KR100963186B1 - 방사선을 이용하여 액체형태물품에 대한 보안검사를수행하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방사선을 이용하여 액체형태물품에 대한 보안검사를 수행하는 방법 및 장치를 개시한다. 상기방사선을 이용하여 액체형태물품에 대한 보안검사를 수행하는 방법에 있어서, 환경 초기 정보를 취득하는 절차와, 방사선 빔을 방출하여 상기 액체형태물품을 투과시키는 절차와, 상기 액체형태물품을 투과한 방사선 빔을 수신하여 다각도 투영 데이터를 형성하는 절차와, 상기 환경 초기 정보와 상기 액체형태 물품의 균일성에 의해, 상기 다각도 투영 데이터에 대한 역연산을 수행하는 것으로써, 액체형태 피검체의 방사선 흡수계수를 계산하여 취득하는 절차와, 상기 방사선흡수계수를 미리 설정한 데이터와 비교하여 액체형태 피검체에 관한 정보를 취득하는 절차를 포함한다. 본 발명은 종래의 기술에 비해 액체형태물품의 패키지의 영향을 받지 아니하며 간섭회피성이 강하고 검사의 정확도가 높고 사용상의 보안성과 신뢰성이 높고, 제조원가가 낮고 사이즈가 작은 특징을 구비하고 있다.
액체형태물품, 보안검사, 방사선, 흡수계수

Description

방사선을 이용하여 액체형태물품에 대한 보안검사를 수행하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR SECURITY-INSPECTION OF LIQUID ARTICLES WITH RADIATIONS}

본 발명은 방사선 검사 기술분야에 관한 것으로서, 상세하게는 방사선을 이용하여 액체형태물품에 대한 고속보안검사를 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

미국의 9.11사건이 발생한 이래 항공분야의 보안검사작업이 점점 더 중시받고 있다. 종래의 수화물 보안검사의 기초상에 여객이 휴대한 액체형태물품에 대한 보안검사요구를 더 추가하고 있다. 따라서 수화물중의 액체형태물품에 대한 보안검사를 고속으로 수행하기 위한 효과적인 방식과 수단이 급히 필요하게 되었다.

현재 화학방법, 전자기방법, 중성자방법 및 방사선방법 등 4가지 유형의 방법을 액체형태물품의 보안감사에 적용할 수 있다. 구체적으로는 하기한 바와 같다.

1)화학검사는 냄새식별, 이온스캔검지 및 물질분석 별로 세분화 할 수 있다. 실제 응용중에 흔히 액체형태물품이 밀봉되어 있기 때문에 냄새식별 방법으로 검사를 수행 할 수 없다. 이온스캔검지는 감도가 높은 것으로 잘 알려져 있으나 오보율 (false alarm rate)이 높고 배경환경의 영향을 받기 쉬운 단점이 있다. 물질분 석은 정밀도와 정확도가 높은 특징을 구비하고 있으나 이러한 방법은 셈플들을 분석하는데 일정한 시간이 소요되기 때문에 현장의 고속검사 요구를 만족시킬 수 없다.

2) 전자기방법은 자발적인 측정방식으로 상이한 액체형태물품이 전자기파에 대한 유전율이 다르다는 것을 이용하여 액체형태물품을 구분하고 있다. 전자기방법 자체가 금속패키지 및 두꺼운 재료 패키지로부터 불리한 영향을 받기 쉽기 때문에, 실제로 패키지재료가 복잡한 경우 전자기방법은 일정한 제한을 받게 된다.

3) 중성자검사방법은 사용중에 "중성자활성화" 현상, 즉 중성자 검사를 통과한 액체형태 피검체에 방사가 남겨지는 현상이 나타난다. 또한 중성자의 투과능력이 더 강하고 그 방사차단이 더 복잡하고 장치의 점유면적이 크기 때문에 민용항공 보안검사시스템에 적용되기 어렵다.

4) 현재, 항공분야의 보안검사장치는 방사선장치인 경우가 많다. 이러한 장치에 많이 사용되고 있는 기술은 X선 2차원 결상기술 및 3차원 CT스캔 결상기술이다. 이러한 기술은 주요하게 수화물의 보안검사를 수행하는데 사용되며 수화물 중의 액체형태물품만에 대한 검사를 수행할 수 없다.

