CN110837129A - 可疑物检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可疑物检测方法，包括：利用多个检测单元在预定时间内对待测物的目标区域进行检测；基于各检测单元的测量值以及换算准则，获取换算值；以及将所述换算值与第一阈值和第二阈值进行比较，以判断所述目标区域是否存在可疑物。

Description

可疑物检测方法

技术领域

本发明涉及物品检测领域，特别涉及一种可疑物检测方法。

背景技术

随着国家的发展，近年来，中国越来越多地开展了国际性的活动，举办了很多重要的展会例如世博会、世园会。在人群聚集的展会中，人员进入会场前需要进行安全检查，主要是针对易燃易爆物品的检测。

中子具有很强的穿透性，能够用来检查隐藏在书包、手提箱以及其他外包装内的爆炸物品。中子和物质元素作用后发射出特征伽马射线，即元素的指纹射线，通过检测指纹射线即可判断书包、手提箱以及其他外包装内是否存在该物质。易燃易爆物品中主要的成分是氮元素，通过检测易燃易爆物品中氮元素的指纹射线就能够检测隐藏在书包、手提箱以及其他外包装内的易燃易爆物品。

由于氮元素同样存在于一些非易燃易爆物品中，例如皮革、毛织物等，现有的利用中子与氮元素发生反应，检测氮元素的指纹射线的装置会因检测到非易燃易爆物品中的氮元素而形成误报信号，装置的可靠性低，检测出的氮元素的指纹射线并不一定是易燃易爆物品。

此外，现有技术在进行检测时，一般对整个待测物进行检测，由此所需的检测区域比较大，利用这种方法，用于检测的中子的分布范围较大，中子通量比较小，检测效果不够理想并且检测效率较低。同时，由于检测范围较大，容易检测到皮革、毛织物等包含氮元素的非爆炸物，从而引入较大的干扰，形成误报信号。

因此，研究出一种可靠性高、能够减小非易燃易爆物品中的氮元素干扰、改善检测效果、提高检测效率的爆炸物检测方法是专业人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的实施例的目的是提供一种可疑物检测方法，包括以下步骤：利用多个检测单元在预定时间内对待测物的目标区域进行检测；基于各检测单元的测量值以及换算准则，获取换算值；以及将所述换算值与第一阈值和第二阈值进行比较，以判断所述目标区域是否存在可疑物。

根据本发明的实施例，在所述利用多个检测单元在预定时间内对待测物的目标区域进行检测之前，还包括：对待测物进行初步检测，以确定待测物内可能放置可疑物的所述目标区域。

根据本发明的实施例，所述利用多个检测单元在预定时间内对待测物的目标区域进行检测包括：通过中子检测所述目标区域，其中将目标区域移动至中子最为密集的目标位置进行检测。

根据本发明的实施例，所述多个检测单元基于泊松分布获取所述测量值。

根据本发明的实施例，所述换算准则的公式如下：

其中，L₁表示换算值，n表示检测单元的数量，x_i表示第i个检测单元的测量值，x_Ei表示第i个检测单元在预先检测位于所述目标位置的参考样品时确定的参考测量值，x_Bi表示第i个检测单元在所述预定时间内的测量本底值的累计值。

根据本发明的实施例，所述参考测量值由所述多个检测单元的响应矩阵确定，所述响应矩阵指示参考样品的测量值与检测位置之间的关系。

根据本发明的实施例，还包括：基于所述换算值小于所述第一阈值，确定不存在可疑物。

根据本发明的实施例，还包括：基于所述换算值大于所述第二阈值，进一步计算所述多个检测单元的测量值的第一求和结果以及第二求和结果，并进行比较；其中，基于所述第一求和结果大于或等于所述第二求和结果，确定存在可疑物；基于所述第一求和结果小于所述第二求和结果，确定不存在可疑物。

根据本发明的实施例，所述第一求和结果如下计算：

d₁＝∑x_iw_Ei

所述第二求和结果如下计算：

d₂＝∑x_i

其中，d₁表示第一求和结果，d₂表示第二求和结果，x_i表示第i个检测单元的测量值，w_Ei由各检测单元的信噪比以及检测单元的数量决定。

根据本发明的实施例，其特征在于，所述第一阈值如下计算：

所述第二阈值如下计算：

其中，c₀表示第一阈值，c₁表示第二阈值，α表示误报率，β表示错误检测率。

通过采用以上技术方案，本发明主要有以下技术效果：

1、通过使用换算准则，能够将多个检测单元的测量值转换为换算值，通过将换算值与第一阈值和第二阈值进行比较，能够判断目标区域是否存在可疑物；

2、通过将待测物放置于中子密度最为密集的目标位置进行检测能够改善检测效果，提高检测结果的准确性，有效缩短检测时间，提高检测效率；

3、对待测物进行初步检测能够缩小检测范围，仅对初步检测中的可疑部分进行检测，提高检测效率，并能排除掉部分干扰物，减小误报率；与之相应的，用于检测的中子的分布范围得以减小，中子通量增大，有利于改善检测效果。

