JP2001235434A - 走査の二重エネルギー情報を用いた爆発物検出装置および方法 - Google Patents
走査の二重エネルギー情報を用いた爆発物検出装置および方法Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
- G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
- G01N23/046—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]
-
- G01V5/224—
-
- G01V5/226—
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
- G01N2223/40—Imaging
- G01N2223/419—Imaging computed tomograph
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 爆発物を検出する方法およびシステムにおい
て、爆発物が投射パスにおける唯一の物体でなくても信
頼性のある検出を行い、計算負荷を削減し、疑わしい爆
発物の明瞭で最適なビューを選択する信頼性を向上させ
ること。 【解決手段】 爆発物を検出する装置および方法は、物
質のＸ線走査の二重エネルギー情報を用いる。２つの異
なったエネルギー・レベルで放射を交互に発するＸ線放
射源によって走査され、検出器配列は、放射が物質を通
過した後にその放射を収集する。再構築コンピュータ
は、２つのエネルギー・レベルのうち一方に対応する一
連の投射からＣＴ画像を生成する。空間分析コンピュー
タはＣＴ画像を分析し、問題の物体のみを含む投射（ク
リア・パス投射）か、最少数の異質な物体と共に問題の
物体を含む投射かを判断する。定量的情報は、爆発性の
物質を爆発性でない物質と区別するために用いられる。
て、爆発物が投射パスにおける唯一の物体でなくても信
頼性のある検出を行い、計算負荷を削減し、疑わしい爆
発物の明瞭で最適なビューを選択する信頼性を向上させ
ること。 【解決手段】 爆発物を検出する装置および方法は、物
質のＸ線走査の二重エネルギー情報を用いる。２つの異
なったエネルギー・レベルで放射を交互に発するＸ線放
射源によって走査され、検出器配列は、放射が物質を通
過した後にその放射を収集する。再構築コンピュータ
は、２つのエネルギー・レベルのうち一方に対応する一
連の投射からＣＴ画像を生成する。空間分析コンピュー
タはＣＴ画像を分析し、問題の物体のみを含む投射（ク
リア・パス投射）か、最少数の異質な物体と共に問題の
物体を含む投射かを判断する。定量的情報は、爆発性の
物質を爆発性でない物質と区別するために用いられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は爆発物を検出する方
法およびシステムに関し、特に、物質の１つまたは複数
の物理的特性を判断するために、Ｘ線放射の透過および
散乱を分析する、爆発物検出用の方法およびシステムに
関する。
法およびシステムに関し、特に、物質の１つまたは複数
の物理的特性を判断するために、Ｘ線放射の透過および
散乱を分析する、爆発物検出用の方法およびシステムに
関する。
【０００２】
【従来の技術】商用航空機に手荷物を積み込む前に、手
荷物、すなわち鞄類の中の爆発性の物品および他の禁止
された物品の存在を検出する、様々なＸ線手荷物走査シ
ステムが知られている。物質の密度を計測する一般的な
技術は、その物質をＸ線に対して露出させて、その物質
によって吸収される放射量を計測するものであり、吸収
は密度を示す。手荷物内に通常入れられている他の物品
の密度と区別できる密度の範囲によって、多くの爆発物
を特徴づけることができるので、爆発物は概してＸ線機
器によって検出し易い。
荷物、すなわち鞄類の中の爆発性の物品および他の禁止
された物品の存在を検出する、様々なＸ線手荷物走査シ
ステムが知られている。物質の密度を計測する一般的な
技術は、その物質をＸ線に対して露出させて、その物質
によって吸収される放射量を計測するものであり、吸収
は密度を示す。手荷物内に通常入れられている他の物品
の密度と区別できる密度の範囲によって、多くの爆発物
を特徴づけることができるので、爆発物は概してＸ線機
器によって検出し易い。
【０００３】現在使用されているほとんどのＸ線手荷物
走査システムは「ライン・スキャナ」タイプであり、固
定Ｘ線源と、固定線形検出器配列と、手荷物がスキャナ
を通過するときに、Ｘ線源と検出器配列との間で手荷物
を搬送するコンベアベルトとを備えている。Ｘ線源は、
手荷物を通過し、部分的に手荷物によって減衰されて、
検出器配列によって受光されるＸ線ビームを生成する。
各計測間隔の間に、検出器配列は、Ｘ線ビームが通過す
る手荷物の平坦部の密度の積分を表すデータを生成し、
このデータは二次元画像の１つまたは複数のラスタ・ラ
インを形成するのに用いられる。コンベアベルトが、固
定Ｘ線源と検出器配列とを通過させて手荷物を搬送する
と、スキャナは、固定検出器配列によって検査されたそ
の手荷物の密度を表す二次元画像を生成する。密度画像
は通常、オペレータである人間によって分析されるよう
に表示される。
走査システムは「ライン・スキャナ」タイプであり、固
定Ｘ線源と、固定線形検出器配列と、手荷物がスキャナ
を通過するときに、Ｘ線源と検出器配列との間で手荷物
を搬送するコンベアベルトとを備えている。Ｘ線源は、
手荷物を通過し、部分的に手荷物によって減衰されて、
検出器配列によって受光されるＸ線ビームを生成する。
各計測間隔の間に、検出器配列は、Ｘ線ビームが通過す
る手荷物の平坦部の密度の積分を表すデータを生成し、
このデータは二次元画像の１つまたは複数のラスタ・ラ
インを形成するのに用いられる。コンベアベルトが、固
定Ｘ線源と検出器配列とを通過させて手荷物を搬送する
と、スキャナは、固定検出器配列によって検査されたそ
の手荷物の密度を表す二次元画像を生成する。密度画像
は通常、オペレータである人間によって分析されるよう
に表示される。
【０００４】二重エネルギーＸ線源を用いた技術は、単
なる密度計測を越えた、物質の特性に関する付加的情報
を提供することで知られている。二重エネルギーＸ線源
を用いた技術は、Ｘ線の２つの異なったエネルギー・レ
ベルについて、物質のＸ線吸収特性を計測することを含
む。スキャナの較正に応じて、二重エネルギー計測は走
査される物質の二重パラメータの表示を提供する。たと
えば、ある較正設定では、二重パラメータは、物質の原
子数および物質の密度になるように選択できる。別の較
正設定では、二重パラメータは、物質の光電係数および
物質のコンプトン係数になるように選択できる。更に別
の較正設定では、二重パラメータは、存在する第１の物
質（たとえば、鉄鋼）の量および存在する第２の物質
（たとえば、アルミニウム）の量になるように選択でき
る。Ｘ線コンピュータ断層撮影法（以下、ＣＴと呼ぶ）
画像のエネルギー選択再構成用の二重エネルギーＸ線技
術は、たとえば、Robert E. Alvarez and Albert Macov
ski, "Energy-selective Reconstructions in X-ray Co
mputerized Tomography", Phys.Med.Biol.1976, Vol.2
1, No. 5, 733-744; および米国特許第４，０２９，９
６３号および５，１３２，９９８号において説明されて
いる。二重エネルギーＸ線投射データからのかかる二重
パラメータを生成するのに用いられる１つのアルゴリズ
ムは、アルバレス／マコフスキー・アルゴリズム（以
下、ＡＭＡと呼ぶ）として知られている。
なる密度計測を越えた、物質の特性に関する付加的情報
を提供することで知られている。二重エネルギーＸ線源
を用いた技術は、Ｘ線の２つの異なったエネルギー・レ
ベルについて、物質のＸ線吸収特性を計測することを含
む。スキャナの較正に応じて、二重エネルギー計測は走
査される物質の二重パラメータの表示を提供する。たと
えば、ある較正設定では、二重パラメータは、物質の原
子数および物質の密度になるように選択できる。別の較
正設定では、二重パラメータは、物質の光電係数および
物質のコンプトン係数になるように選択できる。更に別
の較正設定では、二重パラメータは、存在する第１の物
質（たとえば、鉄鋼）の量および存在する第２の物質
（たとえば、アルミニウム）の量になるように選択でき
る。Ｘ線コンピュータ断層撮影法（以下、ＣＴと呼ぶ）
画像のエネルギー選択再構成用の二重エネルギーＸ線技
術は、たとえば、Robert E. Alvarez and Albert Macov
ski, "Energy-selective Reconstructions in X-ray Co
