DE102008050305B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung flüssiger Artikel - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Sicherheitsprüfung eines flüssigen Artikels (20), der geprüft werden soll, mit einer Doppelenergie-CT, mit folgenden Schritten:
Durchführen einer Direktradiografie-Abtastung, um ein Transmissionsbild des flüssigen Artikels (20) zu erhalten;
Spezifizieren zumindest einer Zeile des Transmissionsbilds als zumindest eine horizontale CT-Abtastposition auf der Basis des Transmissionsbildes, wobei die zumindest eine Zeile des Transmissionsbilds durch Folgendes spezifiziert wird:
Vertikales Unterteilen in flüssige Abschnitte und nichtflüssige Regionen, wobei das vertikale Unterteilen den Schritt des Extrahierens von Horizontalkantenzeilen umfasst, indem ein Verhältnis der Anzahl der Horizontalkantenpixel und der Anzahl von Vordergrundpixeln in jeder Zeile berechnet wird und die Zeile als die Horizontalkantenzeile genommen wird, falls das Verhältnis größer als eine Schwelle ist;
Bestimmen eines der flüssigen Abschnitte als horizontale CT-Abtastposition;
Gewinnen von Doppelenergieprojektionsdaten durch eine Doppelenergie-CT-Abtastung in der Weise einer horizontalen CT-Ebenenabtastung an dem flüssigen Artikel (20) an der bestimmten zumindest einen horizontalen CT-Abtastposition;
Durchführen einer CT-Rekonstruktion an den Projektionsdaten, um ein CT-Bild zu erhalten, das eine Mehrzahl physikalischer Attribute des flüssigen Artikels (20) angibt;
Extrahieren der Mehrzahl physikalischer Attribute des flüssigen Artikels (20) basierend auf dem CT-Bild; und
Bestimmen, ob der flüssige Artikel (20) verdächtig ist, anhand eines Vergleichens der extrahierten physikalischen Attribute des flüssigen Artikels (20) und von physikalischen Referenzattributen, die für eine Mehrzahl von Probenflüssigkeiten erhalten wurden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet einer Strahlungsprüftechnik und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine schnelle Sicherheitsprüfung flüssiger Artikel mit Doppelenergie- bzw. Doppelspektrum-CT (CT = Computertomografie).
  • Seit dem 11. September wird in den USA auf eine Sicherheitsprüfung in der Luftfahrt mehr und mehr Wert gelegt. Neben einer herkömmlichen Sicherheitsprüfung von Verpackungen kam eine Sicherheitsprüfung der flüssigen Artikel hinzu, die von Passagieren mitgeführt werden. Folglich werden dringend Einrichtungen und Verfahren für eine schnelle Sicherheitsprüfung der flüssigen Artikel benötigt.
  • Heutzutage gibt es vier Arten von Verfahren, die bei einer Sicherheitsprüfung flüssiger Artikel verwendet werden, einschließlich eines chemischen Verfahrens, eines elektromagnetischen Verfahrens, eines Neutronenerfassungsverfahrens und eines Strahlungserfassungsverfahrens, und zwar wie folgt:
    1. 1) Das chemische Verfahren lässt sich in ein Geruchsidentifikationsverfahren, ein Ionenabtast-Explosivstofferfassungsverfahren und ein Substanzanalyseverfahren unterteilen. Die Geruchsidentifikation bei praktischen Anwendungen kann häufig aufgrund von versiegelten und verpackten Zuständen flüssiger Artikel nicht implementiert werden. Das Ionenabtast-Explosivstofferfassungsverfahren ist für seine hohe Empfindlichkeit bekannt, aber bei einer hohen Fehlalarmrate leidet dasselbe unter der Beeinflussung einer Hintergrundumgebung. Die Substanzanalyse ist von hoher Präzision und hoher Genauigkeit, aber dieses Verfahren benötigt eine bestimmte Zeitperiode, um die Probe zu analysieren, was die Forderungen einer schnellen Erfassung an Ort und Stelle nicht erfüllen kann.
    2. 2) Das elektromagnetische Verfahren arbeitet in einer aktiven Messweise. Dasselbe unterscheidet flüssige Artikel voneinander gemäß den Dielektrizitätskonstanten derselben in einem elektromagnetischen Feld. Das elektromagnetische Verfahren unterliegt ohne weiteres einer ernsten Beeinflussung von Metallverpackungen oder anderen Verpackungen aus dickem Material. Folglich ist die Verwendung des elektromagnetischen Verfahrens in einem Fall komplexer Verpackungsmaterialien eingeschränkt.
    3. 3) Die Verwendung des Neutronenerfassungsverfahrens lässt eine Reststrahlung zurück, die in der erfassten Flüssigkeit aufgrund des Effekts der „Neutronenaktivierung“ verbleibt. Ferner ist die Strahlungsabschirmung aufgrund der starken Durchdringungsfähigkeit von Neutronen kompliziert und die Vorrichtung muss eine große Fläche einnehmen, so dass das Verfahren für eine Anwendung bei den Sicherheitsprüfsystemen der zivilen Luftfahrt nicht geeignet ist.
    4. 4) Gegenwärtig sind die meisten der Sicherheitsprüfvorrichtungen für die zivile Luftfahrt Strahlungsvorrichtungen. Bei diesen Vorrichtungen werden meistens die 2D-Röntgenbilderzeugungstechnologie und die dreidimensionale CT-Technologie übernommen. Diese Technologien, die Strukturinformationen von Artikeln erhalten können, können nicht bestimmen, ob in flüssigen Artikeln Drogen versteckt sind. Der Grund dafür besteht darin, dass die Gesamtstruktur (beispielsweise die Anzahl von Schichten) der flüssigen Artikel sich nicht viel verändert, wenn Drogen darin versteckt sind, es verändern sich lediglich die Komponenten.
  • Zusammenfassend gesagt sind für die schnelle Erfassung an flüssigen Artikeln das chemische Verfahren, das elektromagnetische Verfahren und das Neutronenerfassungsverfahren nicht geeignet. Durch ein Verwenden der 2D-Röntgenbilderzeugungstechnologie und der dreidimensionalen CT-Technologie werden Bilder, die die Strukturinformationen des Artikels umfassen, gewonnen bzw. aufgenommen, aber diese Bilder können nicht als ausreichender Beweis dafür fungieren, ob in den flüssigen Artikeln Drogen versteckt sind.
  • Auch in der Literatur sind zahlreiche Verfahren zur Detektion von gefährlichen Stoffen bekannt. So ist beispielsweise auf die Veröffentlichung mit dem Titel „Dual Energy X-Ray Imaging: Benefits and Limits“ von Rebuffel, V.; Dintem, J.-M hinzuweisen. Diese zeigt, dass durch die Kombination von der Radiographie mit zwei bestimmten Energien Material besser bestimmt werden kann. Insbesondere hinsichtlich Dichte und Atomzahlen.
  • Die US 6026171 A1 beschäftigt sich mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Detektion von Flüssigkeiten auf Basis von Computertomographiedaten.
  • Die Veröffentlichung in dem Titel „Application of X-ray CT to liquid security inspection: „System, analysis and beam hardening correction“ von Gao, H., et. al. beschäftigt sich mit der Identifikation und Klassifikation von Flüssigkeiten in Flaschen.
  • Die DE 10 2005 056 385 A1 sowie die DE 10 2005 056 086 A1 beschäftigen sich mit CT-Verfahren und Vorrichtungen zur Flüssigkeitsdetektion mit einer Strahlungsquelle.
  • Die US 7 254 211 B2 zeigt ein Verfahren einer Vorrichtung zur Computertomographie.
  • Die DE 20 2005 004 500 U1 beschreibt einen Mikrocomputertomographen zur quantitiven Mikroschichtbildaufnahme.
  • Die US 2004/0101097 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Untersuchen von Gütern, wie z. B. Gepäck ausgehend von einer vertikalen und horizontalen Richtung.
  • Die US 5 367 552 A beschreibt eine Vorrichtung zum Erkennen von gefährlichen Objekten, wie z. B. explosivem Material unter Verwendung eines CT-Scanners.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Sicherheitsprüfung eines flüssigen Artikels mit einer Doppelspektrum-CT und eine Vorrichtung zur Sicherheitsprüfung eines flüssigen Artikels mit einer Doppelspektrum-CT mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 18 gelöst.
  • Um die Nachteile bei den bestehenden Technologien zu überwinden, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Sicherheitsprüfung eines flüssigen Artikels unter Verwendung von Strahlungen zu schaffen, die eine schnelle Erfassung durchführen und quantitative Informationen des flüssigen Artikels, der geprüft werden soll, erlangen können, ohne die äußere Verpackung zu zerstören.
  • Bei dem ersten Aspekt der Erfindung sieht die Erfindung ein Verfahren vor zur Sicherheitsprüfung eines flüssigen Artikels mit einer Doppelspektrum-CT, mit folgenden Schritten: Gewinnen von Doppelspektrumprojektionsdaten durch eine Doppelspektrum-CT-Abtastung an dem flüssigen Artikel, der geprüft werden soll; Durchführen einer CT-Rekonstruktion an den Projektionsdaten, um ein CT-Bild zu erhalten, das physikalische Attribute des geprüften flüssigen Artikels angibt; Extrahieren der physikalischen Attribute des geprüften flüssigen Artikels basierend auf dem CT-Bild; und Bestimmen, ob der geprüfte flüssige Artikel verdächtig ist, gemäß den physikalischen Attributen und physikalischen Referenzattributen des geprüften flüssigen Artikels. Weitere Details dieses Aspekts sind in Anspruch 1 definiert.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfassen die physikalischen Attribute die Dichte und Atomzahl des flüssigen Artikels.
  • Gemäß der Erfindung arbeitet die Doppelspektrum-CT-Abtastung in einer Weise einer CT-Ebenenabtastung.
  • Gemäß einem nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel arbeitet die Doppelspektrum-CT-Abtastung in einer Weise einer normalen CT-Spiralabtastung.
  • Gemäß einem nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel arbeitet die Doppelspektrum-CT-Abtastung in einer Weise einer CT-Spiralabtastung mit hoher Teilung.
  • Gemäß einem nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird ein Satz von Abtastpositionen vor der CT-Ebenenabtastung voreingestellt.
  • Gemäß der Erfindung wird eine DR-Abtastung (DR = Direct Radiography = Direktradiografie) durchgeführt, um ein Transmissionsbild des geprüften Artikels zu erlangen, und die CT-Abtastposition wird basierend auf dem Transmissionsbild vor der CT-Ebenenabtastung bestimmt.
  • Gemäß einem nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel spezifiziert, nachdem das Transmissionsbild erhalten wurde, die Bedienperson zumindest eine Zeile des Transmissionsbilds über ein Eingabegerät als die CT-Abtastposition.
  • Gemäß der Erfindung wird, nachdem das Transmissionsbild erhalten wurde, zumindest eine Zeile des Transmissionsbilds automatisch durch die Bildverarbeitungstechnik als die CT-Abtastposition spezifiziert.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Schritt des Erlangens des Transmissionsbilds ein Emittieren von Hochenergiestrahlung und Niederenergiestrahlung, die den geprüften Artikel durchlaufen, um ein Hochenergietransmissionsbild und ein Niederenergietransmissionsbild zu erzeugen; und ein Integrieren des Hochenergietransmissionsbilds und des Niederenergietransmissionsbilds, um das Transmissionsbild zu erzeugen, auf.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Schritt des Erzeugens des Transmissionsbilds ein Emittieren von Hochenergiestrahlung und Niederenergiestrahlung, die den geprüften Artikel durchlaufen, um ein Hochenergietransmissionsbild und ein Niederenergietransmissionsbild zu erzeugen; und ein Auswählen entweder des Hochenergietransmissionsbilds oder des Niederenergietransmissionsbilds als das Transmissionsbild auf.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Schritt des Durchführens einer CT-Rekonstruktion an den Projektionsdaten, um ein CT-Bild zu erhalten, das physikalische Attribute des geprüften flüssigen Artikels angibt, folgende Schritte auf: Erzeugen von Projektionsdaten von zwei Basismaterialkoeffizienten basierend auf den Hochenergie- und Niederenergieprojektionsdaten; Durchführen einer Rekonstruktion an den Projektionsdaten der zwei Basismaterialkoeffizienten, um ein CT-Bild zu erhalten, das die zwei Basismaterialkoeffizienten angibt, die dem geprüften flüssigen Artikel entsprechen; und Erzeugen eines CT-Bilds, das physikalische Attribute des geprüften flüssigen Artikels angibt, basierend auf dem CT-Bild, das die Basismaterialkoeffizienten angibt.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Schritt des Extrahierens der physikalischen Attribute des geprüften flüssigen Artikels basierend auf dem CT-Bild folgende Schritte auf: Extrahieren von Pixeln, die dem flüssigen Artikel entsprechen, aus dem CT-Bild; Berechnen der durchschnittlichen Dichte und Atomzahl der Pixel, die dem flüssigen Artikel entsprechen, als die Dichte und Atomzahl des geprüften flüssigen Artikels.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Schritt des Bestimmens, ob der geprüfte flüssige Artikel verdächtig ist, gemäß den physikalischen Attributen und physikalischen Referenzattributen des geprüften flüssigen Artikels folgende Schritte auf: Berechnen der Differenz zwischen der Dichte und Atomzahl und Referenzdichte und -atomzahl; und Bestimmen, dass Drogen in dem geprüften flüssigen Artikel versteckt sind, falls die Differenz größer als eine vorbestimmte Schwelle ist.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden nach der Doppelspektrum-CT-Abtastung bei jeder der Positionen die CT-Bilder des geprüften flüssigen Artikels gedreht, um mit dem Bild ausgerichtet zu sein, das nach der ersten Doppelspektrum-CT-Abtastung erzeugt wurde.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach der Doppelspektrum-CT-Abtastung an jeder der Positionen der geprüfte flüssige Artikel zu der Position vor der Abtastung gedreht.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind mehrere flüssige Artikel in einer Trommel angeordnet, die in mehrere Teilräume unterteilt ist.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner folgende Schritte auf: automatisches Erfassen des Vorhandenseins der Trommel mit einem vordefinierten Muster; Bestimmen einer bestimmten Markierung an dem CT-Bild in dem Fall des Vorhandenseins der Trommel; und Drehen der Trommel zu einer vordefinierten Position basierend auf der bestimmten Markierung.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner den Schritt eines Anzeigens eines Bestimmungsergebnisses des geprüften flüssigen Artikels auf einem Anzeigebildschirm auf.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner den Schritt eines Druckens eines Bestimmungsergebnisses jeweiliger flüssiger Artikel auf.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner den Schritt eines Einfärbens der CT-Bilder jeweiliger flüssiger Artikel auf.
