CN114113158A - 目标物体识别装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种目标物体识别装置及系统。该目标物体识别装置包括第一射线源模块、第二射线源模块、探测模块及处理模块；其中所述第一射线源模块用于发出第一探测射线，所述第二射线源模块用于发出第二探测射线；探测模块用于对第一探测射线及第二探测射线进行探测，以得到第一探测数据、第二探测数据、第三探测数据及第四探测数据；处理模块与探测模块相连接，用于根据第一探测数据、第二探测数据、第三探测数据及第四探测数据进行处理，以识别目标物体。上述目标物体识别装置基于四组探测数据对目标物体进行识别，这样对目标物体的识别准确率更高，并且能够降低误报率及漏报率。

Description

目标物体识别装置及系统

技术领域

本发明涉及目标检测技术领域，特别是涉及一种目标物体识别装置及系统。

背景技术

近年来，计算机断层扫描显像(computed tomography，CT)技术在工业和消费者应用中变得重要，广泛应用于医疗及安全检查领域。

目前，常见的CT系统包括单能CT探测系统或双能CT探测系统。具体来说，单能CT探测系统通常由单能射线源匹配单能探测器而组成；双能CT探测系统通常由单能射线源匹配高低能探测器，或双能射线源匹配单能探测器而组成。

然而，单能CT探测系统仅能重建切片图像和三维立体图像，无法开展物质识别；双能CT探测系统虽然能够初步解析物质成分，但识别准确率低。

发明内容

基于此，有必要针对上述背景技术中指出的技术问题，提供一种目标物体识别装置及系统。

本申请根据一些实施例，提供一种目标物体识别装置，包括第一射线源模块、第二射线源模块、探测模块及处理模块；其中所述第一射线源模块用于发出第一探测射线；所述第二射线源模块用于发出第二探测射线，所述第一探测射线及所述第二探测射线均穿透所述目标物体；

所述探测模块包括第一探测单元及第二探测单元；其中所述第一探测单元用于对所述第一探测射线及所述第二探测射线进行探测，以分别得到第一探测数据及第二探测数据；所述第二探测单元用于对所述第一探测射线及所述第二探测射线进行探测，以分别得到第三探测数据及第四探测数据；

所述处理模块与所述探测模块相连接，用于根据所述第一探测数据、所述第二探测数据、所述第三探测数据及所述第四探测数据进行处理，以识别所述目标物体。

在其中一个实施例中，所述第一探测单元包括高能探测器，所述第二探测单元包括低能探测器。

在其中一个实施例中，所述高能探测器与所述低能探测器之间具有滤波装置；所述滤波装置用于提高所述第一探测射线及所述第二探测射线的平均能量。

在其中一个实施例中，所述低能探测器的管电流大于所述高能探测器的管电流。

在其中一个实施例中，所述第一射线源模块及所述第二射线源模块被配置为依次交替出束。

在其中一个实施例中，所述第一射线源模块及所述第二射线源模块被设置为：所述第二射线源模块的焦点贴近所述第一射线源模块的焦点。

在其中一个实施例中，所述处理模块包括图像重建单元及识别单元；其中所述图像重建单元与所述探测模块相连接，用于根据所述第一探测数据、所述第二探测数据、所述第三探测数据及所述第四探测数据进行重建，以得到目标图像；

所述识别单元与所述图像重建单元相连接，用于根据所述目标图像确定所述目标物体的属性信息。

在其中一个实施例中，所述处理模块包括基材料分解单元、图像重建单元及识别单元；其中所述基材料分解单元与所述探测模块相连接，用于根据所述第一探测数据、所述第二探测数据、所述第三探测数据及所述第四探测数据进行基材料分解，以得到基物质投影图像；