X선 2차원 결상기술은 피검체의 3차원정보를 X선 빔의 방향에서 적분하여 피검체의 2차원정보 투영화상을 취득하는 기술이다. 이러한 화상은 계조(grayscale) 또는 의사색상(pseudocolor)의 표시형식으로 화상의 차이를 표현하여 장치의 조작인원에게 직관적으로 보여준다. 그러나, X선 2차원 결상기술은 필경 피검체의 일 차원 정보가 부족하기 때문에 이 기술을 이용하여 액체형태물품을 검사하는 경우 액체형태 피검체의 외형 및 사이즈의 영향을 받게 된다.

3차원 CT 스캔 결상기술은 CT기술을 보급 응용한 기술이다. CT기술은 최초에 의학분야에 적용된 기술로서 의사의 진단에 도움을 주는 공구(tool)이다. 이 기술은 피검체의 각 단층을 다각도로 투영하여 구현되는 기술이다. 컴퓨터로써 상기 각 단층의 다각도 투영 데이터를 재작성하고, 각 단층의 재작성화상을 계산하여 각 재작성화상 중의 상이한 감쇄계수정보를 상이한 계조로 표시하는 것으로써, 피검체 내부의 차이를 표시하고 있다. CT기술의 발전과 더불어, 피검체에 대한 파괴가 없이 검사를 수행하는 산업CT와 보안검사를 위한 수화물CT등이 출현되었는데, 이러한 CT 확장기술은 여전히 물체의 내부 차이를 표시하는 단층화상을 취득하는데 그 목적을 두고 있다. 따라서, 종래의 X선 3차원 결상기술을 이용하여 액체형태물품에 대한 보안검사를 수행하는 경우, 차이가 없는 단층화상정보만 보게 된다.

상기 CT형보안검사장치는 검사 가능한 피검체의 범위가 넓기 때문에 원가가 높고 장치가 크고 보급응용되기 어렵다.

상기한 바와 같이, 액체형태물품에 대한 고속검사에 있어서, 화학방법, 전자기방법 및 중성자방법에는 그 자체가 고속보안검사에 적합하지 아니하다는 특점이 존재하고 있으며, 또한 X선 2차원 결상기술 및 3차원 CT스캔 결상기술을 이용하여 콘트라스트를 구비한 계조화상 또는 의사색상화상을 취득하고 있으나 액체형태물품의 보안검사에 충분한 의거를 제공할 수 없다.

따라서, 상기 종래의 기술에 존재하고 있는 문제점을 해소하기 위해, 본 발명의 목적은 패키지를 파괴하지 아니하면서 액체형태물품을 고속으로 검사하고 액체형태 피검체의 정량정보를 취득할 수 있는, 방사선을 이용하여 액체형태물품에 대한 보안검사를 수행하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 방사선을 이용하여 액체형태물품에 대한 보안검사를 수행하는 방법에 있어서,

환경 초기 정보를 취득하는 절차와,

방사선 빔을 방출하여 상기 액체형태물품을 투과시키는 절차와,

상기 액체형태물품을 투과한 방사선 빔을 수신하여 다각도 투영 데이터를 형성하는 절차와,

상기 환경 초기 정보와 상기 액체형태 물품의 균일성에 의해, 상기 다각도 투영 데이터에 대한 역연산을 하여, 액체형태 피검체의 방사선 흡수계수를 계산하고 취득하는 절차와,

상기 방사선흡수계수를 미리 설정한 데이터와 비교하여 액체형태 피검체에 관한 정보를 취득하는 절차를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 환경 초기 정보가 액체형태 피검체의 기하학적 경계정보를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면,상기 기하학적 경계정보가 방사선 사진기술 또는 스캔 결상기술에 의해 취득된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면,상기 액체형태 피검체가 방사선 흡수에 대하여 균일성을 나타낸다.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 방사선을 이용하여 액체물품에 대한 보안검사를 수행하는 장치에 있어서,

방사선 빔을 방출하는 방사선 소스와,

액체형태 피검체를 방사선 빔이 투과하도록 적재하는 적재수단(30)과,

환경 초기 정보 및 상기 액체형태 피검체의 다각도 투영 데이터를 취득하는 검지 및 채취수단과,

컴퓨터 데이터 프로세서를 포함하는데,

여기서, 상기 컴퓨터 데이터 프로세서는,

액체형태 피검체의 환경 초기 정보 및 액체형태 피검체의 균일성을 한정조건으로 하고, 취득한 다각도 투영 데이터에 대한 역연산을 하고, 상기 액체형태 피검체의 방사선 흡수계수를 계산하고 취득하기 위한 수단과,