mputerized Tomography", Phys.Med.Biol.1976, Vol.2
1, No. 5, 733-744; および米国特許第４，０２９，９
６３号および５，１３２，９９８号において説明されて
いる。二重エネルギーＸ線投射データからのかかる二重
パラメータを生成するのに用いられる１つのアルゴリズ
ムは、アルバレス／マコフスキー・アルゴリズム（以
下、ＡＭＡと呼ぶ）として知られている。
【０００５】かかる二重エネルギー技術に関する１つの
提案された用途は、手荷物内の爆発物の存在を検出する
手荷物スキャナに関するものであった。爆発物は一般的
に、既知の範囲の原子数によって特徴付けられ、したが
って、かかる二重エネルギーＸ線源によって検出され易
い。かかる二重エネルギー源の１つは、本発明と同じ譲
受人に譲渡され、参照することにより全体的に本明細書
に含めた、「ImprovedDual Energy Power Supply」とい
う名称の、同時係属中の米国特許出願第０８／６７１，
２０２号（代理人ドケット番号ａｎａ−０９４）におい
て説明されている。
提案された用途は、手荷物内の爆発物の存在を検出する
手荷物スキャナに関するものであった。爆発物は一般的
に、既知の範囲の原子数によって特徴付けられ、したが
って、かかる二重エネルギーＸ線源によって検出され易
い。かかる二重エネルギー源の１つは、本発明と同じ譲
受人に譲渡され、参照することにより全体的に本明細書
に含めた、「ImprovedDual Energy Power Supply」とい
う名称の、同時係属中の米国特許出願第０８／６７１，
２０２号（代理人ドケット番号ａｎａ−０９４）におい
て説明されている。
【０００６】プラスチック爆弾は、その成形可能な性質
のため、検出が困難な幾何形状に形成できるので、手荷
物走査システムに対して特に困難な問題を提示してい
る。航空機に重大な損害を与え得るほとんどの爆発物
は、少なくとも１ポンドの重量があり、手荷物内のその
爆発物の向きにかかわらず、Ｘ線スキャナ・システムに
よって容易に検出可能であるほどに、長さ、幅および高
さが十分に大きいものである。しかし、航空機に損害を
与えるに十分強力なプラスチック爆弾は、１つの寸法が
非常に小さく他の２つの寸法が比較的大きい、比較的薄
いシートに成形できる。システムを通過するときに、こ
のシートがＸ線ビームの方向と平行になるように、その
爆発物が配置されたときには特に、画像内のその爆発物
を見ることが困難な場合があるので、プラスチック爆弾
の検出は困難になり得る。
のため、検出が困難な幾何形状に形成できるので、手荷
物走査システムに対して特に困難な問題を提示してい
る。航空機に重大な損害を与え得るほとんどの爆発物
は、少なくとも１ポンドの重量があり、手荷物内のその
爆発物の向きにかかわらず、Ｘ線スキャナ・システムに
よって容易に検出可能であるほどに、長さ、幅および高
さが十分に大きいものである。しかし、航空機に損害を
与えるに十分強力なプラスチック爆弾は、１つの寸法が
非常に小さく他の２つの寸法が比較的大きい、比較的薄
いシートに成形できる。システムを通過するときに、こ
のシートがＸ線ビームの方向と平行になるように、その
爆発物が配置されたときには特に、画像内のその爆発物
を見ることが困難な場合があるので、プラスチック爆弾
の検出は困難になり得る。
【０００７】そのため、疑わしい手荷物の検出には、非
常に注意深いオペレータが必要になる。かかる注意深さ
が必要とされることは、オペレータが非常に疲労するこ
とにつながる場合があり、疲労や何か気が散ることがあ
ると、疑わしい鞄が検出されないままシステムを通過し
てしまうことになり得る。
常に注意深いオペレータが必要になる。かかる注意深さ
が必要とされることは、オペレータが非常に疲労するこ
とにつながる場合があり、疲労や何か気が散ることがあ
ると、疑わしい鞄が検出されないままシステムを通過し
てしまうことになり得る。
【０００８】したがって、より優れた手荷物スキャナを
設計するために、多大の努力が払われてきた。かかる設
計は、たとえば、米国特許第４，７５９，０４７号（Ｄ
ｏｎｇｅｓ ｅｔ ａｌ．）、第４，８８４，２８９号
（ｇｌｏｃｋｍａｎｎ ｅｔａｌ．）、第５，１３２，
９８８号（Ｔｓｕｔｓｕｉ ｅｔ ａｌ．）、第５，１
８２，７６４号（Ｐｅｓｃｈｍａｎｎ ｅｔ ａ
ｌ．）、第５，２４７，５６１号（Ｋｏｔｏｗｓｋ
ｉ）、第５，３１９，５４７号（Ｋｒｕｇ ｅｔ ａ
ｌ．）、第５，３６７，５５２号（Ｐｅｓｃｈｍａｎｎ
ｅｔ ａｌ．）、第５，４９０，２１８号（Ｋｒｕｇ
ｅｔ ａｌ．）、およびドイツOffenlegungsschrift
第ＤＥ ３１ ５０３ ０６ Ａ１号（Ｈｅｉｍａｎｎ
ＧｍｂＨ）において説明されている。
設計するために、多大の努力が払われてきた。かかる設
計は、たとえば、米国特許第４，７５９，０４７号（Ｄ
ｏｎｇｅｓ ｅｔ ａｌ．）、第４，８８４，２８９号
（ｇｌｏｃｋｍａｎｎ ｅｔａｌ．）、第５，１３２，
９８８号（Ｔｓｕｔｓｕｉ ｅｔ ａｌ．）、第５，１
８２，７６４号（Ｐｅｓｃｈｍａｎｎ ｅｔ ａ
ｌ．）、第５，２４７，５６１号（Ｋｏｔｏｗｓｋ
ｉ）、第５，３１９，５４７号（Ｋｒｕｇ ｅｔ ａ
ｌ．）、第５，３６７，５５２号（Ｐｅｓｃｈｍａｎｎ
ｅｔ ａｌ．）、第５，４９０，２１８号（Ｋｒｕｇ
ｅｔ ａｌ．）、およびドイツOffenlegungsschrift
第ＤＥ ３１ ５０３ ０６ Ａ１号（Ｈｅｉｍａｎｎ
ＧｍｂＨ）において説明されている。
【０００９】米国特許第５，１８２，７６４号（Ｐｅｓ
ｃｈｍａｎｎ ｅｔ ａｌ．）および第５，３６７，５
５２号（Ｐｅｓｃｈｍａｎｎ ｅｔ ａｌ．）（以下、
´７６４特許および´５５２特許と呼ぶ）において説明
されている、これらの設計の少なくとも１つは、商業的
に開発されており、以下では「インビジョン・マシン」
と呼ぶ。インビジョン・マシンは第３世代タイプのＣＴ
スキャナを備えているが、このスキャナは通常、管形状
のプラットフォームまたはディスクの直径方向に反対側
にそれぞれ固定された、Ｘ線源およびＸ線検出器システ
ムを備えている。ディスクは、動作において、Ｘ線がＸ
線源からディスクの開口内に配置された物体を通過し
て、検出器システムに届く間、回転軸を中心に継続的に
回転するように、ガントリ・サポート内に回転可能に設
けられている。
ｃｈｍａｎｎ ｅｔ ａｌ．）および第５，３６７，５
５２号（Ｐｅｓｃｈｍａｎｎ ｅｔ ａｌ．）（以下、
´７６４特許および´５５２特許と呼ぶ）において説明
されている、これらの設計の少なくとも１つは、商業的
に開発されており、以下では「インビジョン・マシン」
と呼ぶ。インビジョン・マシンは第３世代タイプのＣＴ
スキャナを備えているが、このスキャナは通常、管形状
のプラットフォームまたはディスクの直径方向に反対側
にそれぞれ固定された、Ｘ線源およびＸ線検出器システ
ムを備えている。ディスクは、動作において、Ｘ線がＸ
線源からディスクの開口内に配置された物体を通過し
て、検出器システムに届く間、回転軸を中心に継続的に
回転するように、ガントリ・サポート内に回転可能に設
けられている。
【００１０】検出器システムは、Ｘ線源の焦点、すなわ
ち、Ｘ線が発するＸ線源内の点に湾曲の中心を有する円
弧の形状で一列に配置された、検出器の直線的配列を含
むことができる。Ｘ線源は、焦点から発して、平坦な結
像領域を通過して、検出器によって受け取られる、Ｘ線
の扇形状のビーム、すなわち扇形ビームを生成する。Ｃ
Ｔスキャナは、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸によって画定され
る座標系を含み、軸は交差しており、ディスクが回転軸
を中心に回転するときに、ディスクの回転の中心で全て
直交している。この回転の中心は一般的に「等角度点」
と呼ばれている。Ｚ軸は回転軸によって定められ、Ｘ軸
およびＹ軸は平坦な結像領域によって定められ、その中
に存在する。このように、扇形ビームは、点源、すなわ
ち焦点と、Ｘ線ビームに露出される検出器配列の検出器
の受光表面との間に定められた空間の容積として定義さ
れる。検出器の直線配列の受光表面の寸法は、Ｚ軸方向
に比較的小さいので、扇形ビームはＺ軸方向に比較的薄
く設計されている。各検出器は、その検出器に入射する
Ｘ線の強度を表す出力信号を生成する。Ｘ線はそのパス
にある全ての物質によって部分的に減衰されるので、各
検出器によって生成される出力信号は、Ｘ線源とその検
出器との間の結像領域に配置された全ての物質の密度を
表す。
ち、Ｘ線が発するＸ線源内の点に湾曲の中心を有する円
弧の形状で一列に配置された、検出器の直線的配列を含
むことができる。Ｘ線源は、焦点から発して、平坦な結
像領域を通過して、検出器によって受け取られる、Ｘ線
の扇形状のビーム、すなわち扇形ビームを生成する。Ｃ
