘标识，则持续进行行包探测。告警模块905能够根据待测液体的有效原子序数和特征密度确定待测液体的危险等级，并根据液体的危险等级判断液体是否为危险液体。若液体为危险物体，发出告警信息，告警信息可以包括声音、图像等，可以展示液体的危险等级，从而便于工作人员进行相应的操作；若液体不为危险物体，则不执行操作。
这样的装置一方面能够将安检设备在行包探测和液体探测两个模式中进行切换，根据进入探测区域的物体采用对应模式进行探测，无需分别部署两种安检设备分别检测行包和液体，有利于装置在公共安检区域的部署；另一方面能够对危险液体进行自动预警，便于工作人员发现危险液体，进一步提高安检的可靠性。
本发明的安检设备的一个实施例的示意图如图10所示。其中，11为传送机构，在图10中，传送机构11沿垂直于纸面的方向运动；12为射线源，能够向待测物体方向发射X射线。13为探测器，能够进行射线探测，探测器13为双能X射线探测器。安检设备还包括上文中提到的任意一种液体探测装置。当传送机构11传送待测液体经过探测区域时，液体探测装置根据探测器13的探测结果识别待测液体，判断其危险性。
这样的安检设备能够在传送机构传送过程中利用双能射线探测数据获取待测液体的有效原子序数和特征密度，实现液体的识别，从而能够在物体行进过程中实现多个容器中液体的识别，缩短了探测时间，提高了液体安全检测的效率。
在一个实施例中，传送机构11带动待测物体进入安检区域，安检设备默认进行行包探测，当液体探测装置根据探测器13获取的探测结果识别到液体容器托盘14时，切换到液体探测模式，利用上文中提到的任意一种液体探测方法识别待测液体，判断其危险性。当托盘离开探测区域时，安检设备切换回行包探测模式。
这样的安检设备能够在普通行包探测和液体探测两个模式间自动切换，用户无需部署两种设备，也无需手动设置安检模式，一方面减小对安检设备所占空间的要求，有利于部署实施；另一方面更加便捷，减少手动切换模式的步骤，避免操作失误，也提高了安检效率。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (13)
1.一种液体探测方法，其特征在于，包括：
通过双能X射线探测器获取待测液体的探测数据；
基于预定基材料信息，根据所述待测液体的所述探测数据确定所述待测液体的基材料分解系数，包括：
根据所述探测数据获取液体容器尺寸信息；
基于预定基材料信息，根据所述待测液体的双能探测数据确定第一分解量和第二分解量；
根据所述第一分解量、所述第二分解量和所述液体容器尺寸信息，确定所述待测液体的所述基材料分解系数，包括：根据目标函数公式
进行最优化计算，确定所述目标函数f最小时的所述第一基材料分解系数bliquid,1和所述第二基材料分解系数bliquid,2，其中，Bi,1为根据射线i的探测数据获取的第一分解量；Bi,2为根据射线i的探测数据获取的第二分解量；dtray,i为射线i穿过的液体容器托盘厚度，dcontainer,i为射线i穿过的容器厚度，dliquid,i为射线i穿过的液体厚度，btray,1为液体容器托盘的预定第一基材料分解系数，btray,2为液体容器托盘的预定第二基材料分解系数，bcontainer,1为容器的第一基材料分解系数，bcontainer,2为容器的第二基材料分解系数，i为射线标识，i为自然数且1≤i≤N，N为穿过所述容器的投影线总数量；
根据所述待测液体的所述基材料分解系数确定所述待测液体的有效原子序数和特征密度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述根据所述待测液体的所述基材料分解系数确定所述待测液体的有效原子序数和特征密度包括：
根据所述第一基材料分解系数、所述第二基材料分解系数、第一预定特征密度和第二预定特征密度确定所述待测液体的所述特征密度；
根据所述第一基材料分解系数、所述第二基材料分解系数、所述第一预定特征密度、所述第二预定特征密度、第一预定有效原子序数和第二预定有效原子序数确定所述待测液体的所述有效原子序数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述液体容器放置于液体容器托盘的卡槽内。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述液体容器尺寸信息包括半径、边长、壁厚和/或瓶身有效数据区间；
