NL1017183C2 - Inrichting en werkwijze voor het detecteren van explosieven door gebruik van informatie van een scan met tweevoudige energie. - Google Patents

Description

Titel: Inrichting en werkwijze voor het detecteren van explosieven door gebruik van informatie van een scan met tweevoudige energie.

De uitvinding heeft betrekking op werkwijzen en stelsels voor het detecteren van explosieven, meer in het bijzonder op stelsels en werkwijzen voor het detecteren van explosieven die de transmissie en verstrooiing van röntgenstralen analyseren voor het bepalen van één of meer fysieke eigen-5 schappen van een materiaal.

Verscheidene röntgen-bagagescansystemen zijn bekend voor het detecteren van de aanwezigheid van explosieven en andere verboden items in bagage, voordat de bagage in een commercieel lijntoestel wordt geladen. Een gebruikelijke techniek voor het meten van de dichtheid van een 10 materiaal is om het materiaal aan röntgenstralen bloot te stellen en de hoeveelheid straling te meten die door het materiaal wordt geabsorbeerd, waarbij de absorptie een identificatie is voor de dichtheid. Aangezien veel explosieven kunnen worden gekarakteriseerd door een dichtheidsbereik dat verschilt van dat van andere items die men normaal gesproken in bagage 15 aantreft, kunnen explosieven over het algemeen door een röntgeninrichting worden gedetecteerd.

De meeste röntgenbagagescansystemen die tegenwoordig in gebruik zijn, zijn van het type "lijn scanner" en omvatten een stationaire röntgenbron, een stationair lineaire detector array, en een transportband 20 voor het transporteren van bagage tussen de bron en het detector array als de bagage door de scanner passeert. De röntgenbron genereert een röntgenbundel, die door de bagage valt en daardoor gedeeltelijk wordt verzwakt en vervolgens wordt ontvangen door het detector array. Gedurende elk meetinterval genereert het detector array gegevens die de 25 integrale dichtheid van het planaire segment van de bagage representeren waar doorheen de röntgenbundel passeert, en deze gegevens worden H gebruikt voor het vormen van één of meerdere rasterlijnen in een twee- dimensionaal beeld. Als de transportband de bagage langs de stationaire bron en detector array transporteert, genereert de scanner een twee- I dimensionaal beeld dat de dichtheid van de bagage weergeeft, zoals gezien I 5 door het stationaire detector array. Het dichtheidsbeeld wordt normaal gesproken weergegeven om te worden geanalyseerd door iemand die de I inrichting bedient.

Technieken die gebruikmaken van röntgenbronnen met twee energieniveaus zijn bekend voor het verschaffen van aanvullende informatie 10 omtrent de materiaalkarakteristieken, naast een dichtheidsmeting.

I Technieken die gebruikmaken van röntgenbronnen met tweevoudige energie omvatten het meten van de röntgenabsorptiekarakteristiek van een materiaal voor twee verschillende energieniveaus van röntgenstralen.

I Afhankelijk van de calibratie van de scanner, verschaffen metingen met een 15 tweevoudig energieniveau een indicatie van tweevoudige parameters van het te scannen materiaal; de tweevoudige parameters kunnen bijvoorbeeld I in één calibratiestand worden gekozen in de vorm van het atoomgetal van het materiaal en de materiaaldichtheid. In een andere calibratie stand I kunnen de tweevoudige parameters worden gekozen in de vorm van de foto- I 20 elektrische coëfficiënt van het materiaal en de Compton coëfficiënten. In nog I een andere calibratiestand kunnen de tweevoudige parameters worden I gekozen in de vorm van een eerste aanwezig materiaal (bijvoorbeeld: staal) I en in de vorm van een twee aanwezig materiaal (bijvoorbeeld: aluminium).

Röntgentechnieken met een tweevoudig energieniveau voor energie- I 25 specifieke reconstructie van röntgencomputertomografie (hierna aangeduid I als CT) beelden worden beschreven in bijvoorbeeld I Robert E. Alvarez en Albert Macovski, "Energy-selective Reconstructions in I X-ray Computerized Tomography" (reconstructie op basis van energie in I röntgen CT), Phys.Med.Biol. 1976, Vol. 21, No. 5, 733-744; en de I 30 Amerikaanse octrooischriften nos. 4.029.963 en 5.132.998. Eén algoritme 3 voor het genereren van zulke tweevoudige parameters uit projectiegegevens van tweevoudige röntgenenergie is bekend als het Alvarez/Macovski Algoritme (hierna aangeduid als AMA).

Eén voorgesteld gebruik voor zulke tweevoudige energietechnieken 5 is gedaan in samenhang met een bagagescanner voor het detecteren voor de aanwezigheid van explosie ven in bagage. Explosieve materialen worden doorgaans gekenmerkt door een bekend bereik van atoomgetallen en zijn daardoor geschikt voor detectie door zulke tweevoudige röntgen-energiebronnen. Eén zo'n tweevoudige energiebron is beschreven in de 10 Amerikaanse octrooiaanvrage met serienummer 08/671.202 getiteld "Improved Dual Energy Power Supply" (verbeterde tweevoudige energie-vermogenstoevoer. (Zaaknummer ANA-094) op naam van dezelfde aanvrager als de onderhavige uitvinding.