  • Bei einem anderen Aspekt der Erfindung sieht die Erfindung eine Vorrichtung zur Sicherheitsprüfung eines flüssigen Artikels mit einer Doppelspektrum-CT, mit folgenden Merkmalen vor: einer Strahlungsquelle zum Emittieren von Strahlung; einer Erfassungs- und Sammeleinrichtung zum Erfassen und Sammeln von Strahlung, die zumindest einen flüssigen Artikel durchlaufen, der geprüft werden soll; einer Steuerung zum Steuern der Strahlungsquelle und der Erfassungs- und Sammeleinrichtung, um eine Doppelspektrum-CT-Abtastung an dem geprüften flüssigen Artikel durchzuführen, um Projektionsdaten zu erhalten; einer Einrichtung zum Durchführen einer Rekonstruktion an den Projektionsdaten, um ein CT-Bild zu erhalten, das physikalische Attribute des geprüften flüssigen Artikels angibt; und einer Einrichtung zum Bestimmen, ob der geprüfte flüssige Artikel verdächtig ist, gemäß den physikalischen Attributen und physikalischen Referenzattributen des geprüften flüssigen Artikels. Weitere Details dieses Aspekts sind in Anspruch 18 definiert.
  • Gemäß der Erfindung wird die Doppelspektrum-CT-Abtastung an einer vorbestimmten Position durchgeführt.
  • Gemäß der Erfindung erfasst und sammelt die Erfassungs- und Sammeleinrichtung Strahlung, die den zumindest einen flüssigen Artikel durchlaufen, der geprüft werden soll, um ein Transmissionsbild zu erzeugen; wobei die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zum Spezifizieren zumindest einer Zeile des Transmissionsbilds aufweist; und die Doppelspektrum-CT-Abtastung an der spezifizierten Zeile durchgeführt wird.
  • Gemäß der Erfindung umfassen die physikalischen Attribute zumindest die Dichte und Atomzahl des geprüften flüssigen Artikels.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung emittiert die Strahlungsquelle Hochenergiestrahlung und Niederenergiestrahlung, die den geprüften Artikel durchlaufen, um ein Hochenergietransmissionsbild und ein Niederenergietransmissionsbild zu erzeugen; und weist die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zum Integrieren des Hochenergietransmissionsbilds und des Niederenergietransmissionsbilds auf, um das Transmissionsbild zu erzeugen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung emittiert die Strahlungsquelle Hochenergiestrahlung und Niederenergiestrahlung, die den geprüften Artikel durchlaufen, um ein Hochenergietransmissionsbild und ein Niederenergietransmissionsbild zu erzeugen; und weist die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zum Auswählen entweder des Hochenergietransmissionsbilds oder des Niederenergietransmissionsbilds als das Transmissionsbild auf.
  • Gemäß einem nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel weist die Einrichtung zum Spezifizieren zumindest einer Zeile des Transmissionsbilds eine Einrichtung zum Auswählen zumindest einer Zeile aus dem Transmissionsbild über ein Eingabegerät durch die Bedienperson auf.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Einrichtung zum Spezifizieren zumindest einer Zeile des Transmissionsbilds eine Einrichtung zum Erfassen von Flüssigkeitsschichten in dem Transmissionsbild durch ein Analysieren von Pixeln des Transmissionsbilds; und eine Einrichtung zum Spezifizieren mittlerer Zeilen jeweiliger Schichten als die Zeilen, an denen eine Doppelspektrum-CT-Abtastung durchgeführt werden soll, auf.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Einrichtung zum Durchführen einer Rekonstruktion an den Projektionsdaten, um ein CT-Bild zu erhalten, das physikalische Attribute des geprüften flüssigen Artikels angibt, folgende Merkmale auf: eine Einrichtung zum Integrieren eines Dichtebilds, das durch die Dichte des geprüften flüssigen Artikels identifiziert ist, und eines Atomzahlbilds, das durch die Atomzahl des geprüften flüssigen Artikels identifiziert ist, um ein CT-Bild zu erzeugen; eine Einrichtung zum Extrahieren von Pixeln, die dem flüssigen Artikel entsprechen, aus dem CT-Bild; und eine Einrichtung zum Berechnen der durchschnittlichen Dichte und Atomzahl der Pixel, die dem flüssigen Artikel entsprechen, als die Dichte und Atomzahl des geprüften flüssigen Artikels.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Einrichtung zum Bestimmen, ob der geprüfte flüssige Artikel verdächtig ist, gemäß den physikalischen Attributen und physikalischen Referenzattributen des geprüften flüssigen Artikels eine Einrichtung zum Berechnen der Differenz zwischen der Dichte und Atomzahl und Referenzdichte und -atomzahl; und eine Einrichtung zum Bestimmen, ob Drogen in dem geprüften flüssigen Artikel versteckt sind, falls die Differenz größer als eine vorbestimmte Schwelle ist, auf.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zum Drehen der CT-Bilder des geprüften flüssigen Artikels nach der Doppelspektrum-CT-Abtastung an jeder der Zeilen auf, um mit dem Bild ausgerichtet zu sein, das nach der ersten Doppelspektrum-CT-Abtastung erzeugt wurde.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zum Drehen des geprüften flüssigen Artikels zu der Position vor einem Abtasten nach der Doppelspektrum-CT-Abtastung an jeder der Zeilen auf.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung ferner eine Trommel, die in mehrere Teilräume unterteilt ist, zum Anordnen einer Mehrzahl jeweiliger flüssiger Artikel auf.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zum automatischen Erfassen des Vorhandenseins der Trommel mit einem vordefinierten Muster; eine Einrichtung zum Bestimmen einer bestimmten Markierung in dem CT-Bild in dem Fall des Vorhandenseins der Trommel; und eine Einrichtung zum Drehen der Trommel zu einer vordefinierten Position basierend auf der bestimmten Markierung auf.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung ferner eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen eines Bestimmungsergebnisses des geprüften flüssigen Artikels auf.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zum Drucken eines Bestimmungsergebnisses jeweiliger flüssiger Artikel auf.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zum Einfärben der CT-Bilder jeweiliger flüssiger Artikel auf.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung ferner einen Trägermechanismus auf, um die flüssigen Artikel, die geprüft werden sollen, zu tragen, wobei die Oberfläche des Trägermechanismus, an dem die geprüften flüssigen Artikel getragen sind, in eine Mehrzahl von Regionen unterteilt ist, die die Bedienperson identifizieren kann.
  • Eine andere nicht erfindungsgemäße Ausführungsform sieht eine Vorrichtung zur Sicherheitsprüfung eines flüssigen Artikels mit einer Doppelspektrum-CT vor, die eine Strahlungsquelle zum Emittieren von Strahlung; eine Erfassungs- und Sammeleinrichtung zum Erfassen und Sammeln von Strahlung, die zumindest einen flüssigen Artikel durchlaufen, der geprüft werden soll; eine Steuerung zum Steuern der Strahlungsquelle und der Erfassungs- und Sammeleinrichtung, um eine CT-Spiralabtastung an dem geprüften flüssigen Artikel durchzuführen, um einen Satz von Spiral-CT-Bildern zu erhalten, von denen jedes zumindest ein physikalisches Attribut des geprüften flüssigen Artikels angibt; eine Einrichtung zum Analysieren des Satzes von Spiral-CT-Bildern, um ein Spiral-CT-Bild eines Teils des flüssigen Artikels zu gewinnen; und eine Einrichtung zum Bestimmen, ob der geprüfte flüssige Artikel verdächtig ist, gemäß den physikalischen Attributen und physikalischen Referenzattributen des geprüften flüssigen Artikels aufweist.
    Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfassen die physikalischen Attribute zumindest die Dichte und Atomzahl des geprüften flüssigen Artikels.
  • Bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird das Transmissionsbild als eine Anleitung für die Doppelspektrum-Abtastung verwendet, und somit kann die Erfassungsgeschwindigkeit verbessert werden, ohne eine Erfassungsgenauigkeit zu senken. Ferner kann bestimmt werden, ob der flüssige Artikel eine Zwischenschicht aufweist, und zwar mittels des Transmissionsbilds.
  • Zudem kann durch ein Vergleichen der gemessenen Dichte und Atomzahl mit einer Referenzdichte und -atomzahl bestimmt werden, ob Drogen (beispielsweise Kokain etc.) in flüssigen Artikeln (beispielsweise Alkohol) versteckt sind.
  • Zusätzlich wird gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform ein Prüfvorgang erleichtert, weil die Bedienperson eine jegliche Position spezifizieren kann, um die Doppelspektrum-CT-Abtastung durchzuführen.
  • Ferner wird eine unterteilte Trommel verwendet, wenn eine Mehrzahl von Artikeln geprüft werden soll, und so kann ohne Weiteres bestimmt werden, welcher der flüssigen Artikel verdächtig ist.
  • Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus den folgenden detaillierten Beschreibungen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen deutlicher.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 ein schematisches Diagramm einer Prüfvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    • 2 ein Blockdiagramm des Computerdatenprozessors 60 bei der Prüfvorrichtung von 1;
    • 3 ein Blockdiagramm der Steuerung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    • 4 eine Struktur, die zum Speichern von Identifikationsinformationen und Information bzgl. Zuschreibung verschiedener flüssiger Artikel in einer Datenbank verwendet wird;
    • 5 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer DR-Bilderzeugung und einer CT-Bilderzeugung zeigt;
    • 6 ein Beispiel des Ergebnisses der DR-Bilderzeugung;
    • 7 ein anderes Beispiel des Ergebnisses der DR-Bilderzeugung;
    • 8 ein Flussdiagramm des Flüssigartikelprüfverfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    • 9 ein Flussdiagramm des Prozesses einer DR-Bilderzeugung;
    • 10 eine Anordnung der DR-Bilddaten, die durch die Erfassungs- und Sammelvorrichtung während des Prozesses der DR-Bilderzeugung gesammelt wurden;
    • 11 ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Bestimmen einer CT-Abtastposition durch ein Verarbeiten eines DR-Bilds;
    • 12 einen Prozess für eine CT-Bilderzeugung;
    • 13 eine Anordnung der CT-Projektionsdaten während des Prozesses der CT-Bilderzeugung;
    • 14 einen Prozess zum Messen der Attribute der Flüssigkeit;
    • 15 einen Prozess zum Erweitern der Datenbank;
    • 16A und 16B Diagramme von CT-Bildern, die in dem Fall rekonstruiert worden sind, dass es mehrere flüssige Artikel gibt, die geprüft werden sollen, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    • 17A bis 17K einen Prozess, wie die CT-Rekonstruktionsbilder und/oder der Trägermechanismus zu drehen sind, um mit der Position vor einer CT-Abtastung ausgerichtet zu sein;
    • 18 ein Flussdiagramm zum Durchführen eines Prüfvorgangs in dem Fall, dass es mehrere Artikel gibt, die geprüft werden sollen;
    • 19 eine Draufsicht des Trägermechanismus gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    • 20 eine Seitenansicht einer unterteilten Trommel gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    • 21 eine Draufsicht einer unterteilten Trommel;
    • 22 eine untere Ansicht einer unterteilten Trommel;
    • 23 einen Prozess, wie die unterteilte Trommel und die Markierung während eines Prüfvorgangs automatisch zu erfassen sind;
    • 24A bis 24D ein Diagramm eines Prozesses zum Drehen der Trommel während des Prüfvorgangs;
    • 25 ein Flussdiagramm des Prüfvorgangs gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    • 26A eine Veränderungskurve der Dichte, nachdem Drogen in der Flüssigkeit versteckt sind;
    • 26B eine Veränderungskurve der Atomzahl, nachdem Drogen in der Flüssigkeit versteckt sind;
    • 26C eine Veränderungskurve der charakteristischen Dichte, nachdem Drogen in der Flüssigkeit versteckt sind;
    • 27 ein Flussdiagramm des Prüfvorgangs gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    • 28 ein Diagramm zum Erläutern eines CT-Spiralabtastprozesses des flüssigen Artikels; und
    • 29A bis 29M Diagramme, die die Bilder darstellen, die durch ein Durchführen einer CT-Spiralabtastung an dem flüssigen Artikel erhalten werden.
  • Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun hierin im Folgenden unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen ausführlicher beschrieben. In den Zeichnungen werden die gleichen Bezugszeichen zum Bezeichnen der gleichen oder von ähnlichen Komponenten verwendet, die in unterschiedlichen Figuren gezeigt sind. Der Deutlichkeit halber wird die detaillierte Beschreibung der bekannten Funktion und Struktur, die hierin enthalten sind, weggelassen, was andernfalls den Gegenstand der Erfindung abschwächen würde.
  • [ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL]
  • 1 ist ein schematisches Diagramm der Struktur einer Prüfvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Wie es in 1 gezeigt ist, weist die Prüfvorrichtung gemäß der Erfindung eine Strahlungsquelle 10 zum Emittieren von Doppelspektrum-Röntgenstrahlen für eine Prüfung, z. B. eine Röntgenmaschine; einen Trägermechanismus 40, der den flüssigen Artikel 20, der geprüft werden soll, trägt und sich um eine Achse Z desselben drehen kann und steigen oder sinken kann, um den flüssigen Artikel 20 in den Prüfbereich zu bringen, damit die Strahlungen, die durch die Strahlungsquelle 10 emittiert werden, den geprüften flüssigen Artikel 20 durchlaufen können; eine Erfassungs- und Sammeleinrichtung 30, die ein integriertes Modul eines Detektors und eines Datensammlers ist, die verwendet wird, um die Doppelspektrum-Strahlungen, die durch den flüssigen Artikel 20 durchgelassen werden, zu erfassen, um analoge Signale zu gewinnen, und die analogen Signale in digitale Signale umzuwandeln, und daher die Abtastdaten des flüssigen Artikels 20 bezüglich der Hochenergieröntgenstrahlen und Niederenergieröntgenstrahlen auszugeben; eine Steuerung 50, die jede Komponente des ganzen Systems steuert, so dass dieselben synchron wirksam sind; und einen Computerdatenprozessor 60 zum Verarbeiten der Daten, die durch den Datensammler gesammelt werden, und Ausgeben von Prüfergebnissen aufweist.
