CN115516340A - 脉冲频率调节 - Google Patents

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CN115516340A CN202180029775.XA CN202180029775A CN115516340A CN 115516340 A CN115516340 A CN 115516340A CN 202180029775 A CN202180029775 A CN 202180029775A CN 115516340 A CN115516340 A CN 115516340A
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Abstract

在一个示例中，提供了一种用于处理与利用检查系统对货物进行检查相关联的数据的方法，该检查系统包括：辐射源，其被配置成发射以一频率照射所述货物的N个(N为多个)连续脉冲；以及矩阵检测器，其包括第一列p1检测器和至少一个第二列p2检测器，所述方法包括：获得与以当前频率fn对货物的至少一部分进行扫描相关联的数据，其中，所述扫描包括以相对扫描位移来移动货物和系统；在预定时刻t确定步速δ；确定所确定的步速δ是否可靠；如果确定步速δ可靠，则将当前频率fn更新为更新的频率fn+1，使得：
Figure DDA0003899787620000011
其中F(X)是X的递增函数，使得F(1)＝1，以及δ0是预定步速；以及输出被配置成使得所述扫描以所述更新的频率为所述当前频率而被执行的数据。

Description

脉冲频率调节
技术领域
本发明涉及但不限于用于处理与利用检查系统对货物进行检查相关联的数据的方法。本发明还涉及相关联的控制器和计算机程序或计算机程序产品。
背景技术
辐射成像(Radiography)采用放置在要被扫描的物体的一侧上的辐射源和在该物体的相对侧上的检测器。辐射成像是通过测量被传送以穿过物体并撞击检测器的辐射来产生的。波束到物体上的投影从在辐射源处的窄扩展到在检测器处的宽。辐射被准直以刚好覆盖检测器，以减少测量的散射辐射和剂量足迹(dose footprint)。
通常，高能量x射线扫描仪使用脉冲x射线源。商业上可用的直线加速器(2019)的最大脉冲频率范围从400到1000Hz。大多数源是双能量以实现原子数量(atomic-number)鉴别。
为了扫描物体，例如卡车，在源检测器和卡车之间存在相对运动。在入口或列车扫描仪应用中，货物移动而源和检测器固定。
与连续源不同，脉冲源产生撞击在物体上并传送到检测器的准直辐射的快照。
在一些示例中，例如对于被驾驶通过入口x射线扫描仪的卡车或通过列车扫描仪的有轨车，相对速度可以不同于额定扫描速度。如果与额定扫描速度相比，相对速度太高，则物体的部分可能不被照射。如果与额定扫描速度相比，相对速度太低，则物体的部分可能被多次照射，并且到货物和到环境的剂量可能增加。由于波束的发散，在源附近缺少适当的照射覆盖可能更大，并且在检测器附近重叠可能更大。
一些检查系统使用外部速度传感器来确定相对速度。
发明内容
本发明的方面和实施例在所附权利要求中阐述。本发明的这些和其他方面和实施例也在此描述。
附图说明
现在将参考附图通过示例的方式描述本公开的实施例，在附图中：
图1示意性地表示了根据本公开的示出示例方法的流程图；
图2示意性地表示了根据本公开的用于检查货物的示例检查系统；
图3示意性地表示了根据本公开的示例矩阵检测器；
图4示意性地表示了根据本公开的示出用于确定在预定时刻t的步速(pace)δ的示例方法的流程图；
图5示意性地表示了列p1的图像和另一列p3的图像之间的明显位移Δ；
图6A至图6F示意性地表示了货物的五个物体与包括五个列的矩阵检测器之间的六个脉冲的相对运动；
图7A至图7F示意性地表示了分别对应于图6A至图6F的脉冲而在矩阵检测器上的测量；
图8A至图8E示意性地表示了针对图7A至图7F的六个脉冲的矩阵检测器的每列的图像；
图9示出了包括被配置成至少部分地执行根据本公开的任何方面的方法的示例控制器的示例检查系统；以及
图10示意性地更详细地表示了被配置成与检查系统协作的示例控制器。
在附图中，类似的元件具有相同的附图标记。
具体实施方式
概述
本公开的实施例提供了一种用于利用检查系统检查货物的方法。该检查可以包括辐射源，该辐射源被配置成以当前频率fn发射N个(N为多个)连续脉冲。该检查系统还可以包括检测器矩阵，该检测器矩阵包括多个检测器列。该方法可以包括获得在当前频率fn生成的检查数据。可以使用所获得的检查数据来针对检测器矩阵的至少一些列生成图像。货物的相同区域可以通过若干列但在不同时刻成像。可以基于两个连续列之间的延迟来确定所生成的图像之间的步速δ。可以基于所生成的步速δ来更新辐射源的频率，使得可以以更新的频率执行扫描。
要求保护的本发明的实施例通过控制辐射源的频率来维持检查剂量，使得能够获得优化的图像质量，而与货物和检查系统之间的相对速度无关。
可替换地或额外地，即使在货物和检查系统之间的相对速度可能不同于额定扫描速度的情况下，要求保护的本发明的实施例通过控制辐射源的频率，也使得能够获得对全部货物的检查。