상기 방사선 흡수계수를 미리 설정한 데이터와 비교하여 액체형태 피검체에 관한 정보를 취득하는 수단을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방사선 소스가 X선기기 또는 동위원소 소스이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방사선 소스가 1개 또는 복수개이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방사선 소스의 방사선 에너지가 조정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 검지 및 채취수단이 검지기와 데이터 채취기를 일체화 하여 형성되었다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 검지기가 고체 검지기, 액체 검지기, 기체 검지기 또는 반도체 검지기이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 검지기가 1개 또는 복수개이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 검지기가 1차원 배열 또는 2차원 배열의 형식을 구비하고 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 검지기가 에너지 선택기능을 구비하고 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 검지기가 (전류)적분모드 또는 펄스(카운트) 모드에서 동작한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다각도 투영 데이터는 액체형태 피검체를 회전시키거나 또는 방사선 소스와 검지 및 채취수단을 회전시켜 취득한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다각도 투영 데이터는 각도 투영수를 증가시키거나 또는 검지기를 검지기 유닛의 사이즈의 1/4의 오프셋으로 장착하여 취득한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 컴퓨터 데이터 프로세서가 소정의 식별 알고리듬에 의해 상기 비교를 수행한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방사선 소스, 검지 및 채취수단, 적재수단 및 컴퓨터 데이터 프로세서의 협동 동작이 스캔제어기에 의해 제어된다.

본 발명은 점유면적이 작고 정확도가 높고 보안성과 신뢰성이 높고 보호하기 쉬운 장점을 구비하고 있다. 본 발명은 항공분야외에도 기타 중요한 장소에서의 보안검사에 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 검사장치의 구성 모식도이고,

도 2는 도 1에 도시한 검사장치 중의 컴퓨터 데이터 프로세서의 구성도이고,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 검사방법의 흐름도이고,

도 4는 도 1에 도시한 검사장치 중의 컴퓨터 데이터 프로세서의 기능 블록도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세하게 설명한다. 동일한 부호는 상이한 첨부 도면에 도시되어 있으나 동일하거나 유사한 부분을 나타낸다. 본 발명을 간단 명료하도록 하기 위하여 여기에 포함되는 기지의 기능 및 구조에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 검사장치의 구성 모식도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 검사장치는, 검사용방사선을 방출하는 X선기기 또는 동위원소 소스(X선 또는

Figure 112008007991378-pct00001
선 소스)등과 같은 방사선 소스(10)과, 액체형태 피검체(20)를 적재하여 Z축의 주위를 회동하고 승강할 수 있어, 액체형태 피검체(20)를 검출영역에 진입시켜 방사선 소스(10)으로부터 방출되는 방사선이 액체형태 피검체(20)를 투과되도록 하는 적재수단(30)과, 검지기와 데이터 채취기를 일체화 한 블록구조로 형성되어 액체형태 피검체(20)를 투과한 방사 선을 검지하고 아날로그신호를 취득하여 디지털신호로 변환시켜 액체형태 피검체(20)의 스캔데이터를 출력하기 위한 검지 및 채취수단(40)과, 전체 시스템의 각 부분의 동기동작을 제어하기 위한 스캔 제어기(50)와, 데이터 채취기로 채취된 데이터를 처리하여 검사결과를 출력하기 위한 컴퓨터 데이터 프로세서(60)를 포함한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 방사선 소스(10)은 액체형태 피검체(20)이 적재되는 적재수단(30)의 일방측에 위치한다. 검지 및 채취수단(40)은 적재수단(30)의 다른 일방측에 위치하고 있으며, 검지기 및 데이터 채취기를 포함하고, 액체형태 피검체(20)의 환경 초기 정보 및 다각도 투영 데이터를 취득한다. 데이터 채취기에는 데이터 증폭 성형회로가 포함되고, (전류)적분모드 또는 펄스(카운트)모드에서 동작할 수 있다. 검지 및 채취수단(40)의 데이터 출력 케이블은 컴퓨터 데이터 프로세서(60)에 연결되어 채취된 데이터를 컴퓨터 데이터 프로세서(60)에 기억한다.

