液態物品檢查方法和設備的制作方法

專利名稱：液態物品檢查方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及輻射檢査技術領域，特別涉及一種通過對液態物品進行雙能CT成像來對液態物品進行快速安全檢査的方法及設備。
技術背景美國的941事件發生以后，航空領域的安全檢査工作越來越受到 重視。在以往進行的行李包裹安全檢査的基礎上，增加了對旅客隨身 攜帶的液態物品的安全檢査要求。因此，急需有效的方式和手段進行 行李物品中液態物品的快速安全檢查。當前，有如下四類的方法可以用于液態物品的安全檢查化學方 法、電磁方法、中子方法和射線方法，具體描述如下1) 化學方法可以細分為氣味識別、離子掃描探測和物質分析。氣 味識別在實際應用中常常因為液態物品被密封包裝而無法實現檢查。 離子掃描探測以高敏感性著稱，但是其缺點在于誤報率高，常常受到 背景環境的影響。物質分析具有精度高和準確性高的特點，但是這種 方法需要一定的時間對樣品進行分析，不能滿足現場快速檢查的需求。2) 電磁方法采取主動的測量方式，其根據不同液態物品對電磁波 的介電常數不同從而將液態物品區分開來。電磁方法本身容易受到金 屬包裝和較厚材料包裝的不利影響。因此，在包裝材料復雜的實際情 況下，電磁方法具有一定的局限性。3) 中子檢査方法的使用會出現"中子活化"的現象，即經過中子檢 查的被檢査液態物品會有輻射殘留現象。并且，由于中子的穿透能力 更強，故其輻射屏蔽更為復雜、設備占地面積大，因而不適合在民航 的安全檢查系統中使用。4)當前，航空領域的安全檢査裝置多為射線裝置，這些裝置中， 目前采用最多的技術是X射線二維成像技術和三維CT掃描成像技術。 這些技術主要用于對行李物品進行安全檢查，不能專門針對行李物品 中的液態物品進行安全檢查。X射線二維成像技術是將被檢査物體的三維信息在X射線束方向上積分而得到物體的二維信息投影圖像。這些圖像采用灰度或偽彩色 的表現形式表現出物體內部的結構，給設備操作人員以直觀的顯示。 但是，X射線二維成像技術畢竟缺少了被檢查物體一個維度的信息， 因此用該技術對液態物品進行檢査受到被檢查液態物品的外形和尺寸 的影響特別嚴重。三維CT掃描成像技術是CT技術的推廣和應用。CT技術最早應 用于醫學，是輔助醫生進行診斷的工具。它是通過對被檢査物的各個 斷層進行多角度的投影來實現的。通過計算機對上述各個斷層的多角 度投影數據的重建，計算得到每個斷層的重建圖像，以不同的灰度顯 示重建圖像中不同的衰減系數信息，從而顯示被檢査物的內部結構。 隨著CT技術的發展，出現了用于無損探傷的工業CT和用于安全檢 査的行李CT等，這些CT拓展技術仍然是以獲得顯示物體內部結構 的斷層圖像為目的的，依賴于人工對結構進行分析，以判斷被檢物是 否屬于危險物品，不適用于自動、快速檢査。此外，上述CT型安全 檢查設備，因其所覆蓋的被檢查物范圍廣，而導致造價高昂，設備笨 重，推廣應用困難。綜上所述，對于液態物品進行快速檢查，化學方法、電磁方法和 中子方法存在著本身不適合快速安全檢査的特點，采用X射線二維成 像技術和三維CT掃描成像技術，只能獲得表現物品內部結構的圖像， 不能為液態物品的自動、安全檢查提供充分依據。發明內容為了克服上述現有技術中存在的不足，本發明的目的是提供了一 種用射線對液態物品進行安全檢查的方法和設備，它可以在不破壞液 態物品包裝的情況下對其進行快速檢査，得到被檢查液態物品的定量{曰息。在本發明的一個方面，提出了一種用雙能CT對液態物品進行檢査的方法，包括步驟對被檢液態物品進行雙能CT掃描，得到雙能CT投影數據；根據所述投影數據進行CT重建，得到表示被檢液態物 品的物理屬性值的CT圖像；根據所述CT圖像提取被檢液態物品的 物理屬性值；以及基于所述物理屬性值判斷所述被檢液態物品是否是危險品。根據本發明的實施例，所述物理屬性值包括被檢液態物品的密度 和原子序數。根據本發明的實施例，所述雙能CT掃描采用平面斷層CT掃描 的方式。根據本發明的實施例，所述雙能CT掃描采用常規螺旋CT掃描 的方式。根據本發明的實施例，所述雙能CT掃描采用大螺距螺旋CT掃 描的方式。根據本發明的實施例，在進行平面斷層CT掃描之前，預先設定一 組掃描位置。根據本發明的實施例，在進行平面斷層CT掃描之前，先進行DR 掃描得到被檢物品的透射圖像，然后根據透射圖像確定CT掃描位置。 根據本發明的實施例，得到透射圖像后，操作員通過輸入裝置指 定透射圖像中的至少一行，作為CT掃描位置。根據本發明的實施例，得到透射圖像后，通過圖像處理技術自動 確定透射圖像中的至少一行，作為CT掃描位置。根據本發明的實施例，形成透射圖像的步驟包括從射線源發出 高能射線和低能射線，穿透被檢物體，形成高能透射圖像和低能透射 圖像；融合高能透射圖像和低能透射圖像，形成所述透射圖像。根據本發明的實施例，形成透射圖像的步驟包括從射線源發出 高能射線和低能射線，穿透被檢物體，形成高能透射圖像和低能透射 圖像；選擇高能透射圖像和低能透射圖像之一，作為所述透射圖像。 根據本發明的實施例，從雙能投影數據重建表示被檢液態物品的物理屬性值的CT圖像的步驟包括根據高低能投影數據，生成關于 兩種基材料系數的投影數據；根據所述兩種基材料系數的投影數據進 行重建，得到表示被檢液體所對應的兩種基材料系數的CT圖像；以及根據所述表示基材料系數CT圖像，生成所述表示被檢液態物品物 理屬性值的CT圖像。根據本發明的實施例，根據表示被檢液態物品的物理屬性值的CT 圖像，得到被檢液態物品物理屬性值的步驟包括從所述CT圖像中 提取與液體部分相對應的像素；對液體部分的像素計算密度均值和原 子序數均值，作為所述被檢液態物品的密度和原子序數。根據本發明的實施例，基于所述物理屬性值來判斷所述被檢液態 物品是否是危險品的步驟包括判斷所述密度和原子序數所確定的點 是否落在密度-原子序數二維坐標空間中的預定區域中；在所述點落在所述預定區域中的情況下，認為所述被檢液態物品是危險品。根據本發明的實施例，在針對每個位置進行雙能CT掃描之后， 旋轉被檢查液態物品的CT圖像，使其與第一次雙能CT掃描所形成 的圖像對齊。根據本發明的實施例，在針對各行進行雙能CT掃面之后，旋轉 被檢液態物品，使其與掃描之前的位置相同。根據本發明的實施例，所述液態物品放置在被分成了多個空間的 桶內。根據本發明的實施例，所述的方法還包括步驟利用預定的模板 來自動檢測桶的存在；在存在桶的情況下，檢測CT圖像中的特定標 記；基于所述特定標記，將桶旋轉到預定的位置。根據本發明的實施例，所述的方法還包括步驟將被檢液態物品 的判斷結果顯示在顯示屏上。根據本發明的實施例，所述的方法還包括步驟將各個被檢液態物品的判斷結果打印出來。根據本發明的實施例，所述的方法還包括步驟將各個被檢液態物品的CT圖像彩色化。根據本發明的實施例，所述雙能CT掃描是基于預定的位置進行的。