[发明专利]一种利用双能透射及低能散射进行物质识别的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于物质识别技术领域，具体是一种利用双能透射及低能散射进行物质识别的装置及方法。

背景技术

民航、铁路、道路运输业是安全生产的重点行业，安全生产工作责任重大、任务艰巨，关系到人民生命、国家财产和社会安定的大事。特别是美国9.11事件以来，世界各国将“反恐”列入重要日程，安全检测技术、安全检测设备的研究和开发已成为各国技术攻关的焦点，在本领域的研究已成为一种未来趋势。

目前大多数X射线安全检查设备是基于双能量X射线透射成像技术，是在单能量X射线安检设备的基础上开发的。不仅能提供被检物的形状和内容，还能识别与物质有效原子序数相关的信息，可以将有机物从其它物质中区分开来。这种机型主要是通过安检员用眼睛辨认物体的轮廓、形状细节并辅助机器的有机物和无机物的识别功能来完成。对识别手枪、管制刀具等十分有效，而对在有机物范围内的炸药、毒品不能有效的识别。

少量的研究或安检设备将双能量X射线透射技术与散射技术(能识别与物质的密度相关的信息)相结合，但这些系统都是“伪多感”系统，即一类物质探测只使用一种技术。双能量透射技术负责常规的违禁品探测，散射技术只负责片状的爆炸品探测。并没有将两种探测技术得到的信息真正的结合来判别危险品，判别方法的准确性不高。

现有的以透射原理成像的辐射成像系统，虽然具有分辨率高等优点，但对于重叠放置的物体无法有效地成像。这也是目前X射线安检技术中的一个重要难题。由于包裹中物体相互遮挡，无法准确提取到单一物体的真实灰度级，而是两种或多种物体重叠后的混合灰度级，势必造成误判、漏判。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种利用双能透射及低能散射进行物质识别的装置及方法。

本发明的技术方案如下：

一种利用双能透射及低能散射进行物质识别的装置，包括机架、固定于所述机架上的用于传输被检物品的传送带和辊轴电机，传送带穿过机架中部，传送带和机架的交叉区域为物质识别区域，传送带设置于机架的中部，传送带由两个辊轴电机带动工作；

该装置还包括主控箱、X射线发生器、准直器、双能透射探测器、低能前散射探测器、低能背散射探测器、工控机、光障和显示器；

所述X射线发生器安装于机架一侧且位于传送带下方；

所述准直器安装在X射线发生器的X射线发射方向的正前方；

所述光障有两个，分别安装于物质识别区域两侧的机架上部侧壁；

所述低能背散射探测器安装于与X射线发生器同侧的机架侧壁且位于传送带上方；

所述双能透射探测器、低能前散射探测器均安装于机架另一侧的侧壁且位于传送带上方；

所述光障的输出端连接主控箱的输入端，主控箱的控制输出端分别连接X射线发生器的控制输入端、辊轴电机的控制输入端和工控机，工控机的输入端连接双能透射探测器输出端、低能前散射探测器的输出端、低能背散射探测器的输出端，工控机的输出端连接显示器。

采用所述的利用双能透射及低能散射进行物质识别的装置进行物质识别的方法，包括以下步骤：

步骤1：利用X射线发生器分别发出高能射线和低能射线透射各种厚度的不同标定材料，通过双能透射探测器获得相应的低能透射图像和高能透射图像，所述标定材料包括有效原子序数为10的材料和有效原子序数为20的材料；

步骤2：各低能透射图像和各高能透射图像传输至工控机，根据各低能透射图像灰度值作为横坐标，各高能透射图像灰度值作为纵坐标，构成不同标定材料在不同厚度下的点的坐标，并对这些点进行曲线拟合获得分类识别边界曲线，包括有机物与混合物的边界曲线和有机物与混合物的边界曲线，两个边界曲线将物质划分为三个区域，即有机物区域、混合物区域和无机物区域；

步骤3：主控箱控制辊轴电机启动，辊轴电机带动传送带运动，同时光障实时检测物质识别区域；

步骤4：当有被检物体经传送带到达物质识别区域时，光障输出信号至主控箱，主控箱控制X射线发生器开始工作，利用X射线照射被检物体；

步骤5：双能透射探测器探测经过物体透射过来的射线，低能前散射探测器探测向前散射的射线，低能背散射探测器探测向后散射的射线；

步骤6：利用双能透射探测器的探测信号得到被检物体的低能透射图像和高能透射图像，利用低能前散射探测器的探测信号得到被检物体的低能前散射图像，利用低能背散射探测器的探测信号得到被检物体的低能背散射图像；

高能透射图像的真实灰度值表示高能射线通过被检物体的相应部分后透射的高能射线强度；