도 2는 도 1에 도시한 바와 같은 컴퓨터 데이터 프로세서(60)의 구성 블록도를 나타내고 있다. 도2에 도시한 바와 같이, 데이터 채취기로 채취된 데이터는 메모리(61)에 기억된다. ROM(Read Only Memory)(62)에는 컴퓨터 데이터 프로세서의 셋팅정보 및 프로그램이 기억되어 있다. RAM(Random Access Memory)(63)은 프로세서(66)의 동작과정 중의 각 유형의 데이터를 잠시 기억한다. 또한 메모리(61)에는 데이터처리를 위한 컴퓨터 프로그램 및 미리 작성된 데이터 베이스도 기억하고 있고, 이 데이터 베이스에는 각 유형의 기지 액체형태물품의 관련 정보, 예를 들면 방사선흡수계수 및 밀도 등 정보가 기억되어 있으며 프로세서(66)이 계산한 액체형 태 피검체(20)의 방사선흡수계수와 비교한다. 내부 버스(64)는 상기 메모리(61), ROM(62), RAM(63), 입력수단(65), 프로세서(66) 및 표시수단(display)(67)을 연결한다.

사용자가 키보드 또는 마우스와 같은 입력수단(65)로 조작명령을 입력한 후, 해당 컴퓨터 프로그램중의 명령코드는 소정의 데이터 처리 알고리듬을 실행하도록 프로세서(66)을 지시하고, 데이터 처리 결과를 취득한 후 LCD디스플레이와 같은 표시수단(67)에 표시하거나 또는 직접 하드 코피 형태로 출력한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 검사방법의 흐름도를 나타내고 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 절차S10에서, 액체형태 피검체(20)를 적재수단(30)에 적재하고, 조작인원이 조작 스타트 명령을 송출한 후, 스캔 제어기(50)는 방사선 소스(10)의 방사선 방출을 제어하고, X선 방사선 소스(10) 및 검지기로 구성된 검출공간인 검출영역에 진입하도록 적재수단(30)의 상승 또는 하강을 제어한다. 이때 방사선 소스(10)로부터 방사선 빔을 방출하여 액체형태 피검체(20)를 투과한다. 스캔 제어기(50)는 액체형태 피검체를 투과한 방사선을 수신하도록 검지 및 채취수단(40)을 제어하여 액체형태 피검체의 기하학적 경계 정보와 같은 환경 초기 정보를 취득한다. 이 기하학적 경계 정보는 X선 사진기술 또는 X선 스캔 결상기술을 이용하여 취득할 수 있다. X선 스캔 결상기술은 평행이동방식이거나 회전방식이거나 나선형방식을 이용할 수 있다.

또한 상기 처리과정중에서 취득한 액체형태 피검체(20)의 환경 초기 정보는 패키지의 사이즈, 패키지의 재질, 액체형태 피검체의 패키지에 대한 부피비 등을 더 포함한다. 뉴럴네트워크(neural network) 식별 알고리듬을 이용하여 상기한 각 유형의 액체형태물품의 정보 및 방사선흡수계수를 미리 분류하여 데이터베이스를 구성한다. 실제 검사과정에서 실제 측정한 각 분류 특징을 데이터베이스중의 분류 특징과 비교하여 액체형태 피검체(20)에 대한 검사를 구현한다.

그리고, 절차 S20에서 적재수단(30)이 스캔 제어기(50)의 제어에 의해 회전되어 제1 각도에 도달되면 방사선 소스(10)로부터 방사선을 방출하여 액체형태 피검체(20)를 투과한다. 검지 및 채취수단(40)은 투과한 방사선을 수신하고 제1 각도 투영 데이터를 취득하여 1×N 차원 벡터 g로 표시하고, 컴퓨터 데이터 프로세서(60)의 메모리(61)에 기억한다. 여기서, N은 검지기 중 1라인에 존재하는 검지기유닛의 수량을 표시한다.

절차 S20'에서, 적재수단(30)이 스캔 제어기(50)의 제어에 의해 계속 회전되어 제2각도에 도달되면, 방사선 소스(10)로부터 방사선을 방출하여 액체형태 피검체(20)를 투과한다. 검지 및 채취수단(40)은 투과한 방사선을 수신하고 제2 각도 투영 데이터를 취득하여 1×N 차원 벡터 g2로 표시하고 컴퓨터 데이터 프로세서(60)의 메모리(61)에 기억한다.

이와같이 상기 절차들을 반복적으로 수행하고 절차 S20”에서 적재수단(30)이 스캔 제어기(50)의 제어에 의해 회동되어 제M 각도에 도달되면, 제M 각도 투영 데이터를 취득하여 1×N 차원 벡터 gM로 표시하고 컴퓨터 데이터 프로세서(60)의 메모리(61)에 기억한다. 상기 스캔과정을 통하여 액체형태 피검체(20)의 다각도 투영 데이터를 취득하고 M×N 차원 벡터 g로 표시한다. 따라서, 하나의 단층내에 액체형태 피검체(20)의 다각도 투영 데이터 g를 연속 취득할 수 있다.