在本發明的另一方面，提出了一種用雙能CT對液態物品進行檢查的設備，包括射線源，用于發出射線；探測和采集裝置，用于探測并采集穿透至少一件被檢液態物品的射線信號；控制器，控制所述 射線源和探測和采集裝置對被檢液態物品進行雙能CT掃描，得到投 影數據；從投影數據重建表示被檢液態物品的至少一種物理屬性值的 CT圖像的裝置；以及基于所述物理屬性值在相應維度的空間中的位 置來判斷所述被檢液態物品是否是危險品的裝置。根據本發明的實施例，所述雙能CT掃描是基于預定的位置進行的。根據本發明的實施例，所述探測和采集裝置探測并采集穿透至少 一件被檢液態物品的射線信號以形成透射圖像；其中所述設備還包括 指定透射圖像中的至少一行的裝置；所述雙能CT掃描是基于所指定 的行而進行的。根據本發明的實施例，中所述物理屬性值至少包括被檢液態物品 的密度和原子序數。根據本發明的實施例，從射線源發出高能射線和低能射線，穿透 被檢物體，形成高能透射圖像和低能透射圖像，所述設備還包括融 合高能透射圖像和低能透射圖像形成所述透射圖像的裝置。根據本發明的實施例，從射線源發出高能射線和低能射線，穿透 被檢物體，形成高能透射圖像和低能透射圖像，所述設備還包括選 擇高能透射圖像和低能透射圖像之一，作為所述透射圖像的裝置。根據本發明的實施例，所述指定透射圖像中的至少一行的裝置包 括操作員利用輸入裝置從透射圖像中選擇至少一行的裝置。根據本發明的實施例，所述指定透射圖像中的至少一行的裝置包 括分析所述透射圖像的像素值，以將所述透射圖像分層的裝置；將 各層中的中間行指定為要進行雙能CT掃描的行的裝置。根據本發明的實施例，從投影數據重建表示被檢液態物品的物理 屬性值的CT圖像的裝置包括融合由被檢液態物品的密度所標識的 密度圖像和由被檢液態物品的原子序數所標識的原子序數圖像作為所述CT圖像的裝置；從所述CT圖像中提取與液體部分相對應的像素； 對液體部分的像素計算密度均值和原子序數均值作為所述被檢液態物 品的密度和原子序數的裝置。
根據本發明的實施例，基于所述物理屬性值來判斷所述被檢液態 物品是否是危險品的裝置包括判斷所述密度和原子序數所確定的點 是否落在密度-原子序數二維坐標空間中的預定區域中的裝置，其中， 在所述點落在預定區域中的情況下，認為所述被檢液態物品是危險品。 根據本發明的實施例，所述的設備還包括在針對每行進行雙能 CT掃描之后，旋轉被檢查液態物品的CT圖像，使其與第一次雙能 CT掃描所形成的圖像對齊的裝置。
根據本發明的實施例，所述的設備還包括在針對各行進行雙能CT 掃面之后，旋轉被檢液態物品，使其與掃描之前的位置相同的裝置。
根據本發明的實施例，所述的設備還包括桶，被分成了多個空間， 分別用于放置所述液態物品。
根據本發明的實施例，所述的設備還包括利用預定的模板來自 動檢測桶的存在的裝置；在存在桶的情況下，檢測CT圖像中的特定 標記的裝置；基于所述特定標記，將桶旋轉到預定的位置的裝置。
根據本發明的實施例，所述的設備還包括顯示裝置，顯示被檢 液態物品的判斷結果。
根據本發明的實施例，所述的設備還包括將各個被檢液態物品 的判斷結果打印出來的裝置。
根據本發明的實施例，所述的設備還包括將各個被檢液態物品 的CT圖像彩色化的裝置。
根據本發明的實施例，所述的設備還包括承載所述被檢液態物品 的承載機構，所述承載結構承載所述被檢液態物品的表面上被劃分成 操作人員可識別的多個區域。
在本發明的又一方面，提出了一種用雙能CT對液態物品進行檢 査的設備，包括射線源，用于發出射線；探測和采集裝置，用于探 測并采集穿透至少一件被檢物體的射線信號；控制器，控制所述射線 源和探測和采集裝置對被檢液態物品進行螺旋CT掃描，來形成每個均表示被檢液態物品的至少一種物理屬性值的一組螺旋CT圖像；分 析該組螺旋CT圖像以確定液體的螺旋CT圖像部分的裝置；以及基
于液體的螺旋CT圖像部分中包含的物理屬性值在相應維度的空間中
的位置來判斷所述被檢液態物品是否是危險品的裝置。
利用本發明的方法和設備，由于采用透射圖像作為引導來進行雙
能CT掃描，在提高了檢測速度的同時，并不降低檢測準確率，并且 通過透射圖像還可以判斷液態物品是否存在夾層。
另外，通過判斷測量的密度與原子序數是否落在二維空間的預定 區域中，可以判斷被檢液態物品是否是爆炸物。
另外，操作員可以在任何指定的位置進行雙能CT掃描，方便了 復査操作的進行。
另外，在多件同時檢測的情況下，采用分格桶，可以方便地確定 是那件被檢液態物品是否是爆炸物。


從下面結合附圖的詳細描述中，本發明的上述特征和優點將更明
顯，其中
圖1是根據本發明實施方式的檢查設備的結構示意圖2示出了如圖1所示的計算機數據處理器60的結構框圖3示出了根據本發明第一實施方式的控制器的結構框圖4 A和4B示出了根據本發明的檢查液態物品的方法的示意圖5是用于說明DR成像和CT成像的關系的示意圖6示出了 DR成像結果的一個例子；
圖7示出了 DR成像結果的另一例子；
圖8示出了根據本發明第一實施方式的液態物品檢査方法的總體 流程圖9示出了 DR成像過程的流程圖10示出了在DR成像過程中探測和采集裝置30所采集的DR 圖像數據的排列方式；
圖11示出了對DR圖像進行處理以確定CT掃描位置的流程圖；圖12示出了 CT成像過程；圖13示出了在CT成像過程中CT投影數據的排列方式； 圖14示出了測量液體屬性的過程；圖15 A和圖15B示出了根據本發明第二實施方式的檢測多件液 態物品的情況下重建的CT圖像的示意圖；圖16 A到16K示出了在CT成像完成之后，如何對CT重建圖像 和/或承載機構進行旋轉使其與CT掃描之前物體的相對位置相一致的 過程；圖17示出了在多件被檢物體的情況下進行檢查的流程圖； 圖18示出了根據本發明第二實施方式的承載機構的俯視圖； 圖19示出了根據本實施方式的分格桶的側視圖； 圖20示出了分格桶的俯視圖； 圖21示出了分格桶的底視圖；圖22示出了在檢查過程中如何自動檢測分格桶和標記的過程；圖23 A到23D示出了在檢測過程中旋轉桶的示意圖；圖24示出了根據第三實施方式的檢查過程的流程圖；圖25是說明對液態物品進行螺旋CT掃描的示意圖；圖26A到26M是說明對液態物品進行螺旋CT掃描所得到的圖具體實施方式