可替换地或额外地，要求保护的本发明的实施例使得能够在不需要获得货物和检查系统之间的相对速度的情况下进行辐射源的频率的更新。可替换地或额外地，要求保护的本发明的实施例使得能够基于步速δ而不是基于获得的货物和检查系统之间的相对速度来更新辐射源的频率。
可替换地或额外地，在要求保护的本发明的实施例中，使用来自货物的实际扫描的数据来执行频率调节，并且考虑货物的深度-当使用外部速度传感器时不是这种情况。可替换地或额外地，在要求保护的本发明的实施例中，与使用外部速度传感器的情况相比，频率调节可使得能够获得失真较少、质量较好的检查图像。
可替换地或额外地，要求保护的本发明的实施例使得能够在需要时将辐射源的频率更新为更大的频率，使得货物的所有部分被照射。可替换地或额外地，要求保护的本发明的实施例使得能够在需要时将辐射源的频率更新为更低的频率，使得被多次照射的货物的部分基本上被最小化，例如优选地基本上被最小化到矩阵检测器附近的部分。
示例性实施例的详细描述
图1示意性地表示了根据本公开的示出示例方法100的流程图。图2示意性地表示了根据本公开的用于检查货物300的示例检查系统200。
在图2的示例中，检查系统200包括辐射源201，其被配置成以频率f发射照射货物300的N个(N为多个)连续脉冲400。检查系统200还包括矩阵检测器202，其包括第一列p1检测器和至少一个第二列p2检测器。
通过检查系统200对货物300的检查涉及扫描货物300。如图2所示，扫描包括使货物300和系统200沿扫描方向(OX)以相对扫描位移移动。为了清楚起见，在图2的示例中，货物300被示为相对于地面静止，并且系统200被示为对于三个脉冲400(被称为脉冲401、402和403)沿着方向(OX)移动到图的右侧。应当理解，系统200可以相对于地面静止，并且货物300可以在扫描期间沿着方向(OX)移动到图的左侧。
矩阵检测器202也示意性地表示在图3中。在图2和图3的示例中，矩阵检测器202在扫描方向(OX)上具有总宽度W，并且包括十个列p1、p2、…、pm，其中m＝10，垂直于扫描方向(OX)延伸，即沿着方向(OY)延伸。可以设想m的其他值，并且应当理解，本公开的发展也将适用于仅包括两列检测器(即m＝2)的矩阵检测器，或者也将适用于包括使得m>2的任意数量的列m的矩阵检测器。如果w是每列pi(i＝1…m)的宽度，则W是矩阵检测器202的总宽度，使得：
W＝mw
由于在检查期间货物300和检查系统200之间的相对运动，如图2所示，系统200在辐射源201发射的两个脉冲400之间沿着扫描方向(OX)行进距离λ。在一些情况下，即，针对与给定相对速度相对应的特定频率，行进距离可以是距离λmax，使得：
Figure BDA0003899787600000051
其中：W是具有m列的矩阵检测器202在扫描方向上的总宽度W；
d是辐射源201和货物300相对于辐射源201的第一平面302之间的距离；以及
L是辐射源201和矩阵检测器202之间的距离。
在图2中，两个脉冲之间的距离λmax(即，脉冲中的时间段)可以对应于期望的情况，其中辐射源201的特定频率和给定的相对速度使得货物300的所有部分被脉冲401、402和403照射，并且使得被多次照射的货物的部分(即，由于脉冲401、402和403的重叠，参见图2中的散列(hashed)区域)基本上被最小化，例如优选地基本上被最小化到矩阵检测器202附近的部分。系统200在两个脉冲之间(即，脉冲中的时间段)行进的距离λmax可以与步速δmin(每列的脉冲数)相关联，该步速δmin对应于系统200行进了距离λ'max(列数)的脉冲400的数量，使得：
Figure BDA0003899787600000052
以及，
Figure BDA0003899787600000053
步速δmin具有每列脉冲的维度(dimensions)，即每段距离的时间段(即速度的倒数)。
图2的距离λmax和步速δmin仅是示例，并且可以设想距离λ和步速δ的其他示例。
返回参考图1，方法100包括：在S1处，获得与以当前频率fn扫描货物300的至少一个部分301相关联的数据；以及在S2处，确定在预定时刻t的步速δ。将在本公开后文中进一步更详细地描述步骤S2。
方法100还包括：
在S3处，确定所确定的步速δ是否可靠；
在S4处，如果在S3处确定的步速δ可靠，则将当前频率fn更新为更新的频率fn+1，使得：
Figure BDA0003899787600000061
其中F(X)是X的递增函数，使得F(1)＝1，以及
其中，F(X)是X的递增函数，使得F(1)＝1；以及
δ0是预定步速；以及
在S5处，输出数据以使得以更新的频率为当前频率来执行扫描。
在一些示例中，函数F(X)可以等于X，并且更新的频率fn+1可以是这样的：
Figure BDA0003899787600000062
在一些示例中，δ0可以是上述的δmin。
返回参考图1，方法100包括：在S5处，输出数据以使得以更新的频率为当前频率来执行扫描。所输出的数据可以包括以更新的频率触发辐射源201的命令数据。
图4示意性地表示了示出用于确定在预定时刻t的步速δ的示例方法S2的流程图。
