[发明专利]一种用于识别包裹中危险液体的X射线检测装置与方法

摘要

本发明涉及一种用于识别包裹中危险液体的X射线检测装置与方法。所述装置包括透视扫描探测装置、直线断层扫描探测装置和处理与控制单元。透视扫描探测装置包括用于获取传送带上的包裹的透视图的透视扫描X射线源和透视扫描探测器，直线断层扫描探测装置包括用于获取包裹的断层扫描数据的直线断层扫描X射线源和直线断层扫描探测器。本发明所述装置能够在不打开包裹的情况下进行连续探测；由于直线断层扫描探测装置的探测器采用双向稀疏排列的线阵探测器组，因此能够有效降低探测器成本；另外，本发明通过透视扫描定位包裹中液体的位置，然后通过直线断层扫描重建液体区域，仅在液体区域进行危险液体的识别，提高了危险液体的识别速度。

主权项

1.一种识别危险液体的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，由透视扫描探测装置获取传送带上的包裹的透视图数据，并将所述透视图数据送至处理与控制单元；步骤2，由所述处理与控制单元从所述透视图中识别液体区域；步骤3，由直线断层扫描探测装置获取包裹的直线断层扫描数据，并将所述直线断层扫描数据送至所述处理与控制单元；步骤4，由所述处理与控制单元确定所述液体区域对应的直线断层扫描数据，重建所述液体区域对应的断层图像，包括高低能衰减系数图像、有效原子序数图像和电子密度图像，并根据所述图像的数值计算高低能衰减系数、有效原子序数和电子密度；步骤5，将高低能衰减系数、有效原子序数和电子密度分别与设定的阈值进行比较，根据比较结果判断所述液体区域的液体是否为危险液体；步骤4采用双能重建算法重建所述液体区域对应的断层图像，方法如下：步骤4.1，获取直线断层高、低能投影数据ProjH、ProjL，通过数据重排获得平行束投影数据SinoH、SinoL；具体包括：步骤4.1.1，根据ProjH、ProjL的起始位置和结束位置，确定数据重排时选择的旋转中心的横坐标x₀；步骤4.1.2，根据ProjH、ProjL中各个视角的投影数据的重心及投影方向确定数据重排时选择的旋转中心的纵坐标y₀；步骤4.1.3，以(x₀，y₀)为旋转中心对ProjH、ProjL进行投影空间变换，得到平行束投影数据SinoH、SinoL；步骤4.2，根据基材料模型，利用高低能平行束投影数据SinoH、SinoL进行双能投影分解获得基材料投影SinoA、SinoB；或根据基效应模型，利用高低能平行束投影数据SinoH、SinoL进行双能投影分解获得基效应投影SinoA、SinoB；所述基效应模型为：物质的线性衰减系数μ(E)满足：μ(E)＝a_cf_KN(E)+a_pf_p(E)其中，f_p(E)、f_KN(E)为只与能量E有关而与材质无关的分解系数，a_p、a_c是独立于能量只与材质有关的物理量，a_p表示光电效应系数，a_c为康普顿散射效应系数，且：其中，α＝E/510.975keV，l₁、l₂为常数，ρ为物质密度，Z为原子序数，A为原子量；所述基材料模型为：物质的线性衰减系数μ(E)满足：μ(E)＝b₁μ₁(E)+b₂μ₂(E)其中，μ₁(E)、μ₂(E)分别为两种基材料的线性衰减系数，b₁、b₂分别为对应两种基材料的分解系数，对于某一固定的物质，b₁、b₂是两个常数；步骤4.3，采用基于全变分最小约束代数重建算法，对SinoA、SinoB进行重建，获得断层图像B1和B2；对SinoH、SinoL进行重建，获得SliceH和SliceL；所述基于全变分最小约束代数重建算法是在代数重建算法的基础上增加一个全变分最小的约束，求解约束采用梯度下降法：首先计算全变差的梯度，然后沿着负梯度方向寻找优化结果，梯度υ_s,t的计算公式如下：其中，f表示断层图像，f_s,t表示坐标为(s,t)的像素点的图像值，||f_s,t||_TV表示断层图像的全变分，其表达式为：步骤4.4，利用断层图像B1和B2，计算有效原子序数断层图像和电子密度断层图像。