  • Wie es in 1 gezeigt ist, ist die Strahlungsquelle 10 an einer Seite des Trägermechanismus 40 platziert, der den flüssigen Artikel 20 trägt, der geprüft werden soll, während die Erfassungs- und Sammeleinrichtung 30 an der anderen Seite des Trägermechanismus 40 platziert ist. Die Erfassungs- und Sammeleinrichtung 30 weist einen Detektor und einen Datensammler zum Gewinnen der DR-Daten und der Mehrwinkelprojektionsdaten des flüssigen Artikels 20 auf. Der Datensammler weist eine Signalverstärkungs- und Formungsschaltung auf, die unter einem (Strom-) Integrationsmodus oder Puls- (Zähl-) Modus wirksam ist. Das Datenausgangskabel der Erfassungs- und Sammeleinrichtung 30 ist mit dem Computerdatenprozessor 60 verbunden, um die gesammelten Daten in den Computerdatenprozessor 60 gemäß Auslöseanweisungen zu speichern.
  • Daneben weist die Prüfvorrichtung ferner einen zylindrischen Artikeldurchgang auf, der aus Metallen hergestellt ist und Öffnungen an unteren Abschnitten einer Seitenwand aufweist, um zu ermöglichen, dass der flüssige Artikel 20 durch Strahlung bestrahlt werden kann, und Strahlung abzuschirmen, die die flüssigen Artikel 20 nicht bestrahlen. Der geprüfte flüssige Artikel 20 ist in dem Artikeldurchgang platziert.
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm des Computerdatenprozessors 60 von 1. Wie es in 2 gezeigt ist, sind die Daten, die durch den Datensammler gesammelt werden, in dem Speicher 61 durch eine Schnittstelleneinheit 68 und einen Bus 64 gespeichert. Die Konfigurationsdaten und -Programme des Computerdatenprozessors sind in dem ROM (Read Only Memory = Nur-Lese-Speicher) 62 gespeichert. Der RAM (Random Access Memory = Direktzugriffsspeicher) 63 wird zum temporären Speichern verschiedener Daten während der Betriebsprozedur des Prozessors 66 verwendet. Daneben sind auch Computerprogramme für eine Datenverarbeitung und eine vorkompilierte Datenbank in dem Speicher 61 gespeichert, wobei die Datenbank relevante Informationen verschiedener bekannter flüssiger Artikel speichert, wie beispielsweise Namen, Arten und physikalische Attribute zum Vergleichen mit den Attributen, wie beispielsweise Dichte und Atomzahl, des geprüften flüssigen Artikels, die durch den Prozessor 66 berechnet werden. Der interne Bus 64 verbindet den Speicher 61, den ROM 62, den RAM 63, das Eingabegerät 65, den Prozessor 66, das Anzeigegerät 67 und die Schnittstelleneinheit 68 miteinander.
  • Nachdem der Benutzer Betriebsbefehle durch das Eingabegerät 65, wie beispielsweise Tastaturen und Maus, eingegeben hat, weist der Anweisungscode der Computerprogramme den Prozessor 66 an, einen vorbestimmten Datenverarbeitungsalgorithmus durchzuführen. Nachdem die Verarbeitungsergebnisse erhalten wurden, können dieselben an dem Anzeigegerät 67, wie beispielsweise einem LCD (Liquid Crystal Display = Flüssigkristallanzeige), angezeigt oder in der Form einer Druckkopie bzw. Hardcopy (Drucken) umgeleitet werden.
  • 3 zeigt ein Blockdiagramm der Steuerung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie es in 3 gezeigt ist, weist die Steuerung 50 eine Steuereinheit 51 zum Steuern der Strahlungsquelle 10, des Trägermechanismus 40 und der Erfassungs- und Sammeleinrichtung 30 basierend auf Anweisungen von dem Computer 60 auf; eine Auslösesignalerzeugungseinheit 52 zum Erzeugen von Auslösebefehlen zum Auslösen der Strahlungsquelle 10, der Erfassungs- und Sammeleinrichtung 30 und des Trägermechanismus 40, um unter der Steuerung der Steuereinheit 51 wirksam zu sein; einen ersten Antriebsmotor 55 zum Antreiben des Trägermechanismus 40, um sich zu heben oder zu senken, gemäß dem Auslösebefehl, der durch die Auslösesignalerzeugungseinheit 52 unter der Steuerung der Steuereinheit 51 erzeugt wird; eine Höheninformationsgewinnungseinheit 53 zum Rückkoppeln der Höheninformationen des Trägermechanismus an die Steuereinheit 51, wenn sich der Trägermechanismus bewegt; und eine Winkelinformationsgewinnungseinheit 54 zum Rückkoppeln des Drehwinkels des Trägermechanismus 40 an die Steuereinheit 51 während des Drehprozesses des Trägermechanismus 40.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Höheninformationsgewinnungseinheit 53 und die Winkelinformationsgewinnungseinheit 54 beides photoelektrische codierte Scheiben und dieselben weisen somit den Vorteil einer Anti-Interferenz auf.
  • Wie es oben beschrieben ist, sind in der Datenbank, die in dem Speicher 61 gespeichert ist, Identifikationsinformationen und physikalische Attribute verschiedener bekannter flüssiger Artikel in einer Baumstruktur gespeichert. 4 zeigt eine Struktur, die zum Speichern von Identifikationsinformationen und Information bzgl. Zuschreibung verschiedener flüssiger Artikel in der Datenbank verwendet wird.
  • Alle Proben sind in mehrere Unterklassen unterteilt, wie beispielsweise Unterklasse 1 (Alkohol), Unterklasse 2 (Cola), Unterklasse 3 (Milch), ..., Unterklasse n usw. Dann ist jede Unterklasse in mehrere Unterklassen unterteilt. Beispielsweise ist Unterklasse 1 (Alkohol) in Unterklasse 1.1 (Wein), Unterklasse 1.2 (Spirituosen), Unterklasse 1.3 (Bier), ..., Unterklasse 1.n usw. unterteilt. Jede Unterklasse ist weiter unterteilt. Beispielsweise ist Unterklasse 1.2 (Spirituosen) in Unterklasse 1.2.1 (Rum), Unterklasse 1.2.2 (Whisky), Unterklasse 1.2.3 (Wodka), ..., Unterklasse 1.2.n (chinesische Spirituosen) unterteilt. Eine Unterklasse ist unterteilt, bis die Differenz der Dichte und Atomzahl unter jeweiligen Proben in der Unterklasse kleiner als ein voreingestellter Wert ist, z. B. der Systemrauschpegel. Eine derartige Unterklasse ist ein Blattknoten in der Attributdatenbankstruktur.
  • Ferner ist jeder Blattknoten mit allen Namen der Vaterknoten desselben identifiziert, z. B. „40%iger Rum aus Havanna, Kuba“. Die Identifikation entspricht einer Referenzdichte und Atomzahl eins zu eins. Bei dem Prüfprozess präsentiert der Computer die Baumstruktur dem Benutzer nach Ebenen, und die Bedienperson gibt die Identifikationsinformationen nach Ebenen ein. Die Bedienperson möchte beispielsweise ein physikalisches Attribut einer Flasche 40%igem Havanna-Rum aus Kuba gewinnen, so kann er/sie eine Auswahl nach Ebenen in dem Pfad Alkohol -> Spirituosen -> Rum -> Rum aus Kuba -> Havanna-Rum -> 40 % vornehmen.
  • Der Computer nimmt eine Suche vor, wenn die menschliche Bedienperson eine Identifikation Ebene für Ebene eingibt. Wenn der Benutzer die letzte Identifikation erreicht, werden die entsprechende Referenzdichte und Atomzahl wiedergegeben.
  • 5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer DR-Bilderzeugung und einer CT-Bilderzeugung zeigt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zuerst eine DR-Bilderzeugung an dem flüssigen Artikel durchgeführt, um den flüssigen Abschnitt des flüssigen Artikels zu bestimmen, und dann wird eine CT-Bilderzeugung lediglich an dem flüssigen Abschnitt durchgeführt, um die Prüfgeschwindigkeit zu verbessern.
  • 6 und 7 zeigen jeweilige Beispiele des Ergebnisses einer DR-Bilderzeugung. Wie es in 6 gezeigt ist, kann die Flüssigkeit, nachdem eine DR-Bilderzeugung an einem flüssigen Artikel durchgeführt wird, in dem flüssigen Artikel durch eine Analyse von Pixeln bestimmt werden, wie es oben beschrieben ist. Wie es in 6 gezeigt ist, beinhaltet der flüssige Artikel lediglich eine Art von Flüssigkeit. Wie es in 7 gezeigt ist, können jedoch aufgrund unterschiedlicher Dämpfungskoeffizienten unterschiedliche Arten von Flüssigkeit, wenn zwei oder mehr Arten einer Flüssigkeit in dem flüssigen Artikel enthalten sind und mehrere Schichten bilden, die Positionen der Schichtgrenzflächen bzw. Schichtschnittstellen durch eine Analyse von Pixeln des DR-Bilds bestimmt werden, das durch eine DR-Bilderzeugung erhalten wurde. Danach kann eine CT-Bilderzeugung nacheinander an jeder Flüssigkeitsschicht durchgeführt werden.
  • 8 zeigt ein Flussdiagramm des Flüssigartikelprüfverfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie es in 8 gezeigt ist, sollten flüssige Artikel, die durch einen Passagier mitgeführt werden, eine Sicherheitsprüfung durchlaufen, beispielsweise wenn er/sie durch den Zoll geht. Bei einem Schritt S110 platziert zuerst die menschliche Bedienperson den flüssigen Artikel, der geprüft werden soll, an dem Trägermechanismus 40 und gewinnt die Identifikationsinformationen des flüssigen Artikels, z. B. 40%iger Rum, aus der Zollerklärung des Passagiers oder dem Hinweis auf einen flüssigen Artikel.
  • Bei einem Schritt S111 gibt als Nächstes die Bedienperson die Flüssigkeitsidentifikation in die Datenbank ein, so dass das System eine Referenzdichte und eine Referenzatomzahl gewinnt. Dann drückt die Bedienperson einen Startknopf, um eine DR-Abtastung zu beginnen, um ein DR-Bild zu erzeugen, wie es in 6 und 7 gezeigt ist.
  • Wie es oben beschrieben ist, besteht der Zweck einer DR-Abtastung darin, ein Transmissionsbild der geprüften flüssigen Artikel zu gewinnen, so dass gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform die Bedienperson die interne Struktur der geprüften flüssigen Artikel erkennen kann, um Positionen in dem DR-Bild zu spezifizieren, an denen eine CT-Bilderzeugung durchgeführt werden sollte. Die Systemsoftware verwendet erfindungsgemäß das DR-Bild, um automatisch die Positionen der flüssigen Schichten zu identifizieren und die folgende CT-Bilderzeugung anzuleiten. Der detaillierte Prozess der DR-Bilderzeugung wird unten beschrieben.
  • Es ist zu beachten, dass die DR-Abtastung optional ist. Die CT-Abtastung kann durch ein direktes Spezifizieren mehrerer Personen ohne eine Anleitung der DR-Abtastung durchgeführt werden, um die Prüfgeschwindigkeit zu verbessern. Es wurde beispielsweise herausgefunden, dass die meisten flüssigen Artikel zumindest 5 cm Flüssigkeit in der Höhe aufweisen; somit kann 5 cm von dem unteren Ende als eine vorspezifizierte Abtastposition verwendet werden. Ferner kann die Bedienperson die Größe des geprüften Artikels visuell erfassen und spezifiziert eine ordnungsgemäße Höhe experimentell. Die Abtasthöhe von in Dosen gefüllter Coca Cola kann als 3 cm gesetzt sein, während die Abtasthöhe einer Flasche Wein mit einem dicken unteren Ende als 10 cm gesetzt sein kann.
  • Nachdem das DR-Bild erhalten wurde, können die CT-Abtastpositionen entweder erfindungsgemäß durch eine automatische Analyse des DR-Bilds (Schritt S113A) oder nicht erfindungsgemäß dadurch bestimmt werden, dass die Bedienperson das Eingabegerät 65, wie beispielsweise eine Maus, verwendet (Schritt S113B), oder durch eine Mischung beider Verfahren. Auf eine derartige Weise wird eine CT-Abtastung lediglich an bestimmten Positionen in den flüssigen Artikeln durchgeführt, so dass die Prüfung beschleunigt ist, ohne die Prüfqualität zu vermindern.
  • Dann wird der CT-Abtastprozess bei einem Schritt S114 an den bestimmten Positionen in den flüssigen Artikeln durchgeführt, um CT-Projektionsdaten zu erhalten, und ein CT-Bild wird basierend auf den CT-Projektionsdaten rekonstruiert. Jedes Pixel des CT-Bilds bezeichnet die Dichte, Atomzahl und andere physikalische Attribute eines entsprechenden Abschnitts in den flüssigen Artikeln.
  • Als Nächstes analysiert der Computer das CT-Bild durch ein Ausführen eines Analyseprogramms und erhält die gemessene Dichte und Atomzahl bei einem Schritt S115. Bei einem Schritt S116 werden dann die gemessene Dichte und Atomzahl mit einer Referenzdichte und Atomzahl verglichen, die aus der Datenbank abgerufen wurden, um zu bestimmen, ob dieselben konsistent sind, wie beispielsweise ob die Differenz zwischen denselben kleiner als eine vorbestimmte Schwelle ist. Bei einem Schritt S117 wird angegeben, dass der flüssige Artikel verdächtig ist, falls die Differenz größer als die vorbestimmte Schwelle ist, und die Bedienperson wird alarmiert oder das Prüfergebnis wird gedruckt.
  • Ein detaillierter Vorgang jedes Schritts wird mit Bezug auf 9 - 14 beschrieben. 9 zeigt ein Flussdiagramm des Prozesses einer DR-Bilderzeugung und 10 zeigt die Anordnung der DR-Bilddaten, die durch die Erfassungs- und Sammeleinrichtung 30 während des Prozesses der DR-Bilderzeugung gesammelt wurden.