所述图像重建单元与所述基材料分解单元相连接，用于根据所述基物质投影图像进行重建，以得到目标图像；

所述识别单元与所述图像重建单元相连接，用于根据所述目标图像确定所述目标物体的属性信息。

在其中一个实施例中，所述属性信息包括物质电子云密度和/或有效原子序数。

基于同样的发明构思，本申请还根据一些实施例，提供一种目标物体识别系统，包括定子支架、转子支架及上述任一实施例提供的目标物体识别装置；其中所述转子支架，安装于所述定子支架上，所述转子支架绕第一轴向转动；

所述目标物体识别装置安装在所述转子支架上；其中所述探测模块与所述第一射线源模块及所述第二射线源模块相对设置，分别位于所述第一轴向的两侧。

上述目标物体识别装置，可以通过第一射线源模块、第二射线源模块及包括第一探测单元、第二探测单元的探测模块，获取第一探测数据、第二探测数据、第三探测数据及第四探测数据至少四组探测数据，并基于该四组探测数据对目标物体进行识别，这样对目标物体的识别准确率更高，并且能够降低误报率及漏报率。

上述目标物体识别系统包括前述实施例中的目标物体识别装置，前述目标物体识别装置所能实现的技术效果，该目标物体识别系统也均能实现，此处不再详述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1中的(a)图为本申请其中一个实施例提供的目标物体识别装置的原理示意图，图1中的(b)图为图1中的(a)图所示的目标物体识别装置绕第一轴向转动的示意图；

图2为本申请其中一个实施例提供的目标物体识别装置的结构示意图；图2亦为本申请其中一个实施例提供的目标物体识别系统的结构示意图；

图3为本申请其中一个实施例提供的目标物体识别装置工作过程的时序图；

图4为本申请其中一个实施例提供的目标物体识别装置工作过程的流程图。

附图标记说明：

11、第一射线源模块；12、第二射线源模块；13、探测模块；131、第一探测单元；132、第二探测单元；14、目标物体；2、定子支架；3、转子支架。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一射线源模块称为第二射线源模块，且类似地，可将第二射线源模块称为第一射线源模块。第一射线源模块和第二射线源模块两者都是射线源模块，但其不是同一射线源模块。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

请参阅图1中的(a)图及图2，本申请根据一些实施例，提供一种目标物体识别装置，包括第一射线源模块11、第二射线源模块12、探测模块13及处理模块(图中未示出)。

具体的，第一射线源模块11可以用于发出第一探测射线；第二射线源模块12可以用于发出第二探测射线，第一探测射线及第二探测射线均穿透目标物体14。

探测模块13可以包括第一探测单元131及第二探测单元132。其中第一探测单元131可以用于对第一探测射线进行探测，得到第一探测数据；同时，第一探测单元131可以用于对第二探测射线进行探测，得到第二探测数据；第二探测单元132可以用于对第一探测射线进行探测，得到第三探测数据；同时，第二探测单元131可以用于对第二探测射线进行探测，得到第四探测数据。

处理模块可以与探测模块13相连接，用于根据前述第一探测数据、第二探测数据、第三探测数据及第四探测数据进行处理，以识别目标物体14。

上述目标物体识别装置，可以通过第一射线源模块11、第二射线源模块12及包括第一探测单元131、第二探测单元132的探测模块13，获取第一探测数据、第二探测数据、第三探测数据及第四探测数据至少四组探测数据，并基于该四组探测数据对目标物体14进行识别，不仅能够解析物质成分，而且对目标物体14的识别准确率更高，降低误报率及漏报率。

上述目标物体识别装置，由于识别准确率高，误报率及漏报率低，因而在应用于危险品物质识别时，能够减少安检人员的拆包率，提升安检效率。

可以理解，本申请对于第一探测单元131及第二探测单元132的具体形式并不做限定。在其中一个实施例中，第一探测单元131包括高能探测器，第二探测单元132包括低能探测器。

