CN109490345A - 一种x射线透射和背散射检测装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种X射线透射和背散射检测装置，包括：X射线透射检测单元；X射线背散射检测单元；传送单元；传感器单元；数据采集和处理单元；输出单元。本发明还提供一种X射线透射和背散射检测方法。本发明的X射线透射和背散射检测装置和方法能将进入检测区域的物品的透射检测图像和背散射检测图像同时在一张图像上输出显现，便于安检人员更迅速、准确地查看和分辨检测信息。
Description
技术领域
本发明涉及安全检查技术领域，特别涉及一种透射和背散射复合安全检查系统和方法。
背景技术
安全检查是保护人民生命财产安全的重要手段，目前常用的方法包括人工检查和X射线检测。人工检查费时费力，而X射线检测技术可进行快速、不开箱的检查。目前X射线安全检查系统大多使用X射线透射检测技术，可以突显刀具等金属违禁品，但对低原子序数违禁物品的分辨能力较差。与之相比，X射线背散射技术可以在被检物的一侧(与射线源同侧)给出检测图像，同时突显炸药、毒品、陶瓷凶器、汽油等非金属违禁品。但由于X射线背散射信号很弱，随着检测深度增加，散射光子减少，多次散射几率加大，有效探测光子数量有限，导致图像没有透射图像清晰。
发明内容
本发明针对X射线透射和背散射的特点，将二者的优点结合，提供一种利用X射线透射和背散射检测，将两种检测结果同时显示在一张图像上的装置和方法。
本发明提供一种X射线透射和背散射检测装置，包括：
X射线透射检测单元，用于获取检测对象的X射线透射图像数据；
X射线背散射检测单元，用于获取检测对象的X射线背散射图像数据；
传送单元，连接X射线透射检测单元和X射线背散射检测单元，用于传送检测对象；
传感器单元，沿检测对象的传送路径设置，用于获取检测对象在X射线透射检测单元和X射线背散射检测单元中的位置信息；
数据采集和处理单元，与X射线透射检测单元、X射线背散射检测单元和传感器单元连接，用于采集X射线透射图像数据、X射线背散射图像数据和检测对象的位置信息，并将检测对象的图像数据和位置信息进行处理，得到透射与背散射图像集成的图像数据；
输出单元，与数据采集和处理单元连接，用于输出透射与背散射图像集成的图像。
在一些实施方案中，传感器单元包括一个或多个红外对射装置或激光测距装置。
在一些实施方案中，传感器单元包括至少两组传感器，第一组传感器用于获得水平方向的位置信息，第二组传感器用于获得竖直方向的位置信息。
在一些实施方案中，传感器单元包括至少一组红外对射装置和至少一组激光测距装置，分别设置在检测对象的传送通道的侧部和顶部，特别地，至少一组红外对射装置设置在传送通道的侧部靠近底面的位置，至少一组激光测距装置设置在传送通道的顶部。
在一些实施方案中，传感器单元包括在X射线透射检测单元和X射线背散射检测单元的检测空间内等间距安置的多个传感器。
在一些实施方案中，输出单元6根据采集的检测对象的位置信息在检测进行时同步显示透射与背散射图像集成的图像。
本发明还提供一种X射线透射和背散射检测方法，包括以下步骤：
S1：获取检测对象的X射线透射图像数据和X射线背散射图像数据，以及与X射线透射图像数据和X射线背散射图像数据对应的检测对象的位置信息；
S2：将检测对象的图像数据和位置信息进行处理，得到透射与背散射图像集成的图像数据；
S3：输出透射与背散射图像集成的图像。
在一些实施方案中，先获取检测对象的X射线透射图像数据，再获取检测对象的X射线背散射图像数据。
在一些实施方案中，先获取检测对象的X射线背散射图像数据，再获取检测对象的X射线透射图像数据。
在一些实施方案中，检测对象的位置信息包括至少两组，分别为水平方向位置信息和竖直方向位置信息。
本发明能够实现以下有益效果：
本发明的X射线透射和背散射检测装置和方法能将进入检测区域的物品的透射检测图像和背散射检测图像同时在一张图像上输出显现，便于安检人员更迅速、准确地查看和分辨检测信息。
附图说明
通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本领域技术人员将能够更加全面地理解本发明的其它目的和优点。
图1示出了根据本发明一个实施方案的X射线透射和背散射检测装置的结构示意图。
