CN113466956B - 一种基于随机厚度液态掩模的加密辐射成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于随机厚度液态掩模的加密辐射成像系统，包括X射线源、待检测物品、液态金属掩模、掩模内部厚度控制阵列和X射线探测器，本发明通过掩模内部厚度控制阵列对液态掩模的厚度进行随机调节，实现对穿透掩模的X射线进行随机衰减，进而将X射线成像中携带的敏感信息加密，有效保护了待检物品的敏感信息，实现了对射出粒子的能量和位置信息采用物理屏蔽的加密措施，提出的安全检查技术从物理领域加密出射X射线所携带的信息，避免了隐私信息被泄露的风险，且不会暴露待检物品的任何隐私信息，采用模板对比法，方便确认待检物品中是否包含违禁品，实现了在保护被检物品敏感信息的基础上进行安全检查。

Description

一种基于随机厚度液态掩模的加密辐射成像系统
技术领域
本发明涉及信息与安全技术领域，具体为一种基于随机厚度液态掩模的加密辐射成像系统。
背景技术
对于国家一些重要场所，如军事机密场所等，安全问题的保障极为重要，这些场所严禁携带危险物品，禁止携带物品名单由监管员列出，并且，目前大多数安全检查设备都是基于X射线成像原理，来进行识别判断；
但是通过X射线的成像原理来检查设备，由于X射线具有较强的透视性，因此在检查过程中会侵犯隐私，并且该现象在某些特殊情况下将不被接受，因此目前的检查设备无法做到在不侵犯隐私的情况来对物品的安全性进行核查，因此，需要提供一种安全检查系统，来解决安全检查中的隐私泄露问题，满足国家一些重要场所或军事机密场所在保护隐私的基础上进行安全检查的需求。
发明内容
本发明提供一种基于随机厚度液态掩模的加密辐射成像系统，可以有效解决上述背景技术中提出由于X射线具有较强的透视性，因此在检查过程中会侵犯隐私，并且该现象在某些特殊情况下将不被接受，因此目前的检查设备无法做到在不侵犯隐私的情况来对物品的安全性进行核查的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于随机厚度液态掩模的加密辐射成像系统，包括X射线源、待检测物品、液态金属掩模、掩模内部厚度控制阵列和X射线探测器；
所述液态金属掩模的主要材料由镓铟锡合金组成，所述液态金属掩模通过掩模内部厚度控制阵列中每个点的拉伸棒的无序拉伸，有效地编码扭曲出X射线所携带的信息，提供保护隐私的能力。
根据上述技术方案，所述X射线源为X射线的发出设备，所述待检测物品为重点场所携带的物品，所述X射线探测器为探测X射线的设备。
根据上述技术方案，所述镓铟锡合金中的镓、铟、锡各成份占比分别为：68.5％，21.5％，10％，合金的熔点在8-19℃，即在常温下该合金呈液态，将该比例的合金封装在弹性塑料容器内，液态金属掩模的容器为长方体容器，具有对称性，经拉伸棒拉伸后，仍具有对称性；
容器内部含有多个拉伸棒，每个拉伸棒两端都粘连于容器内壁两侧，拉伸棒内部含有电力系统，会产生周期函数变化的力，控制拉伸棒长度的缩短和伸长，每个拉伸棒的电力系统设置参数是不同的，因此每个拉伸棒随时间变化的运动轨迹也是不同的。
根据上述技术方案，拉伸棒都为伸长状态时，会导致液体掩模高度下降，上端X射线不经过液态金属掩模直接被探测器接收，影响结果判断，掩模放置时，放置高度大于探测区域高度的掩模，对于一个掩模，下方9/10的空间用于探测区域，上方1/10的空间用于提供拉伸棒长度增长时所需液体。
在工作时，随着拉伸棒长度的变化，液态金属掩模各处厚度也随之发生变化，X射线对不同厚度的金属掩模有着不同的透射率，以此调制加密原始信号，控制环境温度在25℃左右，保持合金的液态属性。
根据上述技术方案，所述成像系统具体包括如下核查加密步骤：
S1、违禁品细致分类；
S2、样本立体多角度采样；
S3、信息匹配对比；
S4、模板对比分析；
S5、决策区间评断。