上述目标物体识别装置，通过高能探测器及低能探测器，利用两种不同能谱射线下的衰减信息，实现对不同物质材料的识别，能够提升目标物体识别装置识别的灵敏度和准确度。

本申请中涉及的高能探测器可以集成有但不仅限于高能闪烁体；本申请中涉及的低能探测器可以集成有但不仅限于低能闪烁体。

需要说明的是，本申请中涉及的第一射线源模块11的管电流与第二射线源模块12的管电流，以及第一射线源模块11的管电压与第二射线源模块12的管电压均能够进行单独设置。

可以理解，本申请对于高能探测器与低能探测器的管电流大小均不做具体限定；在其中一个实施例中，低能探测器的管电流大于高能探测器的管电流。

上述目标物体识别装置，通过设置低能探测器的管电流大于高能探测器的管电流，能够改善探测模块采集得到的低能信号噪声较大的问题。

可以理解，本申请对于第一射线源模块11及第二射线源模块12的管电压大小也均不做限定。在其中一个实施例中，第一射线源模块11的管电压可以为120kV-160kV，具体可以为120kV、130kV、140kV、150kV或160kV等等；第二射线源模块12的管电压可以为80kV-120kV，具体可以为80kV、90kV、100kV、110kV或120kV等等。

在其中一个实施例中，高能探测器与低能探测器之间可以具有滤波装置，该滤波装置可以用于提高第一探测射线及第二探测射线的平均能量。当能谱穿过低能探测器与滤波装置后，平均能量会提高，所以低能探测器测量到较低能量的能谱而高能探测器测量到较高能量的能谱。

在其中一个实施例中，第一射线源模块11及第二射线源模块12被配置为依次交替出束。可以理解，本申请对于第一射线源模块11与第二射线源模块12交替出束的时间间隔及出束方式均不做具体限定。

在其中一个实施例中，可以进一步对第一射线源模块11与第二射线源模块12交替出束的时间间隔进行限定；譬如，为了保证第一探测单元131及第二探测单元132探测而得的射线信号较为均匀，在其中一个实施例中，第一射线源模块11与第二射线源模块12交替出束的时间间隔相同，即第一射线源模块11与第二射线源模块12的出束频率相等，这样使得目标物体识别装置识别的准确率更高，且成像效果更好。

在上述实施例的基础上，第一射线源模块11及第二射线源模块12可以被配置为每经过200-500μs交替出束。

在其中一个实施例中，可以进一步对第一射线源模块11与第二射线源模块12交替出束的出束方式进行限定；譬如，为了保证交替出束，避免探测模块13正在接收其中一个射线源模块发出的探测射线时受到另一个射线源模块发出的探测射线的散射干扰，第一射线源模块11与第二射线源模块12可以均采用脉冲出束。

需要说明的是，上述数据仅作为示例，在实际实施例中第一射线源模块11的管电流大小、第二射线源模块12的管电流大小、第一射线源模块11的管电压大小、第二射线源模块12的管电压大小及第一射线源模块11与第二射线源模块12交替出束的时间间隔并不以上述数据为限。

图3为本申请一个可能的实施例提供的目标物体识别装置工作过程的时序图。如图3所示，第一射线源模块11的管电流为160kV，第二射线源模块12的管电流为120kV，t1＝t2。

请继续参阅图1中的(a)图，在其中一个实施例中，第一射线源模块11及第二射线源模块12可以被设置为：第二射线源模块12的焦点贴近第一射线源模块11的焦点。

在其中一个实施例中，可以将第一射线源模块11的出束口与第二射线源模块12的出束口在结构物理排布上尽可能贴近，以使得第二射线源模块12的焦点贴近第一射线源模块11的焦点。

上述实施例提供的目标物体识别装置，第一射线源模块11的焦点与第二射线源模块12的焦点贴近，使得第一射线源模块11发出的第一探测射线与第二射线源模块12发出的第二探测射线均能被探测模块13完全地接收，避免散射方向范围大而导致的散射干扰；同时，第一射线源模块11的焦点与第二射线源模块12的焦点贴近，使得处理模块对探测数据进行处理时，可以把第一射线源模块11的焦点与第二射线源模块12的焦点近似为同一位置，简化处理过程，提升目标物体识别装置的工作效率。