下面，參考附圖詳細說明本發明的優選實施方式。在附圖中，雖 然示于不同的附圖中，但相同的附圖標記用于表示相同的或相似的組 件。為了清楚和簡明，包含在這里的已知的功能和結構的詳細描述將 被省略，否則它們將使本發朋的主題不清楚。第一實施方式圖1是根據本發明實施方式的檢査設備的結構示意圖。 如圖1所示，根據本實施方式的檢査設備包括發出檢查用雙能 X射線的射線源IO，諸如X光機；承載機構40，其承載被檢液態物品圍繞軸Z轉動，并且可以升降，使得被檢液態物品進入檢測區域，從而由射線源10發出的射線能夠透過被檢液態物品；探測和采集裝置 30，它是具有整體模塊結構的探測器及數據采集器，用于探測透射被 檢液態物品的雙能射線，獲得模擬信號，并且將模擬信號轉換成數字 信號，從而輸出液態物品針對高能X射線和低能X射線的掃描數據； 控制器50，它用于控制整個系統的各個部分同步工作；以及計算機數 據處理器60，它用來處理由數據采集器采集的數據，并輸出檢查結果。 如圖1所示，射線源10置于可放置被檢液態物品的承載機構40 一側，探測和采集裝置30置于承載機構40的另一側，包括探測器和 數據采集器，用于獲取被檢液態物品DR數據和多角度投影數據。數 據采集器中包括數據放大成形電路，它可工作于(電流)積分方式或 脈沖(計數)方式。探測和采集裝置30的數據輸出電纜與計算機數據 處理器60連接，根據觸發命令將采集的數據存儲在計算機數據處理器 60中。另外，檢査設備還包括由金屬制成的筒狀物體通道20，它設置在 承載機構40上，能屏蔽X射線向外的輻射。被檢液態物品放置在被 檢物體通道中。圖2示出了如圖1所示的計算機數據處理器60的結構框圖。如圖 2所示，數據采集器所采集的數據通過接口單元68和總線64存儲在 存儲器61中。只讀存儲器(ROM) 62中存儲有計算機數據處理器的 配置信息以及程序。隨機存取存儲器(RAM) 63用于在處理器66工 作過程中暫存各種數據。另外，存儲器61中還存儲有用于進行數據處 理的計算機程序。內部總線64連接上述的存儲器61、只讀存儲器62、 隨機存取存儲器63、輸入裝置65、處理器66、顯示裝置67和接口單 元68。在用戶通過諸如鍵盤和鼠標之類的輸入裝置65輸入的操作命令 后，計算機程序的指令代碼命令處理器66執行預定的數據處理算法， 在得到數據處理結果之后，將其顯示在諸如LCD顯示器之類的顯示裝 置67上，或者直接以諸如打印之類硬拷貝的形式輸出處理結果。圖3示出了根據本發明實施方式的控制器的結構框圖。如圖3所示，控制器50包括控制單元51，根據來自計算機60的指令，來控 制射線源IO、承載機構40和探測和采集裝置30;觸發信號產生單元 52，用于在控制單元的控制下產生用來觸發射線源IO、探測和采集裝 置30以及承載機構40的動作的觸發命令；第一驅動電機55，它在根 據觸發信號產生單元52在控制單元51的控制下產生的觸發命令驅動 承載機構40上升或者下降；高度信息獲取單元53，它隨著承載機構 40的運動，向控制單元51反饋承載機構的高度信息；第二驅動電機 56，它根據觸發信號產生單元52在控制單元51的控制下產生的觸發 命令驅動承載機構40旋轉；角度信息獲取單元54，它在承載機構40 旋轉過程中獲取承載機構40的旋轉角度，反饋給控制單元51。根據本發明的實施方式，上述的高度信息獲取單元53和角度信息 獲取單元54都是光電碼盤，它具備抗干擾的優點。根據本發明的實施例，通過測量液態物品中液體的密度和原子序 數，并且判斷測量的密度和原子序數是否落在預先設定的危險區域中， 本發明的檢查方法可以用來檢測危險品。對于密度和原子序數，安全 液體(比如飲料、護膚品、化妝品等)和危險液體(比如易燃液體、 液體炸藥、強腐蝕性液體等)是具有很大差異的。比如，作為安全液 體的水，密度大約是l (特征密度l.ll)，原子序數大約是7.51。而作 為危險液體的酒精，其密度大約是0.79 (特征密度0.89)，原子序數 大約是6.47。利用模式識別的方法，可以根據密度和原子序數將安全 液體和危險液體分開。圖4A和4B示出了根據本發明的檢査液態物品的方法的示意圖。 在密度和原子序數所構成的二維空間內，劃出一個或多個區域，當被 檢物的密度和原子序數落在這些區域內時，則被判為安全液體，反之 被判為危險液體。而安全液體區域的確定方法是，實測大量的安全液 體和危險液體，取安全液體較集中而危險液體較稀疏的區域，作為安 全液體區域。如圖4A所示，通過實際測量各種液體的密度和原子序 數，在密度和原子序數二維空間中確定安全液體所落的區域，和危險 液體所在的區域。然后，如圖4B所示，將安全液體所在的區域進行 收縮以便提高檢測的靈敏度。這樣，在通過上述的方法獲得了液態物品的密度和原子序數之后，就可以根據其在二維空間上的位置來判斷 其是否為危險品。圖5是用于說明DR成像和CT成像的關系的示意圖。根據本發 明的實施方式，首先對液態物品進行DR成像，以便判斷液態物品中 的液體部分，然后僅僅針對液體部分中的某個位置進行CT成像，以 便提高檢查的速度。圖6和圖7分別示出了DR成像的例子。如圖6所示，在對某液 態物品進行DR成像之后，通過如下所述的對像素值進行分析來判斷 液態物品中液體的位置。如圖6所示，該液態物品中僅僅包含一種液 體。但是，如圖7所示，由于不同液體對液體的吸收系數不同，當液 態物品包含兩種或者兩種以上的液體，并且液體中出現分層時，通過 對DR成像后獲得的DR圖像進行像素分析來判斷液體之間的分界面 的位置。然后，針對不同的液體進行CT成像。圖8示出了根據本發明第一實施方式的液態物品檢查方法的總體 流程圖。如圖8所示，例如在通關期間，需要對乘客攜帶的液態物品 進行安全檢査。首先在步驟Slll，操作員將被檢液態物品放在承載機 構40上。接下來，在步驟S112，操作員按下啟動按鈕開始執行DR掃描， 以生成DR圖像，如圖6和7所示。如上所述，進行DR掃描的目的在于 一是獲取被檢液態物品的 透視圖像，使操作員能夠看清被檢液體的內部結構；二是軟件能夠根 據DR圖像自動識別液體位置，引導下一步的CT成像；三是用戶可 以在DR圖像指定需要進行CT成像和檢查的位置，引導下一步的CT 成像。后面將詳細描述DR成像的詳細過程。必須說明的是，DR掃描并不是必須的。為了加快檢査速度，可 以不通過DR掃描來引導CT掃描，而是直接預定若干位置進行CT掃 描。比如，經過調研，可知在距離瓶底5厘米的進行CT掃描時，可 檢査到大部分液體商品的液體部位，則可使用離瓶底5厘米的高度作 為預定掃描高度。另外，操作員可以通過目測被檢物尺寸，憑經驗設 置合適的高度，比如設置罐狀可樂的掃描高度為3cm，而設置瓶底較厚的葡萄酒的掃描高度為10cm。在獲得DR圖像后，在步驟S113A，對DR圖像進行分析，自動 確定CT成像的掃描位置，或者在步驟S113B，由操作員操作諸如鼠 標之類的輸入裝置65來指定要進行CT掃描的位置。這樣，由于僅僅 對液態物品中有代表性的位置進行CT掃描，從而加快了檢查速度， 而不會降低檢查質量。在確定了 CT掃描的位置之后，在步驟S114執行CT掃描過程， 也就是針對上述確定的掃描位置對液態物品進行CT掃描，獲得CT 掃描數據，并且根據重建算重建CT圖像。該CT圖像的每個像素代 表了液態物品中相應部分的密度和原子序數。然后，在步驟S115，計算機通過執行分析程序來分析CT圖像， 獲取測量的密度和原子序數。進而，在步驟S116，判斷實測的密度和 原子序數所確定的點是否落在了由密度-原子序數二位坐標空間中的 預定區域中。