根据上述技术方案，所述S1中，违禁品细致分类是指对所有禁止携带的违禁品进行细致分类；
所述S2中，样本立体多角度采样具体是指对每一类违禁品进行样本采样，选取违禁品某一个方向，采集k次计数信息，最终将会得到一个指纹信号，对物体进行方向的采样可以收集物体的全部信息，但基于测量时间与测量成本的考虑，对违禁品方向上进行等间距采样，共设100个采样方向，对违禁品进行立体多角度照射，共测量100个角度,最终将形成100个指纹信号(i＝1，2，…100)。
根据上述技术方案，所述S3中，在进行信息匹配对比时，先要将所有信息录入完毕并存储后，系统投入使用，具体将待检物品与违禁品编码信息进行对比，而待检物品与违禁品编码信息的具体匹配对比如下：
违禁品样本指纹信息
Figure BDA0003121386890000031
的生成，对每一类违禁品进行测量，测量时，选取上述100个采样方向中的某一方向，利用系统的X射线源对违禁品进行照射，照射开始的同时，各拉伸棒开始工作，液态金属掩模在各拉伸棒的作用下形状和厚度发生变化，起到扭曲编码信号的作用；
在规定时间范围内，采集k次计数信息，最终得到一个时序加密指纹信号
Figure BDA0003121386890000041
对上述100个采样方向依次进行测量，最终将会形成100个指纹序列，录入系统作为待检测物品的参照项；
待检物品序列指纹信息S待检(k)的生成，对待检物品进行测量时，选取任意一个方向对待检物品进行照射，照射时间同违禁品照射时间相同，其它过程同上，最终得到一个时序加密指纹信号S待检(k)。
根据上述技术方案，所述S4中，模板对比分析是指在获取待检物品的指纹信号后，采用模板对比的方法，将待检物品的指纹信号与数据库中所有指纹信号进行对比分析，数据库中所有指纹信号是指违禁品100个采样方向的指纹信号，通过对比分析确定待检物品是否为违禁品。
根据上述技术方案，在具体对比分析过程中，采用一个度量值t对待检物品与违禁品样本的指纹的相似性进行定量分析，其定义如下：
Figure BDA0003121386890000042
其中，
Figure BDA0003121386890000043
分别为测量的待检物品与违禁品样本某个角度的指纹信号数值序列平均值，nobs、nref分别为待检物品与违禁品的样本容量，取值都为k，
Figure BDA0003121386890000051
分别为待检物品与违禁品的指纹序列方差；
将待检物品测量得到的指纹信号S待检(k)依次与测量违禁品样本得到的100个指纹信号S样本(k)进行匹配，会得到100个t值；
由以上公式可知，t值越小，说明待检物品与违禁品样本在某一采样方向上相似度更高，对所有t值进行排序取最小值tmin作为对比项。
根据上述技术方案，所述S5中，决策区间评断是指在两样品相同时，由于计数的随机涨落性，t值会在某一区域内波动，这一区域称为决策区间，当tmin在决策区间内时，即待检物品可能为违禁品，需要做进一步检查，决策区域大小根据场所的安检重要程度自行调整。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明通过掩模内部厚度控制阵列对液态掩模的厚度进行随机调节，实现对穿透掩模的X射线进行随机衰减，进而将X射线成像中携带的敏感信息加密，有效保护了待检物品的敏感信息，实现了对射出粒子的能量和位置信息采用物理屏蔽的加密措施，提出了的安全检查技术从物理领域加密出X射线所携带的信息，避免了隐私信息被泄露的风险，且不会暴露待检物品的任何隐私信息；
并且采用模板对比法，利用待检测物品的测量值与禁止携带物品中获取的数据来对比，确认他们是否属于同一类物品，进一步方便确认待检物品中是否包含违禁品，实现了在保护被检物品敏感信息的基础上进行安全检查，能够满足某些特殊情况下的安全检查需求。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的系统结构图；