在图4中，在S2处确定在预定时刻t的步速δ包括：
在S21处，选择数量q；
在S22处，使用在S1处获得的数据，使用在预定时刻t之前发射的q个连续脉冲，针对矩阵检测器202的第一列p1生成货物的第一图像；
在S23处，使用在S1处获得的数据，使用在预定时刻t之前发射的q个连续脉冲，针对矩阵检测器202的至少一个第二列p2生成货物的至少一个第二图像；以及
在S24处，使用在预定时刻t的货物的第一图像、货物的至少一个第二图像以及与第一列p1和至少一个第二列p2之间的列数相对应的数量(p2-p1)，在预定时刻t确定步速δ。
在S24处确定步速δ的几种方式将在本公开的后面更详细地描述。
在描述在S24处执行的步速δ的确定之前，下面解释步速δ的示例。
在S2处确定的步速δ与货物300的至少一部分明显地从矩阵检测器202的一列pk传递到矩阵检测器202中的下一列pk+1所需的脉冲数量(该数量不必是整数)相关联。如图5所示，在列pk和另一列pl的图像之间的扫描方向上的明显位移Δ(以脉冲数表示)是这样的：
Δ＝(pl-pk)δ
其中，在图5的示例中l等于3，k等于1。
参照图6A至图8E更详细地解释步速δ。
图6A至图6F示意性地表示了货物300的五个物体相对于矩阵检测器202的相对运动，针对六个脉冲t1、t2、t3、t4、t5和t6(对应于在S21处选择q＝6)，矩阵检测器202包括五列p1、p2、p3、p4和p5。可以设想q≥2的其他值。在一些示例中，所选数字q可以是这样的：
2≤q≤200。
图7A至图7F示意性地表示了分别对应于图6A至图6C而在矩阵检测器202上的测量。在图7A至图7F中，列中的实心物体示出了相应的物体完全包含在该列中，并且散列物体示出了相应的物体与两列重叠。散列物体对应于物体出现在两列上但具有较低对比度的情形-例如在脉冲t1上，位于列p1和p2之间的三角形物体将在列p1和p2上生成信号。
图8A至图8E示意性地表示了针对图7A至图7F的六个脉冲(即q＝6)的矩阵检测器的每列的图像。应当理解，由列p4生成的图像与由列p1生成的图像是相同的图像，具有两个脉冲的时移(例如，t3-t1)。类似地，列p5生成的图像与列p2的图像也是相同的图像，具有两个脉冲的时移(例如t5-t3)。因此，针对三列(p4-p1或p5-p2)，δ具有两个脉冲(t3-t1或t5-t3)，并且δ是这样的：
Figure BDA0003899787600000081
如下面更详细地解释的，可将确定的步速δ与预定步速δ0比较。
如果δ小于δ0(例如，图像明显地行进一列需要δ＝两个脉冲而不是δ0＝5个脉冲)，则辐射源的频率对于扫描的相对速度来说太低，并且需要被增加。如果δ大于δ0(例如，图像明显地行进一列需要δ＝七个脉冲而不是δ0＝5个脉冲)，则辐射源的频率对于扫描的相对速度来说太高，并且需要被降低。
在上述示例中，δ0可以等于5，但是可以设想其他值。在一些示例中，预定步速δ0可以是这样的：
Figure BDA0003899787600000082
其中，d是辐射源201和货物相对于辐射源201的第一平面302之间的距离，
L是辐射源201和矩阵检测器202之间的距离，
m是矩阵检测器202中的列数，以及q是选择的连续脉冲的数量，以及
q是被选择用于生成图像的连续脉冲的数量。
现在将更详细地解释上述不等式。
在上述不等式中，比值L/d考虑货物和矩阵检测器相对于辐射源的相应深度位置。为了简单起见，令比值L/d等于1(即货物位于矩阵检测器的水平处)。
当δ小于1/m时，这意味着货物中的物体在一个脉冲中已经移动了多于m列。因此，货物中的物体仅能被看到一次，并且仅能在一个单图像上(在由列生成的m个图像中的单图像)被看到，这使得对δ的任何估计都是不可能的。
当δ大于q时，在q个脉冲中，货物的物体将没有足够的时间从矩阵检测器的一列传递到矩阵检测器的下一列。因此，货物的物体将仅出现在由列生成的一个图像上，这也使得不可能对δ进行任何估计。因此，如果δ0大于q，则必须增加选择的数字q。
在一些示例中，货物的至少一个部分301的第一扫描利用与辐射源的额定最大频率f0对应的当前频率fn执行。额定最大频率f0可以是这样的：
100Hz≤f0≤1000Hz
f0的其他值是可以设想的。
不需要针对每个脉冲进行在S4处的更新，因为两个脉冲之间的间隔是几毫秒的量级，这对于卡车或列车来说太短而不能显著地改变其速度。步速δ在其被确定的预定时刻t可以从25ms的间隔到500ms的间隔的范围中选择。
现在将更详细地描述在S24处执行的步速δ的确定。
在一些示例中，在S24处确定步速δ可包括：
使用图像互相关技术确定在预定时刻t处货物的第一图像和货物的至少一个第二图像之间的时移δt；以及
将所确定的时移δt除以与第一列p1和至少一个第二列p2之间的列数相对应的数量(p2-p1)。
在S24处确定步速δ包括使用图像互相关技术的情况下，可对生成的图像对执行该图像互相关技术。在一些示例中，生成的图像对可包括：用于矩阵检测器202的第一列p1的货物的第一图像，以及用于矩阵检测器的最后一列pm的货物的第二图像。
图像的互相关对于确定图像序列中的位移的领域的本领域技术人员是已知的。现在将简要描述互相关技术的示例。