Ｔスキャナは、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸によって画定され
る座標系を含み、軸は交差しており、ディスクが回転軸
を中心に回転するときに、ディスクの回転の中心で全て
直交している。この回転の中心は一般的に「等角度点」
と呼ばれている。Ｚ軸は回転軸によって定められ、Ｘ軸
およびＹ軸は平坦な結像領域によって定められ、その中
に存在する。このように、扇形ビームは、点源、すなわ
ち焦点と、Ｘ線ビームに露出される検出器配列の検出器
の受光表面との間に定められた空間の容積として定義さ
れる。検出器の直線配列の受光表面の寸法は、Ｚ軸方向
に比較的小さいので、扇形ビームはＺ軸方向に比較的薄
く設計されている。各検出器は、その検出器に入射する
Ｘ線の強度を表す出力信号を生成する。Ｘ線はそのパス
にある全ての物質によって部分的に減衰されるので、各
検出器によって生成される出力信号は、Ｘ線源とその検
出器との間の結像領域に配置された全ての物質の密度を
表す。
【００１１】ディスクが回転すると、検出器配列は定期
的にサンプル抽出され、各計測間隔について、検出器配
列の検出器のそれぞれは、その間隔中に走査される物体
の部分の密度を表す出力信号を生成する。あらゆる計測
間隔について、検出器配列の１列における全ての検出器
によって生成された全ての出力信号の集合は、「投射」
と呼ばれ、または均等な意味で「ビュー」と呼ばれ、投
射の生成中のディスクの角度方向（ならびに、Ｘ線源お
よび検出器配列の対応する角度方向）は、「投射角度」
と呼ばれている。各投射角度で、焦点から各検出器への
Ｘ線のパスは「光線」と呼ばれ、点源から検出器の受光
表面区域へと断面積が増大し、そのため、検出器の面積
の受光表面積は、光線が通過する物体のあらゆる断面積
よりも大きいので、このパスは密度計測を拡大するもの
と考えられている。
的にサンプル抽出され、各計測間隔について、検出器配
列の検出器のそれぞれは、その間隔中に走査される物体
の部分の密度を表す出力信号を生成する。あらゆる計測
間隔について、検出器配列の１列における全ての検出器
によって生成された全ての出力信号の集合は、「投射」
と呼ばれ、または均等な意味で「ビュー」と呼ばれ、投
射の生成中のディスクの角度方向（ならびに、Ｘ線源お
よび検出器配列の対応する角度方向）は、「投射角度」
と呼ばれている。各投射角度で、焦点から各検出器への
Ｘ線のパスは「光線」と呼ばれ、点源から検出器の受光
表面区域へと断面積が増大し、そのため、検出器の面積
の受光表面積は、光線が通過する物体のあらゆる断面積
よりも大きいので、このパスは密度計測を拡大するもの
と考えられている。
【００１２】走査される物体の周囲をディスクが回転す
ると、スキャナは、対応する複数の投射角度で複数の投
射を生成する。公知のアルゴリズムを用いて、投射角度
のそれぞれで収集した全ての投射データから、物体のＣ
Ｔ画像を生成することができる。ＣＴ画像は、様々な投
射角度を通るディスクの回転中に、扇形ビームが通過し
た物体の二次元「スライス」の密度を表す。ＣＴ画像の
解像度は、扇形ビームの平面における各検出器の受光表
面範囲の幅によって部分的に決定され、本明細書におい
ては、検出器の幅は扇形ビームの幅と同じ方向で計測さ
れる寸法として定義し、また、本明細書においては、検
出器の長さはスキャナの回転またはＺ軸に平行な扇形ビ
ームに直交する方向で計測される寸法として定義する。
一般的に、ＣＴ画像の解像度は、扇形ビームの平面にお
ける各検出器の受光表面の幅に反比例する。
ると、スキャナは、対応する複数の投射角度で複数の投
射を生成する。公知のアルゴリズムを用いて、投射角度
のそれぞれで収集した全ての投射データから、物体のＣ
Ｔ画像を生成することができる。ＣＴ画像は、様々な投
射角度を通るディスクの回転中に、扇形ビームが通過し
た物体の二次元「スライス」の密度を表す。ＣＴ画像の
解像度は、扇形ビームの平面における各検出器の受光表
面範囲の幅によって部分的に決定され、本明細書におい
ては、検出器の幅は扇形ビームの幅と同じ方向で計測さ
れる寸法として定義し、また、本明細書においては、検
出器の長さはスキャナの回転またはＺ軸に平行な扇形ビ
ームに直交する方向で計測される寸法として定義する。
一般的に、ＣＴ画像の解像度は、扇形ビームの平面にお
ける各検出器の受光表面の幅に反比例する。
【００１３】図１、２および３は、典型的な手荷物走査
システム１００の斜視図、末端断面図および縦断面図を
それぞれ示しており、この手荷物走査システム１００
は、ＣＴ走査システム１２０の中央開口を通して、矢印
１１４によって示された方向に手荷物または鞄１１２を
連続的に搬送するコンベア・システム１１０を備えてい
る。コンベア・システム１１０は、手荷物を支持するモ
ータ駆動のベルトを備えている。コンベア・システム１
１０は、複数の個々のコンベア部１２２を備えたものと
して図示してあるが、他の形態のコンベア・システムを
使用してもよい。
システム１００の斜視図、末端断面図および縦断面図を
それぞれ示しており、この手荷物走査システム１００
は、ＣＴ走査システム１２０の中央開口を通して、矢印
１１４によって示された方向に手荷物または鞄１１２を
連続的に搬送するコンベア・システム１１０を備えてい
る。コンベア・システム１１０は、手荷物を支持するモ
ータ駆動のベルトを備えている。コンベア・システム１
１０は、複数の個々のコンベア部１２２を備えたものと
して図示してあるが、他の形態のコンベア・システムを
使用してもよい。
【００１４】ＣＴ走査システム１２０は、手荷物１１２
の移動方向１１４に平行であることが好ましい回転軸１
２７（図３に示した）を中心にした回転のために、ガン
トリ・サポート１２５内に設けられた管形状の回転プラ
ットフォーム、またはディスク、１２４を備えている。
ディスク１２４は、ベルト１１６およびモータ駆動シス
テム１１８などのあらゆる適当な駆動機構、あるいは、
本願の譲受人に譲渡され、参照することにより全体的に
本明細書に含めた、「X-ray Tomographic Scanning Sys
tem」という名称の、１９９５年１２月５日にＧｉｌｂ
ｅｒｔ ＭｃＫｅｎｎａに付与された米国特許第５，４
７３，６５７号（代理人ドケット番号ＡＮＡ−３０ＣＯ
Ｎ）において説明されたもののような、他の適当な駆動
機構によって回転軸１２７を中心に駆動される。回転プ
ラットフォーム１２４は、コンベア・システム１１０が
手荷物１１２を搬送するのに通す中央開口１２６を定め
ている。
の移動方向１１４に平行であることが好ましい回転軸１
２７（図３に示した）を中心にした回転のために、ガン
トリ・サポート１２５内に設けられた管形状の回転プラ
ットフォーム、またはディスク、１２４を備えている。
ディスク１２４は、ベルト１１６およびモータ駆動シス
テム１１８などのあらゆる適当な駆動機構、あるいは、
本願の譲受人に譲渡され、参照することにより全体的に
本明細書に含めた、「X-ray Tomographic Scanning Sys
tem」という名称の、１９９５年１２月５日にＧｉｌｂ
ｅｒｔ ＭｃＫｅｎｎａに付与された米国特許第５，４
７３，６５７号（代理人ドケット番号ＡＮＡ−３０ＣＯ
Ｎ）において説明されたもののような、他の適当な駆動
機構によって回転軸１２７を中心に駆動される。回転プ
ラットフォーム１２４は、コンベア・システム１１０が
手荷物１１２を搬送するのに通す中央開口１２６を定め
ている。
【００１５】システム１２０は、プラットフォーム１２
４の直径方向に対向する両側に設けられた、Ｘ線チュー
ブ１２８および検出器配列１３０を備えている。検出器
配列１３０は、本願の譲受人に譲渡され、参照すること
により全体的に本明細書に含めた、「Area Detector Ar
ray for Computed Tomography Scanning System」とい
う名称の米国特許出願（代理人ドケット番号ＡＮＡ−１
３７）において説明された配列などの二次元配列とする
ことができる。システム１２０は更に、検出器アレイ１
３０によって生成された信号を受信し処理する、データ
取得システム（ＤＡＳ）１３４と、Ｘ線チューブ１２８
に電力を供給し、かつ、他の方法でその動作を制御する
Ｘ線チューブ制御システム１３６とを備えている。シス
テム１２０はまた、データ取得システム１３４の出力を
処理し、システム１２０を操作し制御するのに必要な信
号を生成する、コンピュータ化されたシステム（図示せ
ず）を設けられていることが好ましい。コンピュータ化
されたシステムは、生成された画像を含む情報を表示す
るモニタを備えることもできる。システム１２０は、放
射がガントリ１２５を越えて伝搬することを防止するた
めに、たとえば鉛で製造することができるシールド１３
８を備える。
４の直径方向に対向する両側に設けられた、Ｘ線チュー