Plastic explosieven vormen een bijzondere uitdaging voor bagage-15 scansystemen omdat ze wegens hun kneedbare aard, in geometrisch vormen kunnen worden gevormd die moeilijk zijn te detecteren. De meeste explosieven die in staat zijn om een vliegtuig aanzienlijk te beschadigen wegen ten minste een halve kilo en zijn voldoende groot in lengte, breedte en hoogte om gemakkelijk te detecteren door röntgen-scansystemen, 20 onafhankelijk van de oriëntatie van het explosief in de bagage. Echter een plastic explosief dat krachtig genoeg is om een vliegtuig te beschadigen, kan worden gevormd als een relatief dunne plaat die zeer klein is in één afmeting en relatief groot is in twee andere afmetingen. Het detecteren van plastic explosieven kan moeilijk zijn, omdat het moeilijk kan zijn om het 25 explosieve materiaal in het beeld te zien, in het bijzonder indien het materiaal zo is opgesteld dat de dunne plaat parallel is met de richting van de röntgenbundel als de plaat door het systeem passeert.

De detectie van verdachte bagage benodigt daarom zeer oplettende bedienaars. Zulke vereiste oplettendheid kan als gevolg hebben dat een I bedienaar sneller moe wordt, en zowel moeheid afleiding kan tot gevolg hebben, dat een verdachte koffer ongedetecteerd door het systeem passeert.

I Men heeft derhalve veel moeite gedaan om een betere röntgen- I scanner te ontwerpen. Zulke ontwerpen zijn bijvoorbeeld beschreven in de 5 Amerikaanse octrooischriften 4.759.047 (Donges et al.); 4.884.289 I (Glockmann et al.); 5.132.988 (Tsutsui et al.); 5.182.764 (Peschmann et al.); I 5.247.561 (Kotowski); 5.319.547 (Grug et al.); 5.367.552 (Peschmann et al.); I 5.490.218 (Krug et al.) en het Duitse Offenlegungsschrift DE 31 503 06 Al (Heimann GmbH).

I 10 Ten minste één van deze ontwerpen, beschreven in de I Amerikaanse octrooischriften no. 5.182.764 (Peschmann et al.) en 5.367.552 I (Peschmann et al.) (hierna genoemd de '764 en '552 octrooischriften), zijn in I de handel gebracht en worden hierna aangeduid als de "Invision Machine".

I De Invision Machine omvat een CT scanner van het type derde generatie, I 15 dat normaal gesproken een röntgenbron en röntgendetectorsysteem omvat, die respectievelijk op diametraal tegenover elkaar gelegen zijden van een I ringvormig platform of schijf zijn gelegen. De schijf is roteerbaar bevestigd I in een portaalsteun, zodat in bedrijf de schijf voortdurend roteert rond een I rotatieas , terwijl röntgenbundels afkomstig uit de bron door een object op I 20 het detectorsysteem vallen, welk object in de opening van de schijf is I opgesteld.

Het detectorsysteem kan een lineair array van detectoren I omvatten dat in een enkele rij is opgesteld in de vorm van een cirkelboog I met een krommingscentrum in het brandpunt van de röntgenbron, d.w.z.

I 25 het punt in de röntgenbron van waaruit de röntgenbundels uittreden. De I röntgenbron wekt een waaiervormige bundel röntgenstralen op, of I waaierbundel, die vanuit het brandpunt uittreedt, en door een planair

beeldvormend veld passeert, en door de detectoren wordt ontvangen. De CT

I scanner omvat een coördinaatsysteem dat is gedefinieerd door X-, Y- en Z- 30 assen, waarbij de assen elkaar snijden en allen loodrecht ten opzichte van 5 elkaar zijn georiënteerd in het rotatiecentrum van de schijf, waarbij de schijf rond de rotatieas draait. Dit rotatiecentrum wordt in het algemeen aangeduid als het "isocentrum". De Z-as wordt gedefinieerd door de rotatieas en de X- en de Y-assen worden gedefinieerd door en liggen in het 5 planaire beeldvormende veld. De waaierbundel wordt aldus gedefinieerd als het ruimtelijk volume dat ligt tussen een puntbron, d.w.z. het brandpunt, en de ontvangende oppervlakken van de detectoren van het detector array dat blootgesteld is aan de röntgenbundel. Omdat de afmeting van de ontvangende oppervlakken van het lineaire array van detectoren relatief 10 gering is in de richting van de Z-as, is de waaierbundel ontworpen om eveneens relatief gering te zijn in de Z-as richting. Elke detector genereert een uitvoersignaal dat de intensiteit van de röntgenbundels weergeeft die op de detector invallen. Aangezien de röntgenbundels gedeeltelijk worden verzwakt door de massa in hun baan, is het uitvoersignaal dat door elke 15 detector wordt opgewekt, representatief voor de dichtheid van de massa die is opgesteld in het beeldvormend veld tussen de röntgenbron en de detector.