图2是本发明核查系统装置的示意图；
图3是本发明核查加密步骤的流程框图；
图4是本发明液态金属掩模与拉伸棒伸的示意图；
图5是本发明拉伸棒长度随时间变化的示意图；
图6是本发明液态掩模的拉伸示意图；
图7是本发明指纹序列随角度变化的示意图；
图8是对象为球体的传统系统成像与本发明系统成像的对比示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1-2、4-6所示，本发明提供一种技术方案，一种基于随机厚度液态掩模的加密辐射成像系统，包括X射线源、待检测物品、液态金属掩模、掩模内部厚度控制阵列和X射线探测器；
液态金属掩模的主要材料由镓铟锡合金组成，液态金属掩模通过掩模内部厚度控制阵列中每个点的拉伸棒的无序拉伸，有效地编码扭曲出X射线所携带的信息，提供保护隐私的能力。
基于上述技术方案，X射线源为X射线的发出设备，待检测物品为重点场所携带的物品，X射线探测器为探测X射线的设备。
基于上述技术方案，镓铟锡合金中的镓、铟、锡各成份占比分别为：68.5％，21.5％，10％，合金的熔点在8-19℃，即在常温下该合金呈液态，将该比例的合金封装在弹性塑料容器内，液态金属掩模的容器为长方体容器，具有对称性，经拉伸棒拉伸后，仍具有对称性；
容器内部含有多个拉伸棒，每个拉伸棒两端都粘连于容器内壁两侧，拉伸棒内部含有电力系统，会产生周期函数变化的力，控制拉伸棒长度的缩短和伸长，每个拉伸棒的电力系统设置参数是不同的，因此每个拉伸棒随时间变化的运动轨迹也是不同的。
基于上述技术方案，拉伸棒都为伸长状态时，会导致液体掩模高度下降，上端X射线不经过液态金属掩模直接被探测器接收，影响结果判断，掩模放置时，放置高度大于探测区域高度的掩模，对于一个掩模，下方9/10的空间用于探测区域，上方1/10的空间用于提供拉伸棒长度增长时所需液体。
在工作时，随着拉伸棒长度的变化，液态金属掩模各处厚度也随之发生变化，X射线对不同厚度的金属掩模有着不同的透射率，以此调制加密原始信号，控制环境温度在25℃左右，保持合金的液态属性。
如图1-3、7-8所示，成像系统具体包括如下核查加密步骤：
S1、违禁品细致分类；
S2、样本立体多角度采样；
S3、信息匹配对比；
S4、模板对比分析；
S5、决策区间评断。
基于上述技术方案，S1中，违禁品细致分类是指对所有禁止携带的违禁品进行细致分类；
S2中，样本立体多角度采样具体是指对每一类违禁品进行样本采样，选取违禁品某一个方向，采集k次计数信息，最终将会得到一个指纹信号，对物体进行方向的采样可以收集物体的全部信息，但基于测量时间与测量成本的考虑，对违禁品方向上进行等间距采样，共设100个采样方向，对违禁品进行立体多角度照射，共测量100个角度,最终将形成100个指纹信号(i＝1，2，…100)。
基于上述技术方案，S3中，在进行信息匹配对比时，先要将所有信息录入完毕并存储后，系统投入使用，具体将待检物品与违禁品编码信息进行对比，而待检物品与违禁品编码信息的具体匹配对比如下：
违禁品样本指纹信息
Figure BDA0003121386890000081
的生成，对每一类违禁品进行测量，测量时，选取上述100个采样方向中的某一方向，利用系统的X射线源对违禁品进行照射，照射开始的同时，各拉伸棒开始工作，液态金属掩模在各拉伸棒的作用下形状和厚度发生变化，起到扭曲编码信号的作用；
在规定时间范围内，采集k次计数信息，最终得到一个时序加密指纹信号
Figure BDA0003121386890000082
对上述100个采样方向依次进行测量，最终将会形成100个指纹序列，录入系统作为待检测物品的参照项；
待检物品序列指纹信息S待检(k)的生成，对待检物品进行测量时，选取任意一个方向对待检物品进行照射，照射时间同违禁品照射时间相同，其它过程同上，最终得到一个时序加密指纹信号S待检(k)。