  • Wie es in 9 gezeigt ist, wird während der DR-Bilderzeugung bei einem Schritt S210 ein Befehl an die Steuerung 50 von dem Computer 60 gesendet, um den Trägermechanismus 40 anzutreiben, um sich vertikal entlang dem Artikeldurchgang 20 zu bewegen. Die Steuerung 50 überwacht die Höhe des Trägermechanismus in Echtzeit durch die Höheninformationsgewinnungseinheit 53, wenn sich der Trägermechanismus vertikal bewegt.
  • Bei einem Schritt S211 sendet die Steuerung 50 ein Auslösesignal an die Erfassungs- und Sammeleinrichtung 30 in Intervallen einer bestimmten Höhe (beispielsweise 1 mm). Die Erfassungs- und Sammeleinrichtung 30 empfängt das Auslösesignal und sammelt dann Ausgangssignale von jedem Detektor, um Hochenergieerfassungsdaten und Niederenergieerfassungsdaten zu erhalten, und speichert dieselben in dem internen Puffer derselben.
  • Bei einem Schritt S212 wird bestimmt, ob der Trägermechanismus 40 eine spezifizierte Höhe erreicht oder nicht, wie beispielsweise 500 mm. Falls nicht, dann geht der Ablauf zu dem Schritt S210 über.
  • Falls der Trägermechanismus 40 bei der spezifizierten Höhe ankommt, dann sendet die Steuerung 50 kein Auslösesignal an die Erfassungs- und Sammeleinrichtung 30. Der Computer 60 liest gesammelte Hoch- und Niederenergieerfassungsdaten von der Erfassungs- und Sammeleinrichtung 30 und ordnet dieselben in einer Matrix an, um ein DR-Bild zu erzeugen. Jedes Pixel des DR-Bilds zeichnet die Restintensität der Strahlungen nach einem Hindurchtreten durch den Artikel, einschließlich einer Niederenergiestrahlungsintensität und einer Hochenergiestrahlungsintensität auf.
  • Wie es oben beschrieben ist, werden die CT-Abtastpositionen basierend auf dem DR-Bild bestimmt. Durch entweder eine erfindungsgemäße automatische Identifikation oder eine nicht erfindungsgemäße manuelle Identifikation wird zuerst eine Zeilen-ID in dem DR-Bild erhalten und wird dann durch den Computer die ID in die Höhe des Trägermechanismus umgewandelt und wird die Steuerung 50 angewiesen, den Trägermechanismus 40 zu einer spezifizierten Position anzutreiben und wird dann eine CT-Bilderzeugung durchgeführt.
  • Im Flussdiagramm der DR-Bilderzeugung entspricht jede Zeile des DR-Bilds einer Höhe des Trägermechanismus 40. Falls angenommen wird, dass die Höhe des Trägermechanismus 0 beträgt, wenn die DR-Bilderzeugung beginnt, sich der Trägermechanismus 40 während der Bilderzeugung senkt und eine Sammlung in Intervallen von h mm ausgelöst wird, dann entspricht die m-te Zeile in dem DR-Bild einer Höhe von -m*h des Trägermechanismus.
  • 11 zeigt ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Bestimmen einer CT-Abtastposition durch eine Verarbeitung an dem DR-Bild.
  • Bei dem DR-Bild wird der flüssige Artikel im Allgemeinen in einen Flaschenboden, einen flüssigen Abschnitt, einen Flaschenhals, einen Flaschendeckel usw. unterteilt. Der flüssige Abschnitt wird durch eine Bildanalysetechnik extrahiert und dann können die CT-Abtastpositionen bestimmt werden.
  • Bei einem Schritt S310 kann ein Einzelwert-DR-Bild mit geringem Rauschen erhalten werden durch Integrieren und Glätten der Hoch- und Niederenergiedaten des DR-Bilds. Das spezifische Verfahren zum Integrieren der Hoch- und Niederenergiedaten beispielsweise kann eine Auswahl von entweder den Hoch- oder den Niederenergiedaten als dem Integrationsergebnis oder eine gewichtete Kombination der Hoch- und Niederenergiedaten sein. Das Glättungsverfahren kann ein Filterprozess des Bilds mit einem Gaußschen Filter sein.
  • Bei einem Schritt S311 wird der flüssige Artikel (Vordergrund) in dem geglätteten DR-Bild extrahiert und wird die Luft (Hintergrund) entfernt. Das spezifische Verfahren kann eine Schwelle setzen und Pixel mit Werten über der Schwelle als Vordergrundpixel und andere Pixel als Hintergrundpixel nehmen. Das Prinzip eines Verwendens einer Schwelle, um den Hintergrund zu entfernen, besteht darin, dass der flüssige Artikel die Strahlungen blockiert, und somit weisen die entsprechenden Pixel in dem DR-Bild niedrige Werte auf (das DR-Bild zeichnet die Restintensität der Strahlungen auf).
  • Bei einem Schritt S312 werden Horizontalkantenpixel in dem geglätteten DR-Bild extrahiert. Das spezifische Verfahren besteht darin, die Differenz zwischen jedem Pixel in dem DR-Bild und einem benachbarten Pixel am nächsten in vertikaler Richtung zu berechnen und das Pixel als das Horizontalkantenpixel zu nehmen, falls die Differenz größer als eine Schwelle ist.
  • Bei einem Schritt S313 werden Horizontalkantenzeilen in dem geglätteten DR-Bild extrahiert. Die Horizontalkantenzeilen entsprechen der Grenzfläche zwischen dem Boden und der Flüssigkeit, der Grenzfläche zwischen der Flüssigkeit und der Luft und der Grenzfläche zwischen dem Deckel und der Luft oder Grenzflächen in dem Behälter zwischen unterschiedlichen Flüssigkeitsschichten. Das Verfahren, um die Horizontalkantenzeilen zu erlangen, besteht darin, ein Verhältnis der Anzahl der Horizontalkantenpixel und der Anzahl von Vordergrundpixeln in jeder Zeile zu berechnen und die Zeile als die Horizontalkantenzeile zu nehmen, falls das Verhältnis größer als eine Schwelle (beispielsweise 50 %) ist.
  • Bei einem Schritt S314 wird das DR-Bild vertikal unterteilt und nichtflüssige Regionen werden ausgeschlossen. Horizontalkantenzeilen in dem DR-Bild unterteilen das DR-Bild in eine Anzahl von Regionen, einschließlich eines Flaschenbodens, eines flüssigen Abschnitts (kann mehrere Schichten in unterschiedlichen Dichten aufweisen), eines Beabstandungsabschnitts innerhalb der Flasche (falls vorhanden) und eines Flaschendeckels. Die nichtflüssigen Regionen können durch Einrichten einer Auswahlregel ausgeschlossen werden, die wie folgt lauten kann:
    1. a) In der vertikalen Richtung wird eine Region ausgeschlossen, bei der die Anzahl von Zeilen geringer als eine Schwelle ist. Die Region mit einer geringen Anzahl von Zeilen ist eine Region geringer Dicke, die der Flaschenboden, der Flaschendeckel oder ein Beabstandungsabschnitt bei dem oberen Ende der Flasche (beispielsweise die Luft an dem oberen Ende einer Dose) sein könnte. Die Schwelle kann durch ein Untersuchen des Flaschenbodens, des Flaschendeckels und der Dicke der Luft in dem Behälter verschiedener Behälter von Flüssigkeitspackungen gesetzt bzw. festgelegt werden.
    2. b) In der horizontalen Richtung wird eine Region ausgeschlossen, bei der eine durchschnittliche Vordergrundpixelanzahl jeder Zeile niedriger als eine Schwelle ist. Eine derartige Region ist im Allgemeinen der schlanke Flaschenhals. Die Schwelle kann durch ein Gewinnen der Breite der Flaschenhälse verschiedener Behälter einer Flüssigkeitsverpackung gesetzt werden.
  • Bei einem Schritt S315 wird die CT-Abtastposition der Flüssigkeitsregion(en) bestimmt, um jeweilige Schichten der Flüssigkeit zu lokalisieren, wobei die nichtflüssigen Regionen ausgeschlossen werden. Die mittleren Zeilen in der Höhenrichtung dieser Regionen werden als die CT-Abtastpositionen genommen.
  • Oben beschrieben ist der Prozess zum automatischen Bestimmen der CT-Abtastpositionen. In dem Fall eines nicht erfindungsgemäßen manuellen Spezifizierens der Abtastpositionen spezifiziert die Bedienperson über das Eingabegerät 65 direkt Zeilen an dem angezeigten DR-Bild als die CT-Abtastpositionen.
  • 12 zeigt einen Prozess einer CT-Bilderzeugung und 13 zeigt die Anordnung der CT-Projektionsdaten während des Prozesses der CT-Bilderzeugung.
  • Nachdem die CT-Positionen bestimmt wurden, wird, wie es in 12 gezeigt ist, ein CT-Bilderzeugungsprozess durchgeführt, d. h. es wird eine CT-Bilderzeugung an den bestimmten CT-Abtastpositionen durchgeführt, um ein Dichte-Atomzahl-Bild einer Scheibe (slice) des geprüften Artikels zu erzeugen, um die Dichte und Atomzahl der Flüssigkeit zu messen. Wie es oben beschrieben ist, wird die CT-Bilderzeugung lediglich an den typischen Positionen durchgeführt, und somit kann Zeit eingespart werden.
  • Bei einem Schritt S410 sendet der Computer 60 einen Befehl an die Steuerung 50, um den Trägermechanismus 40 anzutreiben, um sich um einen Winkel zu drehen, wie beispielsweise ein Grad. Die Steuerung 50 überwacht den Winkel des Trägermechanismus in Echtzeit über die Winkelinformationsgewinnungseinheit 54, während sich der Trägermechanismus dreht.
  • Bei einem Schritt S411 sendet der Monitor 50 ein Auslösesignal an die Erfassungs- und Sammeleinrichtung 30 nach einer Drehbewegung von einem Grad. Die Erfassungs- und Sammeleinrichtung 30 empfängt das Auslösesignal und sammelt Ausgangssignale von jeweiligen Detektoren und sichert dieselben in dem internen Puffer derselben.
  • Bei einem Schritt S412 wird als Nächstes bestimmt, ob ein kumulierter Drehwinkel einen Zyklus (eines spezifizierten Winkels) erreicht oder nicht. Falls nicht, dann geht der Ablauf zu Schritt dem S410 über und fährt mit dem obigen Prozess fort.
  • Falls der kumulierte Drehwinkel einen spezifizierten Winkel (wie beispielsweise 360 Grad) erreicht, dann endet bei einem Schritt S413 die Drehbewegung und die Steuerung 50 sendet kein Auslösesignal an die Erfassungs- und Sammeleinrichtung 30 mehr. Der Computer 60 liest gesammelte Hoch- und Niederenergiedetektorsignale aus der Erfassungs- und Sammeleinrichtung 30 und ordnet dieselben in einer Datenmatrix an, um CT-Projektionsdaten zu erzeugen, wie es in 13 gezeigt ist. Jedes Pixel der CT-Projektionsdaten zeichnet die Restintensität der Strahlungen nach einem Durchlaufen des Artikels auf, einschließlich der Niederenergiestrahlungsintensität und der Hochenergiestrahlungsintensität.
  • Bei einem Schritt S414 rekonstruiert der Computer 60 ein tomographisches Bild der Dichte und Atomzahl, d. h. ein CT-Bild, aus den Hoch- und Niederenergie-CT-Projektionsdaten durch einen Doppelspektrumsrekonstruktionsalgorithmus. Jedes Pixel des CT-Bilds zeichnet die Dichte und Atomzahl des geprüften Artikels an der Position auf, die dem Pixel entspricht.
  • Der Prozess des Rekonstruierens eines tomographischen Bilds aus den Hoch- und Nieder-CT-Projektionsdaten wird unten beschrieben.
  • • Mathematisches Prinzip einer CT
  • Eine eindimensionale Funktion pθ(t) kann durch ein lineares Integrieren einer zweidimensionalen Verteilung u(x,y) entlang einer Richtung θ erhalten werden, wobei auf die Funktion als die Projektion von u(x,y) in einem Winkel θ Bezug genommen wird. Falls pθ(t) von jeweiligen Richtungen erhalten wurden, dann kann die zweidimensionale Verteilung u(x,y) durch eine Radon-Transformation genau berechnet werden. Der Prozess des Berechnens einer zweidimensionalen Verteilung aus einer Projektion wird als Rekonstruktion bezeichnet.
  • Bei einer echten Anwendung kann eine Projektion eines Dämpfungskoeffizienten einer Scheibe eines Artikels in jeweilige Richtungen durch eine Röntgenquelle und einen Detektor, der sich um den Artikel auf einer Kreisbahn dreht, gemessen werden. Dann kann die zweidimensionale Verteilung des Dämpfungskoeffizienten aus dem CT-Prinzip rekonstruiert werden.
  • • Basismaterialzerlegungsmodell
  • In dem Energiebereich eines Mini-Röntgen-Sicherheitsprüfsystems (< 200 keV) kann der Dämpfungskoeffizient von Strahlung näherungsweise als folgende Formel (1) ausgedrückt werden. μ ( E ) = a 1 f p ( E ) + a 2 f KN ( E )
    Figure DE102008050305B4_0001
     a 1 = ρ Z M Z n
    Figure DE102008050305B4_0002
     a 2 = ρ Z M
    Figure DE102008050305B4_0003
  • In Formel (1) wird der lineare Dämpfungskoeffizient, µ(E), als eine Funktion der Röntgenenergie E zerlegt zu fp(E), was den Beitrag aus einem photoelektrischen Effekt bezeichnet, und fKN (E), dem Compton-Effekt. Sowohl fp (E) als auch -fKN (E) weisen bekannte Formeln auf, die hier weggelassen sind. Die Zerlegungskoeffizienten a1 und a2 sind auf die Atomzahl, Massenzahl und Dichte bezogen, wobei Formeln in (2) und (3) gezeigt sind, wobei Z die Atomzahl bezeichnet, M die Massenzahl bezeichnet, ρ die Dichte (g/cm3) bezeichnet und n eine Konstante ist.