Terwijl de schijf roteert, wordt het detectorarray periodiek bemonsterd, waarbij voor elk meetinterval elk van de detectoren in het detector array een uitvoersignaal genereert dat de dichtheid van een deel 20 van het object weergeeft dat gedurende dat interval is gescand. De verzameling van alle uitvoersignalen, die voor elk meetinterval door alle detectoren wordt opgewekt in een enkelvoudige detector array wordt aangeduid als "projectie" of ook wel als "view" en de hoekoriëntatie van de schijf (en de overeenkomstige hoekoriëntaties van de röntgenbron en het 25 detector array) gedurende het opwekken van een projectie, wordt aangeduid als de "projectiehoek". Bij iedere projectiehoek neemt de baan van röntgenstralen, ook wel "straal" genoemd, vanuit het brandpunt naar elke detector in doorsnede toe van een puntbron naar het ontvangend oppervlak van de detector, waarmee men aanneemt dat de dichtheidsmeting wordt 6 vergroot, omdat het ontvangend oppervlak van de detector groter is dan elke dwarsdoorsnede van het object waar doorheen de straal passeert.

Terwijl de schijf rond het te scannen object roteert, wekt de scanner een aantal projecties en overeenkomstige projectiehoeken op. Door 5 gebruik te maken van bekende algoritmen kan een CT beeld van het object worden gegenereerd van alle projectiegegevens die bij elke projectiehoek worden verzameld. Het CT beeld stelt een dichtheid van een tweedimensionale "plaque" van het object voor, waardoor de waaierbundel is gepasseerd gedurende de rotatie van de schijf bij verschillende 10 projectiehoeken. De resolutie van het CT beeld wordt gedeeltelijk bepaald door de breedte van het ontvangende oppervlak van de afzonderlijke detectoren in het vlak van de waaierbundel, waarbij de breedte van de detector wordt gedefinieerd als de afmeting die in dezelfde richting wordt gemeten als de breedte van de waaierbundel, terwijl de lengte van de 15 detector wordt gedefinieerd als de afmeting die wordt gemeten in een richting loodrecht op de waaierbundel en parallel aan de rotatie- of Z-as van de scanner. In het algemeen is de resolutie van het CT beeld omgekeerd evenredig met de breedte van het ontvangend oppervlak van elke detector in het vlak van de waaierbundel.

20 Figuren 1, 2 en 3 geven respectievelijk een perspectief aanzicht weer, een einddoorsnede en radiale doorsneden, van een typerend bagagescansysteem 100, dat een transportsysteem 110 omvat voor het continu transporteren van bagage 112 in een richting die wordt aangeduid door pijl 114 door een centrale opening van een CT scansysteem 120. Het 25 transportsysteem omvat door een motor aangedreven transportbanden voor het vervoeren van de bagage. Transportsysteem 110 wordt weergegeven met een aantal individuele transportsecties 122; andere vormen van transportsystemen kunnen echter ook worden toegepast.

Het CT scansysteem 120 omvat een ringvormig roterend platform 30 of schijf 124, dat binnen een portaalsteun 125 is opgesteld voor het roteren 7 rond een rotatieas 127 (in fig. 3 weergegeven), die bij voorkeur parallel in de bewegingsrichting van de bagage 112 is. Schijf 124 wordt aangedreven rond rotatieas 127 door een willekeurig geschikt aandrijfmechanisme, zoals een band 116 en een door een motor aangedreven systeem 118, of een 5 willekeurig ander geschikt aandrijfmechanisme, zoals bijvoorbeeld beschreven in het Amerikaanse octrooischrift nr. 5.473.657 van 5 december 1995 op naam van Gilbert McKenna met de titel "X-ray Tomographic Scanning System", (Röntgen Tomografie Scan Systeem) (Zaaknummer ANA-30CON) eveneens op naam van huidige aanvraagster. Het roterend 10 platform 124 definieert een centrale opening 126 waardoor een transportsysteem 110 bagage 112 transport. Het systeem 120 omvat een röntgenbuis 128 en een detectorarray 130 die zich op diametraal ten opzichte van elkaar opgestelde zijden van het platform 124 bevinden. Het detectorarray 130 kan een twee-dimensionaal array zijn zoals het array dat 15 is beschreven in de Amerikaanse octrooiaanvrage met de titel "Area

Detector Array for Computed Tomography Scanning System", (oppervlakte detector array voor CT Scansysteem) (Zaaknummer ANA-137), van dezelfde aanvraagster. Het systeem 120 omvat verder een data acquisitiesysteem (DAS) 134 voor het ontvangen en verwerken van signalen die door detector 20 array 130 zijn opgewekt, en een röntgenbuisregelsysteem 136 voor het verschaffen van vermogen aan, en het anderszins regelen van de werking van röntgenbuis 128. Het systeem 120 is verder bij voorkeur voorzien van een computersysteem (niet weergegeven) voor het verwerken van de uitvoer van het data-acquisitiesysteem 134 en voor het verder genereren van de 25 noodzakelijke signalen voor de werking en het besturen van systeem 120. Het computersysteem kan eveneens omvatten een beeldmonitor omvatten voor het weergeven van informatie en gegenereerde beelden. Systeem 120 omvat eveneens schermen 138, die van bijvoorbeeld lood kunnen zijn vervaardigd, voor het verhinderen dat straling uit de portaalopstelling 125 30 lekt.

H De röntgenbuis 128 kan aan piramidevormige bundel genereren, ook wel aangeduid als "kegelbundel" 132, van röntgenstralen die door een drie-dimensionaal beeldvormend veld passeren, waar doorheen transportsysteem 110 bagage 112 transporteert. Nadat de kegelbundel 132 H 5 door de bagage passeert die in het beeldvormend veld is opgesteld, ontvangt het detector array 130 de kegelbundel 132 en genereert signalen, die representatief zijn voor de dichtheid van de blootgestelde delen bagage 112.