ブ１２８および検出器配列１３０を備えている。検出器
配列１３０は、本願の譲受人に譲渡され、参照すること
により全体的に本明細書に含めた、「Area Detector Ar
ray for Computed Tomography Scanning System」とい
う名称の米国特許出願（代理人ドケット番号ＡＮＡ−１
３７）において説明された配列などの二次元配列とする
ことができる。システム１２０は更に、検出器アレイ１
３０によって生成された信号を受信し処理する、データ
取得システム（ＤＡＳ）１３４と、Ｘ線チューブ１２８
に電力を供給し、かつ、他の方法でその動作を制御する
Ｘ線チューブ制御システム１３６とを備えている。シス
テム１２０はまた、データ取得システム１３４の出力を
処理し、システム１２０を操作し制御するのに必要な信
号を生成する、コンピュータ化されたシステム（図示せ
ず）を設けられていることが好ましい。コンピュータ化
されたシステムは、生成された画像を含む情報を表示す
るモニタを備えることもできる。システム１２０は、放
射がガントリ１２５を越えて伝搬することを防止するた
めに、たとえば鉛で製造することができるシールド１３
８を備える。
【００１６】Ｘ線チューブ１２８は、三次元結像領域を
通過するＸ線の、しばしば「コーン・ビーム」と呼ばれ
る角度錐状のビームを生成することができ、それを通っ
て搬送システム１１０が手荷物１１２を運ぶ。コーン・
ビーム１３２が結像領域に設けられた手荷物を通過した
後に、検出器１３０はそれを受光し、手荷物１１２の露
出された部分の密度を表す信号を生成する。したがっ
て、このビームは空間の走査容積を定める。プラットフ
ォーム１２４はその回転軸１２７を中心に回転し、それ
によって、コンベア・システム１１０が中央開口１２６
を通して手荷物を連続的に運ぶときに、Ｘ線源１２８お
よび検出器配列１３０を手荷物１１２を中心に円形の軌
道で移動させて、対応する複数の投射角度で複数の投射
を生成する。
通過するＸ線の、しばしば「コーン・ビーム」と呼ばれ
る角度錐状のビームを生成することができ、それを通っ
て搬送システム１１０が手荷物１１２を運ぶ。コーン・
ビーム１３２が結像領域に設けられた手荷物を通過した
後に、検出器１３０はそれを受光し、手荷物１１２の露
出された部分の密度を表す信号を生成する。したがっ
て、このビームは空間の走査容積を定める。プラットフ
ォーム１２４はその回転軸１２７を中心に回転し、それ
によって、コンベア・システム１１０が中央開口１２６
を通して手荷物を連続的に運ぶときに、Ｘ線源１２８お
よび検出器配列１３０を手荷物１１２を中心に円形の軌
道で移動させて、対応する複数の投射角度で複数の投射
を生成する。
【００１７】前再構築分析、後再構築分析および多重投
射／非ＣＴ分析が、物質分析において（たとえば、手荷
物内における爆発物の存在の検出用の手荷物スキャナに
おいて）二重エネルギーＸ線源を用いるものとして一般
的に認識されている、３つの先行技術である。前再構築
分析においては、信号の流れは図４に示したようにな
る。スキャナ１２０は通常、図１に示されたものと同様
であり、２つの別個のエネルギー・レベル（すなわち、
二重エネルギー）で扇形ビームを生成することができる
Ｘ線源を有する。ＤＡＳ１３４は、回転プラットフォー
ム１２４の別個の角度位置で検出器配列１３０によって
生成された信号を収集し、その信号を前処理エレメント
２０６に渡す。前処理エレメント２０６は、それに続く
数学的処理のシーケンスを最適化するために、ＤＡＳ１
３４から受け取ったデータを再ソートする。前処理エレ
メント２０６は、検出器温度、主ビームの強度、利得お
よびオフセット、ならびに他の決定論的なエラー要因に
関するＤＡＳ１３４からのデータの修正も行う。最後
に、前処理エレメント２０６は、高エネルギー・ビュー
に対応するデータを抽出して、それを高エネルギー・チ
ャネル・パス２０８に送り、低エネルギー・ビューに対
応するデータを低エネルギー・パス２１０に送る。投射
コンピュータ２１２は、高エネルギー・パス２０８およ
び低エネルギー・パス２１０上の投射データを受け取
り、走査された物質の第１のパラメータに依存する投射
データの第１のストリーム２１４と、走査された物質の
第２のパラメータに依存する投射データの第２のストリ
ーム２１６とを生成するために、アルバレス／マコフス
キー・アルゴリズム処理を遂行する。第１のパラメータ
は原子数であることが多く、第２のパラメータは物質密
度であることが多いが、他のパラメータを選択すること
もできる。第１の再構築コンピュータ２１８は、投射デ
ータの第１のストリーム２１４を受け取り、第１の物質
パラメータに対応する一連の投射からＣＴ画像を生成す
る。第２の再構築コンピュータ２２０は、投射データの
第２のストリーム２１６を受け取り、第２の物質パラメ
ータに対応する一連の投射からＣＴ画像を生成する。
射／非ＣＴ分析が、物質分析において（たとえば、手荷
物内における爆発物の存在の検出用の手荷物スキャナに
おいて）二重エネルギーＸ線源を用いるものとして一般
的に認識されている、３つの先行技術である。前再構築
分析においては、信号の流れは図４に示したようにな
る。スキャナ１２０は通常、図１に示されたものと同様
であり、２つの別個のエネルギー・レベル（すなわち、
二重エネルギー）で扇形ビームを生成することができる
Ｘ線源を有する。ＤＡＳ１３４は、回転プラットフォー
ム１２４の別個の角度位置で検出器配列１３０によって
生成された信号を収集し、その信号を前処理エレメント
２０６に渡す。前処理エレメント２０６は、それに続く
数学的処理のシーケンスを最適化するために、ＤＡＳ１
３４から受け取ったデータを再ソートする。前処理エレ
メント２０６は、検出器温度、主ビームの強度、利得お
よびオフセット、ならびに他の決定論的なエラー要因に
関するＤＡＳ１３４からのデータの修正も行う。最後
に、前処理エレメント２０６は、高エネルギー・ビュー
に対応するデータを抽出して、それを高エネルギー・チ
ャネル・パス２０８に送り、低エネルギー・ビューに対
応するデータを低エネルギー・パス２１０に送る。投射
コンピュータ２１２は、高エネルギー・パス２０８およ
び低エネルギー・パス２１０上の投射データを受け取
り、走査された物質の第１のパラメータに依存する投射
データの第１のストリーム２１４と、走査された物質の
第２のパラメータに依存する投射データの第２のストリ
ーム２１６とを生成するために、アルバレス／マコフス
キー・アルゴリズム処理を遂行する。第１のパラメータ
は原子数であることが多く、第２のパラメータは物質密
度であることが多いが、他のパラメータを選択すること
もできる。第１の再構築コンピュータ２１８は、投射デ
ータの第１のストリーム２１４を受け取り、第１の物質
パラメータに対応する一連の投射からＣＴ画像を生成す
る。第２の再構築コンピュータ２２０は、投射データの
第２のストリーム２１６を受け取り、第２の物質パラメ
ータに対応する一連の投射からＣＴ画像を生成する。
【００１８】後再構築分析においては、信号の流れは図
５に示したようになる。前処理分析について本明細書に
おいて説明しているように、前処理エレメント２０６は
ＤＡＳ１３４からデータを受け取り、データにいくつか
の操作を加えてから、高エネルギー・ビューに対応する
データを高エネルギー・パス２０８に送り、低エネルギ
ー・ビューに対応するデータを低エネルギー・パス２１
０に送る。第１の再構築コンピュータ２１８は高エネル
ギー・パス２０８から投射データを受け取り、一連の高
エネルギー投射に対応するＣＴ画像を生成する。第２の
再構築コンピュータ２２０は低エネルギー・パス２１０
から投射データを受け取り、一連の低エネルギー投射に
対応するＣＴ画像を生成する。投射コンピュータ２１２
は、高エネルギーＣＴデータ２２２と低エネルギーＣＴ
データ２２４とを受け取り、走査された物質の第１のパ
ラメータに依存するＣＴデータ２２６と、走査された物
質の第２のパラメータに依存する投射データの第２のス
トリーム２２８とを生成するためにＡＭＡ処理を遂行す
る。
５に示したようになる。前処理分析について本明細書に
おいて説明しているように、前処理エレメント２０６は
ＤＡＳ１３４からデータを受け取り、データにいくつか
の操作を加えてから、高エネルギー・ビューに対応する
データを高エネルギー・パス２０８に送り、低エネルギ
ー・ビューに対応するデータを低エネルギー・パス２１
０に送る。第１の再構築コンピュータ２１８は高エネル
ギー・パス２０８から投射データを受け取り、一連の高
エネルギー投射に対応するＣＴ画像を生成する。第２の
再構築コンピュータ２２０は低エネルギー・パス２１０
から投射データを受け取り、一連の低エネルギー投射に
対応するＣＴ画像を生成する。投射コンピュータ２１２
は、高エネルギーＣＴデータ２２２と低エネルギーＣＴ
データ２２４とを受け取り、走査された物質の第１のパ