  • Gemäß der Formel (1) kann bei einer gegebenen Röntgenenergieverteilung der lineare Dämpfungskoeffizient jeder Substanz durch lediglich zwei Koeffizienten a1 und a2 eindeutig bestimmt werden. Falls man deshalb zwei Basismaterialien auswählt, wie beispielsweise Kohlenstoff und Aluminium, dann können alle anderen Materialien als die lineare Kombination der linearen Dämpfungskoeffizienten dieser Basismaterialien ausgedrückt werden, wie es in der folgenden Formel (4) gezeigt ist. μ ( E ) = b 1 μ 1 ( E ) + b 2 μ 2 ( E )
    Figure DE102008050305B4_0004
  • Formel (4) ist bloß eine lineare Transformation der Formel (1), wobei µ1 (E) und µ2 (E) die linearen Dämpfungskoeffizienten der zwei ausgewählten Basismaterialien sind und b1 und b2 Basismaterialkoeffizienten genannt werden. Eine andere Interpretation der Formel (4) besteht darin, dass der lineare Dämpfungskoeffizient irgendeines Materials als eine gewichtete Summe der linearen Dämpfungskoeffizienten von zwei Basismaterialien betrachtet werden kann.
  • Dann definiert man eine charakteristische Dichte, p*, als das Produkt des Verhältnisses der doppelten Atomzahl und der Massenzahl mit der Dichte, wie bei Formel (5). ρ * = ρ 2 Z M
    Figure DE102008050305B4_0005
  • Es sei angenommen, dass die Atomzahlen und charakteristischen Dichten der zwei Basismaterialien bereits bekannt sind als (Z1 , ρ1 *) bzw. (Z2 , ρ2 *), und somit können die Atomzahl und die charakteristische Dichte irgendeines Materials aus den folgenden Formeln (1) - (4) wie folgt abgeleitet werden. ρ * = b 1 ρ 1 * + b 2 ρ 2 *
    Figure DE102008050305B4_0006
     Z = ( b 1 ρ 1 * Z 1 n + b 2 ρ 2 * Z 2 n b 1 ρ 1 * + b 2 ρ 2 * ) 1 /n
    Figure DE102008050305B4_0007
  • • Basismaterialprojektionsmodell
  • Das Energiespektrum, das durch eine Röntgenröhre erzeugt wird, ist typischerweise ein kontinuierliches Spektrum. Die Energieantwortfunktion eines Detektors auf Röntgenstrahlen ist nicht konstant. Wenn angenommen wird, dass das Produkt des Energiespektrums N(E) und der Energieantwortfunktion Pd(E) somit S(E) lautet und S(E) wie folgt normiert ist, ∫ 0 E m S ( E ) d E = 1
    Figure DE102008050305B4_0008
    dann kann die Projektion an einer Projektionslinie als folgende Integration ausgedrückt werden: p = − ln I I 0 = − ln ∫ 0 E m S ( E ) exp ( − ∫ l μ ( E , x , y ) d l ) d E
    Figure DE102008050305B4_0009
    wobei I0 und I die Detektorablesungen vor bzw. nach einer Dämpfung der Strahlung durch den Artikel bezeichnen, Em die maximale Energie der Strahlung bezeichnet und 1 den Weg der Strahlung bezeichnet.
  • Die obige Formel (9) zeigt die Beziehung zwischen der gemessenen Projektion p und der zweidimensionalen Verteilung µ(x,y). Es ist offensichtlich, dass die Formel (9) nicht die lineare Integration von µ(x,y) ist, weil die Röntgenenergie keine Konstante ist und somit nicht die Anforderung des mathematischen Prinzips der CT erfüllt.
  • Der herkömmliche Rekonstruktionsalgorithmus vernachlässigt eine derartige Abhängigkeit, und in der Folge wird das rekonstruierte Bild von µ(x,y) ein Cupping-Artefakt aufweisen, das auch Aufhärtungsartefakt genannt wird. Falls man zwei Sätze von µ(x,y) durch einen herkömmlichen Rekonstruktionsalgorithmus berechnet und dann Informationen wie die Atomzahl und Dichte ableitet, wird das Ergebnis ebenfalls Artefakte aufweisen.
  • Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem mit einem Basismaterialzerlegungsmodell. Wenn man Formel (4) in Formel (9) einsetzt, erhält man ein Basismaterialprojektionsmodell, p = − ln ∫ 0 E m S ( E ) exp ( − ∫ l [ μ ( E ) b 1 ( x , y ) + μ 2 ( E ) b 2 ( x , y ) ] d l ) d E
    Figure DE102008050305B4_0010
  • Es gelte ∫ l b 1 ( x , y ) d l = B 1
    Figure DE102008050305B4_0011
     ∫ l b 2 ( x , y ) d l = B 2
    Figure DE102008050305B4_0012
    wobei B1 und B2 als die Projektion der Basismaterialkoeffizienten b1(x,y) und b2(x,y) bezeichnet werden. Dann können die Doppelspektrumprojektionsdaten durch Sammeln der Projektionsdaten in einem Doppelspektrum wie folgt erhalten werden. p 1 ( B 1 , B 2 ) = − ln ∫ 0 E 1 S 1 ( E ) exp [ − B 1 μ 1 ( E ) − B 2 μ 2 ( E ) ] d E
    Figure DE102008050305B4_0013
     p 2 ( B 1 , B 2 ) = − ln ∫ 0 E 2 S 2 ( E ) exp [ − B 1 μ 1 ( E ) − B 2 μ 2 ( E ) ] d E
    Figure DE102008050305B4_0014
    wobei E1 die maximale Energie der Niederenergiestrahlen bezeichnet und E2 die maximale Energie der Hochenergiestrahlen bezeichnet. Nachdem (p1 , p2 ) gemessen ist, kann (B1 , B2 ) basierend auf den Formeln (13) und (14) gelöst werden, was in dem nächsten Abschnitt beschrieben wird. Und nachdem (B1 , B2 ) bei allen Winkeln erhalten wurde, kann die Verteilung der Basismaterialkoeffizienten b1(x,y) und b2(x,y) gemäß der CT-Rekonstruktionstheorie rekonstruiert werden. Dann können die Atomzahl und charakteristische Dichteverteilung des Artikels und der lineare Dämpfungskoeffizient irgendeiner Energie gemäß dem Basismaterialzerlegungsmodell berechnet werden.
  • • Lösung der Basismaterialkoeffizientenprojektion (B1 , B2 )
  • Beide Formeln (13) und (14) sind logarithmische Integralformeln, die nicht analytisch gelöst werden können. Das herkömmliche nichtlineare iterative Verfahren benötigt viele Berechnungen und kann nicht ohne Weiteres stabile Lösungen erhalten.
  • Es ist zu beachten, dass die gemessene Doppelspektrumprojektion wie folgt ausgedrückt werden kann, nachdem die Strahlungen die Basismaterialien 1 und 2 mit einer Dicke von d1 und d2 durchlaufen: p 1 = − ln ∫ 0 E 1 S 1 ( E ) exp [ − d 1 μ 1 ( E ) − d 2 μ 2 ( E ) ] d E
    Figure DE102008050305B4_0015
     p 2 = − ln ∫ 0 E 2 S 2 ( E ) exp [ − d 1 μ 1 ( E ) − d 2 μ 2 ( E ) ] d E
    Figure DE102008050305B4_0016
  • Wenn man Formeln (13) und (14) mit (15) und (16) vergleicht, ist zu erkennen, dass das gemessene Projektionspaar (p1 , p2 ) das gleiche ist. Das heißt, das Projektionsdatenpaar (B1 , B2 ) der Basismaterialien ist das gleiche wie das Dickenpaar (d1 , d2 ) der Basismaterialien. Deshalb kann die Entsprechung zwischen dem Doppelspektrum-Projektionsdatenpaar (p1 , p2 ) und dem Basismaterialkoeffizientenprojektionsdatenpaar (b1 , b2 ) durch Messen der Doppelspektrumprojektion eines unterschiedlichen Dickenpaars erhalten werden und eine Nachschlagtabelle kann erzeugt werden. Ein Paar (b1 , b2 ) kann aus (p1 , p2 ) gemäß der Nachschlagtabelle durch eine lineare Interpolation anstelle eines komplexen Lösungsprozesses berechnet werden.
  • 14 zeigt den Prozess zum Messen der Attribute der Flüssigkeit.
  • Wie es in 14 gezeigt ist, werden bei einem Schritt S510 das Dichtebild und das Atomzahlbild integriert und geglättet, um ein Einzelwert-CT-Bild mit geringem Rauschen zu erzeugen. Das spezifische Integrationsverfahren kann eine Auswahl von entweder dem Dichtebild oder dem Atomzahlbild als das Integrationsergebnis oder eine gewichtete Kombination beider Bilder sein. Das spezifische Glättungsverfahren kann ein Filtern des Bilds mit einem Gaußschen Filter sein.
  • Bei einem Schritt S511 werden die geprüften Artikel (Vordergrund, einschließlich der Flüssigkeit und der Packung derselben) in dem geglätteten CT-Bild extrahiert und wird das Luftbild (Hintergrund) entfernt. Ein spezifisches Verfahren besteht darin, eine Schwelle zu setzen und Pixel mit Werten über der Schwelle als Vordergrundpixel und andere Pixel als Hintergrundpixel zu nehmen. Der Grund besteht darin, dass die Dichte und Atomzahl von Luft beinahe null sind, wohingegen diese des geprüften flüssigen Artikels relativ größer sind.
  • Bei einem Schritt S512 werden die Flüssigkeitspixel in den Vordergrundpixeln extrahiert. Ein spezifisches Verfahren zur Extraktion kann die folgenden Schritte umfassen. Zuerst erstellt dasselbe ein binäres Bild, das dem CT-Bild entspricht, wobei der Wert der Vordergrundpixel auf Eins gesetzt wird, der Wert der Hintergrundpixel auf Null. Dann wird eine morphologische Erosionstechnik auf das binäre Bild angewandt, um die Verpackung zu entfernen, da die Flüssigkeit sich immer im Inneren der Verpackung befindet. Die Zeiten von Korrosionen können gemäß der Dicke der Verpackung gesetzt sein.
  • Bei einem Schritt S513 können die durchschnittliche Dichte und durchschnittliche Atomzahl von allen der Flüssigkeitspixel in dem CT-Bild als das Ausgangsergebnis dieser Messung berechnet werden.
  • Falls ferner der DR-Bildanalyseprozess zu dem Ergebnis gelangt, dass die Flüssigkeit mehrere Schichten aufweist, werden die obigen Schritte bezüglich jeder Schicht wiederholt, um zu bestimmen, ob irgendeine Schicht verdächtig ist. Die Bedienperson kann über das endgültige Prüfergebnis informiert werden.
  • Falls ferner die Informationen der flüssigen Artikel in der Datenbank ungenügend sind, d. h. die Systembedienperson die Identifikationsinformationen eines bestimmten Artikels nicht finden kann, kann die Datenbank erweitert werden. Anders ausgedrückt kann die Datenbank nicht nur durch den Produkthersteller in der Fabrik gefüllt werden, sondern auch durch die Bedienperson vor Ort erweitert werden. Wenn beispielsweise eine neue Art eines Getränks auf den Markt kommt, kann die Bedienperson Referenzdichte und Referenzatomzahl aus Proben des Getränks erzeugen. 15 zeigt den Prozess eines Erweiterns der Datenbank.
  • Die grundlegende Prozedur zum Hinzufügen eines Artikels zu der Datenbank besteht darin, die Referenzdichte und Atomzahl desselben zu messen, demselben eine eindeutige Identifikation zuzuweisen und denselben dann in den Identifikationsbaum mit der Referenzdichte und Atomzahl einzufügen.
  • Wie es in 15 gezeigt ist, schaltet die Bedienperson bei einem Schritt S610 das System ein und loggt bzw. bucht sich in die Datenbankerweiterungsschnittstelle ein. Das System tritt nach einer Selbstprüfung in den Bereitschaftszustand ein. Dann platziert die Bedienperson einen flüssigen Artikel, der geprüft werden soll und von dem gewünscht wird, dass derselbe in die Datenbank hinzugefügt wird, an dem Trägermechanismus 40. Bei einem Schritt S611 sendet der Computer 60 einen Befehl an die Steuerung 50, um die Strahlungsquelle 10 und die Erfassungs- und Sammeleinrichtung 30 auszulösen, um eine DR-Bilderzeugung durchzuführen. Bei einem Schritt S612A wird die Position der Flüssigkeit automatisch, wie oben beschrieben, bestimmt, oder bei einem Schritt S612B kann die Position der Flüssigkeit auch durch die Bedienperson an dem DR-Bild spezifiziert werden.
  • Bei einem Schritt S615 setzt die Bedienperson als Nächstes eine Identifikation für die Proben der Flüssigkeit, wie beispielsweise Coca Cola. Bei einem Schritt S616 wird die Identifikation einer Referenzdichte und einer Atomzahl zugeordnet und dann in der Datenbank gespeichert.
  • [ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL]
  • Das obige erste Ausführungsbeispiel bezieht sich auf den Fall, dass ein einziger flüssiger Artikel zu einer Zeit geprüft wird. Ein Prozess zum Prüfen einer Mehrzahl flüssiger Artikel zu einer Zeit wird mit Bezug auf 16 - 19 beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass die Positionen eines Bilderzeugungsergebnisses, das an der Anzeige angezeigt wird, mit den Positionen der Artikel an dem Trägermechanismus übereinstimmen sollten, so dass die menschliche Bedienperson ermitteln kann, welcher Artikel verdächtig ist, nachdem das CT-Bild erhalten wurde. 16A und 16B zeigen Diagramme von CT-Bildern, die in dem Fall rekonstruiert werden, dass eine Mehrzahl von flüssigen Artikeln geprüft werden soll, gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Falls beispielsweise die Bedienperson die geprüften Artikel an dem Trägermechanismus von oben beobachtet, dann sollten die Positionen von jeweiligen Artikeln an den CT-Bildern aller Schichten der Draufsicht des Trägermechanismus entsprechen.
  • 17A bis 17K zeigen den Prozess, wie die CT-Rekonstruktionsbilder und/oder der Trägermechanismus zu drehen sind, um mit der Position vor einer CT-Abtastung ausgerichtet zu sein.