De bundel definieert daardoor een ruimtelijk scanvolume. Platform 124 draait rond rotatieas 127, waardoor de röntgenbron 128 en detector array H 10 130 in cirkelvormige banen rond bagage 112 worden getransporteerd, terwijl transportsysteem 110 de bagage continu door de centrale opening 126 transporteert, voor het genereren van een aantal projecties op overeen- komstige projectiehoeken.

Pre-reconstructie analyse, post-reconstructie analyse en 15 meervoudige projectie/non-CT analyse zijn drie bekende technieken die over het algemeen worden toegepast voor gebruik bij tweevoudige energie- röntgenbronnen voor materiaalanalyse (bijvoorbeeld in een bagagescanner voor het detecteren van de aanwezigheid van explosieven in de bagage). Bij een pre-reconstructie analyse is de signaalstroom zoals weergegeven in 20 fig. 4. De scanner 120 is soortgelijk aan die in fig. 1 en heeft een röntgen- H bron die een waaierbundel kan produceren op twee afzonderlijke energie- I niveaus (d.w.z. tweevoudige energie). Het DAS 134 ontvangt signalen die door detector array 130 zijn opgewekt op discrete hoekposities van het roterend platform 124 en geeft de signalen naar het pre-processing element I 25 206 door. Het pre-processing element 206 hergroepeert de gegevens die het I van het DAS 134 ontvangt, teneinde de opvolging van de afzonderlijke I mathematische verwerkingsstappen te optimaliseren. Het pre-processing I element 206 corrigeert eveneens de gegevens van het DAS 134 met I betrekking tot detectortemperatuur, intensiteit van de primaire bundel, I 30 versterking en offset, en andere bepaalbare foutfactoren. Ten slotte onttrekt 9 het pre-processing element 206 gegevens die met de weergave van het hoge energieniveau samenhangen en zendt deze naar kanaal 208 voor hoge energieën, en zendt de gegevens met betrekking tot de weergave op een laag energieniveau naar kanaal 210 voor lage energieën. Projectie-computer 212 5 ontvangt projectiegegevens van het hoge energiekanaal 208 en het lage energiekanaal 210 en voert het Alvarez/Macovski algoritme uit voor het produceren van een eerste gegevensstroom van projectiegegevens 214 die afhangen van een eerste materiaalparameter van materiaal dat gescand wordt en een tweede gegevensstroom van projectiegegevens 216 die 10 afhangen van een tweede parameter van het te scannen materiaal. De eerste parameter is vaak het atoomgetal en de tweede parameter is vaak de materiaaldichtheid, hoewel andere parameters kunnen worden gekozen.

Een eerste reconstructiecomputer 218 ontvangt de eerste projectiegegevensstroom 214 en wekt een CT beeld op van de projectieseries, 15 die overeenkomen met de eerste materiaalparameter. Een tweede reconstructiecomputer 220 ontvangt de tweede projectiegegevensstroom 216 en wekt een CT beeld op van de projectieseries, die overeenkomen met de tweede materiaalparameter.

Bij post-reconstructie analyse is de signaalstroom zoals in fig. 5 is 20 weergegeven. Zoals beschreven voor de pre-processing analyse, ontvangt pre-processing element 206 gegevens van het DAS 134, voert hierop verscheidene bewerkingen uit en verzendt de gegevens die overeenkomen met hoge energieniveaus naar een kanaal 208 voor hoge energie en verzendt de gegevens overeenkomend met lage energieniveaus naar een lage energie 25 kanaal 210. Een eerste reconstructie-computer 218 ontvangt de projectiegegevens van de hoge energiebaan 208 en genereert een CT beeld overeenkomend met de hoge energieniveaus van de projectieseries. Een tweede reconstructie-computer 220 ontvangt de projectiegegevens van het lage energie kanaal 210 en wekt een CT beeld op dat overeenkomt met de 30 lage energieniveaus van de projectieseries. Een projectie-computer 212 I 10 I ontvangt de hoge energie CT data 222 en de lage energie CT data 224 en I voert de AMA verwerking uit voor het produceren van CT gegevens 226 die I afhangen van een eerste parameter van het te scannen materiaal en een I tweede stroom projectiegegevens 228 die afhangen van een tweede I 5 parameter van het te scannen materiaal.

