利用双源双能量直线式安检CT装置进行安全检测的方法

摘要

本发明公开了一种双源双能量直线式安检CT装置及其检测方法，射线发生装置和数据采集装置与控制及图像处理系统相连，射线发生装置包括高能射线发生装置和低能射线发生装置，与高能射线发生装置和低能射线发生装置对应设置高能数据采集装置和低能数据采集装置，高能射线发生装置与低能射线发生装置以射线互呈90°角的方式横向设置在被检物输送装置侧面，本发明能有效分辨密度相似而原子序数不同的物质，在得到待检测物体中嫌疑区域的断层图像和三维立体图像的同时，对可疑物实现快速、准确的识别，装置结构简单，制造成本低；采用重建和融合的方式对数据进行分析，能有效识别待检测物体内的危险品。

主权项

一种利用双源双能量直线式安检CT装置进行安全检测的方法，其特征在于：包括以下步骤：a.启动射线发生装置、数据采集装置、控制及图像处理系统和被检物输送装置；所述射线发生装置和数据采集装置与控制及图像处理系统(5)相连，所述射线发生装置包括高能射线发生装置(1)和低能射线发生装置(2)，与高能射线发生装置(1)对应设置高能数据采集装置(3)，与低能射线发生装置(2)对应设置低能数据采集装置(4)，所述高能射线发生装置(1)的射线束与低能射线发生装置(2)的射线束之间以横向互呈90°角的方式设置；b.高能射线发生装置和低能射线发生装置的射线束透射被检物输送装置上的待检测物体，高能数据采集装置和低能数据采集装置采集数据并输送至控制及图像处理系统，对透视图像分析，判断图像中是否存在嫌疑区域；进行透射投影数据的降噪和一致性校正预处理，求解有效原子序数和确定待检物体几何参数，判断是否存在嫌疑区域，如果否，则结束检查；对透视图像内的嫌疑区域进行跟踪，跟踪采用有限线积分的方法；高能数据采集装置和低能数据采集装置采集数据同时或不同时进行；同时进行时，低能射线发生装置射线束S1P的投影记作p11(l，u1，v1)，待检测物体的重建公式如下， g 11 ( r 11 , φ 11 , z ) = ∫ - θ 1 m θ 1 m dθ 1 ∫ - t 1 m t 1 m p 11 % ( t ′ , θ 1 , v ) h ( t - t ′ ) dt ′ 其中， p 11 % ( t ′ , θ 1 , v ) = p 11 ′ ( R S 1 x ( R S 1 + y ) 2 + x 2 , tan - 1 ( x R S 1 + y ) , v ) p 11 ′ ( l , u , v ) = R S 1 2 + u 2 R S 1 2 + u 2 + v 2 p 11 ( l , u , v ) u = R S 1 x R S 1 + y , v = R S 1 z R S 1 + y x＝l+r11cosφ11，y＝r11sinφ11高能射线发生装置射线束S2P的投影记作p12(l，u2，v2)，待检测物体的重建公式如下， g 12 ( r 12 , φ 12 , y ) = ∫ - θ 2 m θ 2 m d θ 2 ∫ - t 2 m t 2 m p 12 % ( t ′ , θ 2 , v ) h ( t - t ′ ) dt ′ 其中， p 12 % ( t ′ , θ 2 , v ) = p 12 ′ ( R S 2 x ( R S 2 - z ) 2 + x 2 , tan - 1 ( x R S 2 - z ) , v ) p 12 ′ ( l , u , v ) = R S 2 2 + u 2 R S 2 2 + u 2 + v 2 p 12 ( l , u , v ) u = R S 2 x R S 2 - z , v = R S 1 y R S 1 - z x＝l+r12cosφ12，z＝r12sinφ12不同时进行时，低能射线发生装置射线束S1P′的投影记作p21(l，u1，v1)，控制及图像处理系统中低能中心虚拟探测器中心O′1的坐标为(x01，0，z)，待检测物体的重建公式如下， g 