可以使用傅立叶变换来局部地找到图像之间的位移矢量。如果
Figure BDA0003899787600000101
和
Figure BDA0003899787600000102
是对应于列p1和pm的两个图像，则
Figure BDA0003899787600000103
和
Figure BDA0003899787600000104
是2D傅立叶变换。
可以计算归一化(normalized)互功率谱R，使得：
Figure BDA0003899787600000105
其中，°是矩阵乘积(entry-wise product)，且*是复共轭。
如果
Figure BDA0003899787600000106
和
Figure BDA0003899787600000107
是在扫描方向(OX)上偏移了时移(δt)的同一图像，则互功率谱为：
Figure BDA0003899787600000108
为了得到互相关，可以确定现在是(δt)中定位的狄拉克(Dirac Delta)函数的互功率谱的逆傅立叶变换。找到(δt)可能需要计算R，并且可以定位R的傅立叶变换的最大值。
针对确定位移的领域，可以对以像素为中心的小正方形窗口(n×n像素)上的每个像素(x，y)应用上述方法，并且可以将结果视为局部位移(δt(x，y))。
将获得的时移δt除以(pm-p1)以得到步速δ。
在一些情况下，在S24处确定步速δ包括使用能量最小化技术，并且能量最小化技术也是本领域技术人员已知的。现在将简要描述能量最小化技术的示例。
可以执行能量最小化技术以最小化能量函数E(δ)，使得：
Figure BDA0003899787600000109
其中
Figure BDA0003899787600000111
是用于矩阵检测器的第一列pk的货物的第一图像，图像
Figure BDA0003899787600000112
包括在第i行和第j列中的像素(i，j)，
Figure BDA0003899787600000113
是用于矩阵检测器的第二列pl的货物的第二图像，图像
Figure BDA0003899787600000114
包括在第i行和第j列中的像素(i，j)，
α(pk,pl)是pk和pl的严格正加权函数，以及
m是矩阵检测器中的列数。
返回参考图1，S3包括确定所确定的步速δ是否可靠。在一些情况下，尤其是当使用q个脉冲生成的m个图像没有展现大的水平梯度(例如，对于局部均匀内容)时，所确定的步速δ可能不可靠。
在一些示例中，在S3处确定步速δ是否可靠可包括将标准C与预定标准阈值Cmin比较，使得：
Figure BDA0003899787600000115
其中(Ik(i,j+1)-Ik(i,j))是列j和(j+1)之间的图像Ik中的水平梯度。
S3还可包括当C为下式时确定δ可靠：
C>Cmin
值Cmin可以用实验方法确定。
在S24处使用能量最小化技术来确定步速δ的情况下，使用能量函数E来确定在S3处的步速δ是否可靠可以包括将差值│Emin-E(0)│与预定能量阈值Ethreshold进行比较的步骤。
Emin是能量E在最小值处的值，使得E(δ)＝Emin，并且E(0)是对应于无步速的能量的初始值。
S3还可以包括当│Emin-E(0)│为下式时确定步速δ可靠：
│Emin–E(0)│>Ethreshold
可以用实验方法确定值Ethreshold。
返回参考图1，如果在S3处确定步速δ不可靠，则方法100包括在S6处将辐射源的频率维持在当前频率fn。该频率不被更新。
在一些情况下，辐射源201可以被配置成以较低能量模式和较高能量模式发射脉冲，例如以实现原子数量鉴别。
在这种情况下，在S2处确定步速δ可以包括：
确定用于较低能量模式的步速δLM；
确定用于较高能量模式的步速δHM；以及
通过使用实验确定的针对较低能量模式的步速δLM和针对所述较高能量模式的步速δHM的加权平均值来确定步速δ。
可替换地或额外地，在S2处确定步速δ可包括：
处理在S1处获得的数据，以进一步获得数据，该数据包括与较低能量模式相关联的数据和与较高能量模式相关联的数据；
将进一步获得的与较低能量模式相关联的数据转换成对应于较高能量模式的数据；以及
通过使用转换后的数据和进一步获得的与较高能量模式相关联的数据来确定步速δ。
在一些示例中，将进一步获得的与较低能量模式相关联的数据转换成对应于较高能量模式的数据可以包括生成直方图，该直方图示出了具有以下者的像素在检查数据中的出现：(i)具有与较高能量模式数据相关联的给定强度；以及(ii)具有与较低能量模式数据相关联的给定强度。所生成的直方图可以用于将与较低能量模式数据相关联的每个给定强度关联到与较高能量模式数据相关联的对应的最频繁强度。可以生成映射相关联的强度的转换表。转换表可用于通过转换与较低能量模式数据相关联的强度来确定对应于较高能量模式数据的转换强度。
GB2003046.6中也公开了这种方法的示例，其全部内容结合于本文。
在包括较低能量模式和较高能量模式的情况下，在S2处确定步速δ可包括：使用在预定时刻t之前发射的2q个连续脉冲生成第一图像和至少一个第二图像。可替换地或额外地，在S2处确定步速δ可以以与辐射源被配置成以单能量模式发射脉冲的情况下的周期相比减半的周期来执行。