图2示出了根据本发明一个实施方案的X射线透射和背散射检测装置的结构示意图。
图中附图标记含义如下：
1：X射线透射检测单元；
11：X射线透射检测单元X射线源；
12：X射线透射检测单元准直装置；
13：X射线透射检测单元探测器；
2：X射线背散射检测单元；
21：X射线背散射检测单元X射线源；
22：X射线背散射检测单元扫描装置；
23：X射线背散射检测单元探测器；
3：传送单元；
4：传感器单元；
5：数据采集和处理单元；
6：输出单元。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。
在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
本发明提供一种X射线透射和背散射检测装置，如图1所示，包括：
X射线透射检测单元1，用于获取检测对象的X射线透射图像数据；
X射线背散射检测单元2，用于获取检测对象的X射线背散射图像数据；
传送单元3，连接X射线透射检测单元1和X射线背散射检测单元2，用于传送检测对象；
传感器单元4，沿检测对象的传送路径设置，用于获取检测对象在X射线透射检测单元1和X射线背散射检测单元2中的位置信息；
数据采集和处理单元5，与X射线透射检测单元1、X射线背散射检测单元2和传感器单元4连接，用于采集X射线透射图像数据、X射线背散射图像数据和检测对象的位置信息，并将检测对象的图像数据和位置信息进行处理，得到透射与背散射图像集成的图像数据；
输出单元6，与数据获取和处理单元5连接，用于输出透射与背散射图像集成的图像。
X射线透射检测单元1可以是任何能够获取检测对象的X射线透射图像数据的装置，一般包括X射线源、准直装置和探测器。图2中示出一个实施方案中X射线透射检测单元1的布置。在透射检测单元1中，上方中央位置的透射X射线源11发出X射线，经过准直装置12形成覆盖底部探测器13的检测范围的扇形光子束，光子束穿过检测对象后由设置在传送单元3下方的探测器获取检测对象的截面透射检测图像。
X射线背散射检测单元2可以是任何能够获取检测对象的X射线背散射图像数据的装置，一般包括X射线源、扫描装置和探测器。图2中示出一个实施方案中X射线背散射检测单元2的布置。在背散射检测单元2中，上方中央位置的背散射X射线源21发出X射线，经过扫描装置22形成覆盖传送单元3截面范围的扇形光子束，光子束照射到检测对象上后，由扫描装置22两侧的背散射探测器23获取检测对象的截面背散射检测图像。
传送单元3用于将检测对象传送通过X射线透射检测单元1和X射线背散射检测单元2，可以是机械或牵引传送带。传送单元3连接X射线透射检测单元1和X射线背散射检测单元2，特别地，连接X射线透射检测单元1和X射线背散射检测单元2的样品检测空间，使得检测对象依次通过X射线透射检测单元1的样品检测空间和X射线背散射检测单元2的样品检测空间。
传感器单元4沿检测对象的传送路径设置，用于获取检测对象在X射线透射检测单元1和X射线背散射检测单元2中的位置信息，特别是检测对象在X射线透射检测单元1的样品检测空间和X射线背散射检测单元2的样品检测空间内的位置信息。传感器单元包括多个传感器，沿检测对象的传送方向依次布置，可以等间距安置，也可以非等间距安置，例如在检测单元的样品检测空间内以较短间距安置，在检测单元之间的连接部分以较长间距安置，从而能够更准确地获得检测对象在检测空间内的位置信息。在一些实施方案中，传感器单元至少包括在X射线透射检测单元和X射线背散射检测单元的检测空间内等间距安置的多个传感器。
传感器单元4可以包括一组或多组传感器，每组传感器由多个传感器组成，可以分别设置在传送检测对象的通道的侧部和顶部，例如，可以分别设置在传送通道的侧部靠近底面的位置，和顶部，诸如顶部中央的位置，或在顶部沿检测对象的传送方向平行设置多组传感器。
传感器可以选自红外对射装置或激光测距装置。每一对红外对射装置包括发射端和接收端，发射端发出红外射线，可被接收端的光敏晶体管接收。当检测对象到达发射端位置时，挡住发射端发出的红外射线，接收端无法接收到红外信号，则可记录此时检测对象的位置。激光测距装置可以准确测定目标物的距离，其工作原理是向目标物射出激光束，该激光束在到达目标物后被反射，而反射的激光束由光电元件接收，同时由计时器测定激光束从发射到接收的时间，从而能够计算出激光测距装置与目标物之间的距离。