ラメータに依存するＣＴデータ２２６と、走査された物
質の第２のパラメータに依存する投射データの第２のス
トリーム２２８とを生成するためにＡＭＡ処理を遂行す
る。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】多重投射／非ＣＴ分析
においては、信号の流れは図６に示したようになる。前
処理分析に関して本明細書において説明しているよう
に、前処理エレメント２０６はＤＡＳ１３４からデータ
を受け取り、そのデータにいくつかの操作を加えてか
ら、高エネルギー・ビューに対応するデータを高エネル
ギー・パス２０８に送り、低エネルギー・ビューに対応
するデータを低エネルギー・パス２１０に送る。投射コ
ンピュータ２１２は、データ選択デバイス２３０を介し
て、高エネルギー投射ビューと低エネルギー投射ビュー
とを受け取り、走査された物質の第１のパラメータに依
存する投射データの第１のストリーム２１４と、走査さ
れた物質の第２のパラメータに依存する投射データの第
２のストリーム２１６とを生成するために、ＡＭＡ処理
を遂行する。データ選択デバイス２３０は、空間コンピ
ュータ２３２からの命令に反応して、多数の特定のビュ
ーに対応する投射データを選択する。空間コンピュータ
２３２は、様々なシステム・パラメータを利用して、ど
のビューを選択すべきかを判断する。前再構築分析およ
び後再構成分析とは異なり、多重投射／非ＣＴ分析は、
走査システム１２０からの少数の投射を必要とするだけ
である。完全なＣＴ再構築は行われないので、この分析
技術は、利用可能な投射角度の全範囲を必要とはしな
い。投射の数が少なくなることと、ＣＴ分析がないこと
で、システムの計算負荷は大幅に削減される。しかし、
この技術は、爆発物が投射パスにおける唯一の物体でな
いのであれば、爆弾検出の応用に関しては信頼性がな
い。この技術は、パスにおける唯一の物体であることに
加えて、物体の厚さが分かっており、検出アルゴリズム
に利用可能であれば、特に良好に機能する。先行技術の
システムにおいては、少数の投射のどれが、上に重なる
非爆発物がない、疑わしい爆発物の明瞭で最適なビュー
を提供するかを判断するために、多大の努力が払われて
きた。
においては、信号の流れは図６に示したようになる。前
処理分析に関して本明細書において説明しているよう
に、前処理エレメント２０６はＤＡＳ１３４からデータ
を受け取り、そのデータにいくつかの操作を加えてか
ら、高エネルギー・ビューに対応するデータを高エネル
ギー・パス２０８に送り、低エネルギー・ビューに対応
するデータを低エネルギー・パス２１０に送る。投射コ
ンピュータ２１２は、データ選択デバイス２３０を介し
て、高エネルギー投射ビューと低エネルギー投射ビュー
とを受け取り、走査された物質の第１のパラメータに依
存する投射データの第１のストリーム２１４と、走査さ
れた物質の第２のパラメータに依存する投射データの第
２のストリーム２１６とを生成するために、ＡＭＡ処理
を遂行する。データ選択デバイス２３０は、空間コンピ
ュータ２３２からの命令に反応して、多数の特定のビュ
ーに対応する投射データを選択する。空間コンピュータ
２３２は、様々なシステム・パラメータを利用して、ど
のビューを選択すべきかを判断する。前再構築分析およ
び後再構成分析とは異なり、多重投射／非ＣＴ分析は、
走査システム１２０からの少数の投射を必要とするだけ
である。完全なＣＴ再構築は行われないので、この分析
技術は、利用可能な投射角度の全範囲を必要とはしな
い。投射の数が少なくなることと、ＣＴ分析がないこと
で、システムの計算負荷は大幅に削減される。しかし、
この技術は、爆発物が投射パスにおける唯一の物体でな
いのであれば、爆弾検出の応用に関しては信頼性がな
い。この技術は、パスにおける唯一の物体であることに
加えて、物体の厚さが分かっており、検出アルゴリズム
に利用可能であれば、特に良好に機能する。先行技術の
システムにおいては、少数の投射のどれが、上に重なる
非爆発物がない、疑わしい爆発物の明瞭で最適なビュー
を提供するかを判断するために、多大の努力が払われて
きた。
【００２０】先行技術の上記欠点を実質的に克服するこ
とが、本発明の目的である。
とが、本発明の目的である。
【００２１】先行技術のＣＴシステムに特有な計算負荷
を削減する、爆発物検出用のシステムを提供すること
が、本発明の別の目的である。
を削減する、爆発物検出用のシステムを提供すること
が、本発明の別の目的である。
【００２２】疑わしい爆発物の明瞭で最適なビューを選
択する信頼性を向上させる、爆発物検出用のシステムを
提供することが、本発明の更に別の目的である。
択する信頼性を向上させる、爆発物検出用のシステムを
提供することが、本発明の更に別の目的である。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明は、走査の二重エ
ネルギー情報を用いて、爆発物を検出する方法およびシ
ステムに関する。検出される物体は、少なくとも２つの
計測可能な物理的特性、たとえば原子数および密度を有
しており、長手方向の軸によって少なくとも定められる
領域に置かれる。本発明の方法の第１のステップは、こ
の領域を表す走査データを生成するために、この領域を
走査することである。走査は、少なくとも２つの電力レ
ベルで交互に放射できる放射源と、この領域の対向する
側にある検出器の配列とを提供することにより達成され
る。次に、放射源は、検出器の配列の方に放射を発しな
がら、長手方向の軸を中心に回転される。検出器の配列
は、この領域に関する各電力レベルでの走査データを生
成するために、この領域から放射を受ける。
ネルギー情報を用いて、爆発物を検出する方法およびシ
ステムに関する。検出される物体は、少なくとも２つの
計測可能な物理的特性、たとえば原子数および密度を有
しており、長手方向の軸によって少なくとも定められる
領域に置かれる。本発明の方法の第１のステップは、こ
の領域を表す走査データを生成するために、この領域を
走査することである。走査は、少なくとも２つの電力レ
ベルで交互に放射できる放射源と、この領域の対向する
側にある検出器の配列とを提供することにより達成され
る。次に、放射源は、検出器の配列の方に放射を発しな
がら、長手方向の軸を中心に回転される。検出器の配列
は、この領域に関する各電力レベルでの走査データを生
成するために、この領域から放射を受ける。
【００２４】本発明の方法の第２のステップは、領域の
長手方向の軸に沿った複数の位置に対応する少なくとも
１つの画像データのスライスを定めることである。画像
データのスライスのそれぞれは、走査ステップの間に複
数のビュー角度のそれぞれから得られる複数の走査デー
タ投射を定め、各走査データ投射は、その個々のビュー
角度での走査データを含む。
長手方向の軸に沿った複数の位置に対応する少なくとも
１つの画像データのスライスを定めることである。画像
データのスライスのそれぞれは、走査ステップの間に複
数のビュー角度のそれぞれから得られる複数の走査デー
タ投射を定め、各走査データ投射は、その個々のビュー
角度での走査データを含む。
【００２５】本発明の方法の第３のステップは、画像デ
ータのスライスから少なくとも１つのクリア・パス走査
データ投射を選択し、第１のエネルギー・レベルでの走
査データの第１のセットと、第２のエネルギー・レベル
での走査データの第２のセットを選択することであり、
データの各セットはクリア・パス投射に対応する。クリ
ア・パス投射は、少なくとも検出される物体を含む。
ータのスライスから少なくとも１つのクリア・パス走査
データ投射を選択し、第１のエネルギー・レベルでの走
査データの第１のセットと、第２のエネルギー・レベル
での走査データの第２のセットを選択することであり、
データの各セットはクリア・パス投射に対応する。クリ
ア・パス投射は、少なくとも検出される物体を含む。
【００２６】本発明の方法の第４のステップは、第１お
よび第２の走査データのセットから、第１の物理的特性
を表す第１の値と、第２の物理的特性を表す第２の値と
を生成することである。
よび第２の走査データのセットから、第１の物理的特性
を表す第１の値と、第２の物理的特性を表す第２の値と
を生成することである。
【００２７】本発明の方法の第５および最終ステップ
は、物体をこれら第１の値および第２の値の関数として
認識して特定することである。
は、物体をこれら第１の値および第２の値の関数として
認識して特定することである。
【００２８】本発明の好適な一実施形態によれば、クリ
ア・パス投射は検出される物体のみを更に含み、その投
射に関する走査データのセットは、領域内の他の物体に
対応する何れの情報も含まない。
ア・パス投射は検出される物体のみを更に含み、その投
射に関する走査データのセットは、領域内の他の物体に
対応する何れの情報も含まない。