在步驟S117，如果密度和原子序數所確定的點落在了預 定的危險區中，則表明該液態物品是可疑的或者很可能是危險品，向 操作員發出報警，或者打印出檢査結果。下面結合附圖9 14詳細說明上述各個步驟的詳細操作過程。圖 9示出了 DR成像過程的流程圖，而圖IO示出了在DR成像過程中探 測和采集裝置30所采集的DR圖像數據的排列方式。如圖9所示，在DR成像過程中，在步驟S210，從計算機60向 控制器50發送命令，以驅動承載機構40沿物體通道20垂直運動。控 制器50在承載機構垂直運動的過程中，通過高度信息獲取單元53實 時監控承載機構的高度。在步驟S211，控制器50每隔一定的高度(比如l毫米)給探測 和采集裝置30發送一個觸發信號。探測和采集裝置30接收到該觸發 信號后，對每個探測器的輸出信號進行一次采集，獲得高能探測數據 和低能探測數據，并保存到其內置的緩沖器中。在步驟S212，判斷承載機構40是否達到指定高度，比如500毫 米。如果仍未達到，則流程轉到步驟S210，繼續上述操作。如果承載機構40到達上述預定的高度，則控制器50不再給探測和采集裝置30發送觸發信號。計算機60從探測和采集裝置30中讀取 采集到的高低能探測器信號，排列為數據矩陣的形式，成為DR圖像。 DR圖像的每個像素，記錄了射線穿透物體后剩余的強度，包括低能 射線強度和高能射線強度。如上所述，后續的CT成像的掃描位置都是在DR圖像上確定的。 無論是使用自動識別的方式，還是人工指定的方式，都是首先在DR 圖像上取得一個行號，然后計算機將這個行號轉換為承載機構髙度， 并命令控制器50驅動承載機構40運動到指定位置后，再進行CT成 像。由DR成像流程可知，DR圖像的每一行，對應于一個特定的承載 機構40高度。假設DR成像過程開始時承載機構高度值為O，成像過 程中承載機構不斷下降，每隔h毫米觸發一次采集，那么DR圖像中 的第m行，其對應的承載機構高度為-m*h。圖11示出了對DR圖像進行處理以確定CT掃描位置的流程圖。 在DR圖像中，被檢液態物品一般分為瓶底、液體部分、瓶頸、瓶 蓋等幾部分，通過圖像分析技術可以將其中的液體部分(可能有多層) 提取出來，并確定各層CT掃描位置。在步驟S310，對DR圖像的高低能數據進行融合和平滑，得到噪 聲較小的單值DR圖像。例如，高低能融合的具體方法可以是直接選 擇高低能數據中的一種作為融合結果，也可以是高低能數據的加權組 合。平滑的方法可以是使用高斯濾波器對圖像進行濾波處理。在步驟S311，提取平滑后DR圖像中的被檢液態物品(前景)， 去除空氣(背景)。具體方法可以是設定一個閾值，將取值在該閾值以 下的像素歸為前景像素，其他像素歸為背景像素。采用閾值來去除背 景的原因在于被檢液態物品遮擋了射線，因此其對應的DR圖像素 值較低(DR圖像記錄的是射線的剩余強度)。在步驟S312，提取平滑后DR圖像中的水平邊緣像素。具體方法 可以是對DR圖像的每個像素，計算其與垂直方向上相鄰像素的差 異值；如果這個差異值大到某個閾值以上，就認為這個像素屬于水平 邊緣像素。在步驟S313，提取平滑后DR圖像中的水平邊緣行，水平邊緣行 對應于瓶底和液體的界面、液體和空氣的界面、瓶蓋和空氣的界面或 者容器中多層液體之間的界面。具體方法可以是對DR圖像中沿水 平方向的每一行，統計其水平邊緣象素數和前景像素數的比例，如果 比例大到某個閾值以上(比如50%)，則將這一行歸為水平邊緣行。在步驟S314，對DR圖像進行垂直分區，并排除非液體區域。DR 圖像中的各條水平邊緣行將DR圖像分成了多個區域，從下往上依次 包括瓶底、液體(根據密度的不同，可能有多層)、瓶內空氣(如果 有的話)、瓶蓋等。通過制定篩選準則，可以排除非液體區域，具體準 則如a) 在垂直方向上，行數小于某一閾值的區域，排除。行數較小 的區域，也就是厚度很小的區域，有可能是瓶底、瓶蓋、或 容器內液體和容器頂部之間狹小的空隙(比如易拉罐內頂部 的空氣)。具體閾值的確定，可以通過調研各種液體包裝容 器的瓶底、瓶蓋和容器內空氣層厚度來確定。b) 在水平方向上，各行的平均前景像素數小于某個閾值的區 域，排除。這些區域往往對應于細長的瓶頸。具體閾值值的 確定，可以通過實現獲取各種液體包裝容器瓶頸的寬度來確 定。在步驟S315，確定液體區域(可能有多個)的CT掃描位置，完 成液體的分層定位。排除非液體區域后，剩下的區域(可能有多個) 歸為液體區域。取這些區域在高度方向上的中心行，作為CT掃描位置。以上描述的是自動確定CT掃描位置的過程。但是，在手動指定 掃描位置的情況下，操作員通過輸入裝置65在顯示的DR圖像上直接 指定要進行CT掃描的行，作為CT掃描位置。圖12示出了 CT成像過程，而圖13示出了在CT成像過程中CT 投影數據的排列方式。如圖12所示，在確定了CT掃描的位置之后，執行CT成像過程， 也就是在所執行的CT掃描位置，進行CT成像，生成關于被檢物一個斷層的密度和原子序數圖像，以進行液體密度和原子序數的測量。如上所述，由于僅僅對典型的位置進行CT掃描，所以可以大大節省 通關時間。在步驟S410，計算機60給控制器50發送命令，驅動承載機構 40旋轉預定角度，例如1度。控制器50在承載機構旋轉運動的過程 中，通過角度信息獲取單元54實時監控承載機構角度。在步驟S411，當轉過1度，控制器50給探測和采集裝置40發送 一個觸發信號。探測和采集裝置40接收到觸發信號后，對每個探測器 的輸出信號進行一次采集，并保存到其內置的緩沖器中。然后，在步驟S412，判斷累計轉動角度是否達到一周。如果未達 到一周，則流程轉到步驟S410，繼續上述的操作過程。如果累計轉動角度達到指定角度(比如360度)后，在步驟S413 旋轉運動停止，控制器50不再給探測和采集裝置30發送觸發信號。 計算機60從探測和采集裝置30中讀取釆集到的高低能探測器信號， 排列為數據矩陣的形式，成為CT投影數據，如圖13所示。CT投影 數據的每個像素，記錄了射線穿透物體后剩余的強度，包括低能射線 強度和高能射線強度。在步驟S414，計算機60利用雙能重建算法，根據高低能CT投 影數據，重建得到斷層上的密度和原子序數圖像，即CT圖像。CT圖 像中的每一個像素，記錄了被檢物體在該像素對應位置的密度和原子 序數。下面說明從高低能CT投影數據重建斷層圖像的過程。 參CT數學原理將二維分布u(x,y)沿著某個方向e求線積分，便得到一維的函數 Pe(t)，該函數稱為u(x,y)在e角度的投影。如果能夠得到各個方向的投 影pe(t)，那么可以根據Radon變換精確計算得到二維分布u(x，y)。從投影得到二維分布的過程稱為重建。實際應用中，X光機和探測器圍繞物體旋轉一圈，便測量得到物體 的某個切片的衰減系數分布在各個方向的投影，從而可以根據CT原 理重建得到物體切片的衰減系數二維分布。*基材料分解模型在小型X射線安全檢査系統所涉及的能量范圍內(<200keV)，物質線衰減系數可以用下面的解析表達式(l)來近似表示。