在一些实施方案中，传感器单元包括至少两组传感器，第一组传感器用于获得水平方向的位置信息，例如将第一组传感器的扫描方向设置为水平方向，第二组传感器用于获得竖直方向的位置信息，例如将第二组传感器的扫描方向设置为竖直方向。例如，第一组传感器包括多个红外对射装置，第二组传感器包括多个激光测距装置。第一组传感器可以设置在传送通道的侧部靠近底面的位置，每一对红外对射装置的发射端和接收端分别安置于相对两侧，第二组传感器可以设置在传送通道的顶部中央的位置。
在一些实施方案中，传感器单元包括多个等间距安置的红外对射装置或激光测距装置。在另一些实施方案中，传感器单元包括至少两组等间距安置的红外对射装置或激光测距装置，分别设置在检测对象的传送通道的侧部和顶部，特别地，分别设置在传送通道的侧部靠近底面的位置，和顶部中央的位置。
数据采集和处理单元5与X射线透射检测单元1、X射线背散射检测单元2和传感器单元4连接，分别采集X射线透射图像数据、X射线背散射图像数据和检测对象的位置信息，并能够将检测对象的图像数据和位置信息进行处理，得到透射与背散射图像集成的图像数据。由于在检测过程中，同时记录了检测对象的位置信息和图像数据，从而能够在图像数据与位置信息之间建立联系，将同一位置处的X射线透射图像数据和X射线背散射图像数据叠加、重构、或经算法处理，得到同时包含X射线透射图像数据和X射线背散射图像数据的一张图像。经处理后的图像可以同时显示出检测对象中是否存在金属违禁品和非金属违禁品。数据采集和处理单元5可以包括一台或多台计算机，和/或服务器。输出单元6与数据采集和处理单元5连接，用于输出透射与背散射图像集成的图像。输出单元6可以包括一台或多台显示器。
任选地，输出单元6可以根据采集的检测对象的位置信息，在检测进行时同步显示透射与背散射图像集成的图像。在先进行透射检测的情况下，与背散射检测同步显示集成的图像。在先进行背散射检测的情况下，与透射检测同步显示集成的图像。输出单元6可以与传感器单元4连接，或可以从数据采集和处理单元5获得位置信息。
在一些实施方案中，X射线透射检测单元1获得的透射图像数据为灰度图信息，X射线背散射检测单元2获得的背散射图像数据也为灰度图信息。数据采集和处理单元5从X射线透射检测单元1和X射线背散射检测单元2采集检测图像数据，并基于传感器单元3确定的位置信息，将检测对象的透射图像和背散射图像从相同的起始位置处开始重合叠加，经处理之后再将灰度图变换为伪色彩图进行同步输出显示。常见的伪色彩图按照不同材料密度用红、橙、蓝、绿等颜色进行表示。
本发明还提供一种X射线透射和背散射检测方法，包括以下步骤：
S1：获取检测对象的X射线透射图像数据和X射线背散射图像数据，以及与X射线透射图像数据和X射线背散射图像数据对应的检测对象的位置信息；
S2：将检测对象的图像数据和位置信息进行处理，得到透射与背散射图像集成的图像数据；
S3：输出透射与背散射图像集成的图像。
目前的安检系统中，不论是X射线透射检测还是X射线背散射检测，都仅仅获得扫描的检测图像，而不会监控并记录检测对象的位置信息，从而只能得到单独的检测图像。而在本发明的方法中，在获取检测图像的同时，还记录检测对象的位置信息，从而能够将图像信息与位置信息关联起来，通过对同一位置的透射和背散射检测结果进行处理，得到同时体现两种检测结果的一张图像。由于X射线透射和X射线背散射分别适用于检测金属违禁品和非金属违禁品，通过本发明的方法得到的检测图像可以同时体现出检测对象中是否存在金属违禁品和非金属违禁品。
对于在步骤S1中获得图像数据的顺序没有特别要求，既可以先获取检测对象的X射线透射图像数据，再获取检测对象的X射线背散射图像数据，也可以先获取检测对象的X射线背散射图像数据，再获取检测对象的X射线透射图像数据。
在一些实施方案中，检测对象的位置信息包括至少两组，分别对应于水平方向和竖直方向，一般而言，获自检测对象的传送方向的侧向和顶向。