21 ( r 21 , φ 21 , z ) = ∫ - θ 1 m θ 1 m d θ 1 ′ ∫ - t 1 m t 1 m p 21 % ( t ′ , θ 1 ′ , v ) h ( t - t ′ ) d t ′ 其中， p 21 % ( t ′ , θ 1 ′ , v ) = p 21 ′ ( R S 1 ′ x - x 01 ( R S 1 ′ + y ) 2 + ( x - x 01 ) 2 , tan - 1 ( x - x 01 R S 1 ′ + y ) ,v ) p 21 ′ ( l , u , v ) = R S 1 ′ 2 + u 2 R S 1 ′ 2 + u 2 + v 2 p 21 ( l , u , v ) u = R S 1 ′ ( x - x 01 ) R S 1 ′ + y , v = R S 1 ′ z R S 1 ′ + y x＝l+r21cosφ21，y＝r21sinφ21高能射线发生装置射线束S2P′的投影记作p22(l，u2，v2)，控制及图像处理系统中高能中心虚拟探测器中心O′2的坐标为(x02，y，0)，待检测物体的重建公式如下， g 22 ( r 22 , φ 22 , y ) = ∫ - θ 2 m θ 2 m dθ 2 ′ ∫ - t 2 m t 2 m p 22 % ( t ′ , θ 2 ′ , v ) h ( t - t ′ ) dt ′ 其中， p 22 % ( t ′ , θ 2 ′ , v ) = p 22 ′ ( R S 2 ′ x - x 02 ( R S 2 ′ - z ) 2 + ( x - x 02 ) 2 , tan - 1 ( x - x 02 R S 2 ′ - z ) , v ) p 22 ′ ( l , u , v ) = R S 2 ′ 2 + u 2 R S 2 ′ 2 + u 2 + v 2 p 22 ( l , u , v ) u = R S 2 ′ ( x - x 02 ) R S 2 ′ - z , v = R S 2 ′ y R S 2 ′ - z x＝l+r22cosφ22，z＝r22sinφ22公式中：x轴待检物体运动方向，y轴为横向，z轴为高度方向；P、P′代表重建物体点，S1代表低能射线源，S2代表高能射线源，O1代表低能面阵探测器中心，O2代表高能面阵探测器中心，O为S1O1和S2O2连线的交点，O′为S1O1和S2O2垂线的中点，S1到O的距离记作RS1，S1到O′的距离记作RS1′，S2到O的距离记作RS2，S2到O′的距离记作RS2′，待检测物体中心坐标为(l，0，0)，高能、低能探测器坐标系分别为u1‑v1和u2‑v2，u1、u2平行于x轴，v1平行于z轴，v2平行于y轴，θ1，m＝tan‑1(u1，m/RS1)，u1，m为低能探测器在x方向的半宽度，t1，m为低能射线束重排后低能探测器在x方向坐标的最大值，θ2.m＝tan‑1(u2，m/RS2)，u2，m为高能探测器在x方向的半宽度，t2，m为高能射线束重排后高能探测器在x方向坐标的最大值，h(t)为斜坡滤波器，S1P的长度为r11，S2P的长度为r12，S1P′的长度为r21，S2P′的长度为r22，S1P与x方向的夹角为φ11，S2P与x方向的夹角为φ12，S1P′与x方向的夹角为φ21，S2P′与x方向的夹角为φ22，g11(r11，φ11，z)、g21(r21，φ21，z)为S1所在中心平面以物体中心坐标为极坐标原点建立的物体重建坐标，g12(r12，φ12，y)、g22(r22，φ22，y)为S2所在中心平面以物体中心坐标为极坐标原点建立的物体重建坐标；c.步骤b中判断图像中如果存在嫌疑区域，从高能数据采集装置和低能数据采集装置两组透射投影数据中重建出待检测物体中嫌疑区域的断层图像和三维立体图像，利用重建图像判断出其中是否存在危险品。