基于上述技术方案，S4中，模板对比分析是指在获取待检物品的指纹信号后，采用模板对比的方法，将待检物品的指纹信号与数据库中所有指纹信号进行对比分析，数据库中所有指纹信号是指违禁品100个采样方向的指纹信号，通过对比分析确定待检物品是否为违禁品。
基于上述技术方案，在具体对比分析过程中，采用一个度量值t对待检物品与违禁品样本的指纹的相似性进行定量分析，其定义如下：
Figure BDA0003121386890000091
其中，
Figure BDA0003121386890000092
分别为测量的待检物品与违禁品样本某个角度的指纹信号数值序列平均值，nobs、nref分别为待检物品与违禁品的样本容量，取值都为k，
Figure BDA0003121386890000093
分别为待检物品与违禁品的指纹序列方差；
将待检物品测量得到的指纹信号S待检(k)依次与测量违禁品样本得到的100个指纹信号S样本(k)进行匹配，会得到100个t值；
由以上公式可知，t值越小，说明待检物品与违禁品样本在某一采样方向上相似度更高，对所有t值进行排序取最小值tmin作为对比项。
基于上述技术方案，S5中，决策区间评断是指在两样品相同时，由于计数的随机涨落性，t值会在某一区域内波动，这一区域称为决策区间，当tmin在决策区间内时，即待检物品可能为违禁品，需要做进一步检查，决策区域大小根据场所的安检重要程度自行调整。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于随机厚度液态掩模的加密辐射成像系统，其特征在于：包括X射线源、待检测物品、液态金属掩模、掩模内部厚度控制阵列和X射线探测器；
所述液态金属掩模的主要材料由镓铟锡合金组成，所述液态金属掩模通过掩模内部厚度控制阵列中每个点的拉伸棒的无序拉伸，有效地编码扭曲出射X射线所携带的信息，提供保护隐私的能力。
2.根据权利要求1所述的一种基于随机厚度液态掩模的加密辐射成像系统，其特征在于：所述X射线源为X射线的发出设备，所述待检测物品为重点场所携带的物品，所述X射线探测器为探测X射线的设备。
3.根据权利要求1所述的一种基于随机厚度液态掩模的加密辐射成像系统，其特征在于：所述镓铟锡合金中的镓、铟、锡各成份占比分别为：68.5%，21.5%，10%，合金的熔点在8-19℃，即在常温下该合金呈液态，将该比例的合金封装在弹性塑料容器内，液态金属掩模的容器为长方体容器，具有对称性，经拉伸棒拉伸后，仍具有对称性；
容器内部含有多个拉伸棒，每个拉伸棒两端都粘连于容器内壁两侧，拉伸棒内部含有电力系统，会产生周期函数变化的力，控制拉伸棒长度的缩短和伸长，每个拉伸棒的电力系统设置参数是不同的，因此每个拉伸棒随时间变化的运动轨迹也是不同的。
4.根据权利要求3所述的一种基于随机厚度液态掩模的加密辐射成像系统，其特征在于：拉伸棒都为伸长状态时，会导致液体掩模高度下降，上端X射线不经过液态金属掩模直接被探测器接收，影响结果判断，掩模放置时，放置高度应大于探测区域的高度，对于一个掩模，下方9/10的空间用于探测区域，上方1/10的空间用于提供拉伸棒长度增长时所需液体；
在工作时，随着拉伸棒长度的变化，液态金属掩模各处厚度也随之发生变化，X射线对不同厚度的金属掩模有着不同的透射率，以此调制加密原始信号，控制环境温度在25℃左右，保持合金的液态属性。
5.根据权利要求1所述的一种基于随机厚度液态掩模的加密辐射成像系统，其特征在于：所述成像系统具体包括如下核查加密步骤：
S1、违禁品细致分类；
S2、样本立体多角度采样；
S3、信息匹配对比；
S4、模板对比分析；
S5、决策区间评断。
6.根据权利要求5所述的一种基于随机厚度液态掩模的加密辐射成像系统，其特征在于：所述S1中，违禁品细致分类是指对所有禁止携带的违禁品进行细致分类；