所述根据所述探测数据获取液体容器尺寸信息包括：
根据所述液体容器托盘卡槽位置获取容器区域；
根据所述探测数据基于图像分割获取容器轮廓；
基于预存容器形状数据判断所述容器的几何形状；
根据所述几何形状和所述探测数据提取所述液体容器尺寸信息。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
还包括：
检测液体容器托盘标识；若检测到所述液体容器托盘标识，则通过双能X射线探测器获取待测液体的所述探测数据；否则，执行行包探测。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，还包括：
根据所述待测液体的有效原子序数和特征密度确定所述待测液体的危险等级；若所述待测液体为危险液体，则发出告警信息。
7.一种液体探测装置，其特征在于，包括：
射线探测模块，用于通过双能X射线探测器获取待测液体的探测数据；
基材料分解系数获取模块，用于基于预定基材料信息，根据所述待测液体的所述探测数据确定所述待测液体的基材料分解系数，包括：
容器信息获取单元，用于根据所述探测数据获取液体容器尺寸信息；
信息匹配单元，用于基于预定基材料信息，根据所述待测液体的双能探测数据确定第一分解量和第二分解量；
分解系数确定单元，用于根据所述第一分解量、所述第二分解量和所述液体容器尺寸信息，确定所述待测液体的所述基材料分解系数，包括：根据目标函数公式
进行最优化计算，确定所述目标函数f最小时的所述第一基材料分解系数bliquid,1和所述第二基材料分解系数bliquid,2，其中，Bi,1为根据射线i的探测数据获取的第一分解量；Bi,2为根据射线i的探测数据获取的第二分解量；dtray,i为射线i穿过的液体容器托盘厚度，dcontainer,i为射线i穿过的容器厚度，dliquid,i为射线i穿过的液体厚度，btray,1为液体容器托盘的预定第一基材料分解系数，btray,2为液体容器托盘的预定第二基材料分解系数，bcontainer,1为容器的第一基材料分解系数，bcontainer,2为容器的第二基材料分解系数，i为射线标识，i为自然数且1≤i≤N，N为穿过所述容器的投影线总数量；
液体识别模块，用于根据所述待测液体的所述基材料分解系数确定所述待测液体的特征密度和有效原子序数。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述液体识别模块包括：
特征密度确定单元，用于根据所述第一基材料分解系数、所述第二基材料分解系数、第一预定特征密度和第二预定特征密度确定所述待测液体的所述特征密度；
有效原子序数确定单元，用于根据所述第一基材料分解系数、所述第二基材料分解系数、所述第一预定特征密度、所述第二预定特征密度、第一预定有效原子序数和第二预定有效原子序数确定所述待测液体的所述有效原子序数。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，
所述液体容器放置于液体容器托盘的卡槽内。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述液体容器尺寸信息包括半径、边长、壁厚和/或瓶身有效数据区间；
所述容器信息获取单元具体用于：
根据所述液体容器托盘卡槽位置获取容器区域；
根据所述探测数据基于图像分割获取容器轮廓；
基于预存容器形状数据判断所述容器的几何形状；
根据所述几何形状和所述探测数据提取所述液体容器尺寸信息。
11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
还包括：
托盘识别模块，用于检测液体容器托盘标识；若检测到所述液体容器托盘标识，则激活所述射线探测模块通过双能X射线探测器获取待测液体的所述探测数据。
12.根据权利要求7或11所述的装置，其特征在于，还包括：
告警模块，用于根据所述待测液体的有效原子序数和特征密度确定所述待测液体的危险等级；若所述待测液体为危险液体，则发出告警信息。
13.一种安检设备，其特征在于，包括：
传送机构；
射线源；
射线探测器；和，
权利要求7～12任意一项所述的液体探测装置。
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