= (1)<formula>formula see original document page 22</formula>(2)(3)公式(1)中，fp(E)表示光電效應截面隨著能量的變化關系，f^(E)表 示康普頓散射截面隨著能量的變化，fp(E)與fKN(E)均有已知的解析表 達式。常數^和a2與物質的原子序數、質量數和密度有關，其表達式 如(2)和(3)式所示，其中Z表示原子序數，M表示質量數，p表示密度 (g/cm3)， n為常數。由于每種物質的線衰減系數都可以被公式(l)中的兩個系數a,和a2 唯一確定，因此可以選取兩種基材料，比如碳和鋁，用基材料的線衰 減系數的線性組合表示其他所有材料，如下式(4)所示//(五) 62禍 (4) 其中，//(￡)為任意一種材料的線衰減系數，M(E)和/^(。為所選的兩 種基材料的線衰減系數，b,和b2稱為基材料系數。按照公式(5)，定義原子序數的2倍與質量數的比值與密度的乘積 為特征密度。M假設兩種基材料的原子序數和特征密度分別為(Z,，A')和(Z2，")，那 么根據上面的公式(1) (4)可以推導出任意一種材料的原子序數和特征 密度的表達式如下<formula>formula see original document page 22</formula> (6)<formula>formula see original document page 22</formula> (7)基材料投影模型X光管產生的能譜通常為連續譜，探測器對x射線的能量響應函數也不是常數。假設能譜N(E)與能量響應函數Pd(E)的乘積為S(E)， 并且將S(E)歸一化，f柳h (8)那么一條投影線上的投影值的表達式為如下的積分式; = — In丄=—In fm exp(- JV/(￡, jc,力d/)cffi (9)公式(9)中，Io和I分別表示射線被物體衰減前和衰減后的探測器讀數值，Em表示射線的最大能量，l表示射線穿過的路徑。公式(9)即為實際系統的測量投影值p與二維分布;/(;c，力的關系。可 以看出，由于X射線多色性，公式(9)并不表示;/(;c,力沿著某條直線的 線積分，因而并不滿足CT數學原理的要求。常規重建算法忽略這個 不一致性，重建得到的/z(x,力圖像含有杯狀的偽影，稱為硬化偽影。現有的雙能CT方法先采用常規重建算法得到兩組/iOc,力，然后計 算原子序數和密度等信息。但是這樣不能消除射線多色性的影響。本 發明采用基材料分解的思路解決了這個問題。將基材料分解模型代入到公式(9)中，可以得到基于基材料系數的 投影值表達式/7 = - In fm exp(— {[a (x,力+ //2 (￡》2 (x,力]w)^ffi(10)將上式中的沿著路徑1的積分用下面的式子表達一,力c/"A (11)一,，=& (12)按照上述(ll)、 (12)兩式定義，稱Bi和B2為基材料系數6,(;c,力和62&,力的投影。假設獲取到了每個角度下的完整的基材料系數投影，那么便可以根據CT重建理論重建得到基材料系數b,和b2的分布，從而根據基材料分解模型計算出物體的原子序數和特征密度分布，以及任意能量下的線衰減系數值。*基材料系數投影的求解雙能CT在兩個能量下采集投影數據，便得到如下的雙能投影數據 <formula>formula see original document page 0</formula>在測量得到(Pi， P2)后，可以根據方程(13)和(14)求解得到(B" B2)。 但是由于上述兩個方程均為對數積分方程，無法解析求解。非線性迭 代求解方法通常計算量很大，并且不容易得到穩定解。注意到，當射線穿過厚度為山和d2的基材料l和2后，測量到的雙能投影如下面的表達式<formula>formula see original document page 0</formula> 對比(13)、 (14)和(15)、 (16)可以看出，假設測量到的投影數據對(PhP2)相同，那么基材料投影數據對(BbB2)與基材料的厚度組合(山，d2)是完全相同的。測量不同厚度組合下的雙能投影，就可以得到雙能投影數據對(PhP2)與基材料系數投影數據對(BhB2)的對應關系，形成查找表。根據(Pi， P2)計算(B,，B2)就可以依據査找表、利用線性插值實現，代替復雜的求 解過程。圖14示出了測量液體屬性的過程。如圖14所示，在步驟S510，對密度圖像和原子序數圖像進行融 合和平滑，得到噪聲較小的單值CT圖像。融合的具體方法可以是直 接選擇密度圖像和原子序數圖像中的一種作為融合結果，也可以是兩 者的加權組合。平滑的方法可以是使用高斯濾波器對圖像進行濾波處 理。在步驟S511，提取平滑后CT圖像中的被檢物(前景，包括液體 及其包裝)，去除空氣(背景)。具體方法可以是設定一個閾值，將取 值在該閾值以上的像素歸為前景像素，其他像素歸為背景像素。這是因為空氣的密度和原子序數幾乎為o，而被檢液態物品的密度和原子序數則相對較大。在步驟S512，在前景像素中提取液體像素。具體方法可以是首先建立一個和CT圖對應的二值圖像，前景像素的取值為1，背景像素的取值為0;然后對此二值圖像進行多次腐蝕運算，每次腐蝕一個像素，最后取值為1的像素為液體像素。這是因為液體總是在包裝物 的內部，通過多次腐蝕可以逐步地去除包裝物。腐蝕的次數可以通過 實現確定包裝物的厚度來設定。在步驟S513，統計CT圖中所有液體像素的平均密度和平均原子 序數，作為本次測量的輸出結果。另外，如果在DR圖像分析過程中確定液態是分層的，則針對每 層液體執行如上所述的步驟，進而判斷各層液體是否是可疑的。最終， 向操作員報告最終的檢査結果。第二實施方式上面的第一實施方式描述的是每次檢測單件液態物品的情況，下 面結合圖15 18詳細描述同時檢測多件液態物品的操作過程。第二實 施方式與第一實施方式的區別在于，因為存在多件液態物品，需要在 CT成像完成之后，在顯示器上顯示的成像結果的位置與承載機構上 的物體的位置相對應，從而便于操作員弄清那件液態物品是危險品。 圖15A和圖15B示出了根據本發明第二實施方式的檢測多件液態物品 的情況下重建的CT圖像的示意圖。例如，操作員以俯視的方式來觀察承載機構上的被檢物，這就要 求檢查結束后各層CT圖像上各物體的位置必須與承載機構俯視圖一 致。根據本實施方式，每次CT成像過程中，使CT圖像對齊成像過 程開始時承載機構的俯視圖，也就是將CT掃描之前物體之間的相對 位置與重建CT圖像中相應圖像之間的相對位置保持一致。例如，如 圖15A所示，在CT掃描前，被檢物體A處在被檢物體B左上方向的 位置，這就要求在CT成像之后，重建的CT圖像中被檢物體A的圖像也處在被檢物體B的左上方向的位置，如圖15B所示。圖16A—16K示出了在CT成像完成之后，如何對CT重建圖像和 /或承載機構進行旋轉使其與CT掃描之前物體的相對位置相一致的過程。