Способ и устройство для распознавания веществ

Способ и устройство для распознавания веществ

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к радиографической технологии, более конкретно, к способу для распознавания веществ, который применяется в высокоэнергетической рентгеновской системе, создающей изображение объектов для досмотра, и к устройству для осуществления этого способа. Способ и устройство способны не только создавать изображения объекта, передаваемые на дисплей при досмотре, но также позволяют получить информацию о материале объекта.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящее время широкое распространение получила практика контейнерной транспортировки товаров. Контейнеризация перевозка стала основным средством международной транспортировки грузов. В то же время, использование контейнеров для контрабанды огнестрельного оружия, оружия, наркотиков, взрывчатых веществ и даже оружия массового поражения (WMD) и (устройств рассеивания радиоактивных материалов (RDD) стало международной опасностью, вызывающей беспокойство многих стран и мешающей нормальному порядку функционирования международных грузовых перевозок.

Начиная с террористического акта 11 сентября, правительство США стало придавать большое значение потенциальным рискам при транспортировке грузов, и особенно возможности ввоза оружия массового поражения и радиоактивных материалов в контейнерах в Соединенные Штаты. Для снижения таких рисков Таможенное управление США выпустило директиву "Меры безопасности при осуществлении контейнерных перевозок" от 17 января 2001 года, в которой все иностранные торговые порты, непосредственно связанные с американскими портами, должны быть оборудованы неразрушающими устройствами сканирования рентгеновскими лучами, с оборудованием отображения содержимого контейнеров, отправляемых в США. Спустя год после опубликования указанного документа 18 главных портов мира поддержали эту инициативу и начали работать в таком режиме. Тем временем требования по международной безопасности транспортировки ужесточаются, и Всемирная таможенная организация единодушно принимает резолюцию, требующую, чтобы все 160 участников разработали план по безопасному досмотру контейнеров в режиме CSI, в результате чего безопасный досмотр контейнеров стал общей темой в мире транспортировки грузов.

Существующая система проверки контейнеров рентгеновскими лучами, в основном, состоит из передачи изображения, то есть непосредственное проникновение в груз, используя рентгеновские лучи, чтобы получить изображения всех предметов на пути следования рентгеновских лучей. Стандартная технология передачи изображений решает проблему "визуализации" контейнеров и поэтому широко используется на практике. Однако такое оборудование обычно имеет ряд недостатков. Во-первых, информация с двумерной структурой уязвима для изделий, находящихся на пути лучей. Во-вторых, информация о плотности материала не выдается. В-третьих, информация о составе материала также не выдается.

Что касается требования по "предотвращению контрабанды", главная контрмера против контрабанды заключается в сравнении информации об элементах, перечисленных в таможенной декларации, с изображениями системы высокогоэнергетического сканирования контейнеров рентгеновскими лучами, с последующим анализом, соответствуют ли вышеупомянутые элементы друг другу. Здесь таможенный опыт является априорным знанием, и стандартная технология передачи рентгеновского изображения может в значительной степени удовлетворить вышеупомянутому требованию. Однако предложенная методика распознавания CSI перехода от досмотра контейнеров, от досмотра ввезенных контрабандой изделий (для краткости "предотвращение контрабанды") к досмотру опасных изделий (для краткости "предотвращение опасности"). Поскольку существуют различные типы опасных изделий, и они не имеют какой-либо определенной формы, то при досмотре нет никакой априорной информации об изделиях в контейнере; и уже оказалось трудным отвечать требованиям безопасности контейнеров при досмотре, полагаясь только на стандартную передачу рентгеновского изображения.

Более точный и эффективный безопасный досмотр возможен только при определении многочисленных характеристик объекта, например WMD, RDD и других опасных изделий. При этом используется рентгеновская досмотровая установка с двумя уровнями энергии, имеющая различные спектры энергии, чтобы проникнуть через объект при досмотре. Сигналы, полученные с различными уровнями энергии, обрабатываются, чтобы получить информацию об атомном числе материала объекта. Таким образом, при использовании этой технологии уровень безопасности досмотра эффективно повышается до некоторой степени. Желательно, чтобы система досмотра контейнеров с помощью высокоэнергетических рентгеновских лучей обладала бы способностью установления различий материалов, что стало отправной точкой международных исследований в последние годы.

Технология рентгеновской системы досмотра с двумя уровнями энергии особенно эффективна, когда энергия рентгеновских лучей ниже 200 кЭВ, и эта система широко используется при досмотре багажа. Однако когда энергия рентгеновских лучей, проникающих через контейнер, достигает нескольких МЭВ, для различных материалов с той же самой толщиной массы, таких как С, Al и Fe, ослабление энергии по этому спектру не имеет большого влияния на ослабление луча. Поэтому способность установления различий материалов, полученная при использовании высокоэнергетического рентгеновского изображения, является несколько менее эффективной по сравнению с технологией рентгеновского досмотра с двумя низкими уровнями энергии. Некоторые эксперты в области досмотра контейнеров полагают, что технология двойного уровня энергии не является эффективной, когда энергия рентгеновских лучей лежит за пределами 200 кЭВ, так что эта технология не является подходящей для системы досмотра контейнеров.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение предлагает систему распознавания веществ, содержащую средство формирования энергетического спектра и средство автоматической калибровки, которая может преодолеть недостатки, возникающие, когда распознавание различий материалов не может быть эффективно выполнено в высокоэнергетической системе, в которой досмотр контейнеров осуществляется путем создания рентгеновских изображений двойного уровня энергии в реальном времени, с визуализацией информации о распознавании различий материалов и информации серой шкалы, используя определенный алгоритм, например алгоритм полутонового изображения с двойным уровнем энергии, алгоритм расцвечивания и т.д.