【００２９】別の実施形態においては、それぞれが物体
の特定の物理的特性に対応する２つの値を生成するステ
ップは、アルバレス／マコフスキー・アルゴリズムを実
行するようにプログラムされたコンピュータ・システム
で、第１および第２の走査データのセットを処理するこ
とを更に含む。第１および第２の走査データのセットの
かかる処理の結果は、物体の第１の物理的特性、たとえ
ば原子数に対応する第１の値と、第２の物理的特性、た
とえば物体の密度に対応する第２の値とを生成すること
である。
の特定の物理的特性に対応する２つの値を生成するステ
ップは、アルバレス／マコフスキー・アルゴリズムを実
行するようにプログラムされたコンピュータ・システム
で、第１および第２の走査データのセットを処理するこ
とを更に含む。第１および第２の走査データのセットの
かかる処理の結果は、物体の第１の物理的特性、たとえ
ば原子数に対応する第１の値と、第２の物理的特性、た
とえば物体の密度に対応する第２の値とを生成すること
である。
【００３０】更に別の実施形態においては、本発明の方
法は、物体の第２のクリア・パス投射を選択するステッ
プを更に含む。
法は、物体の第２のクリア・パス投射を選択するステッ
プを更に含む。
【００３１】本発明のまた更に別の実施形態において
は、画像データ・スライスから少なくとも１つのクリア
・パス走査データ投射を選択するステップは、回転プラ
ットフォームがクリア・パス角度で設けられたときに、
Ｘ線源と検出器配列との間でビーム・パスによって定め
られる軸に沿って走査される物質の、直線的寸法（すな
わち、厚さ）を判断するステップを更に含むことができ
る。この軸に沿った物質の直線的寸法は、第１および第
２の物理的特性を表す値を判断する際に、パラメータと
して用いることができる。
は、画像データ・スライスから少なくとも１つのクリア
・パス走査データ投射を選択するステップは、回転プラ
ットフォームがクリア・パス角度で設けられたときに、
Ｘ線源と検出器配列との間でビーム・パスによって定め
られる軸に沿って走査される物質の、直線的寸法（すな
わち、厚さ）を判断するステップを更に含むことができ
る。この軸に沿った物質の直線的寸法は、第１および第
２の物理的特性を表す値を判断する際に、パラメータと
して用いることができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】本発明の上記目的および他の目
的、それらの様々な特徴、ならびに本発明自体は、以下
の説明を付属の図面を参照して読めばより完全に理解で
きるであろう。
的、それらの様々な特徴、ならびに本発明自体は、以下
の説明を付属の図面を参照して読めばより完全に理解で
きるであろう。
【００３３】本発明は、走査の二重エネルギー情報を用
いた爆発物検出システムに関する。特に、本発明は、多
重投射／非ＣＴ分析に関して本明細書において説明した
ように、Ｘ線スキャナからの比較的少数の高エネルギー
投射ビューおよび低エネルギー投射ビューによって生成
される、検査下にある物質の特定の特性および物理的パ
ラメータを判断するが、最良のビューを選択するため
に、高エネルギー投射のセットまたは低エネルギー投射
のセットの何れかのＣＴ再構築からの空間情報を使用す
る。図７は、本発明の一実施形態による信号の流れを示
している。前処理分析に関して本明細書において説明し
ているように、ＤＡＳ１３４は、回転軸１２７の周囲の
回転プラットフォーム１２４の別個の角度位置で、検出
器配列１３０によって生成される信号を収集し、これら
の信号を投射データの形式で前処理装置２０６に渡す。
前処理装置２０６はＤＡＳ１３４から投射データを受け
取り、このデータにいくつかの操作を加えて（以下で説
明する）から、高エネルギー・パス２０８を介して、高
エネルギー・ビューに対応する前処理済みデータをデー
タ選択デバイス３０４に送り、低エネルギー・パス２１
０を介して、低エネルギー・ビューに対応する前処理済
みデータをデータ選択デバイス３０４に送る。前処理装
置２０６は同様に、高エネルギー・データ・パス２０８
を介して、高エネルギー・ビューに対応する前処理済み
データを再構築コンピュータ２１８に提供する。再構築
コンピュータ２１８は、高エネルギー・パス２０８から
前処理済みデータを受け取り、回転軸１２７の周囲の一
連の高エネルギー投射に対応する画像データ・スライス
（すなわち、ＣＴ画像）を生成する。再構築コンピュー
タ２１８は、ＣＴ画像を空間分析コンピュータ３０２に
提供し、空間分析コンピュータ３０２は、画像内で検出
される物体を見る最適な投射角度を判断するために、Ｃ
Ｔ画像を受け取り分析する。空間分析コンピュータ３０
２は、角度情報パス３１２を介して、この最適角度情報
をデータ選択デバイス３０４に提供し、データ選択デバ
イス３０４は、最適投射角度に対応する高エネルギー・
データおよび低エネルギー・データを選択して、かかる
データを投射コンピュータ３０６に提供する。投射コン
ピュータ３０６は、高エネルギー投射データおよび低エ
ネルギー投射データを受け取り、走査された物質の第１
のパラメータに依存するＡＭＡ投射データの第１のスト
リーム２１４と、走査された材料の第２のパラメータに
依存するＡＭＡ投射データの第２のストリーム２１６と
を生成するために、ＡＭＡ処理を遂行する。
いた爆発物検出システムに関する。特に、本発明は、多
重投射／非ＣＴ分析に関して本明細書において説明した
ように、Ｘ線スキャナからの比較的少数の高エネルギー
投射ビューおよび低エネルギー投射ビューによって生成
される、検査下にある物質の特定の特性および物理的パ
ラメータを判断するが、最良のビューを選択するため
に、高エネルギー投射のセットまたは低エネルギー投射
のセットの何れかのＣＴ再構築からの空間情報を使用す
る。図７は、本発明の一実施形態による信号の流れを示
している。前処理分析に関して本明細書において説明し
ているように、ＤＡＳ１３４は、回転軸１２７の周囲の
回転プラットフォーム１２４の別個の角度位置で、検出
器配列１３０によって生成される信号を収集し、これら
の信号を投射データの形式で前処理装置２０６に渡す。
前処理装置２０６はＤＡＳ１３４から投射データを受け
取り、このデータにいくつかの操作を加えて（以下で説
明する）から、高エネルギー・パス２０８を介して、高
エネルギー・ビューに対応する前処理済みデータをデー
タ選択デバイス３０４に送り、低エネルギー・パス２１
０を介して、低エネルギー・ビューに対応する前処理済
みデータをデータ選択デバイス３０４に送る。前処理装
置２０６は同様に、高エネルギー・データ・パス２０８
を介して、高エネルギー・ビューに対応する前処理済み
データを再構築コンピュータ２１８に提供する。再構築
コンピュータ２１８は、高エネルギー・パス２０８から
前処理済みデータを受け取り、回転軸１２７の周囲の一
連の高エネルギー投射に対応する画像データ・スライス
（すなわち、ＣＴ画像）を生成する。再構築コンピュー
タ２１８は、ＣＴ画像を空間分析コンピュータ３０２に
提供し、空間分析コンピュータ３０２は、画像内で検出
される物体を見る最適な投射角度を判断するために、Ｃ
Ｔ画像を受け取り分析する。空間分析コンピュータ３０
２は、角度情報パス３１２を介して、この最適角度情報
をデータ選択デバイス３０４に提供し、データ選択デバ
イス３０４は、最適投射角度に対応する高エネルギー・
データおよび低エネルギー・データを選択して、かかる
データを投射コンピュータ３０６に提供する。投射コン
ピュータ３０６は、高エネルギー投射データおよび低エ
ネルギー投射データを受け取り、走査された物質の第１
のパラメータに依存するＡＭＡ投射データの第１のスト
リーム２１４と、走査された材料の第２のパラメータに
依存するＡＭＡ投射データの第２のストリーム２１６と
を生成するために、ＡＭＡ処理を遂行する。
【００３４】図７に示した発明は、本発明が、回転軸１
２７の周囲の回転プラットフォーム１２４の特定の角度
からの投射を選択するという点で、図６に示した多重投
射／非ＣＴシステムに類似している。前述のように、回
転プラットフォーム１２４の単一の角度位置からの高エ
ネルギー投射および低エネルギー投射は、Ｘ線源と検出
器配列との間のビーム・パスに異質の物体が置かれてい
ない限り、問題の物体に関する正確なパラメータ情報を
生成する。かかる最適な投射またはクリア・パス投射に
対応する回転プラットフォームの角度を、以下ではクリ
ア・パス角度と呼ぶ。本発明は、クリア・パス角度に対
応する投射を選択するために、再構築コンピュータ２１
８によって提供されるＣＴ画像からの情報を用いる。図
示した実施形態は、高エネルギー・ビューに対応するデ
ータからのＣＴ画像を再構築するが、本発明の他の実施
形態は、クリア・パス角度の判断用のＣＴ画像を再構築
するために、低エネルギー・ビューに対応するデータ、