圖16A示出了在第一次CT成像開始時，承載機構40的俯視圖， 其中用箭頭指示承載機構的角度。圖16B示出了在第一次CT圖像旋 轉之前的CT圖像，它與第一次成像開始時的承載機構的俯視圖是一 致的，其中的虛線標識承載機構的旋轉范圍。圖16C示出了在第一層 CT圖像旋轉后的圖像，由于旋轉角度是零，因此實際上無需對該層 CT圖像進行旋轉。圖16D示出了在第n次CT成像開始時，承載機構的俯視圖。從 圖16D中可以看出，在第n次CT成像開始時，承載機構相比于第一 次CT成像前的情形，具有一個角度。圖16E示出了在第n次CT圖 像旋轉之前的圖像，它與第n次成像開始時承載機構的俯視圖是一致 的。圖16F示出了對圖16D中的圖像進行旋轉，使其與第一層CT圖 像對齊的示意圖。圖16G示出了在最后一次CT成像開始時，承載機構的俯視圖， 可以看出此時的承載機構相比于第一次CT成像開始時具有一個角 度。圖16H示出了在第N次CT圖像旋轉之前的圖像，它與第N次成 像開始時承載機構的俯視圖是一致的。圖16I示出了對圖16H中的圖 像進行旋轉，使其與第一層CT圖像對齊的示意圖。圖16J示出了最后一次CT成像結束后，承載機構的俯視圖，其 中相比于第一次CT成像開始之前的情況，具有一個旋轉角度。圖16K 示出了在成像結束后對承載機構進行旋轉使其與第一次CT成像所獲 得的圖像一致。在所有CT成像過程結束后，對各層CT圖像和承載機構進行一 次角度調整。首先，根據各次CT成像開始時的承載機構角度(這個 角度是可以通過角度信息獲取單元54來得到的)，對各層CT圖像進 行旋轉處理，使同一物體在各層CT圖像中的位置保持一致，比如對 齊到第一層CT。然后，調整承載機構的角度，使承載機構的俯視圖與CT圖像保持一致。例如，假設一共進行了 N次CT成像，第n次CT成像開始時承 載機構角度為《 ，結束時承載機構角度為^，在俯視圖上承載機構以 逆時針方向轉動。為了使物體在第n層CT圖像中的位置都與第l層 上的位置保持一致，只需將第n層CT圖像按逆時針方向旋轉角度 ^-A即可。旋轉圖像后，為了使物體在承載機構俯視圖與CT圖保持 一致，只需將承載機構按逆時針方向旋轉角度360-0^-cO即可。圖17示出了在多件被檢物體的情況下進行檢查的流程圖。如圖 17所示，在步驟S711，操作員給系統上電，并登錄檢査界面，系統 自檢后進入就緒狀態。然后，操作員將多件被檢物，例如物體A和物 體B直接放在承載機構40上并按下檢査按扭。這里，假設物體A放 置在承載機構的右上角位置，而物體B放置在承載機構的左下角位置。接下來，在步驟S712，操作員按下啟動按鈕開始按照與如上所述 相同的方式執行DR掃描，以生成DR圖像。在獲得DR圖像后，在步驟S713A，對DR圖像進行分析，自動 確定CT成像的掃描位置，或者在步驟S713B，由操作員操作諸如鼠 標之類的輸入裝置65來指定要進行CT掃描的位置。這樣，由于僅僅 對液態物品中有代表性的位置進行CT掃描，從而加快了檢查速度， 而不會降低檢查質量。在確定了 CT掃描的位置之后，在步驟S714執行CT掃描過程， 也就是針對上述確定的位置對液態物品進行CT掃描，獲得CT掃描 數據，并且根據重建算法重建CT圖像。該CT圖像的每個像素代表 了液態物品中相應部分的密度和原子序數。當液體存在多層的情況下， 針對各層進行CT掃描。在步驟S715和S716，最后一次CT成像結束后，按照如上所述 的方法對承載機構角度和各層CT圖像角度進行調整，使各層CT圖 像中各物體的位置保持一致(比如對齊第一層CT圖像)，同時與物體 在承載機構上的實際位置保持一致(比如和俯視圖一致)，以便于區分 物體B和物體A。在步驟S717，對每層CT圖像進行圖像分割處理(比如使用分水嶺算法)，得到其中每件被檢物的液體區域，在步驟S718統計每個液 體區域內各像素的密度和原子序數均值，在步驟S719判斷針對各個 液體區域所測量的密度和原子序數所確的點是否落在了密度-原子系 數坐標空間中的預定區域中，據此在步驟S720判別該件被檢物的該 層液體是否是危險品。在步驟S721，匯總各層檢査結論并提示給操作員。 一種匯總方法 是僅當所有CT圖像中所有液體區域都被判為安全危險品時，本次 檢査的結論為"安全"；否則本次檢查的結論即為"可疑"。另外，對每 層CT圖像進行彩色化處理并顯示給用戶，CT圖中被判為可疑物品的 被檢物使用一種顏色(比如紅色)，判為安全液體的使用另一種顏色(比 如綠色)。以上說明的是同時檢查兩件液態物品的情況，當要同時檢查更多 件液態物品時，為了便于操作人員看弄清楚各個液態物品的位置，如 圖18所示，對承載機構承載液態物品的表面上劃分出多個區域，例如 圖18中的A區、B區、C區和D區，這樣操作人員可以將各件液態 物品放置在相應的區域中，并且針對各個區域來輸入各自的液體標識"(曰息。第三實施方式為了進一步提高檢測效率以及防止細長的被檢液態物品直接置于 承載機構上導致檢測時容易產生不穩定而影響檢測效果的問題，第三 實施方式提出將多件物體放置在分格桶中。因此，第三實施方式與第二實施方式的區別在于，在檢查多件物 體的過程中使用了分格桶。下面結合附圖19 24來詳細說明根據本實 施方式的檢測設備的具體操作過程。圖19示出了根據本實施方式的分格桶的側視圖，圖20示出了分 格桶的俯視圖，而圖21示出了分格桶的底視圖。如圖19所示，分格桶70包括底部和與底部耦合的側壁。在底部 的下表面上設置有多個錐形或者其他形狀的凸起。這三個錐形凸起可 以插入到承載機構40上對應的定位孔中，從而在承載機構旋轉過程中，分格桶70與承載機構40—起旋轉，防止在二者之間產生相對運 動。另外，如圖19所示，在側壁的頂部一周設置有凸緣，方便操作員 抓握和搬運。側壁是圓柱狀的或者是錐形的，并且可以由具有彈性側 材料，例如聚乙烯(PE)或者鋁制成。圖20是三種分格桶的俯視圖。如圖所示，在由底部和側壁形成的 空間中設置有一個或者多個分格部件，將該空間按照需要分成多個空 間，分別用于放置液態物品。這樣，當要同時檢測多件液態物品時， 將這多件液態物品分別放置在由分格部件所劃分的空間中，對這些液 態物品同時進行檢測。在這種情況下，可以在側壁的外表面上設置標 記，便于在檢測時對檢測桶中物品的定位。例如，當檢測到四件物品 中有一瓶可疑時，可以根據該件物品相對于側壁上設置的標記的相對 位置，來向用戶報告是哪一件物品是可疑的。例如，如圖20的左側圖所示，在分格部件的上側設置有截面為預 定尺寸的圓形的標記，或者某個分格部件的長度比其他的小，由此作 為定位液態物品所用的標記。圖21是分格桶的底視圖。在底部的下表面上均勻分布有三個凸 起。但是這三個凸起分布也可以是不均勻的。圖22示出了在檢査過程中如何自動檢測分格桶和標記的過程。如 上所述，分格筒具有特定的結構，可以用圖像處理中常用的模版匹配 的方法檢測。