附图说明

图1为根据本发明的一个示例性实施例的可疑物检测方法的流程图；

图2为用于图1的方法的热中子的通量分布情况；以及

图3为根据本发明的一个示例性实施例的检测区域的示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。

参照图1，本发明公开了一种可疑物检测方法，主要用于检测人员随身携带物品中的可疑物，例如爆炸物，该可疑物检测方法包括以下步骤：S1，利用多个检测单元在预定时间内对待测物的目标区域进行检测；S2，基于各检测单元的测量值以及换算准则，获取换算值；以及S3，将所述换算值与第一阈值和第二阈值进行比较，以判断所述目标区域是否存在可疑物。

在本发明的实施例中，可以通过中子检测所述目标区域。具体地，中子源发射出快中子，所述快中子经过慢化体慢化后变成热中子，热中子打到可疑物上会发生核反应，产生不同能量的伽马射线，所述伽马射线由检测单元进行检测。

为了减少可疑物检测的检测范围，在步骤S1之前对待测物进行初步检测，初步检测能够判断出待测物中可能存在可疑物的目标区域，进而过滤其他区域，检测单元仅需要对目标区域进行检测即可，从而提高了检测效率，与之相应的，用于检测的中子的分布范围得以减小，中子通量增大，有利于改善检测效果、提高检测效率。在此对初步检测的方法不作限定，优选地，本实施例中采用x光照射的方法对待测物进行初步检测，通过x光照射图来对被测物中的目标区域进行确定。

参照图2及图3，热中子场可以仅分布在检测区域一半的区域处，并且中子可以集中分布于图3中的1号区域和2号区域中，即检测区域中心位置处的中子最为集中，中子通量最大。因此，经过初步检测的待测物进入检测区域后，将目标区域放置于1号区域与2号区域中进行检测。

本实施例中步骤S1中使用检测单元对待测物的目标区域进行检测时通过使用热中子辐射的方式，热中子辐射进入目标区域中，与目标区域中的氮元素发生反应，产生氮元素的指纹射线。优选地，多个检测单元应基于泊松分布获取测量值，测量值应满足如下公式：

式中：x_i表示预定时间内的第i个检测单元；

表示第i个检测单元在预定时间内的平均记录数。优选地，可以利用泊松分布在检测待测物之前对检测单元进行检测，将含有氮元素的物品放入检测区域中，获取测量值，若测量值不符合泊松分布，说明检测单元出现故障不能进行使用。

优选地，通过多个检测单元获取了测量值后，在进行步骤S2前，为方便步骤S2的换算，将含有预定量氮元素的参考样品依次放入检测区域的不同位置进行检测，具体地，将参考样品在图3所示的多个小格内依次移动位置，并对参考样品进行热中子流照射，记录检测结果，基于参考样品的放置位置与多个检测单元对参考样品的检测结果，得出多个检测单元的响应矩阵，响应矩阵的秩即为检测单元的个数。其中，对参考样品的检测结果需要去除测量本底值，所述测量本底值可以包括背景辐射。响应矩阵指示参考样品的测量值与检测位置之间的关系，通过响应矩阵能够获取当将参考样品移动至检测区域中目标位置进行检测时，检测单元测得的参考测量值。

获取响应矩阵后，进行步骤S2，在此对步骤S2中的换算方式不作限定，优选地，本实施例中的换算准则的公式如下：

式中，L₁表示换算值，n表示检测单元的数量，x_i表示第i个检测单元的测量值，x_Ei表示第i个检测单元在预先检测位于所述目标位置的参考样品时确定的参考测量值(通过响应矩阵计算出)，x_Bi表示第i个检测单元在所述预定时间内的测量本底值的累计值。