または高エネルギー・データと低エネルギー・データと
の何らかの組み合わせを用いることができる。
２７の周囲の回転プラットフォーム１２４の特定の角度
からの投射を選択するという点で、図６に示した多重投
射／非ＣＴシステムに類似している。前述のように、回
転プラットフォーム１２４の単一の角度位置からの高エ
ネルギー投射および低エネルギー投射は、Ｘ線源と検出
器配列との間のビーム・パスに異質の物体が置かれてい
ない限り、問題の物体に関する正確なパラメータ情報を
生成する。かかる最適な投射またはクリア・パス投射に
対応する回転プラットフォームの角度を、以下ではクリ
ア・パス角度と呼ぶ。本発明は、クリア・パス角度に対
応する投射を選択するために、再構築コンピュータ２１
８によって提供されるＣＴ画像からの情報を用いる。図
示した実施形態は、高エネルギー・ビューに対応するデ
ータからのＣＴ画像を再構築するが、本発明の他の実施
形態は、クリア・パス角度の判断用のＣＴ画像を再構築
するために、低エネルギー・ビューに対応するデータ、
または高エネルギー・データと低エネルギー・データと
の何らかの組み合わせを用いることができる。
【００３５】図８は、図７に示したシステムからＡＭＡ
投射データを受け取る、物質分析コンピュータ４０２を
示している。物質分析コンピュータ４０２は、走査され
た物質の第１のパラメータに依存するＡＭＡ投射データ
の第１のストリーム２１４と、走査された物質の第２の
パラメータに依存するＡＭＡ投射データの第２のストリ
ーム２１６とを受け取る。物質分析コンピュータ４０２
は、爆発性の物質と爆発性でない物質とを区別するため
に、走査された物質の２つのパラメータ（たとえば、原
子数および密度）に関するこの情報を用いる。このよう
に、物質分析コンピュータ４０２は、物質の識別に対応
するデータを生成する。
投射データを受け取る、物質分析コンピュータ４０２を
示している。物質分析コンピュータ４０２は、走査され
た物質の第１のパラメータに依存するＡＭＡ投射データ
の第１のストリーム２１４と、走査された物質の第２の
パラメータに依存するＡＭＡ投射データの第２のストリ
ーム２１６とを受け取る。物質分析コンピュータ４０２
は、爆発性の物質と爆発性でない物質とを区別するため
に、走査された物質の２つのパラメータ（たとえば、原
子数および密度）に関するこの情報を用いる。このよう
に、物質分析コンピュータ４０２は、物質の識別に対応
するデータを生成する。
【００３６】本発明の別の実施形態において、空間分析
コンピュータ３０２は、２つ以上のクリア・パス投射角
度を判断して、角度情報パス３１２を介して、この多重
角度情報をデータ選択デバイス３０４に提供することが
できる。データ選択デバイス３０４はこの多重角度情報
を受け取り、この多重角度情報によって示されたクリア
・パス投射に対応する、高エネルギー・ビュー・データ
および低エネルギー・ビュー・データを選択する。投射
コンピュータ３０６は、高エネルギー投射データと低エ
ネルギー投射データとを受け取り、走査された物質の第
１のパラメータに依存するＡＭＡ投射データの第１のス
トリーム２１４と、走査された物質の第２のパラメータ
に依存するＡＭＡ投射データの第２のストリーム２１６
とを生成するために、ＡＭＡ処理を遂行する。
コンピュータ３０２は、２つ以上のクリア・パス投射角
度を判断して、角度情報パス３１２を介して、この多重
角度情報をデータ選択デバイス３０４に提供することが
できる。データ選択デバイス３０４はこの多重角度情報
を受け取り、この多重角度情報によって示されたクリア
・パス投射に対応する、高エネルギー・ビュー・データ
および低エネルギー・ビュー・データを選択する。投射
コンピュータ３０６は、高エネルギー投射データと低エ
ネルギー投射データとを受け取り、走査された物質の第
１のパラメータに依存するＡＭＡ投射データの第１のス
トリーム２１４と、走査された物質の第２のパラメータ
に依存するＡＭＡ投射データの第２のストリーム２１６
とを生成するために、ＡＭＡ処理を遂行する。
【００３７】本発明の更に別の実施形態において、空間
分析コンピュータ３０２は、回転プラットフォームがク
リア・パス角度に置かれているときに、Ｘ線源と検出器
配列との間のビーム・パスによって定められる軸に沿っ
て走査される物質の直線的寸法（すなわち、厚さ）も判
断できる。この軸に沿った物質の直線的寸法は、ＡＭＡ
投射データの第１のストリーム２１４と、ＡＭＡ投射デ
ータの第２のストリーム２１６との判断を更に精緻にす
るために、ＡＭＡ処理のパラメータとして投射コンピュ
ータ３０６によって用いることができる。
分析コンピュータ３０２は、回転プラットフォームがク
リア・パス角度に置かれているときに、Ｘ線源と検出器
配列との間のビーム・パスによって定められる軸に沿っ
て走査される物質の直線的寸法（すなわち、厚さ）も判
断できる。この軸に沿った物質の直線的寸法は、ＡＭＡ
投射データの第１のストリーム２１４と、ＡＭＡ投射デ
ータの第２のストリーム２１６との判断を更に精緻にす
るために、ＡＭＡ処理のパラメータとして投射コンピュ
ータ３０６によって用いることができる。
【００３８】本発明は、その主旨または基本的特徴から
逸脱せずに、他の特定の形態で実施することができる。
したがって、これらの実施形態は、限定的ではなく例示
的なものとして捉えるべきであって、本発明の範囲は前
述の説明によってではなく、特許請求の範囲によって示
されており、したがって、特許請求の範囲の均等物の意
味および範囲の中に入る全ての変更が、本発明の範囲に
包含されることを、出願人は意図している。
逸脱せずに、他の特定の形態で実施することができる。
したがって、これらの実施形態は、限定的ではなく例示
的なものとして捉えるべきであって、本発明の範囲は前
述の説明によってではなく、特許請求の範囲によって示
されており、したがって、特許請求の範囲の均等物の意
味および範囲の中に入る全ての変更が、本発明の範囲に
包含されることを、出願人は意図している。
【図１】本発明による手荷物走査システムの斜視図であ
る。
る。
【図２】図１に示したシステムの末端断面図である。
【図３】図１に示したシステムの縦断面図である。
【図４】前再構築分析を行うことができるシステムの信
号流れ図である。
号流れ図である。
【図５】後再構築分析を行うことができるシステムの信
号流れ図である。
号流れ図である。
【図６】多重投射／非ＣＴ分析を行うことができるシス
テムの信号流れ図である。
テムの信号流れ図である。
【図７】本発明に従って構築された爆発物検出システム
の信号流れ図である。
の信号流れ図である。
【図８】物質分析コンピュータを備えた爆発物検出シス
テムの信号流れ図である。
テムの信号流れ図である。
１００ 手荷物走査システム １１０ コンベア・システム １１２ 手荷物（鞄） １１４ 手荷物の移動方向 １１６ ベルト １１８ モータ駆動システム １２０ ＣＴ走査システム １２２ コンベア部 １２４ 回転プラットフォーム（ディスク） １２５ ガントリ・サポート １２６ 中央開口 １２８ Ｘ線チューブ １３０ 検出器配列 １３２ コーン・ビーム １３４ データ取得システム（ＤＡＳ） １３６ Ｘ線チューブ制御システム ２０６ 前処理エレメント ２０８ 高エネルギー・チャネル・パス ２１０ 低エネルギー・パス ２１２ 投射コンピュータ ２１４ 投射データの第１のストリーム ２１６ 投射データの第２のストリーム ２１８ 第１の再構築コンピュータ ２２０ 第２の再構築コンピュータ ２２２ 高エネルギーＣＴデータ ２２４ 低エネルギーＣＴデータ ２２６ 走査された物質の第１のパラメータに依存する
ＣＴデータ ２２８ 走査された物質の第２のパラメータに依存する
投射データの第２のストリーム ２３０ データ選択デバイス ２３２ 空間コンピュータ ３０２ 空間分析コンピュータ ３０４ データ選択デバイス ３０６ 投射コンピュータ ３１２ 角度情報パス ４０２ 物質分析コンピュータ
ＣＴデータ ２２８ 走査された物質の第２のパラメータに依存する
投射データの第２のストリーム ２３０ データ選択デバイス ２３２ 空間コンピュータ ３０２ 空間分析コンピュータ ３０４ データ選択デバイス ３０６ 投射コンピュータ ３１２ 角度情報パス ４０２ 物質分析コンピュータ
Claims (20)
- 【請求項１】 長手方向の軸を有する領域において、少
なくとも第１の物理的特性と第２の物理的特性とを有す
る物体を検出する方法であって、 Ａ． 前記領域を表す走査データを生成するために前記
領域を走査するステップであって、 ｉ．少なくとも第１のエネルギー・レベルと第２のエネ
ルギー・レベルで交互に放射する放射源と、前記領域の
対向する側における検出器の配列とを提供することと、 ｉｉ．前記放射源が前記検出器の配列の方に放射を発し
ている間に、前記長手方向の軸を中心に少なくとも前記
