一種平板便攜式雙能量x射線檢查裝置及雙能量材料分辨方法
【專利說明】一種平板便攜式雙能量X射線檢查裝置及雙能量材料分辨方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種平板便攜式雙能量X射線檢查裝置及雙能量材料分辨方法，屬于X射線透射成像安全檢查技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，經(jīng)過多年發(fā)展，傳統(tǒng)的便攜式X射線安全檢查設(shè)備的成像單元發(fā)展到目前為止有四種類型:1.一次成像膠片處理系統(tǒng)；2.閃爍體-CCD攝像機系統(tǒng)；3.閃爍體-線掃描系統(tǒng)；4.面板式直接數(shù)字成像(DR，Digital Rad1graphy)系統(tǒng)。一次成像膠片處理系統(tǒng)包括一次成像膠片、暗盒和處理器。目前隨著數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，使用成像膠片的便攜系統(tǒng)已不多見。閃爍體-CCD攝像機系統(tǒng)為使設(shè)備更易于便攜，閃爍體的屏幕尺寸一般都比較小，并通過平面反射鏡改變光路的方向來減小箱體的厚度。閃爍體-線掃描系統(tǒng)利用線陣CCD或線陣光電管代替CCD攝像機的方式成像，設(shè)備成本較DR系統(tǒng)低，具有穿透能力強、圖像質(zhì)量好的特點。線掃描系統(tǒng)使用連續(xù)型X射線源，一次成像時間取決于掃描的速度，系統(tǒng)成像需要較高的射線劑量。面板式直接數(shù)字成像系統(tǒng)使用近幾年來快速發(fā)展的一種面陣探測器，其直接輸出數(shù)字信號，A/D轉(zhuǎn)換效率能夠達到12bit或更高，具有檢測速度快、探測效率高、圖像質(zhì)量好的特點。DR成像系統(tǒng)的關(guān)鍵部件是獲取圖像的平板探測器(Flat PanelDetector，F(xiàn)PD)。FH)規(guī)格尺寸多樣，已在醫(yī)療診斷和工業(yè)探傷的領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。
[0003]材料分辨能力作為X射線安全檢查設(shè)備的一項重要功能，已廣泛應(yīng)用在通道式安檢設(shè)備上。在平板便攜式安檢設(shè)備領(lǐng)域，以色列的Vidisco公司已發(fā)布了具有材料分辨功能的產(chǎn)品，在國內(nèi)尚沒有生產(chǎn)此類產(chǎn)品的廠家。Vidisco公司開發(fā)的以非晶硅X射線成像技術(shù)為基礎(chǔ)的便攜式安檢設(shè)備，采用硬件集成、自主開發(fā)軟件的形式，利用外購的便攜X射線脈沖源，在射線源出口處增加快門切換裝置，通過軟件算法實現(xiàn)材料分辨能力。
[0004] X射線爆炸物探測技術(shù)作為排爆技術(shù)的一種，又分為面成像探測技術(shù)和線掃描成像探測技術(shù)兩種。線掃描成像探測技術(shù)包括普通X射線線掃描成像、能量分辨型線掃描成像、真實雙能量線掃描爆炸物自動探測技術(shù)。面成像探測技術(shù)通過不同能量下多次曝光的方式也可以實現(xiàn)物質(zhì)分辨功能。便攜式X射線安全檢查設(shè)備能透過不能隨意打開的包裹、行李、郵件物體，看清其中物品的形狀，從而為爆炸裝置的識別，分辨其性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，最終為實現(xiàn)危險物品處置提供參考依據(jù)。
[0005]平板便攜式雙能量X射線檢查裝置是一種利用X射線得到被檢物體透視圖像，并對圖像進行分析處理的安全檢查設(shè)備。常見的通道式安檢設(shè)備采用線掃描方式，需用傳送帶將被檢物品送入檢查通道進行檢查，而平板便攜式雙能量安全檢查設(shè)備采用了面成像方式，它既不需要傳送帶，也不需要挪動被檢物品，特別適用于對公共場所發(fā)現(xiàn)的可疑包裹進行應(yīng)急檢查，避免在情況不明時挪動包裹造成危險。另一方面，平板便攜式雙能量X射線安全檢查設(shè)備采用了部件分離的結(jié)構(gòu)，每個部件體積小，重量輕，便于車載、手提，可以在現(xiàn)場快速部署，彌補了通道式X射線安檢設(shè)備安裝和運輸不方便的缺點。在某些特殊環(huán)境下，例如需要在野外對物體進行X射線透視成像時，傳統(tǒng)的X射線安檢設(shè)備由于體積的限制無法使用。平板便攜式雙能量X射線安全檢查設(shè)備利用電池進行工作，通過便攜式計算機可實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的自動控制，實時顯示被檢物體的X射線透視圖像，在使用方式上更為靈活。
[0006]綜上所述，傳統(tǒng)的一次成像膠片處理系統(tǒng)使用一次成像膠片作為成像介質(zhì)，其缺點是設(shè)備成本高、輻射劑量大、無法進行實時成像；傳統(tǒng)的閃爍體一 CCD攝像機系統(tǒng)的缺點是圖像質(zhì)量較差；傳統(tǒng)的閃爍體-線掃描系統(tǒng)的缺點是完成一次成像也需要較高的射線劑量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠克服上述技術(shù)問題的平板便攜式雙能量X射線檢查裝置及雙能量材料分辨方法。