以帶十字分格的第一種桶為例，在步驟S810可以首先 建立一幅帶有十字的模板圖像，并將此模板的中心置于待識別的CT 圖像中心，得到匹配值。然后在步驟S811，判斷該匹配值是否大于預定的閾值，如果結果 是否定的，則后旋轉模板圖像，直到模板圖像與CT圖像的匹配程度 最大為止。如果匹配程度大于某個預先設定的閾值，則認為CT圖中 存在分格筒，否則認為CT圖中不存在分格筒。如果CT圖中存在分格筒，可以在步驟S812進一步根據定位標記 的特點來檢測定位標記。仍以帶十字分格的第一種筒為例，其定位標 記位于一條分格線的頂端，使這條分格線較其他三條分格線短。使用模板匹配法確認CT圖中存在分格筒后，匹配程度最大時模板圖像中 的十字線正好與分格線重合；通過比較四條分格線的長度，提取其中 的最長的一條，即可得到定位標記。在多層CT成像后，首先對每一層CT圖像進行分格筒檢測和定位 標記檢測。如果各層CT圖像中都沒有檢測到分格筒，則認為操作員 沒有使用分格筒；如果在至少一層CT圖像中檢測到分格筒，則認為 操作員使用了分格筒；如果各層檢測到的定位標記位置不一，可以其 中信號強度最大的一個作為最終的定位標記。描述某一層CT中定位 標記信號強度的一個方法是用該層四條分割線長度的最大值減去平 均值，其差值越大，定位標記信號越強。圖23A-23D示出了在檢測過程中旋轉桶的示意圖。只需將分格檢 測筒的定位標記調整到預定位置，即可將各分格調整到指定位置。以 第一種十字分格筒為例，以CT圖像中心為坐標系原點建立極坐標系， 各分格的位置由定位標記的角度坐標唯一確定。假設系統在各種CT 圖像中最終確定的定位標記所對應的極坐標角度為y，而系統預先設 定的調整目標是0，那么只需將各層CT圖像以及承載機構旋轉角度 ^-y即可完成調整，如下圖24所示。如圖23A和23B所示，將分格桶旋轉一個角度，以達到預先要求 的位置。同樣，對每層CT成像所得到的圖像進行旋轉，使其與旋轉 后的分格桶的角度一致。圖24示出了根據本實施方式的檢査過程的流程圖。由于從步驟 S911到步驟S921與上述第三實施方式的步驟S711到步驟S721相同， 這里僅僅描述步驟S922到步驟S926.在步驟S922，分析CT圖像，在步驟S923判斷中是否帶有分格 檢測筒。如果沒有檢測筒，則本次檢査結束。如果使用了檢測桶，則在步驟S924識別檢測筒的定位標記，確 定每個分格的位置。然后在步驟S925對承載機構角度和各層CT圖像 角度進行第二次調整，將承載機構上檢測筒中每個分格的位置，以及 液體各層CT圖像上每個分格的位置，都調整到預定的位置上。在步驟S926，系統列出每層CT圖像中落在每個分格部分內的各液體區域的檢查結果，匯總成每個分格的檢査結論并提示給用戶。根 據本實施方式的一種匯總方法是對于某個分格，僅當所有CT圖像 中落在該分格內所有液體區域都被判為安全液體時，本格的檢査結論 為"安全"；否則本格的檢査結論即為"可疑"。變型1雖然以上以先進行DR成像然后進行CT成像為例對本發明的實 施例進行了說明，但是也可以直接進行螺旋CT成像，來對液態物品 進行檢査。對液態物品進行螺旋CT檢査所得到的是一組螺旋CT圖像，通 過比較和分析該組CT圖像中的像素，就可以確定液態物品中液體的 位置，以及液體是否分層，然后利用與如上描述的類似的方法獲得各 層位置的液體的物理屬性值，例如密度和原子序數。例如在對如圖25 所示的液態物品進行螺旋CT成像時，如果以2cm為螺旋節距來進行 掃描，將會得到如圖26A-26M所示的一組CT圖像。這樣，通過分析 各個螺旋CT圖像中的像素，就可以得知液態物品中液體的位置。這 里的螺旋CT成像可以采用大螺距CT成像或者常規螺距CT成像。同樣，如本領域的普通技術人員所清楚的那樣，上述的變型實施 例也可以如第二實施方式和第三實施方式那樣應用于多瓶檢測。另外，雖然上面以密度和原子序數為例進行了說明，但是本發明 同樣可以僅僅使用密度或者原子序數之一來進行，或者使用其他更多 的物理屬性來進行危險品的識別。在前一情況下，在檢查過程中，通 過判斷一種物理屬性值是否落在預定的范圍中來判定液體是否是危險 品，在后一種情況下，在檢査過程中，通過判斷由多種物理屬性值所 確定的點是否落在由這些屬性所限定的多維空間中的預定區域中拉判 斷液體是否是危險品。變型2雖然以上以先進行DR成像，然后進行雙能CT成像來獲取液體 的密度和原子序數，但是這里的DR成像并不是必須的，因為可以針對不同的液態物品來事先指定預定的位置進行雙能CT成像，來獲得 液體的密度和原子序數。上面的描述僅用于實現本發明的實施方式，本領域的技術人員應 該理解，在不脫離本發明的范圍的任何修改或局部替換，均應該屬于 本發明的權利要求來限定的范圍，因此，本發明的保護范圍應該以權 利要求書的保護范圍為準。
權利要求
1、一種用雙能CT對液態物品進行檢查的方法，包括步驟對被檢液態物品進行雙能CT掃描，得到雙能CT投影數據；根據所述投影數據進行CT重建，得到表示被檢液態物品的物理屬性值的CT圖像；根據所述CT圖像提取被檢液態物品的物理屬性值；以及基于所述物理屬性值判斷所述被檢液態物品是否是危險品。
2、 如權利要求l所述的方法，其中所述物理屬性值包括被檢液態物品的密度和原子序數。
3、 如權利要求l所述的方法，其中所述雙能CT掃描采用平面斷層 CT掃描的方式。
4、 如權利要求l所述的方法，其中所述雙能CT掃描采用常規螺旋 CT掃描的方式。
5、 如權利要求l所述的方法，其中所述雙能CT掃描采用大螺距螺 旋CT掃描的方式。
6、 如權利要求3所述的方法，在進行平面斷層CT掃描之前，預先 設定一組掃描位置。
7、 如權利要求3所述的方法，在進行平面斷層CT掃描之前，先進 行DR掃描得到被檢物品的透射圖像，然后根據透射圖像確定CT掃描 位置。
8、 如權利要求7所述的方法，得到透射圖像后，操作員通過輸入 裝置指定透射圖像中的至少一行，作為CT掃描位置。
9、 如權利要求7所述的方法，得到透射圖像后，通過圖像處理技 術自動確定透射圖像中的至少一行，作為CT掃描位置。
10、 如權利要求7所述的方法，其中形成透射圖像的步驟包括 從射線源發出高能射線和低能射線，穿透被檢物體，形成高能透射圖像和低能透射圖像；融合高能透射圖像和低能透射圖像，形成所述透射圖像。
11、 如權利要求7所述的方法，其中形成透射圖像的步驟包括 從射線源發出高能射線和低能射線，穿透被檢物體，形成高能透射圖像和低能透射圖像；選擇高能透射圖像和低能透射圖像之一，作為所述透射圖像。
12、 如權利要求l所述的方法，其中從雙能投影數據重建表示被 檢液態物品的物理屬性值的CT圖像的步驟包括-根據高低能投影數據，生成關于兩種基材料系數的投影數據； 根據所述兩種基材料系數的投影數據進行重建，得到表示被檢液體所對應的兩種基材料系數的CT圖像；以及根據所述表示基材料系數CT圖像，生成所述表示被檢液態物品物理屬性值的CT圖像。