  • 17A zeigt eine Draufsicht des Trägermechanismus 40, wenn die erste CT-Bilderzeugung beginnt, wobei der Winkel des Trägermechanismus durch einen Pfeil bezeichnet ist. 17B zeigt das erste CT-Bild, bei dem der Drehbereich des Trägermechanismus durch die gestrichelte Linie identifiziert ist. Es ist zu beachten, dass 17B durch einen herkömmlichen CT-Rekonstruktionsalgorithmus mit 17A ausgerichtet ist. 17C zeigt das erste CT-Bild, das nach der Prüfung angezeigt wird, was das gleiche wie 17B ist, weil keine weitere Drehung benötigt wird.
  • 17D zeigt eine Draufsicht des Trägermechanismus bei dem Beginn der n-ten CT-Bilderzeugung. Aus 17D ist zu erkennen, dass sich der Trägermechanismus um einen Winkel in Bezug auf diesen vor der ersten CT-Bilderzeugung dreht. 17E zeigt das CT-Bild von 17D und 17F zeigt das n-te Bild, das auf dem Schirm nach einer Prüfung angezeigt wird und das mit dem ersten CT-Bild durch eine Drehbewegung ausgerichtet ist.
  • 17G zeigt eine Draufsicht des Trägermechanismus bei dem Beginn der letzten CT-Bilderzeugung. Aus 17G ist zu erkennen, dass sich der Trägermechanismus um einen Winkel mit Bezug auf diesen bei dem Beginn der ersten CT-Bilderzeugung dreht. 17H zeigt das CT-Bild von 17G und 171 zeigt das letzte CT-Bild, das auf dem Schirm nach einer Prüfung angezeigt wird und das mit der ersten Schicht des CT-Bilds durch eine Drehbewegung ausgerichtet ist.
  • 17J zeigt eine Draufsicht des Trägermechanismus, nachdem die letzte CT-Bilderzeugung endet, bei der sich der Trägermechanismus um einen Winkel in Bezug auf diesen dreht, bevor die erste CT-Bilderzeugung beginnt. 17K zeigt eine Draufsicht des Trägermechanismus nach einer Prüfung, der zu der Position von 17A zurückkehrt.
  • Die grundlegende Ausrichtungsprozedur lautet: Nach aller CT-Bilderzeugung werden die Winkel jeweiliger Schichten des CT-Bilds und der Trägermechanismus eingestellt. Zuerst werden jeweilige Schichten der CT-Bilder gemäß den Winkeln des Trägermechanismus bei jeweiligen Anfängen einer CT-Bilderzeugung gedreht (die Grad können durch die Winkelinformationsgewinnungseinheit 54 erhalten werden), so dass die Positionen des gleichen Artikels in den CT-Bildern jeweiliger Schichten ausgerichtet sind, z. B. mit der ersten Schicht einer CT. Als Nächstes wird der Winkel eingestellt, so dass die Draufsicht des Trägermechanismus dem CT-Bild entspricht.
  • Es sei beispielsweise angenommen, dass N-mal eine CT-Bilderzeugung durchgeführt wird und der Winkel des Trägermechanismus an dem Anfang der n-ten CT-Bilderzeugung αn beträgt und an dem Ende der n-ten CT-Bilderzeugung βn beträgt. Der Trägermechanismus dreht sich in der Draufsicht entgegen dem Uhrzeigersinn. Damit die Position des Artikels in dem n-ten CT-Bild konsistent mit dieser in dem ersten ist, dreht sich das n-te CT-Bild entgegen dem Uhrzeigersinn um αn - α1 . Und schließlich dreht sich der Trägermechanismus um 360-(βN-α1) entgegen dem Uhrzeigersinn, damit die Draufsicht des Trägermechanismus mit dem CT-Bild konsistent ist.
  • 18 zeigt ein Flussdiagramm zum Durchführen eines Prüfvorgangs in dem Fall einer Mehrzahl von Artikeln, die geprüft werden sollen. Wie es in 18 gezeigt ist, schaltet bei einem Schritt S710 die menschliche Bedienperson das System ein und bucht sich in die Prüfschnittstelle ein. Das System tritt nach einer Selbstüberprüfung in den Bereitschaftszustand ein. Dann platziert die Bedienperson die Mehrzahl von Artikeln, die geprüft werden sollen, wie beispielsweise Artikel A und Artikel B, an dem Trägermechanismus 40 und drückt einen Prüfknopf. Hier sei angenommen, dass der Artikel A an der oberen rechten Ecke des Trägermechanismus platziert ist und der Artikel B an der unteren linken Ecke des Trägermechanismus platziert ist. Zudem gibt die Bedienperson jeweilige Identifikationsinformationen von Artikel A und Artikel B ein.
  • Bei einem Schritt S711 werden die jeweilige Referenzdichte und Referenzatomzahl aus der Datenbank basierend auf den Identifikationsinformationen des Artikels A und des Artikels B ausgelesen. Als Nächstes drückt bei einem Schritt S712 die Bedienperson einen Startknopf, um eine DR-Abtastung, wie oben beschrieben, durchzuführen, um ein DR-Bild zu erzeugen.
  • Nachdem das DR-Bild erhalten wurde, wird bei einem Schritt S713A das DR-Bild analysiert, um automatisch die Abtastposition der CT-Bilderzeugung zu bestimmen, oder bedient nicht erfindungsgemäß bei einem Schritt S713B die Bedienperson das Eingabegerät 65, wie beispielsweise eine Maus, um Positionen zu spezifizieren, an denen eine CT-Abtastung durchzuführen ist. Auf eine derartige Weise wird eine CT-Abtastung lediglich an typischen Positionen in den flüssigen Artikeln durchgeführt, wodurch die Prüfung beschleunigt wird, ohne die Prüfqualität zu senken.
  • Nachdem die CT-Abtastpositionen bestimmt wurden, wird ein CT-Abtastprozess bei einem Schritt S714 durchgeführt, d. h. eine CT-Abtastung wird an den bestimmten Positionen in den flüssigen Artikeln durchgeführt, um CT-Projektionsdaten zu erhalten, und ein CT-Bild wird basierend auf den CT-Projektionsdaten rekonstruiert. Jedes Pixel des CT-Bilds bezeichnet die Dichte und Atomzahl eines entsprechenden Abschnitts in den flüssigen Artikeln. In dem Fall, dass die Flüssigkeit geschichtet ist, wird die CT-Abtastung für jede Schicht wiederholt.
  • Nach dem Ende der letzten CT-Bilderzeugung werden bei einem Schritt S715 und S716 der Trägermechanismus und jede Schicht des CT-Bilds wie oben eingestellt, so dass die Positionen jeweiliger Artikel in jeder Schicht des CT-Bilds konsistent sind (z. B. mit diesen in dem CT-Bild der ersten Schicht ausgerichtet) und konsistent mit den wirklichen Positionen der Artikel an dem Trägermechanismus (z. B. in der Draufsicht) sind, wodurch Artikel B und Artikel A voneinander unterschieden werden können.
  • Bei einem Schritt S717 wird eine Bildpartitionsverarbeitung an den CT-Bildern jeder Schicht (beispielsweise durch Verwenden eines Wasserscheidenalgorithmus bzw. Trennungslinienalgorithmus) durchgeführt, um die flüssige Region jedes geprüften Artikels zu erhalten. Bei einem Schritt S718 werden die durchschnittliche Dichte und durchschnittliche Atomzahl jeweiliger Pixel in jeder flüssigen Region berechnet und dieselben werden mit einer Referenzdichte und -atomzahl bei einem Schritt S719 verglichen. Bei einem Schritt S720 wird bestimmt, ob der geprüfte Artikel verdächtig ist.
  • Bei einem Schritt S721 werden die Ergebnisse von jeweiligen Schichten gesammelt und der Bedienperson gezeigt. Eines der Sammelverfahren besteht darin, nur dann darauf zu schließen, dass das Ergebnis „sicher“ ist, falls alle flüssigen Regionen in allen CT-Bildern als sicher bestimmt sind; andernfalls ist das Ergebnis „verdächtig“. Ferner werden die CT-Bilder jeweiliger Schichten eingefärbt und den Benutzern angezeigt. Die verdächtigen Artikel werden mit einer bestimmten Farbe (wie beispielsweise rot) angezeigt und eine sichere Flüssigkeit wird mit einer anderen Farbe (beispielsweise grün) angezeigt.
  • Der Fall, bei dem zwei flüssige Artikel geprüft werden, ist oben beschrieben. Wenn mehr flüssige Artikel geprüft werden sollen, wird eine Mehrzahl von Regionen, wie beispielsweise Region A, Region B, Region C und Region D, die in 19 gezeigt sind, auf der Oberfläche partitioniert, an der der Trägermechanismus die flüssigen Partikel trägt, wie es in 19 gezeigt ist, so dass die Bedienperson die Positionen jeweiliger flüssiger Artikel ermitteln kann. Auf diese Weise kann die Bedienperson jeweilige flüssige Artikel in entsprechenden Regionen lokalisieren und jeweilige Flüssigkeitsidentifikationsinformationen für jeweilige Regionen eingeben.
  • [DRITTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL]
  • Um die Prüfeffizienz zu verbessern und um schlanken Artikeln dabei zu helfen, in der Trommel stabil zu stehen, setzt das dritte Ausführungsbeispiel eine unterteilte Trommel ein.
  • Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zweiten dahingehend, dass bei dem Prozess des Prüfens einer Mehrzahl von Artikeln eine unterteilte Trommel verwendet wird. Der Betrieb des Prüfsystems gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wird mit Bezug auf 20 - 25 beschrieben.
  • 20 zeigt eine Seitenansicht einer unterteilten Trommel gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, 21 zeigt eine Draufsicht einer unterteilten Trommel und 22 zeigt eine untere Ansicht einer unterteilten Trommel.
  • Wie es in 20 gezeigt ist, weist die unterteilte Trommel 70 einen Boden und eine Seitenwand auf, die mit dem Boden gekoppelt ist. Vorsprünge von Kegelform oder anderer Form sind an der unteren Oberfläche des Bodens vorgesehen. Die drei kegelförmigen Vorsprünge können in die entsprechenden Positionslöcher an dem Trägermechanismus 40 eingefügt werden, so dass die unterteilte Trommel 70 sich wie der Trägermechanismus 40 während der Drehbewegung des Trägermechanismus 40 dreht, um zu verhindern, dass eine Relativbewegung zwischen denselben auftritt.
  • Wie es in 20 gezeigt ist, ist zusätzlich ein Flansch entlang dem oberen Ende der Seitenwand vorgesehen, um ein Greifen und Tragen für die Bedienperson zu erleichtern. Die Seitenwand weist eine Säulen- oder Kegelform auf und ist aus Materialien mit Elastizität hergestellt, wie beispielsweise Polyethylen (PE) oder Aluminium.
  • 21 ist die Draufsicht von drei Arten von unterteilten Trommeln. Wie es gezeigt ist, ist einer oder sind mehrere unterteilende Teile in dem Raum vorgesehen, der durch den Boden und die Seitenwand gebildet ist. Der Raum ist in mehrere Teilräume unterteilt, um entsprechende flüssige Artikel zu platzieren. Auf eine derartige Weise, falls eine Mehrzahl von flüssigen Artikeln zu einer Zeit geprüft werden soll, werden die flüssigen Artikel in den Teilräumen platziert, die durch die unterteilenden Teile unterteilt sind. In diesem Fall können Markierungen an der äußeren Oberfläche der Seitenwand vorgesehen sein, um die Artikel in der Trommel zu lokalisieren. Wenn beispielsweise einer von vier Artikeln als verdächtig bestimmt wird, kann der Eine der Bedienperson durch die entsprechende Markierung des Artikels an der Seitenwand gemeldet werden.
  • Wie es links in 21 gezeigt ist, sind beispielsweise Markierungen mit runden Abschnitten voreingestellter Größe an dem Ende der unterteilenden Teile vorgesehen oder einer der unterteilenden Teile, der kürzer als die anderen ist, wird als die Markierung zum Lokalisieren flüssiger Artikel verwendet.
  • 22 ist eine untere Ansicht einer unterteilten Trommel. Obwohl drei Vorsprünge gleichmäßig an der unteren Oberfläche des Bodens vorgesehen sind, können die Vorsprünge auch ungleichmäßig verteilt sein.
  • 23 zeigt einen Prozess, wie die unterteilte Trommel und die Markierung während eines Prüfvorgangs automatisch erfasst werden können. Wie es oben beschrieben ist, kann die unterteilte Trommel durch ein Musterübereinstimmungsverfahren erfasst werden, das in der Bildverarbeitung typisch ist, weil die unterteilte Trommel eine spezifische Struktur aufweist. Wenn man die erste Art einer Trommel mit einem Teil einer Kreuzunterteilung als ein Beispiel nimmt, kann bei einem Schritt S810 ein Musterbild mit einem Kreuz zuerst eingerichtet werden und wird die Mitte des Musters an der Mitte des CT-Bilds, das identifiziert werden soll, platziert, um einen übereinstimmenden Wert zu erhalten.
  • Bei einem Schritt S811 wird bestimmt, ob der übereinstimmende Wert größer als eine vorbestimmte Schwelle ist oder nicht. Falls nicht, dann wird das Musterbild gedreht, bis eine maximale Übereinstimmung des Musterbilds und des CT-Bilds erhalten wird. Falls die Übereinstimmung größer als eine vorbestimmte Schwelle ist, dann wird angenommen, dass eine unterteilte Trommel in dem CT-Bild existiert; andernfalls wird angenommen, dass keine unterteilte Trommel in dem CT-Bild existiert.
  • In dem Fall, dass eine unterteilte Trommel in dem CT-Bild existiert, dann kann bei einem Schritt S812 die Positionsmarkierung gemäß den Charakteristika derselben erfasst werden. Wenn man erneut die erste Art von Trommel mit einem Teil einer Kreuzunterteilung als ein Beispiel nimmt, befindet sich die Positionsmarkierung an dem oberen Ende einer Unterteilungslinie, die länger als die anderen drei Unterteilungslinien ist. Nachdem durch das Musterübereinstimmungsverfahren bestimmt ist, dass eine unterteilte Trommel in dem CT-Bild existiert, überlagert die Kreuzlinie in dem Musterbild bei einer maximalen Übereinstimmung eine Unterteilungslinie. Die Positionsmarkierung kann durch ein Vergleichen der vier Unterteilungslinien und ein Nehmen der längsten erfasst werden.