本申请对于第一探测射线及第二探测射线的具体形式并不做具体限定，第一探测射线及第二探测射线可以包括但不限于X射线或其他类型的高能射线。

在其中一个实施例中，处理模块可以包括图像重建单元及识别单元。

其中图像重建单元与探测模块13相连接，用于根据第一探测数据、第二探测数据、第三探测数据及第四探测数据进行重建，以得到目标图像；识别单元与图像重建单元相连接，用于根据目标图像确定目标物体14的属性信息。

上述实施例提供的目标物体识别装置，通过根据第一探测数据、第二探测数据、第三探测数据及第四探测数据四组探测数据进行图像重建，能够提升重建图像质量，达到更好的成像效果，从而能够根据高质量的目标图像，精确地确定目标物体14的物质成分，提升对目标物体14识别的准确度。

在另一个可能的实施例中，处理模块可以包括基材料分解单元、图像重建单元及识别单元。

其中基材料分解单元与探测模块13相连接，用于根据第一探测数据、第二探测数据、第三探测数据及第四探测数据进行基材料分解，以得到基物质投影图像；图像重建单元与基材料分解单元相连接，用于根据基物质投影图像进行重建，以得到目标图像；识别单元与图像重建单元相连接，用于根据目标图像确定目标物体14的属性信息。

上述实施例提供的目标物体识别装置，针对第一探测数据、第二探测数据、第三探测数据及第四探测数据四组探测数据，选取不同基材料进行基材料分解计算，得到基物质投影图像，并根据该基物质投影图像进行图像重建，从而精确地确定目标物体14的物质成分，提升对目标物体14识别的准确度。

需要说明的是，本申请对于基材料分解的具体方式并不做具体限定；譬如其执行顺序可以为先根据第一探测数据、第二探测数据、第三探测数据及第四探测数据进行重建，得到目标图像，然后再进行基材料分解；也可以为先根据第一探测数据、第二探测数据、第三探测数据及第四探测数据进行基材料分解计算，得到基物质投影图像，然后再根据基物质投影图像进行重建。本申请对于选择几种基材料进行基材料分解也不做具体限定。

本申请对于属性信息的具体形式并不做限定，只要是与物质识别有关的参数，都可以作为属性信息。可选的，属性信息可以包括但不限于物质电子云密度或有效原子序数。

在其中一个实施例中，属性信息包括物质电子云密度及有效原子序数；在此基础上，针对第一探测数据、第二探测数据、第三探测数据及第四探测数据四组探测数据进行基材料分解计算，能够得到与康普顿效应和电子对效应对应的有效原子序数图像和/或物质电子云密度图像。

下面结合图4，对本申请其中一个实施例提供的目标物体识别装置的工作过程作详细说明。

图4示出了本申请其中一个实施例提供的目标物体识别装置工作过程的流程图。当该目标物体识别装置开始识别工作时，探测模块13探测得到第一探测数据、第二探测数据、第三探测数据及第四探测数据至少四组探测数据；选择两张基材料对前述四组探测数据进行基材料分解，以得到基物质投影图像，该基物质投影图像可以包括第一种基材料的基物质投影图像及第二种基材料的基物质投影图像；图像重建单元根据基物质投影图像进行重建，以得到目标图像；识别单元根据目标图像，确定目标物体14的属性信息，这样能够得到有效原子序数图像和/或物质电子云密度图像。

基于同样的发明构思，本申请还根据一些实施例，提供一种目标物体识别系统。

请继续参阅图2，该目标物体识别系统可以包括定子支架2、转子支架3及前述任一实施例提供的目标物体识别装置。其中转子支架3安装于定子支架2上，转子支架3可以绕第一轴向转动。目标物体识别装置安装在转子支架3上；具体的，探测模块13与第一射线源模块11及第二射线源模块12相对设置，分别位于第一轴向的两侧。