其中，x_Bi可以通过下式计算得出：

式中，x_Bi表示检测单元的平均本底值，f表示预定时间。

x_Ei可以通过下式计算得出：

x_Ei＝M_i(x，y)mpt

其中，M_i表示响应矩阵，(x，y)表示响应矩阵中的点，即检测位置；m表示参考样品中氮的质量；p表示用于提供中子的中子源的功率；t表示预定时间。

计算出L₁后步骤S2结束，接下来进行步骤S3，步骤S3中第一阈值可以小于第二阈值，第一阈值与第二阈值可以通过以下公式来进行计算：

式中，c₀表示第一阈值；c₁表示第二阈值；α表示误报率(误报例如可以表示：当氮元素的来源不是可疑物而是其他物品但将其判断为可疑物的错误)；β表示错误检测率(错误检测例如可以表示：检测单元对氮元素的检测结果出现错误)。

其中α与β均是操作人员根据检测需求而设置的数值，当L₁小于c₀时，能够确定待测物中不含有可疑物；当L₁大于c₁时，为排除待测物中非可疑物的检测干扰，需要进一步计算多个检测单元的测量值的第一求和结果以及第二求和结果并作进一步判断，具体计算公式如下：

d₁＝∑x_iw_Ei

d₂＝∑x_i

式中，d₁表示第一求和结果；d₂表示第二求和结果；x_i表示第i个检测单元的测量值，w_Ei表示标准质量，其由各检测单元的信噪比以及检测单元的数量决定。

上式中的w_Ei可以通过下式进行计算：

式中，

表示第i个检测单元的信噪比，n表示检测单元的数量，表示第i个检测单元在预先检测位于所述目标位置的参考样品时的测量值的平均值，表示第i个检测单元的本底值的平均值。

通过对第一求和结果和第二求和结果进行比较能够了解氮的密集程度。在本发明的实施例中，若d₁大于或等于d₂则能够确定测量到的氮来源于可疑物(此时氮的分布较为集中)，即待测物中含有可疑物；若d₁小于d₂则能够确定测量到的氮来源于干扰物(此时氮的分布较为分散)，待测物中不含有可疑物。

用于本发明实施例的检测方法的仪器可以包括：中子源、热中子场获取系统、伽马辐射探测系统、辐射屏蔽体、信号处理系统等。其中，伽马辐射探测系统即为探测单元，中子源发射的中子为快中子，经过慢化后变成用于检测的热中子，热中子与可疑物中的氮元素发生核反应，进而产生不同能量的伽马射线，经过探测单元探测后传入信号处理系统，信号处理系统进行上述S2及S3步骤，经过处理后得出探测结果，探测结果反馈至显示端。

通过采用本发明检测可疑物的方法，能够显著减少待测物检测区域，提高待测物检测效率，同时多层计算以及缩小检测范围能够有效减少非可疑物中氮元素对于检测仪器的干扰，提高检测可疑物的准确性，增强检测设备的稳定性。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种可疑物检测方法，包括：

利用多个检测单元在预定时间内对待测物的目标区域进行检测；

基于各检测单元的测量值以及换算准则，获取换算值；以及

将所述换算值与第一阈值和第二阈值进行比较，以判断所述目标区域是否存在可疑物。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述利用多个检测单元在预定时间内对待测物的目标区域进行检测之前，还包括：

对待测物进行初步检测，以确定待测物内可能放置可疑物的所述目标区域。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用多个检测单元在预定时间内对待测物的目标区域进行检测包括：

通过中子检测所述目标区域，其中将目标区域移动至中子最为密集的目标位置进行检测。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个检测单元基于泊松分布获取所述测量值。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述换算准则的公式如下：

其中，L₁表示换算值，n表示检测单元的数量，x_i表示第i个检测单元的测量值，x_Ei表示第i个检测单元在预先检测位于所述目标位置的参考样品时确定的参考测量值，x_Bi表示第i个检测单元在所述预定时间内的测量本底值的累计值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述参考测量值由所述多个检测单元的响应矩阵确定，所述响应矩阵指示参考样品的测量值与检测位置之间的关系。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

基于所述换算值小于所述第一阈值，确定不存在可疑物。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：基于所述换算值大于所述第二阈值，进一步计算所述多个检测单元的测量值的第一求和结果以及第二求和结果，并进行比较；其中，

基于所述第一求和结果大于或等于所述第二求和结果，确定存在可疑物；

基于所述第一求和结果小于所述第二求和结果，确定不存在可疑物。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

所述第一求和结果如下计算：

d₁＝∑x_iw_Ei

所述第二求和结果如下计算：

d₂＝∑X_i

其中，d₁表示第一求和结果，d₂表示第二求和结果，x_i表示第i个检测单元的测量值，w_Ei由各检测单元的信噪比以及检测单元的数量决定。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述第一阈值如下计算：

所述第二阈值如下计算：

其中，c₀表示第一阈值，c₁表示第二阈值，α表示误报率，β表示错误检测率。

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