  • In dem Fall einer Mehrschicht-CT-Bilderzeugung werden zuerst eine Erfassung einer unterteilten Trommel und eine Positionsmarkierungserfassung an jeder Schicht des CT-Bilds durchgeführt. Falls keine unterteilte Trommel in jeweiligen Schichten erfasst wird, dann wird angenommen, dass keine unterteilte Trommel durch die Bedienperson verwendet wird. Falls eine unterteilte Trommel in zumindest einer Schicht erfasst wird, dann wird angenommen, dass eine unterteilte Trommel verwendet wird. Falls erfasste Positionsmarkierungspositionen von jeweiligen Schichten unterschiedlich sind, dann kann die eine mit der stärksten Signalintensität als die endgültige Positionsmarkierung genommen werden. Ein Verfahren zum Beschreiben der Signalintensität der Positionsmarkierung in einer Schicht des CT-Bilds besteht darin, einen Durchschnittswert von dem Maximalwert der vier Unterteilungslinien in der Schicht zu subtrahieren. Je größer die Differenz ist, desto stärker ist die Signalintensität der Positionsmarkierung.
  • 24A bis 24D zeigt ein Diagramm eines Prozesses zum Drehen der Trommel während des Prüfvorgangs. Die unterteilte Trommel wird auf eine spezifizierte Position eingestellt durch Einstellen der Positionsmarkierung der Trommel auf eine vorbestimmte Position. Wenn man die erste Art einer Trommel mit einem Teil einer Kreuzunterteilung als ein Beispiel nimmt, wird ein Polarkoordinatensystem mit der Mitte des CT-Bilds als dem Ursprung eingerichtet, sind Positionen jeder Kammer eindeutig durch die Winkelkoordinaten der Positionsmarkierung bestimmt. Wenn angenommen wird, dass der Winkel der Polarkoordinate, die der endgültig bestimmten Positionsmarkierung in dem CT-Bild entspricht, γ ist und das voreingestellte Einstellungsziel des Systems θ ist, dann kann die Einstellung durch ein Drehen von Schichten des CT-Bilds und des Trägermechanismus um θ - γ vorgenommen werden, wie es in 24 unten gezeigt ist.
  • Wie es in 24A und 24B gezeigt ist, dreht sich die unterteilte Trommel um einen bestimmten Winkel, um eine voreingestellte Position zu erreichen. Auf gleiche Weise dreht sich jede Schicht des CT-Bilds, um mit der gedrehten unterteilten Trommel ausgerichtet zu sein.
  • 25 zeigt ein Flussdiagramm des Prüfvorgangs gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Schritte S910 bis S921 sind die gleichen wie die Schritte S710 bis S721 bei dem obigen zweiten Ausführungsbeispiel. Lediglich Schritte S922 bis S926 werden beschrieben.
  • Bei dem Schritt S922 wird das CT-Bild analysiert. Bei dem Schritt S923 wird bestimmt, ob es eine unterteilte Trommel gibt. In dem Fall von keiner unterteilten Trommel endet dann der Prüfvorgang.
  • Falls eine Trommel verwendet wird, dann wird bei einem Schritt S924 die Positionsmarkierung der Trommel identifiziert, um die Positionen jeder Kammer zu bestimmen. Als Nächstes wird bei dem Schritt S925 der Trägermechanismus und jede Schicht des CT-Bilds weiter eingestellt, so dass jede Kammer der Trommel an dem Trägermechanismus und jede Kammer an jeder Schicht des CT-Bilds vorbestimmte Positionen erreichen.
  • Bei dem Schritt S926 listet das System die Ergebnisse jeweiliger flüssiger Regionen jeder Schicht des CT-Bilds in jeder Kammer auf und sammelt dieselben, um sie dem Benutzer anzuzeigen. Ein Sammelverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel besteht darin, zu folgern, dass das Ergebnis einer Kammer nur dann „sicher“ ist, falls alle flüssigen Regionen aller CT-Bilder in dieser Kammer als sicher bestimmt werden; andernfalls lautet das Ergebnis der Kammer „verdächtig“.
  • [VIERTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL]
  • Das erste bis dritte Ausführungsbeispiel oben beschreiben den Fall, bei dem das Prüfverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, um zu bestimmen, ob der geprüfte flüssige Artikel verdächtig ist, aber es kann direkt bestimmt werden, ob Drogen in dem geprüften flüssigen Artikel versteckt sind.
  • Die physikalischen Attribute (wie beispielsweise Dichte und äquivalente Atomzahl) des flüssigen Artikels verändern sich, nachdem Drogen in demselben versteckt sind. Beispielsweise beträgt die Dichte von reinem Wasser 1,00 g/cm3 und die Atomzahl desselben beträgt 7,5.
  • Nachdem 50 g Kokain in 1000 g Wasser aufgelöst ist, ändert sich die Dichte auf 1,01 g/cm3 und die Atomzahl wird zu 7,6.
  • Das Verfahren zum Berechnen der äquivalenten Atomzahl einer Substanz (einschließlich Mischungen) lautet wie folgt.
  • Wenn angenommen wird, dass eine Substanz N Arten von Elementen umfasst und die Atomzahl der jeweiligen Elemente Zi beträgt und der Prozentsatz der Anzahl von Atomen von jeweiligen Elementen αi beträgt, wobei i =1,2,...,N und ∑ i = 1 N α i = 1 ,
    Figure DE102008050305B4_0017
    dann beträgt die äquivalente Atomzahl dieser Substanz: Z e f f = [ ∑ i = 1 N α i Z i 4.5 / ∑ i = 1 N α i Z i ] 1 3.5
    Figure DE102008050305B4_0018
  • Deshalb ist die Berechnung der Äquivalentatomzahl, wenn Wasser (H2O) als ein Beispiel genommen wird, in Tabelle 1 unten gezeigt: Tabelle 1
    Atomart H O
    Atomzahl von 1 8
    Atomart H O
    Atomzahl von jeweiligen Atomen 1 8
    Prozentsatz der Anzahl von Atomen 66,7 % 33,3 %
    äquivalente Atomzahl 7, 51
  • Nachdem Drogen in demselben versteckt sind, ist die Veränderung der Atomzahl in Tabelle 2 unten gezeigt. Tabelle 2
    ohne Drogen mit 5% Drogen mit 10% Drogen mit 15% Drogen mit 20% Drogen
    Dichte 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04
    charakteristische Dichte 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15
    Atomzahl 7,51 7,62 7,73 7,84 7, 95
  • Ferner zeigt 26A eine Veränderungskurve der Dichte, nachdem Drogen in der Flüssigkeit versteckt sind, 26B eine Veränderungskurve der Atomzahl, nachdem Drogen in der Flüssigkeit versteckt sind, und 26C eine Veränderungskurve der charakteristischen Dichte, nachdem Drogen in der Flüssigkeit versteckt sind.
  • Das Prüfverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 27 beschrieben.
  • Bei einem Schritt S1010 platziert die Bedienperson einen flüssigen Artikel, der geprüft werden soll, an dem Trägermechanismus 40 und gewinnt die Identifikationsinformationen des flüssigen Artikels, z. B. einer Flasche Wasser, aus der Zollerklärung des Passagiers oder dem Hinweis auf einen flüssigen Artikel.
  • Als Nächstes erlangt bei einem Schritt S1011 die Bedienperson eine Referenzdichte und Referenzatomzahl aus der Datenbank basierend auf den Identifikationsinformationen, wie beispielsweise eine Dichte von 1,00 (wobei die charakteristische Dichte 1,11 beträgt) g/cm3 und eine Referenzatomzahl von 7,51. Danach drückt die Bedienperson einen Startknopf, um eine DR-Abtastung zu starten, um ein DR-Bild zu erzeugen.
  • Nachdem das DR-Bild erhalten wurde, wird bei einem Schritt S1013A das DR-Bild analysiert, um automatisch CT-Abtastpositionen zu bestimmen, oder es können nicht erfindungsgemäß bei einem Schritt S1013B CT-Abtastpositionen durch die Bedienperson spezifiziert werden, die das Eingabegerät 65 bedient, wie beispielsweise eine Maus. Auf eine derartige Weise wird eine CT-Abtastung lediglich an typischen Positionen in den flüssigen Artikeln durchgeführt, wodurch die Prüfung beschleunigt wird, ohne die Prüfqualität zu senken.
  • Nachdem die CT-Abtastpositionen bestimmt wurden, wird ein CT-Abtastprozess bei einem Schritt S1014 durchgeführt, d. h. eine CT-Abtastung wird an den bestimmten Positionen in den flüssigen Artikeln durchgeführt, um CT-Projektionsdaten zu erhalten, und ein CT-Bild wird basierend auf den CT-Projektionsdaten rekonstruiert. Jedes Pixel des CT-Bilds bezeichnet die Dichte und Atomzahl eines entsprechenden Abschnitts in den flüssigen Artikeln.
  • Als Nächstes analysiert der Computer das CT-Bild durch Ausführen eines Analyseprogramms und erhält die gemessene Dichte und Atomzahl bei einem Schritt S1015. Die Dichte beträgt beispielsweise 1,02 (wobei die charakteristische Dichte 1,13 beträgt) g/cm3 und die Atomzahl beträgt 7,71. Dann werden bei einem Schritt S1016 eine Differenz von 0,02 g/cm3 zwischen der gemessenen Dichte und der Referenzdichte und eine Differenz von 0,20 zwischen der gemessenen Atomzahl und der Referenzatomzahl gewonnen. Falls die Schwelle zur Bestimmung von versteckten Drogen als eine Dichtedifferenz von 0,01 g/cm3 und Atomzahl von 0,10 gesetzt ist, dann liegen die gemessene Dichte und Atomzahl in der vorbestimmten Region. Bei einem Schritt S1017 wird angegeben, dass der flüssige Artikel verdächtig ist, falls die Differenz größer als die vorbestimmte Schwelle ist, und die Bedienperson wird gewarnt oder das Prüfergebnis wird gedruckt.
  • Um eine Referenzdichte und Atomzahl zu bestimmen, wird eine Probe dieser Art einer Flüssigkeit vorab gemessen und das Ergebnis wird in der Datenbank gespeichert. Um die gewünschte Schwelle der Differenz zu bestimmen, kann dieselbe manuell auf einen geeigneten Wert gesetzt werden. Falls gewünscht wird, kleinste Mengen von Drogen zu erfassen, dann kann die Schwelle als ein relativ kleiner Wert gesetzt werden. Die Gefahr eines solchen Vorgehens besteht in einer Fehlerfassung, die bei einem geprüften Artikel ohne Drogen aufgrund eines Systemrauschens auftritt. Falls im Gegensatz dazu gewünscht wird, eine Fehlerfassung für Artikel ohne Drogen zu verringern, sollte die Schwelle als ein größerer Wert gesetzt werden. Die Gefahr eines solchen Vorgehens ist eine Nichterfassung, die bei Artikeln mit kleinsten Mengen von Drogen auftritt, wobei aber die Dichtedifferenz geringer als die Bestimmungsschwelle ist.
  • Wie es Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist, ist das obige vierte Ausführungsbeispiel, obwohl der Fall oben beschrieben ist, bei dem ein einziger Artikel geprüft werden soll, auch in dem Fall einer Mehrfachartikelprüfung anwendbar, wie auch das zweite Ausführungsbeispiel und das dritte Ausführungsbeispiel.
  • [ERSTE VARIATION]
  • Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf den Fall zuerst einer DR-Bilderzeugung und anschließend einer CT-Bilderzeugung beschrieben wurde, kann auch gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform eine Spiral-CT-Bilderzeugung übernommen werden, um flüssige Artikel zu prüfen.
  • Ein Satz von Spiral-CT-Bildern kann durch ein Durchführen einer CT an einem flüssigen Artikel erhalten werden. Die Position der Flüssigkeit in dem flüssigen Artikel kann durch ein Vergleichen und Analysieren von Pixeln in dem Satz von CT-Bildern bestimmt werden, und es kann auch bestimmt werden, ob die Flüssigkeit geschichtet ist. Die physikalischen Attribute, wie beispielsweise Dichte und Atomzahl der Flüssigkeit von jeweiligen Positionen können auf ähnliche Weise, wie oben beschrieben, erhalten werden. Wenn beispielsweise eine Spiral-CT-Bilderzeugung an dem flüssigen Artikel durchgeführt wird, der in 28 gezeigt ist, und die Spiralteilung 2 cm beträgt, dann kann ein Satz von CT-Bildern erhalten werden, wie derselbe in 29A - 29M gezeigt ist. Auf diese Weise kann die Position der Flüssigkeit in dem flüssigen Artikel durch ein Analysieren von Pixeln in den Spiral-CT-Bildern erhalten werden. Hier kann die Spiral-CT-Bilderzeugung eine CT-Bilderzeugung mit hoher Teilung oder eine CT-Bilderzeugung mit normaler Teilung sein.
  • Obwohl die obige Beschreibung die Dichte und Atomzahl als Beispiele nimmt, ist die vorliegende Lehre zudem gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform auch wirksam, wenn lediglich ein Attribut, entweder die Dichte oder die Atomzahl, verwendet wird oder gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sogar mehr physikalische Attribute verwendet werden, um verdächtige Artikel zu identifizieren.
  • [ZWEITE VARIATION]
  • Obwohl bei der obigen Beschreibung zuerst die DR-Bilderzeugung und dann eine Doppelspektrum-CT-Bilderzeugung durchgeführt werden, um die Dichte und Atomzahl der Flüssigkeit zu gewinnen, ist die DR-Bilderzeugung gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform optional. Vorbestimmte Positionen, an denen eine Doppelspektrum-CT-Bilderzeugung durchgeführt werden sollen, können dann vorab für verschiedene flüssige Artikel spezifiziert werden, um die Dichte und Atomzahl der Flüssigkeit zu gewinnen.