여기서, 다각도 투영 데이터를 증가시키기 위해 스캔 중에 각도 투영 수를 증가시키거나 또는 검지기를 구성하는 검지기 유닛의 사이즈의 1/4의 오프셋(offset)으로 검지기를 장착하여도 된다.

스캔되는 액체형태 피검체(20)의 선(linear)감쇄계수(흡수계수)를 I차원 벡터 f로 한다. 여기서, I는 스캔되는 액체형태물품의 양자화 화소의 차원수를 표시한다. X선과 물질의 상호작용에 의해 빌 법칙(Bill's Law)에 따라 공식(1)이 성립된다.

g =exp(-H f)

g = exp(-H f)

... ...

g M = exp(-H M f) ――――(1)

여기서 H, ... , HM는 전부 N×I의 시스템 행렬이고 그들의 각 요소 Hnj는 물체 화상 중의 양자화 화소j가 대응되는 각도인 경우 n번째 검지기에 의해 채취되는 신호에 대한 기여계수이다. H, ... , HM는 각각 싱글 스파스 행렬(Single Sparse matrix)이고, 스캔시스템의 구체적인 설계에 따라 결정되지만 미리 계산에 의해 메모리(61)에 기억되거나 또는 시스템의 파라미터에 의해 실시간으로 계산하고 결정하여도 된다. 때문에, 공식(1)에 대한 역연산을 하는 것으로써 스캔되는 물체의 선감쇄계수의 정보를 얻을 수 있다.

역연산은 일반 연산의 반대 과정이다. 일반 연산 과정이란, 방사선 소스로부터 방출되는 초기 신호가 액체형태 피검체(20)를 통과하는 경우에 감쇄되고 검지기에 의해 수신되는 연산 과정이다. 따라서, 검지기에 의해 수신되는 신호로부터 액체형태 피검체의 방사선에 대한 감쇄정보를 계산하는 과정이 역 연산이다.

그러나, 액체형태물품의 검사과정 중에서 역연산은 불량조건 (ill-conditioned)문제로서 해의 유효성 및 온정성을 향상시키기 위해 예를 들면 상기 절차 S10에서 취득한 액체형태 피검체(20)의 기하학적 경계 정보와 같은 기타 정보와 결합하는 것이 필요하다.

절차 S30에서, 절차 S10에서 취득한 액체형태 피검체(20)의 기하학적 경계정보를 포함한 초기 환경 정보에 의해 역연산을 하기 위한 경계 조건 및 균일성 조건을 설정한다. 액체형태 피검체(20)의 공간 형태는 하나의 유계 함수로 표시할 수 있고, 상기 X선 사진기술 또는 X선 스캔 결상기술에 의해 액체형태 피검체(20)의 기하학적 경계 정보를 결정할 수 있는 것에 의해 물체의 함수의 유효작용영역 Ω, 즉 fi=0, 여기서

Figure 112008007991378-pct00002
를 한정한다. 경계조건의 도입은 해를 구하는 속도를 향상시키고 문제의 불량조건을 일정한 정도 개선시킨다. 다음에 검사시스템의 목표물체는 액체형태물품부분이기 때문에 스캔되는 물체는 액체형태물품 영역 Ωl과 비액체형태 물품 영역 Ωn 2개 부분으로 획분할수있다. 액체형태물품의 균일성에 따라 fi=매끈한 함수(smooth function), 여기서
Figure 112008007991378-pct00003
를 만족한다. 이 매끈한 함수의 특징은 액체형태물품의 영역 Ω1내의 전체 평방편차에 한계가 있고 액체형태물품의 영역 Ω1내의 부분적인 파동에 한계가 있는 것이다. 액체형태물품 균일성의 사용은 액체형태물품정보의 추출을 많이 최적화하고 시스템의 확고성(roubust)을 향상시켰다.

또한, 균일성을 갖고있는 액체형태물품은 방사선을 균일하게 흡수하는 용액 현탁액 또는 부유액을 말한다. 예를 들면, 우유, 죽 등 액체형태물품도 상기 의미에 균일성을 가지는 액체형태물품이다. 즉, 액체형태물품의 균일성은 액체형태 피검체의 방사선흡수에 대한 균일성으로 표현된다.