在一个实施方案中，一个待检包裹通过传送带首先进入X射线透射检测单元，获取透射图像的数据。随后传送带将该待检包裹送入X射线背散射检测单元，获取背散射图像的数据。同时通过设置在传送通道的侧部靠近底面的位置的一组等间距的红外对射装置获取水平方向的位置信息，并通过设置在传送通道的顶部中央位置的一组等间距的激光测距装置获取竖直方向的位置信息。通过计算机采集检测图像数据和位置信息，经处理得到重构的图像，实现同一位置透射与背散射图像的精准对位，进而实现在一张图像上将透射与背散射集成合成显现。在进行X射线背散射检测的同时，根据位置信息将图像同步显示于屏幕上。
本实施方案能够实现被检包裹同一位置利用不同检测技术(透射和背散射)得到的不同检测图像的互补，实现同一位置的检测图像同步输出，利用传感器获取包裹在不同检测系统内部的位置信息，将该位置信息和检测数据重构的图像信息相结合，将透射与背散射结果在一张图像上显现。
通过本发明的透射和背散射复合安全检查系统，能将进行安检的包裹分别通过透射系统得到的透射检测图像与通过背散射系统得到的背散射检测图像同步输出显示，既能实现常见的透射检测突显枪支、管制刀具等违禁品，又能通过背散射图像突显透射图像较难分辨的低原子序数元素物质(如爆炸物、塑料和毒品违禁品)，从而更易于进行同一位置不同检测技术得到的检测图像比对，提高安检的准确性和效率。
虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明的实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。
本领域普通技术人员将理解，在不背离本发明总体构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。
Claims (10)
1.一种X射线透射和背散射检测装置，包括：
X射线透射检测单元，用于获取检测对象的X射线透射图像数据；
X射线背散射检测单元，用于获取检测对象的X射线背散射图像数据；
传送单元，连接X射线透射检测单元和X射线背散射检测单元，用于传送检测对象；
传感器单元，沿检测对象的传送路径设置，用于获取检测对象在X射线透射检测单元和X射线背散射检测单元中的位置信息；
数据采集和处理单元，与X射线透射检测单元、X射线背散射检测单元和传感器单元连接，用于采集X射线透射图像数据、X射线背散射图像数据和检测对象的位置信息，并将检测对象的图像数据和位置信息进行处理，得到透射与背散射图像集成的图像数据；
输出单元，与数据采集和处理单元连接，用于输出透射与背散射图像集成的图像。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其中传感器单元包括至少两组传感器，第一组传感器用于获得水平方向的位置信息，第二组传感器用于获得竖直方向的位置信息。
3.根据权利要求1或2所述的检测装置，其中传感器单元包括一个或多个红外对射装置或激光测距装置。
4.根据权利要求1或2所述的检测装置，其中传感器单元包括至少一组红外对射装置和至少一组激光测距装置，分别设置在检测对象的传送通道的侧部和顶部，特别地，至少一组红外对射装置设置在传送通道的侧部靠近底面的位置，至少一组激光测距装置设置在传送通道的顶部。
5.根据权利要求1或2所述的检测装置，其中传感器单元包括在X射线透射检测单元和X射线背散射检测单元的检测空间内等间距安置的多个传感器。
6.根据权利要求1所述的检测装置，其中输出单元6根据采集的检测对象的位置信息在检测进行时同步显示透射与背散射图像集成的图像。
7.一种X射线透射和背散射检测方法，包括以下步骤：
S1：获取检测对象的X射线透射图像数据和X射线背散射图像数据，以及与X射线透射图像数据和X射线背散射图像数据对应的检测对象的位置信息；
S2：将检测对象的图像数据和位置信息进行处理，得到透射与背散射图像集成的图像数据；
S3：输出透射与背散射图像集成的图像。
8.根据权利要求7所述的检测方法，其中先获取检测对象的X射线透射图像数据，再获取检测对象的X射线背散射图像数据。
9.根据权利要求7所述的检测方法，其中先获取检测对象的X射线背散射图像数据，再获取检测对象的X射线透射图像数据。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的检测方法，其中检测对象的位置信息包括至少两组，分别为水平方向位置信息和竖直方向位置信息。
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