Claims (32)

  1. Verfahren zur Sicherheitsprüfung eines flüssigen Artikels (20), der geprüft werden soll, mit einer Doppelenergie-CT, mit folgenden Schritten: Durchführen einer Direktradiografie-Abtastung, um ein Transmissionsbild des flüssigen Artikels (20) zu erhalten; Spezifizieren zumindest einer Zeile des Transmissionsbilds als zumindest eine horizontale CT-Abtastposition auf der Basis des Transmissionsbildes, wobei die zumindest eine Zeile des Transmissionsbilds durch Folgendes spezifiziert wird: Vertikales Unterteilen in flüssige Abschnitte und nichtflüssige Regionen, wobei das vertikale Unterteilen den Schritt des Extrahierens von Horizontalkantenzeilen umfasst, indem ein Verhältnis der Anzahl der Horizontalkantenpixel und der Anzahl von Vordergrundpixeln in jeder Zeile berechnet wird und die Zeile als die Horizontalkantenzeile genommen wird, falls das Verhältnis größer als eine Schwelle ist; Bestimmen eines der flüssigen Abschnitte als horizontale CT-Abtastposition; Gewinnen von Doppelenergieprojektionsdaten durch eine Doppelenergie-CT-Abtastung in der Weise einer horizontalen CT-Ebenenabtastung an dem flüssigen Artikel (20) an der bestimmten zumindest einen horizontalen CT-Abtastposition; Durchführen einer CT-Rekonstruktion an den Projektionsdaten, um ein CT-Bild zu erhalten, das eine Mehrzahl physikalischer Attribute des flüssigen Artikels (20) angibt; Extrahieren der Mehrzahl physikalischer Attribute des flüssigen Artikels (20) basierend auf dem CT-Bild; und Bestimmen, ob der flüssige Artikel (20) verdächtig ist, anhand eines Vergleichens der extrahierten physikalischen Attribute des flüssigen Artikels (20) und von physikalischen Referenzattributen, die für eine Mehrzahl von Probenflüssigkeiten erhalten wurden.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die physikalischen Attribute die Dichte und Atomzahl des flüssigen Artikels (20) umfassen.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die physikalischen Referenzattribute, die für eine Mehrzahl von Probenflüssigkeiten erhalten wurden, in einer Datenbank gespeichert werden, wobei die Datenbank die Mehrzahl von Probenflüssigkeiten in Unterklassen unterteilt, wobei jede Unterklasse in weitere Unterklassen unterteilt werden kann.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem jede Unterklasse der Datenbank in dem Umfang in Unterklassen unterteilt wird, in dem der Unterschied zwischen den physikalischen Attributen, die Probenflüssigkeiten in den Unterklassen zugeordnet sind, weniger als einen vorbestimmten Wert beträgt.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Spezifizieren derart erfolgt, dass eine Flüssigkeitsregion als die zumindest eine horizontale CT-Abtastposition bestimmt wird und nichtflüssige Regionen ausgeschlossen werden.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Schritt des Durchführens einer Direktradiografie-Abtastung, um ein Transmissionsbild des flüssigen Artikels (20) zu erhalten, folgende Schritte aufweist: Emittieren von hochenergetischen und niederenergetischen Strahlen, die den flüssigen Artikel (20) durchlaufen, um ein Hochenergietransmissionsbild und ein Niederenergietransmissionsbild zu erzeugen; Gewichtetes Kombinieren des Hochenergietransmissionsbilds und des Niederenergietransmissionsbilds, um das Transmissionsbild zu erzeugen.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Schritt des Durchführens einer Direktradiografie-Abtastung, um ein Transmissionsbild des flüssigen Artikels (20) zu erhalten, folgende Schritte aufweist: Emittieren von hochenergetischen und niederenergetischen Strahlen, die den flüssigen Artikel (20) durchlaufen, um ein Hochenergietransmissionsbild und ein Niederenergietransmissionsbild zu erzeugen; Auswählen entweder des Hochenergietransmissionsbilds oder des Niederenergietransmissionsbilds als das Transmissionsbild.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Schritt des Durchführens einer CT-Rekonstruktion an den Projektionsdaten, um ein CT-Bild zu erhalten, das eine Mehrzahl physikalischer Attribute des flüssigen Artikels (20) angibt, folgende Schritte aufweist: Erzeugen von Projektionsdaten von zwei Basismaterialkoeffizienten basierend auf den Hochenergie- und Niederenergieprojektionsdaten; Durchführen einer Rekonstruktion an den Projektionsdaten der zwei Basismaterialkoeffizienten, um ein CT-Bild zu erhalten, das die zwei Basismaterialkoeffizienten angibt, die dem flüssigen Artikel (20) entsprechen; und Erzeugen eines CT-Bilds, das physikalische Attribute des flüssigen Artikels (20) angibt, basierend auf dem CT-Bild, das die Basismaterialkoeffizienten angibt.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Schritt des Extrahierens der Mehrzahl physikalischer Attribute des flüssigen Artikels (20) basierend auf dem CT-Bild folgende Schritte aufweist: Extrahieren von Pixeln, die dem flüssigen Artikel (20) entsprechen, aus dem CT-Bild; Berechnen der durchschnittlichen Dichte und Atomzahl der Pixel, die dem flüssigen Artikel (20) entsprechen, als die Dichte und Atomzahl des flüssigen Artikels (20) .
  10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der Schritt des Bestimmens, ob der flüssige Artikel (20) verdächtig ist, anhand eines Vergleichens der extrahierten physikalischen Attribute des flüssigen Artikels (20) und von physikalischen Referenzattributen, die für eine Mehrzahl von Probenflüssigkeiten erhalten wurden, folgende Schritte aufweist: Berechnen der Differenz zwischen der Dichte und Atomzahl und der Referenzdichte und -atomzahl; und Bestimmen, dass Drogen in dem flüssigen Artikel (20) versteckt sind, falls die Differenz größer als eine vorbestimmte Schwelle ist.
  11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem nach einer Doppelenergie-CT-Abtastung an jeder der Positionen die CT-Bilder des flüssigen Artikels (20) gedreht werden, um mit dem Bild ausgerichtet zu sein, das nach der ersten Doppelenergie-CT-Abtastung erzeugt wurde.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem nach einer Doppelenergie-CT-Abtastung an jeder der Positionen der flüssige Artikel (20) zu der Position vor einer Abtastung gedreht wird.
  13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem mehrere flüssige Artikel (20) in einer Trommel (70) angeordnet sind, die in mehrere Teilräume unterteilt ist.
  14. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte aufweist: automatisches Erfassen des Vorhandenseins der Trommel (70) mit einem vordefinierten Muster; Bestimmen einer bestimmten Markierung an dem CT-Bild in dem Fall des Vorhandenseins der Trommel (70); und Drehen der Trommel (70) zu einer vordefinierten Position basierend auf der bestimmten Markierung.
  15. Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 14, wobei das Verfahren ferner folgenden Schritt aufweist: Anzeigen eines Bestimmungsergebnisses des flüssigen Artikels (20) auf einem Anzeigebildschirm.
  16. Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 14, wobei das Verfahren ferner folgenden Schritt aufweist: Drucken eines Bestimmungsergebnisses jeweiliger flüssiger Artikel (20).
  17. Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 14, wobei das Verfahren ferner folgenden Schritt aufweist: Einfärben der CT-Bilder jeweiliger flüssiger Artikel (20) .
  18. Vorrichtung zur Sicherheitsprüfung eines flüssigen Artikels (20) mit einer Doppelenergie-CT, mit folgenden Merkmalen: einer Strahlungsquelle (10) zum Emittieren von hochenergetischen und niederenergetischen Strahlen; einer Erfassungs- und Sammeleinrichtung (30) zum Erfassen und Sammeln von hochenergetischen und niederenergetischen Strahlen, die zumindest einen flüssigen Artikel (20) durchlaufen, der geprüft werden soll; einer Steuerung (50) zum Steuern der Strahlungsquelle (10) und der Erfassungs- und Sammeleinrichtung (30), um eine Direktradiografie-Abtastung durchzuführen, um ein Transmissionsbild des flüssigen Artikels (20) zu erhalten, und um in der Weise einer horizontalen CT-Ebenenabtastung eine Doppelenergie-CT-Abtastung an dem flüssigen Artikel (20) an zumindest einer horizontalen CT-Abtastposition durchzuführen, um Projektionsdaten zu erhalten, wobei zumindest eine Zeile des Transmissionsbilds als die zumindest eine horizontale CT-Abtastposition auf der Basis des Transmissionsbilds spezifiziert wird, wobei das Spezifizieren zumindest eine der Zeilen des Transmissionsbilds durch vertikales Unterteilen in flüssige Abschnitte und nichtflüssige Regionen sowie durch Bestimmen eines der flüssigen Abschnitte als horizontale CT-Abtastposition, erfolgt, wobei das vertikale Unterteilen den Schritt des Extrahierens von Horizontalkantenzeilen umfasst, indem ein Verhältnis der Anzahl der Horizontalkantenpixel und der Anzahl von Vordergrundpixeln in jeder Zeile berechnet wird und die Zeile als die Horizontalkantenzeile genommen wird, falls das Verhältnis größer als eine Schwelle ist; einer Einrichtung zum Durchführen einer Rekonstruktion an den Projektionsdaten, um ein CT-Bild zu erhalten, das eine Mehrzahl physikalischer Attribute des flüssigen Artikels (20) angibt; und einer Einrichtung zum Bestimmen, ob der flüssige Artikel (20) verdächtig ist, anhand eines Vergleichens der extrahierten physikalischen Attribute des flüssigen Artikels (20) und von physikalischen Referenzattributen, die für eine Mehrzahl von Flüssigkeiten erhalten wurden.
  19. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, bei der die physikalischen Attribute zumindest die Dichte und Atomzahl des flüssigen Artikels (20) umfassen.
  20. Vorrichtung gemäß Anspruch 18 oder 19, bei der die Strahlungsquelle (10) hochenergetische und niederenergetische Strahlen emittiert, die den flüssigen Artikel (20) durchlaufen, um ein Hochenergietransmissionsbild und ein Niederenergietransmissionsbild zu erzeugen; und wobei die Vorrichtung ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Einrichtung zum gewichteten Kombinieren des Hochenergietransmissionsbilds und des Niederenergietransmissionsbilds, um das Transmissionsbild zu erzeugen.
  21. Vorrichtung gemäß Anspruch 18 oder 19, bei der die Strahlungsquelle (10) hochenergetische und niederenergetische Strahlen emittiert, die den flüssigen Artikel (20) durchlaufen, um ein Hochenergietransmissionsbild und ein Niederenergietransmissionsbild zu erzeugen; und wobei die Vorrichtung ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Einrichtung zum Auswählen entweder des Hochenergietransmissionsbilds oder des Niederenergietransmissionsbilds als das Transmissionsbild.
  22. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18 bis 21, bei der die zumindest eine Zeile des Transmissionsbilds durch Folgendes spezifiziert wird: Erfassen von Flüssigkeitsschichten in dem Transmissionsbild durch ein Vergleichen von Pixeln des Transmissionsbilds in der vertikalen Richtung; und Spezifizieren von mittleren Zeilen von jeweiligen Schichten als die Zeilen, an denen eine Doppelenergie-CT-Abtastung durchgeführt werden soll.
  23. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18 bis 22, bei der die Einrichtung zum Durchführen einer Rekonstruktion an den Projektionsdaten, um ein CT-Bild zu erhalten, das eine Mehrzahl physikalischer Attribute des flüssigen Artikels (20) angibt, folgende Merkmale aufweist: eine Einrichtung zum Rekonstruieren eines Dichtebilds, das durch die Dichte des flüssigen Artikels (20) identifiziert ist, und eines Atomzahlbilds, das durch die Atomzahl des flüssigen Artikels (20) identifiziert ist, um ein CT-Bild zu erzeugen; eine Einrichtung zum Extrahieren von Pixeln, die dem flüssigen Artikel (20) entsprechen, aus dem CT-Bild; und eine Einrichtung zum Berechnen der durchschnittlichen Dichte und Atomzahl der Pixel, die dem flüssigen Artikel (20) entsprechen, als die Dichte und Atomzahl des flüssigen Artikels (20).
  24. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18 bis 23, bei der die Einrichtung zum Bestimmen, ob der flüssige Artikel (20) verdächtig ist, folgende Merkmale aufweist: eine Einrichtung zum Berechnen der Differenz zwischen der Dichte und Atomzahl und der Referenzdichte und -atomzahl; und eine Einrichtung zum Bestimmen, dass Drogen in dem flüssigen Artikel (20) versteckt sind, falls die Differenz größer als eine vorbestimmte Schwelle ist.
  25. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18 bis 24, die ferner eine Einrichtung zum Drehen der CT-Bilder des flüssigen Artikels (20) nach einer Doppelenergie-CT-Abtastung an jeder der Zeilen aufweist, um mit dem Bild ausgerichtet zu sein, das nach der ersten Doppelenergie-CT-Abtastung erzeugt wurde.
  26. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18 bis 25, die ferner eine Einrichtung zum Drehen des flüssigen Artikels (20) zu der Position vor einer Abtastung nach einer Doppelenergie-CT-Abtastung an jeder der Zeilen aufweist.
  27. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18 bis 26, die ferner eine Trommel (70) aufweist, die in mehrere Teilräume zum Anordnen einer Mehrzahl von jeweiligen flüssigen Artikeln (20) unterteilt ist.
  28. Vorrichtung gemäß Anspruch 27, die ferner folgende Merkmale aufweist: eine Einrichtung zum automatischen Erfassen des Vorhandenseins der Trommel (70) mit einem vordefinierten Muster; eine Einrichtung zum Bestimmen einer bestimmten Markierung in dem CT-Bild in dem Fall des Vorhandenseins der Trommel (70); und eine Einrichtung zum Drehen der Trommel (70) zu einer vordefinierten Position basierend auf der bestimmten Markierung.
  29. Vorrichtung gemäß Anspruch 26 oder 28, die ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen eines Bestimmungsergebnisses des flüssigen Artikels (20).
  30. Vorrichtung gemäß Anspruch 26 oder 28, die ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Einrichtung zum Drucken eines Bestimmungsergebnisses von jeweiligen flüssigen Artikeln (20).
  31. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 26 oder 28, die ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Einrichtung zum Einfärben der CT-Bilder von jeweiligen flüssigen Artikeln (20).
  32. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18 bis 31, die ferner einen Trägermechanismus aufweist, um die flüssigen Artikel (20) zu tragen, die geprüft werden sollen, wobei die Oberfläche des Trägermechanismus, an der die flüssigen Artikel (20) getragen sind, in eine Mehrzahl von Regionen unterteilt ist, die die Bedienperson identifizieren kann.
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