如下所述，在一些示例中，步速δ的确定可通过求平均来执行，以获得平滑估计。
在一些示例中，在S2处确定步速δ可以通过使用预定时刻t之前的K个时刻在若干步骤中执行，K为多个，并且可以包括：
选择当前预定时刻t；
使用所获得的数据，使用在所选择的当前预定时刻t之前发射的q个连续脉冲，生成针对矩阵检测器的第一列p1的货物的第一图像；
使用所获得的数据，使用在所选择的当前预定时刻t之前发射的q个连续脉冲，生成针对矩阵检测器的至少一个第二列p2的货物的至少一个第二图像；
在当前预定时刻t确定当前步速；
确定所确定的步速δ是否可靠；
如果确定步速δ可靠，则存储所确定的在当前预定时刻t的当前步速δ；
对于K个时刻(K为多个)，重复以下操作：
使用在多个当前时刻t的每一个时刻之前发射的q个连续脉冲，生成第一图像和至少一个第二图像，
确定当前步速δ，
确定当前步速δ是否可靠，以及
存储可靠步速δ。
因此，可以通过对多个存储的步速δ求平均来确定在预定时刻t的步速δ。
在一些情况下，时刻t的q个脉冲可以与时刻t-1的q个脉冲重叠。
在时刻t的q个脉冲不与时刻t-1的q个脉冲重叠的情况下，为了限制两个频率更新之间的时间，K个时刻(K为多个)可以是这样的：
2≤K≤10。
在一些示例中，方法100还可以包括执行货物的扫描。该方法可以在货物处于预定扫描区域中时执行。
图9示出了被配置成至少部分地执行根据本公开的任何方面的方法100的控制器5。控制器5被配置成与本公开的任何方面的检查系统200协作。
在图9中，要检查的货物300位于容器400中。图9的检查系统200可以被配置成根据本公开的任何方面生成检查数据。
控制器5可以被配置成例如通过可以是有线和/或可以是无线的通信网络6接收检查数据。
如下面更详细地解释的，控制器5常规地至少包括处理器和存储器，以便执行根据本公开的示例方法。
如图10所示，控制器5可以包括接口板51，其被配置成与辐射源201和/或矩阵检测器202的前端电子设备协作。控制器5还可以包括处理器52，其被配置成预处理与扫描相关联的数据和/或生成本公开的第一图像和至少一个第二图像。
在一些示例中，接口板51可被配置成针对N个(N为多个)连续脉冲中的每个脉冲：
将所获得的数据传送到处理器52；和/或
基于辐射源201的当前频率fn，控制矩阵检测器202的前端电子设备对数据的采集；和/或
基于当前频率fn控制辐射源201对连续脉冲的生成。
在矩阵检测器202的前端电子设备对数据进行下一次采集之前，可以由处理器52将频率值发送到接口板51。
可替换地或额外地，控制器5还包括存储指令的存储器53，所述指令在由处理器52执行时，使得处理器能够执行根据本公开的任何方面的方法。
可替换地或额外地，处理器52可以进一步被配置成实时或接近实时地确定步速δ和频率更新(与进行预处理并行)，并且将频率更新传送到接口板51。
在一些示例中(图中未示出)，处理器可以远离接口板。在这种情况下，接口板还可以被配置成经由基于以太网的通信链路将数据传送到处理器。当货物的相对速度不改变太快时(例如，当货物在列车上时)，可以使用这种架构。
在一些示例中(图中未示出)，处理器可以包括位于接口板上的板载处理器。在这种情况下，板载处理器可以包括现场可编程门阵列FPGA。板载处理器可被配置成直接计算频率更新。频率的更新可以通过对辐射源的触发来执行，而没有通信滞后。处理器可以具有足够的存储器来临时存储所需的数据。当货物的相对速度可能快速变化时，可以使用这种架构。
在图9所示的示例中，通信服务器8可以被配置成经由可以是有线和/或可以是无线的通信网络7与系统200和/或控制器5通信。在一些示例中，通信服务器8可以被配置成执行远程数据管理系统的功能。在一些示例中，服务器8可以包括数据库。数据库可以被配置成存储本公开的任何方面的检查数据和/或另外的数据。
类似地，控制器5可以被配置成存储本公开的任何方面的检查数据和/或另外的数据。
变化和修改
应当理解，检查辐射源可以包括其他辐射源，作为非限制性示例，例如电离辐射源，例如伽马射线或中子。
作为一种可能性，提供了一种计算机程序、计算机程序产品或计算机可读介质，其包括计算机程序指令以使得可编程计算机执行本文描述的方法中的任何一者或多者。在示例实现方式中，与本文的控制器5相关的活动的至少一些部分可以以软件来实现。应当理解，如果需要，本公开的软件组件可以以ROM(只读存储器)形式实现。如果需要，软件组件通常可以使用传统技术以硬件实现。
在一些示例中，控制器5和/或通信网络6和/或7的组件可以使用专用应用和硬件。
如本领域技术人员将明白的，服务器8和/或控制器5不应被理解为单个实体，而是指至少包括处理器和存储器的物理和/或虚拟设备，存储器可以被包括在一个或多个服务器中，所述一个或多个服务器可以位于单个位置或者可以彼此远离以形成分布式网络(诸如“服务器场”，例如使用有线或无线技术)。
在一些示例中，一个或多个存储器元件(例如，数据库和/或处理器的存储器)可以存储用于本文描述的操作的数据。这包括能够存储软件、逻辑、代码或处理器指令的存储器元件，所述软件、逻辑、代码或处理器指令被执行以运行本公开中描述的活动。