I Bij meervoudige projectie/non-CT analyse, is de signaalstroom zoals in fig. 6 is weergegeven. Zoals hiervoor beschreven voor pre-processing analyse, ontvangt pre-processing element 206 gegevens van het DAS 134, voert hierop verscheidene bewerkingen uit en verzendt de gegevens 10 overeenkomend met de hoge energieniveaus aan het hoge energie kanaal I 208 en verzendt de gegevens overeenkomend met de lage energieniveaus naar het lage energie kanaal 210. Een projectie-computer 212 ontvangt de I hoge energie projecties en de lage energie projecties via een I gegevensselectieinrichting 230, en voert de AMA bewerking uit voor het 15 produceren van een eerste projectiegegevensstroom 214 die afhangt van een eerste parameter van het te scannen materiaal en een tweede I projectiegegevensstroom 216 die afhangt van een tweede parameter van het te scannen materiaal. De gegevensselectieinrichting 230 selecteert projectiegegevens die overeenkomen met een aantal specifieke 20 beeldweergaven in reactie op commando's van ruimtelijke computer 232. De ruimtelijke computer 232 benut een aantal systeemparameters voor het vaststellen welke beeldweergaven geselecteerd dienen te worden. In tegenstelling tot de pre- en post-reconstructie analyse, vereist de meervoudige projectie/non-CT analyse slechts een gering aantal projecties 25 van het scansysteem 120. Aangezien een volledige CT reconstructie nooit wordt uitgevoerd, vereist deze analyse techniek niet dat het volledig bereik van projectiehoeken beschikbaar is. De verminderde hoeveelheid projecties en het ontbreken van CT analyse vermindert de procesbelasting van het systeem aanzienlijk. Deze techniek is echter niet betrouwbaar voor H 30 bomdetectietoepassingen, tenzij het explosief het enige object in de 11 projectiebaan is. Deze techniek werkt in het bijzonder goed indien het object, naast dat het het enige object in de baan is, een bekende dikte heeft die beschikbaar is voor het detectie algoritme. Bij systemen van de stand van de techniek wordt een grote inspanning geleverd voor het bepalen welke 5 van een klein aantal projecties een optimaal helder beeld verschaffen van het verdachte explosief, vrij van overlappende niet-explosieve materialen.

Het is een doel van de uitvinding om bovengenoemde nadelen van de stand van techniek te vermijden.

Het is een verder doel van de uitvinding om een systeem te 10 verschaffen voor het detecteren van explosieven de rekenbelasting vermindert die kenmerkend is voor de CT systemen van de stand van de techniek.

Het is een ander doel van de uitvinding om een systeem te verschaffen voor het detecteren van explosieven met een grotere 15 betrouwbaarheid voor het verkrijgen van een helder, optimaal beeld van het verdachte explosief.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en systeem voor het detecteren van explosieven onder gebruikmaking van tweevoudige energieinformatie van een scan. Het te detecteren object heeft ten minste 20 twee meetbare fysieke kenmerken, bijvoorbeeld het atoomgetal en de dichtheid, en bevindt zich in een gebied dat ten minste door een longitudinale as wordt gedefinieerd. De eerste werkwijzestap is het scannen van het gebied voor het genereren van scandata die het gebied weergeven. Het scannen wordt uitgevoerd door het aan tegenovergestelde zijden van het 25 gebied verschaffen van een stralingsbron die op ten minste twee energie niveaus kan stralen, en een detector array. De stralingsbron wordt dan rond de longitudinale as geroteerd, terwijl de stralingsbron straling uitzendt naar het detector array. Het detector array ontvangt straling van het gebied voor het genereren van scandata op elk vermogensniveau in het gebied.

I 12 I De tweede stap is het definiëren van ten minste één planair I segment van beeldgegevens dat overeenstemt met een aantal posities langs I de longitudinale as van het gebied. Elk van de beeldsegmenten definieert I een aantal scanprojecties, die worden verkregen van respectieve I 5 waarneemhoeken gedurende de scanstap, waarbij elke scanprojectie scangegevens bevat met betrekking tot de respectieve waarneemhoek.

De derde stap van de werkwijze is het selecteren van ten minste I één vrije baan met scanprojectiegegevens van het segment beeldgegevens, en het selecteren van een eerste groep scangegevens op een eerste 10 energieniveau en een tweede groep scangegevens op het tweede energieniveau, waarbij elke groep gegevens overeenkomt met genoemde I vrije baan-projectie. De vrije baan-projectie omvat ten minste het te detecteren object.

De vierde stap van de werkwijze is het genereren van de eerste en 15 tweede groepen scangegevens, een eerste waarde die het eerste fysieke kenmerk weergeeft en een tweede waarde die het tweede fysieke kenmerk weergeeft.

De vijfde en laatste stap van de werkwijze is het herkennen en identificeren van het object als functie van de eerste waarde en de tweede 20 waarde.

H Overeenkomstig een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding omvat de vrije baan-projectie verder alleen te detecteren object; een groep scangegevens voor die projectie omvat geen informatie met betrekking tot andere objecten in het gebied.

25 In een andere uitvoeringsvorm omvat de stap van het genereren H van twee waarden, die elk corresponderen met een bepaalde fysieke H eigenschap van het object, verder het verwerken van de eerste en tweede H groepen scangegevens met een computersysteem dat is geprogrammeerd voor het uitvoeren van het Alvarez/Macovski algoritme. Het resultaat van H 30 verwerking van eerste en tweede groepen scangegevens is het produceren 13 van een eerste waarde die overeenkomt met een eerste fysieke kenmerk van het object, bijvoorbeeld het atoomgetal, en een tweede waarde die overeenkomt met een tweede fysieke kenmerk, bijvoorbeeld de dichtheid van het object.

5 In nog een andere uitvoeringsvorm omvat de werkwijze van de uitvinding verder het selecteren van een tweede vrije-baanprojectie van het object.