[0008]本發(fā)明的雙能量材料分辨方法的技術(shù)方案是:采用面成像平板探測器，應(yīng)用X射線透視成像方法，成像原理是通過對便攜式X射線源和快門切換開關(guān)進行控制，使得兩種不同能量的X射線對同一被檢物分別進行透視成像，然后對兩幅不同能量的成像信號進行算法處理后得到被檢物的等效原子序數(shù)，從而實現(xiàn)物質(zhì)分辨并完成對包括行李、包裹或郵件物體的檢查。
[0009]本發(fā)明的一種平板便攜式雙能量X射線檢查裝置包括主設(shè)備箱和便攜式X射線源攜帶箱，所述主設(shè)備箱中包括控制盒、鍵盤、電池、平板探測器、海綿蓋板、顯示器、支架、電源適配器和電纜延長線。所述便攜式X射線源攜帶箱中包括便攜式X射線源、快門切換開關(guān)和無線通訊模塊。在無線工作模式下，本發(fā)明使用便攜式計算機與平板探測器和便攜式X射線源進行無線數(shù)據(jù)通訊。所述主設(shè)備箱通過數(shù)據(jù)線分別與平板探測器和便攜式X射線源相連接并進行控制信號雙向傳輸。所述便攜式X射線源帶有無線通訊模塊，所述平板探測器具備圖像數(shù)據(jù)無線傳輸功能，所述平板探測器的圖像數(shù)據(jù)和便攜式X射線源的控制指令都能通過無線的方式傳送至便攜式計算機。本發(fā)明通過在主設(shè)備箱內(nèi)部采用高密度海綿內(nèi)襯對主設(shè)備箱內(nèi)的部件進行強化保護以保證儲存和運輸?shù)陌踩?。為了便于運輸和操作，所述主設(shè)備箱采用了組合式結(jié)構(gòu)。
[0010]本發(fā)明的雙能量材料分辨方法的步驟是:
[0011]步驟(1)首先進行材料校準，將材料分辨測試體放置于平板探測器與射線源之間，材料測試體使用鋁板、鋼板和有機玻璃板作為基材，射線源是一個高壓能調(diào)節(jié)的帶有快門切換開關(guān)和無線通訊模塊的便攜式X射線源；
[0012]步驟(2)控制便攜式X射線源的快門切換開關(guān)置于關(guān)閉位置，同時設(shè)置便攜式X射線源為高能曝光參數(shù)，便攜式X射線源發(fā)出向前的圓錐形X射線束，同時平板探測器開始采集圖像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集完成后，在主設(shè)備箱處獲得被檢測物體的一幅透視圖像；
[0013]步驟(3)將快門切換開關(guān)置于打開位置，同時設(shè)置便攜式X射線源為低能曝光參數(shù)，數(shù)據(jù)采集完成后，在主設(shè)備箱處獲得被檢測物體的另一幅透視圖像；
[0014]步驟(4)以步驟(2)、步驟(3)采集的兩幅圖像作為輸入文件，通過對圖像進行校準和分析，提取圖像中有機玻璃、鋁、鋼不同厚度的材料數(shù)據(jù)，建立校準曲線后最終生成材料表文件；
[0015]步驟(5)將上述步驟(2)、步驟(3)中獲得的兩幅圖像通過主設(shè)備箱中控制盒或便攜式計算機帶有的分析軟件分析和處理后，對識別出的有機物、無機物和混合物賦予不同的顯示顏色。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點是采用一個高壓能調(diào)節(jié)的便攜式X射線源，通過兩次曝光實現(xiàn)真雙能檢測，本發(fā)明采用具有高空間分辨力、大圖像寬容度的平板探測器，通過平板探測器的高圖像分辨率和圖像動態(tài)范圍以及真雙能成像對物質(zhì)的分辨能力實現(xiàn)對危險品的檢測。本發(fā)明采用了部件分離的結(jié)構(gòu)，每個部件體積小，重量輕，便于攜帶，能在現(xiàn)場快速部署并實時成像，圖像數(shù)據(jù)便于存儲，具備材料分辨功能，能有效識別爆炸物或毒品有機物，彌補了通道式X射線安檢設(shè)備安裝和運輸不方便的缺點，由于其便攜性，能廣泛應(yīng)用于安檢和排爆領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明所述一種平板便攜式雙能量X射線檢查裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明所述一種平板便攜式雙能量X射線檢查裝置的主設(shè)備箱的分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明所述一種平板便攜式雙能量X射線檢查裝置的材料分辨流程示意圖；
[0020]圖4為本發(fā)明所述一種平板便攜式雙能量X射線檢查裝置的材料分辨測試體示意圖。
[0021]圖1至圖4中:1-主設(shè)備箱；2-便攜式X射線源攜帶箱；3-平板探測器；4-便攜式X射線源；5-快門切換開關(guān)；6-無線通訊模塊；7-便攜式計算機；8-控制盒；9-鍵盤；10-電池；11-平板探測器；12-海綿蓋板；13-海綿蓋板；14-海綿蓋板；15-顯不器；16-支架；17-電源適配器；18-電纜延長線；19-