따라서, 절차 S40에서 컴퓨터 데이터 프로세서(60)은 액체형태 피검체(20)의 기하학적 경계 사이즈를 경계 조건으로 하고 상기 공식(1)에 의해액체형태물품의 균일성을 수렴조건으로 하여액체형태 피검체(20)의 방사선흡수계수를 계산하여 취득한다. 그리고 Ω1 영역내의 화소값의 통계 특성에 의해 액체형태물품의 유효 방사선흡수계수를 계산한다.

다음에 절차 S50에서 컴퓨터 데이터 프로세서(60)는 계산한 방사선흡수계수를 데이터 베이스중의 기지의 액체형태물품의 방사선흡수계수와 비교하고 그 액체형태 피검체(20)에 관한 관련정보를 출력한다. 예를 들면, 알콜의 방사선흡수계수가 - 280인데, 하나의 미지 액체형태물품에 대한 측정결과가 - 270 ~ - 290이면 그것이 알콜일 확율이 높다. 그리고, 이 액체형태 피검체의 식별용정보를 표시수 단(67)에 표시시키거나 또는 직접 프린트출력시킨다.

상기 절차S40에서 베이즈방법(Bayesian method)을 이용하고 기하학적 경계 정보 및 균일성을 조건으로 액체형태 피검체(20)의 방사선흡수계수를 계산하여도 된다. 또 비 통계방법을 이용하여 먼저 상기 공식(1)의 해를 구하여 유일한 방사선흡수계수를 취득한 후 경계조건 및 균일성을 이용하여 최적화 처리를 수행한 후 f i, i∈Ω1의 분포에 따라 액체형태 피검체(20)의 선감쇄계수를 평가하여 계산의 효과성 및 온정성을 향상시키도록 할 수도 있다. 이하, 예시한 공식을 이용하여 베이즈방법 및 비통계방법에 따라 방사선흡수계수를 계산하는 과정을 설명한다.

[베이즈 방법을 이용하여 액체형태물품의 방사선흡수계수를 계산하는 예시]

1. 타깃함수 결정

Figure 112008007991378-pct00004
――――(2)

여기서, Φ(g;f)는 우도함수로서, 채취된 데이터의 노이즈특성에 의해 결정되고, P(f)는 fi∈Ω에 대한 균일성의 계량(metric)으로서,

예를 들면

Figure 112008007991378-pct00005
이고, λ는 조절 파라미터로서, 경험에 의해 미리 설정한다.

2. 수치 최적화 방법을 이용하여

Figure 112008007991378-pct00006
을 계산하고, 해를 구하는 과정에서 fi= 0,
Figure 112008007991378-pct00007
이다.

3. f∈Ω의 확율 분포

Figure 112008007991378-pct00008
를 통계하고, 스캔되는 액체형태물품의 선형 흡수계수, 예를 들면
Figure 112008007991378-pct00009
또는
Figure 112008007991378-pct00010
을 취득한다.

[비통계방법을 이용하여 액체형태물품의 선형 흡수계수를 계산하는 예시]

1. 해석방법, 예를 들면 필터 역투영 재확립방법 또는 ART방법을 이용하여 방사선흡수계수f의 유일한 평가(Preliminary estimate)를 취득한다.

2. fi∈Ω의 균일성 계산

a) 미리 설정되어 있는 균일성 요구를 만족하는 경우, 예를 들면 부분적인 평방편차가 어느 한 한계치보다 작은 경우, f∈Ω의 통계특성, 예를 들면

μliquid=mean(f)|f∈Ωℓ에 의해 액체형태물품의 흡수계수를 취득한다.

b) 균일성요구를 만족시키지 아니하는 경우, 방사선흡수계수 f에 대한 경계조건처리와 매끈한 처리가 진행되어, f'를 취득한다. 계산처리된 f'의 정투영을 채취한 데이터 g 와 비교하고, 양자의 차이를 재해석하고 f를 재확립 및 수정하고, 절차2에 리턴한다.

비통계방법을 구현하는 과정에서 상이한 균일성요구를 설정하는 것으로써 연산속도와 정확도를 조절한다. 극단적인 경우, 액체형태물품의 흡수계수를 점차 대입하지 아니하고 한개 절차로 취득할 수 있다.

또한 상기 절차 S10에서 액체형태 피검체(20)이 샌드위치구조 또는 계층화구 조, 예를 들면 2층 구조인 것을 발견하면, 상기한 방법을 채용하여 이 2층의 액체형태물품의 기하학적 변계 정보를 각각 취득하고 각 층의 액체형태물품에 대하여 상기와 같은 후속처리를 수행하고, 나중에 이 2종류의 액체형태물품의 식별용정보를 액체형태 피검체(20)의 최종식별용정보로서 각각 출력한다.