处理器可执行与数据相关联的任何类型的指令以实现本公开中在此详述的操作。在一个示例中，处理器可以将元件或物品(article)(例如，数据)从一个状态或事物变换到另一状态或事物。在另一示例中，本文概述的活动可以用固定逻辑或可编程逻辑(例如，由处理器执行的软件/计算机指令)来实现，并且本文标识的元件可以是某种类型的可编程处理器、可编程数字逻辑(例如，现场可编程门阵列(FPGA)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM))、包括数字逻辑的ASIC、软件、代码、电子指令、闪存、光盘、CD-ROM、DVD ROM、磁卡或光卡、适于存储电子指令的其他类型的机器可读介质或以上各项的任何合适的组合。
通信网络6和通信网络7可以仅形成一个网络。
控制器5接收的数据通常可以在可能的通信网络6和/或7的范围上接收，至少诸如：基于卫星的通信网络；基于电缆的通信网络；基于电话的通信网络；基于移动电话的通信网络；因特网协议(IP)通信网络；和/或基于计算机的通信网络。
在一些示例中，通信网络6和/或7和/或控制器5可以包括一个或多个网络。可以以任何形式提供网络，包括但不限于局域网(LAN)、无线局域网(WLAN)、虚拟局域网(VLAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)、虚拟专用网(VPN)、内联网、外联网、任何其他适当的架构或系统、或促进网络中的通信的以上各项的任何组合。
检查系统200可以是可移动的，并且可以从一个位置运输到另一个位置(该系统可以包括机动车辆)。可替换地或额外地，检查系统可以相对于地面静止并且不能移动。
检查辐射源可以包括X射线生成器。X射线的能量可以被包括在100keV和15MeV之间，且剂量可以被包括在2mGy和20Gy(Gray)之间。对于移动检查系统，对于钢(steel)穿透能力例如在40mm到400mm之间，通常例如300mm(12英寸)，X射线源的功率可以例如在100keV和9.0MeV之间，通常例如2MeV、3.5MeV、4MeV或6MeV。对于移动检查系统，剂量可以是例如在20mGy至120mGy之间。对于静态检查系统，对钢穿透能力例如在300mm到450mm之间，通常例如410mm(16.1英寸)，X射线源的功率可以是例如在4MeV和10MeV之间，典型地例如9MeV。对于静态检查系统，剂量可以是17Gy。
除了其他常规的电气元件之外，检测器可以包括辐射检测线，例如X射线检测线。检测器还可以包括其他类型的检测器，例如可选的伽马和/或中子检测器，例如适于在X射线检查的同时探测容器内放射性伽马和/或中子发射材料的存在。对于移动检查系统，检测器还可包括电动液压吊杆，其可在运输模式中在缩回位置中操作且在检查位置中操作。吊杆可由液压致动器(例如液压缸)操作。对于静态检查系统，检测器还可以包括结构和/或台架。检测线可以安装在吊杆或结构和/或台架上，面向容器另一侧上的源。
为了检查容器，系统可以包括运动生成设备，使得系统可以被移动，容器是静止的(该模式有时被称为“扫描”模式)。可替换地或额外地，运动生成设备可以使容器移动，系统相对于地面是静止的。在一些实施例中，吞吐量，即单位时间内的容器和/或图像的数量，可以是20到30个图像/小时。可替换地或额外地，在“直通(pass-through)”模式中，系统不包括运动生成设备，并且容器相对于系统运动，系统相对于地面是静止的。在实施例中，直通模式中的吞吐量可以高于扫描模式中的吞吐量，并且在检查通过的列车的情况下，可以是例如50至200个图像/小时，或者甚至50至几千个图像/小时(例如，超过1000个图像/小时的吞吐量)。
上述实施例应理解为说明性示例，并且设想了另外的实施例。应当理解，关于任何一个实施例描述的任何特征可以单独使用，或者与描述的其他特征组合使用，并且还可以与任何其他实施例的一个或多个特征组合使用，或者与任何其他实施例的任何组合使用。此外，在不背离所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，也可以采用上面未描述的等同物和修改。

Claims (25)

1.一种用于处理与利用检查系统对货物进行检查相关联的数据的方法，
所述检查系统包括：
辐射源，其被配置成以一频率发射照射所述货物的N个连续脉冲，N为多个，以及
矩阵检测器，包括第一列p1检测器和至少一个第二列p2检测器，所述方法包括：
获得与以当前频率fn对所述货物的至少一部分进行扫描相关联的数据，其中所述扫描包括以相对扫描位移来移动所述货物和所述系统；
在预定时刻t确定步速δ，包括：
选择数量q，
使用所获得的数据，使用在所述预定时刻t之前发射的所述q个连续脉冲，针对所述矩阵检测器的所述第一列p1生成所述货物的第一图像，
使用所获得的数据，使用在所述预定时刻t之前发射的所述q个连续脉冲，针对所述矩阵检测器的所述至少一个第二列p2生成所述货物的至少一个第二图像，以及
在所述预定时刻t，使用所述货物的所述第一图像、所述货物的所述至少一个第二图像以及与所述第一列p1和所述至少一个第二列p2之间的列数相对应的数量(p2-p1)来确定所述步速δ；
