[发明专利]一种克服物体厚度影响的X光检测方法

说明书

本发明公开一种克服物体厚度影响的X光检测方法，所用设备包括X光机、双能探测器、传送装置、数据处理系统和显示系统，其中，X光机用于提供成像所需的光照，双能探测器用于采集高低能图像，传送装置用于运输成像物体，数据处理系统用于图像的处理，显示系统用于图像的显示，本发明同时采集低能和高能X光图像，再利用吸收系数与能量间的关系，获得与厚度信息无关的图像，克服了物体厚度对检测结果的影响，本发明将在公共安全、食品检测、垃圾分选等领域发挥重要作用。

技术领域

本发明涉及X光成像技术领域，尤其涉及一种克服物体厚度影响的X光检测方法。

背景技术

X光吸收成像广泛应用于医疗成像、食品检测以及工业无损检测。吸收图像包含物质信息和厚度信息，导致厚的弱吸收物体和薄的重吸收物体可能获得相同灰度图像，在实际检测中无法直接根据物体种类区分不同组成，给检测带来很大的不确定性。

双能X光成像技术，同时采集低能和高能图像，是一项新的检测手段，理论上提供了一种完全避免厚度影响的检测方法。然而，实际使用的宽频谱光源，厚度对检测结果影响仍然很大。

发明内容

本发明提供一种克服物体厚度影响的X光检测方法，相比传统吸收成像，利用吸收系数与能量间的近似关系，获得了两次准单色光照明结果，很大程度上克服了厚度对检测效果的影响。

本发明采取的技术方案是：

一种克服物体厚度影响的X光检测方法，该方法所用成像设备包括X光机、双能探测器、传送装置、数据处理系统以及显示系统，其中，X光机用于提供成像所需的光束，双能探测器用于采集高低能图像，传送装置用于运输成像物体，数据处理系统用于图像的处理，显示系统用于图像的显示，该方法包括以下步骤：

S1、使用能量色散探测器测量X光源能量谱函数f(E)，X光机(001)光强表示为I(x,y)＝∫N₀f(E)D(E)EdE，其中N₀为入射光子总数、D(E)为探测效率；

S2、使用双能探测器采集低能段[E₀,E_L]的图像I_L(x,y)和高能段(E_L,E_H]的图像I_H(x,y)，可用数学式表示为

其中，t表示X射线所透过物体的厚度、N₀为入射光子总数、D(E)为探测效率、f(E)为X光源能量谱函数、E为光子能量；

S3、用ΔE等分能量积分区间

E₀/ΔE＝n₀,E_L/ΔE＝n₁,E_H/ΔE＝n₂，上面的积分公式用离散形式表示为

其中a_n表示线性求和系数；

S4、在远离吸收边时，X光被吸收主要原因为光电吸收和康普顿散射，吸收系数近似表示为μ(E)＝(αE^-m+β)ρ，其中α为光电常数与原子序数项乘积，β为散射吸收常数，ρ为物质密度，带入上式计算得

其中m>0，表示光电吸收因子；

S5、解上式可得与物质厚度无关量α，实现物质种类识别。

吸收系数与能量的关系可表示为μ(E)＝(αE^-m+β)ρ，其中m取值范围为2.5到3.5。