예를 들면, 2층의 액체형태물품인 경우, 액체형태물품영역 Ω1은 제1 액체형태물품영역 Ω1A 및 제2 액체형태물품영역 Ω1B를 포함한다. 제1 액체형태물품영역 Ω1A의 선감쇄계수를 fA로 하고 제2 액체형태물품영역 Ω1B의 선감쇄계수를 fB로 하면, fA=매끈한 함수1, A∈Ω1A, fB=매끈한 함수2, B∈Ω1B로 된다.

이와같이, 제1 액체형태물품영역 Ω1A 및 제2 액체형태물품영역 Ω1B의 각각에 상기한 절차S10~S50을 실행할 수 있다.

상기한 바와 같이, 각 유형의 액체형태물품의 패키지의 사이즈, 패키지의 재질 , 액체형태 피검체의 패기지에 대한 부피비 등 정보 및 방사선흡수계수에 의해, ANN(Artificial Neural Network), SVM(Support Vector Machine), BNN(Bayesian Neural Network)와 같은 식별 알고리듬에 의해 기지의 각 유형 액체형태물품에 대한 분류테이블을 작성하여 데이터베이스에 기억하여도 된다. 상기한 바와 같이 절차 S10 및 절차 S40에서 액체형태 피검체(20)의 환경 초기 정보 및 방사선흡수계수를 취득한 후, 동일한 뉴럴네트워크 식별 알고리듬에 의해 액체형태 피검체(20)의 데이터베이스 중의 유형을 결정하는 것으로써 이 액체형태 피검체(20)에 관한 식별 용정보를 취득한다.

본 실시예에서 액체형태 피검체(20)를 회전시키는 방식을 이용하여 스캔을 구현한다. 이러한 스캔방식을 이용하면 장치의 부피를 축소시키고 장치의 원가를 저하시킬 수 있다. 그러나 액체형태 피검체(20)를 정지시키고 방사선 소스(10)와 검지 및 채취 수단(40)을 회전시키는 스캔방식을 이용하여도 된다.

또한 방사선 소스(10)는 하나 또는 복수개의 X선기기, 하나 또는 복수개의 동위원소 소스를 포함하고, X선기기의 방사선의 에너지는 조정할 수 있다. 방사선 소스(10)에 복수개의 X선기기 또는 복수개의 동위원소를 포함하는 경우에 검지기의 수량은 X선기기의 수량 또는 동위원소의 수량과 동일하고, 이 복수개의 검지기는 방사선 소스에 대응되어 설치된다. 여기서, 검지기는 기체 검지기, 액체 검지기, 고체 검지기 또는 반도체 검지기여도 되며, 에너지 선택기능을 구비하고 있다. 또한, 검지기는 사용방식이 1차원 배열 또는 2차원 배열이여도 된다. 즉 선배열(line array) 검지기 또는 면배열(area array)검지기이다.

이상 컴퓨터 데이터 프로세서 60 이 소정의 데이터 처리 알고리듬을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 실행시키는 실시형태로써, 방사선흡수계수의 계산과정 및 액체형태 피검체 20의 식별용정보 취득과정을 설명하였는데, 컴퓨터 데이터 프로세서 60 은 다른 형태로 구현할 수도 있다. 도 4는 도 1에 도시한 바와 같은 검사장치 중의 컴퓨터 데이터 프로세서 60의 기능 블록도를 나타낸다.

도 4에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 데이터 프로세서의 다른 일 실시예로서 이 컴퓨터 데이터 프로세서(60')는 환경 초기 정보와 다각도 투영 데이터 및 기타 데 이터, 예를 들면 시스템 특성을 설명하는 시스템 행렬H ……HM을 기억하는 데이터 메모리(71)와, 각 유형의 액체형태물품의 흡수계수 또는 기타 특징정보를 기억하거나 또는 각 유형의 액체형태물품을 포함하는 분류테이블도 기억할 수 있는 데이터베이스로서, 검사과정 중의 비교에 사용되는 데이터베이스(74)와, 데이터 메모리(71)에 기억되어 있는 환경 초기 정보 예를 들면 액체형태 피검체의 기하학적 경계정보 및 다각도 투영 데이터에 의해 상기한 공식(1)에 따라 액체형태물품의 균일성을 조건으로 하고 액체형태 피검체(20)의 방사선흡수계를 계산하는 흡수계수 계산유닛(72)과, 흡수계수 계산유닛(72)이 계산한 액체형태 피검체(20)의 방사선흡수계수를 데이터베이스에 미리 기억하고 있는 방사선흡수계수와 비교하는 것으로써 이 액체형태 피검체(20)의 식별용정보를 결정하는 비교유닛(73)과, 비교유닛(73)이 취득한 식별용정보를 직접 조작인원에게 표시하는 디스플레이 또는 기타 출력장치와 같은 출력 유닛(75)을 구비한다.