确定所确定的步速δ是否可靠；
如果所述步速δ被确定可靠，则将所述当前频率fn更新为更新的频率fn+1，使得：
Figure FDA0003899787590000011
其中，F(X)是X的递增函数，使得F(1)＝1，以及
δ0是预定步速；以及
输出被配置成使得所述扫描以所述更新的频率为所述当前频率而被执行的数据。
2.根据前述权利要求所述的方法，其中所述货物的所述至少一部分的所述第一扫描以与所述辐射源的额定最大频率f0相对应的当前频率fn而被执行。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述函数F(X)等于X。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中确定所述步速δ包括：
使用图像互相关技术确定在所述预定时刻t处的所述货物的所述第一图像和所述货物的所述至少一个第二图像之间的时移δt；以及
将所确定的时移δt除以与所述第一列p1和所述至少一个第二列p2之间的所述列数相对应的所述数量(p2-p1)。
5.根据前述权利要求所述的方法，其中所述图像互相关技术在生成的图像对上被执行，可选地，其中所述生成的图像对包括：
针对所述矩阵检测器的所述第一列p1的所述货物的所述第一图像；以及
针对所述矩阵检测器的最后一列pm的所述货物的第二图像。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中确定所述步速δ包括使用能量最小化技术，所述能量最小化技术被执行以最小化能量函数E(δ)，使得：
Figure FDA0003899787590000021
其中
Figure FDA0003899787590000022
是针对所述矩阵检测器的第一列pk的所述货物的第一图像，所述图像
Figure FDA0003899787590000031
包括在行i和列j中的像素(i，j)，
Figure FDA0003899787590000032
是针对所述矩阵检测器的第二列pl的所述货物的第二图像，所述图像
Figure FDA0003899787590000033
包括在行i和列j中的像素(i，j)，
α(pk,pl)是pk和pl的严格正加权函数，以及
m是所述矩阵检测器中的所述列数。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述预定步速δ0是如下的：
Figure FDA0003899787590000034
其中d是所述辐射源和所述货物相对于所述辐射源的第一平面之间的距离，
L是所述辐射源和所述矩阵检测器之间的距离，以及
m是所述矩阵检测器中的所述列数，且q是所选择的连续脉冲的数量。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所选择的数量q是如下的：
2≤q≤200。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括如果所述步速δ被确定不可靠：
将所述频率保持在所述当前频率fn。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中确定所述步速δ是否可靠包括：
将标准C与预定标准阈值Cmin进行比较，使得：
Figure FDA0003899787590000041
其中(Ik(i,j+1)-Ik(i,j))是列j和(j+1)之间的图像Ik中的水平梯度；以及
当C满足下式时，确定所述步速δ可靠：
C>Cmin
其中Cmin的值通过实验而被确定。
11.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其中确定所述步速δ是否可靠使用所述能量函数E(δ)被执行，并且包括以下步骤：
将差值│Emin-E(0)│与预定能量阈值Ethreshold进行比较；以及
当│Emin-E(0)│满足下式时，确定所述步速δ可靠：
│Emin–E(0)│>Ethreshold
其中Ethreshold的值通过实验而被确定，
Emin是所述能量E在最小值处的值，使得E(δ)＝Emin，以及
E(0)是对应于无步速的能量的初始值。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述辐射源被配置成以较低能量模式和较高能量模式发射所述脉冲，并且其中确定所述步速δ包括：
确定针对所述较低能量模式的步速δLM；
确定针对所述较高能量模式的步速δHM；以及
通过使用实验确定的针对所述较低能量模式的所述步速δLM和针对所述较高能量模式的所述步速δHM的加权平均值来确定所述步速δ。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述辐射源被配置成以较低能量模式和较高能量模式发射所述脉冲，并且其中确定所述步速δ包括：
处理所获得的数据以进一步获得数据，该数据包括与所述较低能量模式相关联的数据和与所述较高能量模式相关联的数据；
将所述进一步获得的与所述较低能量模式相关联的数据转换成对应于所述较高能量模式的数据；以及