上述目标物体识别系统包括前述实施例中的目标物体识别装置，前述目标物体识别装置所能实现的技术效果，该目标物体识别系统也均能实现，此处不再详述。

请结合图1和图2所示，在目标物体识别系统使用过程中，待识别的目标物体14从转子支架3中间沿第一轴向方向穿过，转子支架3绕第一轴向转动，从而带动第一射线源模块11及第二射线源模块12绕第一轴向转动，第一射线源模块11及第二射线源模块12交替出束，以穿透目标物体14，并由探测模块13进行探测。

具体的，请参阅图1，图1中的(b)图所示为图1中的(a)图所示的目标物体识别装置绕第一轴向转动而得。

可以理解，对于转子支架3的驱动装置非本发明的重点，且该装置亦可参照现有技术，在此不作进一步赘述；可选的，转子支架3可以以额定的旋转速度运行。

在本说明书的描述中，参考术语“其中一个实施例”或“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种目标物体识别装置，其特征在于，包括第一射线源模块、第二射线源模块、探测模块及处理模块；其中

所述第一射线源模块用于发出第一探测射线；所述第二射线源模块用于发出第二探测射线，所述第一探测射线及所述第二探测射线均穿透所述目标物体；

所述探测模块包括第一探测单元及第二探测单元；其中

所述第一探测单元用于对所述第一探测射线及所述第二探测射线进行探测，以分别得到第一探测数据及第二探测数据；

所述第二探测单元用于对所述第一探测射线及所述第二探测射线进行探测，以分别得到第三探测数据及第四探测数据；

所述处理模块与所述探测模块相连接，用于根据所述第一探测数据、所述第二探测数据、所述第三探测数据及所述第四探测数据进行处理，以识别所述目标物体。

2.根据权利要求1所述的目标物体识别装置，其特征在于，所述第一探测单元包括高能探测器，所述第二探测单元包括低能探测器。

3.根据权利要求2所述的目标物体识别装置，其特征在于，所述高能探测器与所述低能探测器之间具有滤波装置；

所述滤波装置用于提高所述第一探测射线及所述第二探测射线的平均能量。

4.根据权利要求2所述的目标物体识别装置，其特征在于，所述低能探测器的管电流大于所述高能探测器的管电流。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的目标物体识别装置，其特征在于，所述第一射线源模块及所述第二射线源模块被配置为依次交替出束。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的目标物体识别装置，其特征在于，所述第一射线源模块及所述第二射线源模块被设置为：所述第二射线源模块的焦点贴近所述第一射线源模块的焦点。

7.根据权利要求1所述的目标物体识别装置，其特征在于，所述处理模块包括：

图像重建单元，与所述探测模块相连接，用于根据所述第一探测数据、所述第二探测数据、所述第三探测数据及所述第四探测数据进行重建，以得到目标图像；

识别单元，与所述图像重建单元相连接，用于根据所述目标图像确定所述目标物体的属性信息。

8.根据权利要求1所述的目标物体识别装置，其特征在于，所述处理模块包括：

基材料分解单元，与所述探测模块相连接，用于根据所述第一探测数据、所述第二探测数据、所述第三探测数据及所述第四探测数据进行基材料分解，以得到基物质投影图像；

图像重建单元，与所述基材料分解单元相连接，用于根据所述基物质投影图像进行重建，以得到目标图像；

识别单元，与所述图像重建单元相连接，用于根据所述目标图像确定所述目标物体的属性信息。

9.根据权利要求7或8所述的目标物体识别装置，其特征在于，所述属性信息包括物质电子云密度和/或有效原子序数。

10.一种目标物体识别系统，其特征在于，包括定子支架、转子支架及权利要求1至9中任一项所述的目标物体识别装置；其中

所述转子支架，安装于所述定子支架上，所述转子支架绕第一轴向转动；

所述目标物体识别装置安装在所述转子支架上；其中

所述探测模块与所述第一射线源模块及所述第二射线源模块相对设置，分别位于所述第一轴向的两侧。

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