13、 如權利要求l所述的方法，其中根據表示被檢液態物品的物 理屬性值的CT圖像，得到被檢液態物品物理屬性值的步驟包括從所述CT圖像中提取與液體部分相對應的像素； 對液體部分的像素計算密度均值和原子序數均值，作為所述被檢 液態物品的密度和原子序數。
14、 如權利要求l所述的方法，其中基于所述物理屬性值來判斷所述被檢液態物品是否是危險品的步驟包括判斷所述密度和原子序數所確定的點是否落在密度-原子序數二維坐標空間中的預定區域中；在所述點落在所述預定區域中的情況下，認為所述被檢液態物品是危險 叩o
15、 如權利要求3所述的方法，其中在針對每個位置進行雙能CT 掃描之后，旋轉被檢查液態物品的CT圖像，使其與第一次雙能CT掃描所形成的圖像對齊。
16、 如權利要求15所述的方法，其中在針對各行進行雙能CT掃面之后，旋轉被檢液態物品，使其與掃描之前的位置相同。
17、 如權利要求3所述的方法，其中所述液態物品放置在被分成 了多個空間的桶內。
18、 如權利要求17所述的方法，包括步驟利用預定的模板來自動檢測桶的存在； 在存在桶的情況下，檢測CT圖像中的特定標記； 基于所述特定標記，將桶旋轉到預定的位置。
19、 如權利要求16或18所述的方法，還包括步驟將被檢液態物品的判斷結果顯示在顯示屏上。
20、 如權利要求16或18所述的方法，還包括步驟將各個被檢液態物品的判斷結果打印出來。
21、 如權利要求16或18所述的方法，還包括步驟 將各個被檢液態物品的CT圖像彩色化。
22、 一種用雙能CT對液態物品進行檢査的設備，包括 射線源，用于發出射線；探測和采集裝置，用于探測并采集穿透至少一件被檢液態物品的 射線信號；控制器，控制所述射線源和探測和采集裝置對被檢液態物品進行 雙能CT掃描，得到投影數據；從投影數據重建表示被檢液態物品的至少一種物理屬性值的CT 圖像的裝置；以及基于所述物理屬性值在相應維度的空間中的位置來判斷所述被 檢液態物品是否是危險品的裝置。
23、 如權利要求22所述的設備，所述雙能CT掃描是基于預定的位 置進行的。
24、 如權利要求22所述的設備，其中所述探測和采集裝置探測并 采集穿透至少一件被檢液態物品的射線信號以形成透射圖像；其中所述設備還包括指定透射圖像中的至少一行的裝置； 所述雙能CT掃描是基于所指定的行而進行的。
25、 如權利要求22所述的設備，其中所述物理屬性值至少包括被 檢液態物品的密度和原子序數。
26、 如權利要求24所述的設備，其中從射線源發出高能射線和低 能射線，穿透被檢物體，形成高能透射圖像和低能透射圖像，所述設 備還包括融合高能透射圖像和低能透射圖像形成所述透射圖像的裝置。
27、 如權利要求24所述的設備，其中從射線源發出高能射線和低 能射線，穿透被檢物體，形成高能透射圖像和低能透射圖像，所述設 備還包括選擇高能透射圖像和低能透射圖像之一，作為所述透射圖像的裝置。
28、 如權利要求24所述的設備，所述指定透射圖像中的至少一行 的裝置包括操作員利用輸入裝置從透射圖像中選擇至少一行的裝置。
29、 如權利要求24所述的設備，其中所述指定透射圖像中的至少 一行的裝置包括分析所述透射圖像的像素值，以將所述透射圖像分層的裝置； 將各層中的中間行指定為要進行雙能CT掃描的行的裝置。
30、 如權利要求24所述的設備，其中從投影數據重建表示被檢液 態物品的物理屬性值的CT圖像的裝置包括融合由被檢液態物品的密度所標識的密度圖像和由被檢液態物 品的原子序數所標識的原子序數圖像作為所述CT圖像的裝置； 從所述CT圖像中提取與液體部分相對應的像素； 對液體部分的像素計算密度均值和原子序數均值作為所述被檢 液態物品的密度和原子序數的裝置。
31、 如權利要求24所述的設備，其中基于所述物理屬性值來判斷 所述被檢液態物品是否是危險品的裝置包括判斷所述密度和原子序數所確定的點是否落在密度-原子序數二 維坐標空間中的預定區域中的裝置，其中，在所述點落在預定區域中 的情況下，認為所述被檢液態物品是危險品。
32、 如權利要求24所述的設備，還包括在針對每行進行雙能CT 掃描之后，旋轉被檢查液態物品的CT圖像，使其與第一次雙能CT掃描所形成的圖像對齊的裝置。
33、 如權利要求24所述的設備，還包括在針對各行進行雙能CT掃面之后，旋轉被檢液態物品，使其與掃描之前的位置相同的裝置。
34、 如權利要求24所述的設備，還包括桶，被分成了多個空間，分別用于放置所述液態物品。
35、 如權利要求34所述的設備，包括利用預定的模板來自動檢測桶的存在的裝置； 在存在桶的情況下，檢測CT圖像中的特定標記的裝置； 基于所述特定標記，將桶旋轉到預定的位置的裝置。
36、 如權利要求33或35所述的設備，還包括 顯示裝置，顯示被檢液態物品的判斷結果。
37、 如權利要求33或35所述的設備，還包括將各個被檢液態物品的判斷結果打印出來的裝置。
38、 如權利要求33或35所述的設備，還包括 將各個被檢液態物品的CT圖像彩色化的裝置。
39、 如權利要求24所述的設備，還包括承載所述被檢液態物品的 承載機構，所述承載結構承載所述被檢液態物品的表面上被劃分成操 作人員可識別的多個區域。
40、 一種用雙能CT對液態物品進行檢查的設備，包括 射線源，用于發出射線；探測和采集裝置，用于探測并采集穿透至少一件被檢物體的射線 信號；控制器，控制所述射線源和探測和采集裝置對被檢液態物品進行 螺旋CT掃描，來形成每個均表示被檢液態物品的至少一種物理屬性值 的一組螺旋CT圖像；分析該組螺旋CT圖像以確定液體的螺旋CT圖像部分的裝置；以及基于液體的螺旋CT圖像部分中包含的物理屬性值在相應維度的 空間中的位置來判斷所述被檢液態物品是否是危險品的裝置。
41、 如權利要求40所述的設備，其中所述物理屬性值至少包括被 檢液態物品的密度和原子序數。
全文摘要
公開了一種通過雙能CT成像來對液態物品進行快速安全檢查的方法及設備。首先借助CT掃描和雙能重建方法，獲得包含被檢液體物理屬性的一層或多層CT圖像；然后通過圖像處理和分析方法，從CT圖像中獲取每一件被檢液體的物理屬性值；最后根據物理屬性值判斷被檢液態物品是否為危險品。其中，CT掃描方法既包括常規的斷層CT掃描技術，也可用螺旋CT掃描技術實現；在使用常規斷層CT掃描技術時，既可設置一系列特定的位置進行掃描，也可借助DR圖像由操作員指定掃描位置，還可以通過對DR圖像的自動分析來確定液體部分的位置，引導CT掃描。
文檔編號G01N23/04GK101403710SQ20071018065
公開日2009年4月8日 申請日期2007年10月5日 優先權日2007年10月5日
發明者劉以農, 吳宏新, 虎 唐, 麗 張, 張金宇, 易裕民, 李元景, 王學武, 胡海峰, 趙自然, 邢宇翔, 陳志強 申請人:清華大學;同方威視技術股份有限公司