放射源を回転させることと、 ｉｉｉ．前記検出器の配列で、前記領域に関する前記第
１のエネルギー・レベルと前記第２のエネルギー・レベ
ルで前記走査データを生成するために、前記領域から放
射を受け取ることとを含むステップと、 Ｂ． 少なくとも１つの画像データ・スライスを定める
ステップであって、各データ・スライスは前記領域の前
記長手方向の軸に沿った位置に対応し、前記画像データ
・スライスのそれぞれは、前記走査ステップの間に複数
のビュー角度のそれぞれから取得した複数の走査データ
投射を定めるステップと、 Ｃ． 前記ビュー角度の１つに応じて、前記画像データ
・スライスから、少なくとも前記物体を含む少なくとも
１つのクリア・パス走査データ投射を選択し、それぞれ
が前記クリア・パス投射に対応する、前記第１のエネル
ギー・レベルでの走査データの第１のセットと前記第２
のエネルギー・レベルでの走査データの第２のセットと
を選択するステップと、 Ｄ． 前記走査データの第１のセットと前記走査データ
の第２のセットから、前記第１の物理的特性を表す第１
の値と、前記第２の物理的特性を表す第２の値とを生成
し、前記物体を前記第１の値および前記第２の値の関数
として認識して特定するステップとを含む方法。 - 【請求項２】 前記クリア・パス投射は前記物体のみを
含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記第１の値と前記第２の値とを生成す
る前記ステップは、コンピュータ・システムによって、
アルバレス／マコフスキー・アルゴリズムを前記走査デ
ータの第１のセットと前記走査データの第２のセットに
適用して、前記第１の値と前記第２の値とを生成するス
テップを更に含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記検出器の配列も、前記領域を走査す
るために前記長手方向の軸を中心に回転される、請求項
１に記載の方法。 - 【請求項５】 前記物体の第２のクリア・パス投射に関
する第２のビュー角度を選択するステップであって、前
記第２のクリア・パス投射は前記走査ステップの間に生
成される前記走査データから生成されるステップを更に
含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 前記物体の複数の付加的クリア・パス投
射に関する複数の付加的ビュー角度を選択するステップ
であって、前記複数の付加的クリア・パス投射は、前記
走査ステップの間に生成された前記走査データから生成
されるステップを更に含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項７】 前記領域は、前記走査データを生成する
ためにコンピュータ化された断層撮影（ＣＴ）装置で走
査される、請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】 前記放射源はコーン・ビーム源である、
請求項１に記載の方法。 - 【請求項９】 少なくとも１つのクリア・パス・データ
投射を選択する前記ステップは、前記クリア・パス投射
によって定められた軸に沿った前記物体の直線的寸法を
判断するステップを含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記物体を認識する前記ステップは、
前記関数のパラメータとして前記直線的寸法を含む、請
求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 長手方向の軸を有する領域において、
少なくとも第１の物理的特性と第２の物理的特性とを有
する物体を検出する装置であって Ａ． 少なくとも第１のエネルギー・レベルと第２のエ
ネルギー・レベルとで交互に放射する放射源、および前
記領域の対向する側における検出器の配列であって、該
検出器の配列の方に放射を発しながら、前記領域の前記
長手方向の軸を中心に回転可能な回転可能部材に設けら
れている放射源および、前記領域に関する走査データを
生成するために、前記領域からの放射を受け取る検出器
の配列と、 Ｂ． 前記走査検出器からの個々の複数のビュー角度か
ら得られた複数の走査データ投射を受け取る再構築コン
ピュータであって、各走査データ投射はその個々のビュ
ー角度での走査データを含んでおり、それぞれが前記領
域の前記長手方向の軸に沿った位置に対応する少なくと
も１つの画像データ・スライスを更に定める再構築コン
ピュータと、 Ｃ． 前記画像データ・スライスを受け取り、前記ビュ
ー角度の１つに対応する少なくとも１つのクリア・パス
・データ投射を選択する空間分析コンピュータであっ
て、前記クリア・パス投射は少なくとも前記物体を含む
空間分析コンピュータ、および、前記走査データのセッ
トを受け取り、前記第１のエネルギー・レベルでの走査
データの第１のセットと前記第２のエネルギー・レベル
での走査データの第２のセットとを選択するデータ選択
デバイスであって、データの各セットは前記クリア・パ
ス投射に対応しているデータ選択デバイスと、 Ｄ． 前記走査データの第１のセットと前記走査データ
の第２のセットとを受け取って、前記第１の物理的特性
を表す第１の値と、前記第２の物理的特性を表す第２の
値とを生成し、前記物体を前記第１の値と前記第２の値
の関数として認識して特定する投射コンピュータとを含
む装置。 - 【請求項１２】 前記クリア・パス投射は前記物体のみ
を含む請求項１１に記載の装置。 - 【請求項１３】 前記投射コンピュータは、コンピュー
タ・システムによって、アルバレス／マコフスキー・ア
ルゴリズムを前記走査データの第１のセットと前記走査
データの第２のセットに適用して、前記第１の値と前記
第２の値とを生成するようにプログラムすることを含
む、請求項１１に記載の装置。 - 【請求項１４】 前記検出器の配列も、前記領域を走査
するために前記長手方向の軸を中心に回転される、請求
項１１に記載の装置。 - 【請求項１５】 前記データ選択デバイスは、前記物体
の第２のクリア・パス投射に関する第２のビュー角度を
選択し、前記第２のクリア・パス投射は前記走査ステッ
プの間に生成される前記走査データから生成される、請
求項１１に記載の装置。 - 【請求項１６】 前記データ選択デバイスは、前記物体
の複数の付加的クリア・パス投射に関する複数の付加的
ビュー角度を選択し、前記複数の付加的クリア・パス投
射は、前記検出器の配列によって生成された前記走査デ
ータから生成される、請求項１１に記載の装置。 - 【請求項１７】 前記領域は、前記走査データを生成す
るためにコンピュータ化された断層撮影（ＣＴ）装置で
走査される、請求項１１に記載の装置。 - 【請求項１８】 前記放射源はコーン・ビーム源であ
る、請求項１１に記載の装置。 - 【請求項１９】 前記空間分析コンピュータは更に、前
記クリア・パス投射によって定められた軸に沿った前記
物体の直線的寸法を判断する、請求項１１に記載の装
置。 - 【請求項２０】 前記投射コンピュータは、前記関数の
パラメータとして前記直線的寸法を含む、請求項１９に
記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/491481 | 2000-01-24 | ||
| US09/491,481 US6418189B1 (en) | 2000-01-24 | 2000-01-24 | Explosive material detection apparatus and method using dual energy information of a scan |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001235434A true JP2001235434A (ja) | 2001-08-31 |
Family
ID=23952416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001015253A Pending JP2001235434A (ja) | 2000-01-24 | 2001-01-24 | 走査の二重エネルギー情報を用いた爆発物検出装置および方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6418189B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001235434A (ja) |
| CN (1) | CN100384375C (ja) |
| DE (1) | DE10063290A1 (ja) |
| NL (1) | NL1017183C2 (ja) |
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