이상의 설명은 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것으로서, 당업자라면 본 발명의 범위를 일탈하지 아니하는 어떠한 수정 및 부분적인 교체도 본 발명의 보호범위 내에 포함된다는 것을 이해할 수 있으며, 따라서 본 발명의 보호 범위도 특허청구범위의 보호 내용을 기준으로 해야 한다.

Claims (18)

  1. 방사선을 이용하여 액체형태 피검체에 대한 보안검사를 수행하는 방법에 있어서,
    상기 액체형태 피검체의 기하학적 경계정보를 포함하는 환경 초기 정보를 취득하는 절차와,
    동일 스펙트럼의 방사선 빔을 방출하여 상기 액체형태 피검체를 투과시키는 절차와,
    상기 액체형태 피검체를 투과한 방사선 빔을 수신하여 다각도 투영 데이터를 형성하는 절차와,
    상기 환경 초기 정보와 상기 액체형태 피검체의 균일성에 의해, 상기 다각도 투영 데이터에 대한 역연산을 하는 것으로써, 상기 액체형태 피검체의 방사선 흡수계수를 계산하고 취득하는 절차와,
    상기 방사선흡수계수를 미리 설정한 데이터와 비교하여 상기 액체형태 피검체에 관한 정보를 취득하는 절차를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기하학적 경계정보는 방사선 사진기술 또는 스캔 결상기술에 의해 취득되는 것임을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 액체형태 피검체는 방사선 흡수에 대하여 균일성을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 방사선을 이용하여 액체형태 피검체에 대한 보안검사를 수행하는 장치에 있어서,
    동일 스펙트럼의 방사선 빔을 방출하는 방사선 소스(10)와,
    상기 액체형태 피검체를 방사선 빔이 투과하도록 적재하는 적재수단(30)과,
    상기 액체형태 피검체의 기하학적 경계정보를 포함하는 환경 초기 정보 및 상기 액체형태 피검체의 다각도 투영 데이터를 취득하는 검지 및 채취수단(40)과,
    컴퓨터 데이터 프로세서(60, 60')를 구비하고,
    상기 컴퓨터 데이터 프로세서(60, 60')는,
    상기 액체형태 피검체의 환경 초기 정보 및 상기 액체형태 피검체의 균일성을 한정조건으로 하고, 취득한 다각도 투영 데이터에 대한 역연산을 하고, 상기 액체형태 피검체의 방사선 흡수계수를 계산하고 취득하기 위한 수단과,
    상기 방사선 흡수계수를 미리 설정한 데이터와 비교하여 상기 액체형태 피검체에 관한 정보를 취득하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 방사선 소스(10)는 X선기기 또는 동위원소 소스인 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 방사선 소스(10)는 1개 또는 복수개인 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 방사선 소스(10)의 방사선 에너지가 조정될 수 있는것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 검지 및 채취수단은 검지기와 데이터 채취기를 일체화 하여 형성된 것임을 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 검지기는 고체 검지기, 액체 검지기, 기체 검지기 또는 반도체 검지기인 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 검지기는 1개 또는 복수개인 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 검지기는 1차원 배열 또는 2차원 배열의 형식을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 검지기가 에너지 선택기능을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 검지기가 적분모드 또는 펄스 모드에서 동작하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 다각도 투영 데이터는 상기 액체형태 피검체를 회전시키거나 또는 방사선 소스와 검지 및 채취수단을 회전시켜 취득한 것임을 특징으로 하는 장치.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 다각도 투영 데이터는 각도 투영수를 증가시키거나 또는 검지기 유닛에 검지기 유닛 사이즈의 1/4 간격으로 이격되도록 복수의 검지기들을 장착하여 취득된 것임을 특징으로 하는 장치.
  17. 제5항에 있어서,
    상기 컴퓨터 데이터 프로세서가 소정의 식별 알고리듬에 의해 상기 비교를 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제5항에 있어서,
    상기 방사선 소스(10), 검지 및 채취수단(40), 적재수단(30) 및 컴퓨터 데이터 프로세서(60, 60')의 협동 동작이 스캔제어기(50)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 장치.
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