In nog een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat de stap van het selecteren van ten minste één vrije baan-scanprojectie van het 10 segment beeldgegevens verder de stap van het bepalen van een lineaire afmeting (d.w.z. de dikte) van het te scannen materiaal langs een as, die wordt gedefinieerd door de straalbaan tussen de röntgenbron en het detector array wanneer het roterend platform zich op de vrije baanhoek bevindt. De lineaire afmeting van het materiaal langs deze as kan worden gebruikt als 15 parameter voor het vaststellen van waarden die de eerste en tweede fysieke kenmerken weergeven.

Voorgaande en andere doelen van de uitvinding, de kenmerken daarvan, alsmede de uitvinding zelf kunnen vollediger worden begrepen uit de volgende omschrijving, in samenhang met de begeleidende tekening, 20 waarbij: figuur 1 een perspectiefweergave weergeeft van een bagage-scansysteem volgens de uitvinding; figuur 2 een weergave van het uiteinde in dwarsdoorsnede van het systeem in figuur 1 weergeeft; 25 figuur 3 een radiale weergave van een doorsnede van het systeem van figuur 1 weergeeft; figuur 4 een signaalstroomdiagram weergeeft van een systeem dat pre-reconstructie analyse kan uitvoeren; figuur 5 een signaalstroomdiagram weergeeft van een systeem dat 30 een post-reconstructie analyse kan uitvoeren; I 14 I figuur 6 een signaalstroomdiagram weergeeft van een systeem dat I een meervoudige projectie/non-CT analyse kan uitvoeren; I figuur 7 een signaalstroomdiagram weergeeft van een explosief detectiesysteem dat is ingericht volgens de uitvinding; en I 5 figuur 8 een signaalstroomdiagram weergeeft van het explosieve detectiesysteem met een materiaal-analysecomputer.

I De uitvinding heeft betrekking op een explosieve detectiesysteem I waarin tweevoudige energie-informatie van een scan wordt benut. In het I 10 bijzonder bepaalt de uitvinding bepaalde kenmerken en fysieke parameters I van een te onderzoeken materiaal dat wordt gegenereerd door een relatief I klein aantal hoge en lage energieprojectiebeelden van een röntgenscanner, zoals deze is beschreven voor meervoudige projectie/non-CT analyse, maar I ruimtelijke informatie van een CT-reconstructie benut van of een groep I 15 hoge energieprojecties of een groep lage groep energieprojecties voor het selecteren van de beste weergave. Figuur 7 geeft een signaalstroom weer volgens één uitvoeringsvorm van de uitvinding. Zoals hier beschreven voor I pre-processing analyse, verzamelt DAS 134 signalen die worden I gegenereerd door detector array 130 op discrete hoekposities van het I 20 roterend platform 124 rond de rotatieas 127, en voert deze signalen in de vorm van projectiegegevens aan de pre-processor 206. De pre-processor 206 I ontvangt projectiegegevens van het DAS 134, voert verscheidene I berekeningen uit op deze gegevens (zoals hiervoor beschreven), en verzendt de voorbewerkte gegevens overeenkomstig hoge energieweergaven naar een I 25 gegevensselectie-inrichting 304 via een hoge energiekanaal 206, en verzendt I de voorbewerkte gegevens overeenkomstig de lage energieweergave naar de gegevensselectie-inrichting 304 via het lage energiekanaal 210. De pre- processor 206 verschaft eveneens de voorbewerkte gegevens overeenkomstig I de hoge energieweergaven aan een reconstructiecomputer 218 via het hoge 30 energiekanaal 208. De reconstructiecomputer 218 ontvangt de voorbewerkte 15 gegevens van het hoge energiekanaal 208 en genereert een planair segment beeldgegevens (d.w.z. een CT beeld), overeenkomstig de hoge energie-projectieseries rond de rotatieas 127. De reconstructiecomputer 218 verschaft het CT beeld aan een ruimtelijke analysecomputer 302, die het CT 5 beeld ontvangt en analyseert voor het bepalen van de optimale projectiehoek of -hoeken voor het waarnemen van het te detecteren object in het beeld. De ruimtelijke analysecomputer 302 verschaft deze optimale hoekinformatie via hoekinformatiekanaal 312 aan de gegevensselectie-inrichting 304, en selecteert de hoge en lage energiegegevens 10 overeenkomstig de optimale projectiehoek en verschaft deze gegevens aan projectie-computer 306. De projectie-computer 306 ontvangt de hoge energie projectiegegevens en de lage energie projectiegegevens, en voert de AMA verwerking uit voor het produceren van een eerste stroom AMA projectiegegevens 214 die afhangt van een eerste parameter van het te 15 scannen materiaal en een tweede stroom AMA projectiegegevens 216 die afhangt van een tweede parameter van het te scannen materiaal.

De uitvinding die in figuur 7 weergegeven, is soortgelijk aan het meervoudige projectie/non-CT systeem dat in figuur 6 is weergegeven met dien verstande dat de uitvinding een projectie kiest van een bepaalde 20 projectiehoek van het roterend platform 124 rond rotatieas 127. Zoals hiervoren toegelicht, zullen een hoge energieprojectie en een lage energie projectie van een enkele hoekpositie van het roterend platform 124 een accurate parametrische informatie omtrent het te bestuderen object opleveren, zolang geen andere objecten zich in de bundelbaan bevinden 25 tussen de röntgenbron en de detectorreeks. De hoek van het roterend platform, die overeenstemt met zulk een optimale of vrije-baanprojectie, wordt hierna aangeduid als de vrije baanhoek. De uitvinding benut informatie van het CT beeld dat wordt verschaft door de reconstructiecomputer 218 voor het selecteren van de projectie die overeenkomt met de 30 vrije baanhoek. Hoewel de weergegeven uitvoeringsvorm een CT beeld I 16 I reconstrueert van gegevens die overeenstemmen met de hoge energie- I niveaus, kunnen andere uitvoeringsvormen van de uitvinding gebruik- I maken van gegevens die overeenstemmen met de lage energieniveaus, of I van een combinatie van de hoge en lage energieniveaus, voor het I 5 reconstrueren van een CT beeld voor het bepalen van de vrije baanhoek.