通过使用所转换的数据和所述进一步获得的与所述较高能量模式相关联的数据来确定所述步速δ。
14.根据前述权利要求所述的方法，其中确定所述步速δ包括使用在所述预定时刻t之前发射的2q个连续脉冲生成所述第一图像和所述至少一个第二图像。
15.根据权利要求13所述的方法，其中确定所述步速δ以与在所述辐射源被配置成以单能量模式发射所述脉冲的情况下的周期相比减半的周期被执行。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中确定所述步速δ通过使用所述预定时刻t之前的K个时刻在若干步骤中被执行，K为多个，并且包括：
选择当前预定时刻t；
使用所获得的数据，使用在所选择的当前预定时刻t之前发射的所述q个连续脉冲，针对所述矩阵检测器的所述第一列p1生成所述货物的所述第一图像；
使用所获得的数据，使用在所选择的当前预定时刻t之前发射的所述q个连续脉冲，针对所述矩阵检测器的所述至少一个第二列p2生成所述货物的所述至少一个第二图像；
在所述当前预定时刻t，使用在所述当前预定时刻t的所述货物的所述第一图像、所述货物的所述至少一个第二图像以及与所述第一列p1和所述至少一个第二列p2之间的所述列数相对应的所述数量(p2-p1)来确定当前步速δ；
确定所确定的步速δ是否可靠；
如果所述步速δ被确定可靠，则存储在所述当前预定时刻t所确定的当前步速δ；
针对所述K个时刻，K为多个，重复以下操作：
使用在所述多个当前时刻t的每一时刻之前发射的所述q个连续脉冲，生成所述第一图像和所述至少一个第二图像，
确定所述当前步速δ，
确定所述当前步速δ是否可靠，以及
存储所述可靠步速δ；以及
通过对所述多个存储的步速求平均来确定在所述预定时刻t的所述步速δ。
17.根据前述权利要求所述的方法，其中时刻t的所述q个脉冲与时刻t-1的所述q个脉冲重叠，或者
其中，时刻t的所述q个脉冲不与时刻t-1的所述q个脉冲重叠，并且其中所述K个时刻满足下式，K为多个：
2≤K≤10。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中输出所述数据包括输出命令数据以在所述更新的频率下触发所述辐射源；或
还包括执行所述扫描。
19.一种控制器，其被配置成与用于检查货物的检查系统协作，
所述检查系统包括：
辐射源，其被配置成以一频率发射照射所述货物的N个连续脉冲，N为多个，以及
矩阵检测器，包括第一列p1检测器和至少一个第二列p2检测器，所述控制器被配置成：
获得与以当前频率fn对所述货物的至少一部分进行扫描相关联的数据，其中所述扫描包括以相对扫描位移来移动所述货物和所述系统；
在预定时刻t确定步速δ，包括：
选择数量q；
使用所获得的数据，使用在所述预定时刻t之前发射的所述q个连续脉冲，针对所述矩阵检测器的所述第一列p1生成所述货物的第一图像；
使用所获得的数据，使用在所述预定时刻t之前发射的所述q个连续脉冲，针对所述矩阵检测器的所述至少一个第二列p2生成所述货物的至少一个第二图像；以及
在所述预定时刻t，使用所述货物的所述第一图像、所述货物的所述至少一个第二图像和与所述第一列p1和所述至少一个第二列p2之间的列数相对应的数量(p2-p1)来确定所述步速δ；以及
确定所确定的步速δ是否可靠；
如果所述步速δ被确定可靠，则将所述当前频率fn更新为更新的频率fn+1，使得：
Figure FDA0003899787590000081
其中，F(X)是X的递增函数，使得F(1)＝1，以及
δ0是预定步速；以及
输出使得所述扫描以所述更新的频率为所述当前频率而被执行的数据。
20.根据前述权利要求所述的控制器，被配置成执行根据权利要求2至18中任一项所述的方法。
21.根据前述两项权利要求中任一项所述的控制器，包括：
接口板，其被配置成与所述辐射源和/或所述矩阵检测器的前端电子设备协作；以及
处理器，其被配置成预处理与所述扫描相关联的所述数据和/或生成所述第一图像和所述至少一个第二图像。
22.根据前述权利要求所述的控制器，其中所述接口板被配置成针对所述N个连续脉冲中的每个脉冲，N为多个：
将所获得的数据传送到所述处理器；和/或
基于所述当前频率fn，控制由所述前端电子设备进行的数据采集；和/或
基于所述当前频率fn，控制由所述辐射源进行的所述连续脉冲的生成。
23.根据前述两项权利要求中任一项所述的控制器，还包括存储指令的存储器，所述指令在由所述处理器执行时，使得所述处理器能够执行根据权利要求1至18中任一项所述的方法。
24.根据前三项权利要求中任一项所述的控制器，其中所述处理器远离所述接口板，可选地，其中所述接口板还被配置成经由基于以太网的通信链路将数据传送到所述处理器，或者
其中所述处理器包括位于所述接口板上的板载处理器，可选地，其中所述板载处理器包括现场可编程门阵列FPGA。
25.一种计算机程序或计算机程序产品，包括指令，所述指令在由处理器执行时，使得所述处理器能够执行根据权利要求1至18中任一项所述的方法或控制根据权利要求19至24中任一项所述的控制器。
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