所述S2中，样本立体多角度采样具体是指对每一类违禁品进行样本采样，选取违禁品某一个方向，采集k次计数信息，最终将会得到一个指纹信号，对物体进行方向的采样可以收集物体的全部信息，但基于测量时间与测量成本的考虑，对违禁品方向上进行等间距采样，共设100个采样方向，对违禁品进行立体多角度照射，共测量100个角度,最终将形成100个指纹信号（i=1，2，…100）。
7.根据权利要求5所述的一种基于随机厚度液态掩模的加密辐射成像系统，其特征在于：所述S3中，在进行信息匹配对比时，先要将所有信息录入完毕并存储后，系统投入使用，具体将待检物品与违禁品编码信息进行对比，而待检物品与违禁品编码信息的具体匹配对比如下：
违禁品样本指纹信息
Figure DEST_PATH_IMAGE001
的生成，对每一类违禁品进行测量，测量时，选取S2中100个采样方向中的某一方向，利用系统的X射线源对违禁品进行照射，照射开始的同时，各拉伸棒开始工作，液态金属掩模在各拉伸棒的作用下形状和厚度发生变化，起到扭曲编码信号的作用；
在规定时间范围内，采集k次计数信息，最终得到一个时序加密指纹信号
Figure 784385DEST_PATH_IMAGE001
，对上述100个采样方向依次进行测量，最终将会形成100个指纹序列，录入系统作为待检测物品的参照项；
待检物品序列指纹信息
Figure 544531DEST_PATH_IMAGE002
的生成，对待检物品进行测量时，选取任意一个方向对待检物品进行照射，照射时间同违禁品照射时间相同，其它过程同上，最终得到一个时序加密指纹信号
Figure 811564DEST_PATH_IMAGE002
。
8.根据权利要求7所述的一种基于随机厚度液态掩模的加密辐射成像系统，其特征在于：所述S4中，模板对比分析是指在获取待检物品的指纹信号后，采用模板对比的方法，将待检物品的指纹信号与数据库中所有指纹信号进行对比分析，数据库中所有指纹信号是指违禁品100个采样方向的指纹信号，通过对比分析确定待检物品是否为违禁品。
9.根据权利要求8所述的一种基于随机厚度液态掩模的加密辐射成像系统，其特征在于：在具体对比分析过程中，采用一个度量值t对待检物品与违禁品样本的指纹的相似性进行定量分析，其定义如下：
Figure 10464DEST_PATH_IMAGE004
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 617026DEST_PATH_IMAGE006
分别为测量的待检物品与违禁品样本某个角度的指纹信号数值序列平均值，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 548073DEST_PATH_IMAGE008
分别为待检物品与违禁品的样本容量，取值都为k，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 240085DEST_PATH_IMAGE010
分别为待检物品与违禁品的指纹序列方差；
将待检物品测量得到的指纹信号
Figure 914780DEST_PATH_IMAGE002
依次与测量违禁品样本得到的100个指纹信号
Figure DEST_PATH_IMAGE011
进行匹配，会得到100个t值；
由以上公式可知，t值越小，说明待检物品与违禁品样本在某一采样方向上相似度更高，对所有t值进行排序取最小值
Figure 375849DEST_PATH_IMAGE012
作为对比项。
10.根据权利要求9所述的一种基于随机厚度液态掩模的加密辐射成像系统，其特征在于：所述S5中，决策区间评断是指在两样品相同时，由于计数的随机涨落性，t值会在某一区域内波动，这一区域称为决策区间，当
Figure 805693DEST_PATH_IMAGE012
在决策区间内时，即待检物品可能为违禁品，需要做进一步检查，决策区域大小根据场所的安检重要程度自行调整。
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