I Figuur 8 toont een materiaal-analysecomputer 402 die de AMA

I projectiegegevens van het systeem ontvangt dat in figuur 7 is weergegeven.

I De materiaal-analysecomputer 402 ontvangt de eerste stroom AMA

I projectiegegevens 214 die afhankelijk zijn van een eerste parameter van het I 10 te scannen materiaal en een tweede stroom AMA projectiegegevens 216 die I afhankelijk zijn van een tweede parameter van het te scannen materiaal.

I De materiaal-analysecomputer 402 benut deze informatie met betrekking I tot de twee parameters van het te scannen materiaal (bijvoorbeeld het atoomgetal en de dichtheid) voor het onderscheid maken tussen explosieve I 15 en niet-explosieve materialen. De materiaal-analysecomputer 402 I produceert daardoor gegevens met betrekking tot de identificatie van het I materiaal.

I In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding kan de ruimte- lijke analysecomputer 302 twee of meer vrije-baanprojectiehoeken bepalen I 20 en deze meervoudige hoekinformatie via hoekinformatiebaan 312 aan de gegevensselectie-inrichting 304 verschaffen. De gegevensselectie-inrichting I 304 ontvangt deze meervoudige hoekinformatie en selecteert de hoge en lage energieprojectiebeelden die overeenkomen met de vrije-baanprojecties I en in de meervoudige hoekinformatie zijn aangegeven. De projectie- I 25 computer 306 ontvangt de hoge energie projectiegegevens en de lage energie projectiegegevens, en voert AMA verwerking uit voor het produceren van een eerste stroom AMA projectiegegevens 214 die afhangt van een eerste

parameter van een te scannen materiaal, en een tweede stroom AMA

projectiegegevens 216, die afhangt van een tweede parameter van te 30 scannen materiaal.

17

In nog een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding kan de ruimtelijke analysecomputer 302 eveneens de lineaire afmeting bepalen (d.w.z. de dikte) van het te scannen materiaal langs een as die wordt gedefinieerd door de bundelbaan tussen röntgenbron en detectorreeks 5 wanneer het roterend platform zich op de vrije baanhoek bevindt. De lineaire afmeting van het materiaal langs deze as kan worden gebruikt door projectie-computer 306 als een parameter van het AMA proces voor het verder verfijnen van de bepaling op de eerste stroom AMA projectiegegevens 214 en de tweede stroom AMA projectiegegevens 216.

10 De uitvinding kan in andere specifieke uitvoeringsvormen worden uitgevoerd zonder af te wijken van de geest van de uitvinding of essentiële kenmerken daarvan. De huidige uitvoeringsvormen worden daarom beschouwd als zijnde illustratief en niet beperkend, waarbij de scoop van de uitvinding wordt bepaald door de hiernavolgende conclusies in plaats van de 15 voorafgaande beschrijving, waarbij alle variaties binnen het bereik of equivalentie van conclusies zijn bedoeld om daarin te zijn opgenomen.

Claims (20)

1. Werkwijze voor het bepalen van een object in een gebied met een I longitudinale as, welk object ten minste een eerste en een tweede fysiek kenmerk bezit, welke werkwijze omvat: Η A. het scannen van een gebied voor het genereren van scan- I 5 gegevens die reporesentatief zijn voor dit gebied, waarbij de I scanning omvat: I i. het aan tegenover elkaar gelegen zijden van het gebied I verschaffen van een stralingsbron die afwisselend op een eerste en een tweede energieniveau straalt, en een detector 10 array; ii. het roteren van ten minste de stralingsbron rond de longitudinale as, terwijl de stralingsbron straling uitzendt naar de detector array; en iii. het vanuit het gebied ontvangen van straling met behulp 15 van het detector array voor het genereren van scangegevens voor dat gebied op het eerste energieniveau en het tweede energieniveau; B. het definiëren van ten minste één planair segment beeldgegevens, waarbij afzonderlijke gegevenssegmenten 20 overeenkomen met een positie langs de longitudinale as van H het gebied, en waarbij elk van de plakken beeldgegevens een aantal scanprojecties definiëren, die worden verkregen van H respectieve waarneemhoeken gedurende het scannen, H waarbij de scan-projectiegegevens scandata omvatten van de 25 respectieve waarneemhoek; C. het selecteren van ten minste één vrije-baanscanprojectie H van het beeldgegevenssegment, dat overeenkomt met één van de waarneemhoeken, waarbij de vrije-baanprojectie ten minste het object omvat, en het selecteren van een eerste groep scangegevens op het eerste energieniveau en een tweede groep scangegevens op het tweede energieniveau, 5 waarbij elke groep gegevens overeenkomt met de vrije- baanprojectie; D. het genereren van een eerste waarde die een eerste fysiek kenmerk representeert en een tweede waarde die een tweede fysiek kenmerk representeert uit de eerste en tweede groep 10 scangegevens, en het herkennen en identificeren van het object als functie van de eerste en de tweede waarde.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de vrije-baanprojectie alleen het object omvat. 15

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de stap van het genereren van de eerste waarde en de tweede waarde verder de stap omvat van het toepassen van een Alvarez/Macovski algoritme op de eerste en de tweede groep scangegevens door middel van een computersysteem, 20 voor het produceren van de eerste en tweede waarde.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het detector array eveneens wordt geroteerd rond de longitudinale as voor het scannen van het gebied. 25

5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat deze verder omvat het selecteren van een tweede waarneemhoek voor een tweede vrije baanprojectie van het object, waarbij de tweede vrije-baanprojectie gedurende het scannen wordt gegenereerd vanuit de scangegevens. I 20

6. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat deze verder omvat een aantal additionele waarneemhoeken voor een aantal additionele H vrije-baanprojecties van het object, waarbij het aantal additionele vrije- I 5 baanprojecties wordt gegenereerd van de scandata die zijn gegenereerd I gedurende het scannen.

7. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het gebied wordt gescand door een computer tomografie (CT) inrichting voor het 10 genereren van de scangegevens.

8. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de stralings- bron een bron is met een kegelbundel.

9. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de stap van het selecteren van ten minste één vrije-baanprojectie verder de stap omvat van het bepalen van een lineaire afmeting van het object langs een as die wordt gedefinieerd door de vrije-baanprojectie.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het stap van het herkennen van het object verder omvat de lineaire afmeting als parameter van die functie.

11. Inrichting voor het detecteren van een object in een gebied met een H 25 longitudinale as, waarbij het object ten minste een eerste fysiek kenmerk H heeft en een tweede fysiek kenmerk, welke inrichting omvat: Η A. een stralingsbron die afwisselend op een eerste energie- H niveau en een tweede energieniveau straalt, en een reeks detectoren, die zijn opgesteld aan tegenover elkaar gestelde zijden H 30 van het gebied, welke stralingsbron op een roteerbaar lichaam is gemonteerd dat kan roteren rond de longitudinale as van het gebied, terwijl de stralingsbron straling uitzendt naar de detectorreeks, welke detectorreeks straling ontvangt vanuit het gebied voor het genereren van scangegevens voor het gebied;

5 B. een reconstructiecomputer voor het ontvangen van een aantal scanprojecties die voor de scandetectoren worden verkregen van een respectief aantal gezichtshoeken, waarbij elke scanprojectie scangegevens omvat voor de respectieve waarneemhoek, en de reconstructie-computer verder ten minste 10 één planair segment beeldgegevens definieert, waarbij een segment beeldgegevens correspondeert met een positie langs de longitudinale as van het gebied; C. een ruimtelijke analyse-computer voor het ontvangen van het segment beeldgegevens en het selecteren van ten minste één 15 vrije-baanprojectie, die overeenkomt met één van genoemde waarneemhoeken, waarbij de vrije-baanprojectie ten minste het object omvat en waarbij een gegevensselectieinrichting groepen scangegevens ontvangt en een eerste groep scangegevens op een eerste energieniveau selecteert en een tweede groep scangegevens 20 op een tweede energieniveau, waarbij elke groep scangegevens correspondeert met de vrije-baanprojectie; D. een projectie-computer voor het ontvangen van de eerste groep scangegevens en de tweede groep scangegevens en het genereren van een eerste waarde die representatief is voor de 25 eerste fysieke eigenschap en een tweede waarde die representatief is voor de tweede fysieke eigenschap, en het herkennen en identificeren van het object als functie van de eerste en tweede waarde. I 22

12. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de vrije- I baanprojectie aleen het object omvat.

13. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de projectie- 5 computer programmatuur omvat voor het toepassen van een Alvarez/Macovski algoritme op eerste en tweede groep scangegevens door middel van een computersysteem, voor het produceren van de eerste en tweede waarde. I 10 14. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de I detectorreeks eveneens wordt geroteerd door de longitudinale as voor het scannen van het gebied.

15. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de 15 gegevensselectie-inrichting verder een tweede waarneemhoek selecteert I voor een tweede vrije-baanprojectie van het object, waarbij de tweede vrije- baanprojectie wordt gegenereerd van de scangegevens die zijn gegenereerd I gedurende het scannen.

16. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de gegevensselectie-inrichting verder een aantal additionele waarneemhoeken selecteert voor een aantal additionele vrije-baanprojecties van het object, welke additionale vrije-baanprojecties worden gegenereerd van de scangegevens die zijn gegenereerd door de detectorreeks. I 25

17. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het gebied wordt gescand met een computer-tomografie (CT) inrichting voor het genereren van scangegevens.

18. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de stralingsbron een kegelbundelbron is. i

19. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de 5 ruimtelijke analyse-computer een lineaire afmeting bepaalt van het object langs een as die wordt gedefinieerd door de vrije-baanprojectie.

20. Inrichting volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat de projectie- computer verder de lineaire dimensie omvat als parameter van die functie. I j 1017183