По сравнению с традиционным способом формирования высокоэнергетических рентгеновских изображений, используя полученное изображение с двумя уровнями энергии, предлагаемая система может не только получить слитое изображение с высокой проникающей способностью и высокой контрастной чувствительностью, но также позволяет получить некоторую информацию о материале груза и обладает определенной способностью распознавания взрывчатых веществ, наркотиков, радиоактивных материалов и т.д., что повышает способность досмотра безопасности контейнеров.

Кроме того, настоящее изобретение полностью использует преимущества системы человеческого зрения для полутоновых или псевдо-цветных изображений, полученных с помощью традиционной высокоэнергетической системы формирования рентгеновских изображений, чтобы выцветать изображения для установления различий материалов, переданные от высокоэнергетической системы создания рентгеновских изображений двойного уровня, чтобы предоставить пользователям подробную информацию.

В настоящем изобретении предоставлен способ распознавания веществ, включающий следующие стадии: передачу изображения проверяемого объекта, используя высокоэнергетические лучи и низкоэнергетические лучи, чтобы выполнить передачу высокоэнергетического изображения и низкоэнергетического изображения объекта, в котором величина каждого пикселя в высокоэнергетическом изображении указывает на высокую проницаемость высокоэнергетических лучей через соответствующие части объекта, и величина каждого пикселя в низкоэнергетическом изображении указывает на низкоэнергетическую проницаемость лучей низкой энергии через соответствующие части объекта; вычисление величины первой функции для высокоэнергетической проницаемости и величины второй функции для высокоэнергетической проницаемости и низкоэнергетической проницаемости для каждого пикселя и классифицирование местоположений, определяемых величиной первой функции и величиной второй функции, используя предварительно созданную кривую классификации, для распознавания типа вещества части объекта, соответствующей каждому пикселю.

Согласно одному варианту воплощения настоящего изобретения способ дополнительно содержит стадии создания окрестности предопределенного размера и снижение уровня шума на высокоэнергетическом изображении и низкоэнергетическом изображении в окрестности каждого пикселя.

Согласно одному варианту воплощения настоящего изобретения стадия снижения шумов на высокоэнергетическом изображении и низкоэнергетическом изображении в окрестности каждого пикселя, в свою очередь, включает следующие стадии: поиск пикселя, аналогичного центральному пикселю в окрестности, как пикселя подобия и выполнение взвешенного усреднения пикселя подобия в окрестности.

Согласно одному варианту воплощения настоящего изобретения разница между высокоэнергетической проницаемостью и низкоэнергетической проницаемостью пикселя подобия и высокоэнергетической проницаемостью и низкоэнергетической проницаемостью центрального пикселя, соответственно, в обоих случаях ниже предварительно установленного значения.

Согласно еще одному варианту воплощения настоящего изобретения объект распознается как органическое вещество, легкие металлы, неорганическое вещество или тяжелые металлы.

Согласно еще одному варианту воплощения настоящего изобретения способ дополнительно содержит стадию выполнения расцвечивания изображения, полученного в результате распознавания.

В другом варианте воплощения изобретение включает стадию выполнения расцвечивания изображения: вычисление средневзвешенной величины высокоэнергетической проницаемости и низкоэнергетической проницаемости каждого пикселя как величины слитого полутонового изображения; определение оттенка по типу материала части объекта, соответствующей пикселю; определение уровня яркости пикселя по величине слитого полутонового изображения пикселя и получение величины R, величины G и величины В пикселя по предопределенной таблице поиска, взяв оттенок и уровень яркости в качестве индексов.

В еще одном варианте воплощения изобретение включает стадию определения оттенка по типу материала части объекта, соответствующей пикселю, а именно: назначение оранжевого цвета для органического вещества, назначение зеленого цвета для легких металлов, назначение синего цвета для неорганического вещества и назначение фиолетового цвета для тяжелых металлов.

В другом варианте воплощения изобретения способ включает стадию формирования спектра лучей от источника излучения, чтобы увеличить разницу энергетического спектра между лучами высокой энергии и лучами низкой энергии.

В другом варианте воплощения изобретения кривая классификации создается для каждого типа калибровочного материала через следующие стадии: получение соответствующей высокоэнергетической проницаемости и низкоэнергетической проницаемости путем облучения калибровочных материалов различной толщины, используя высокоэнергетические лучи и низкоэнергетические лучи; формирование точек калибровочных материалов различной толщины, используя первую функцию высокоэнергетической проницаемости как абсциссу и вторую функцию низкоэнергетической проницаемости и высокоэнергетической проницаемости как ординату, и формирование кривой классификации, основанной на указанных точках.

В другом варианте воплощения изобретения стадия формирования кривой классификации, основанной на указанных точках, включает вычерчивание кривой по методу наименьших квадратов, выполняя вычерчивание кривой по указанным точкам.

В еще одном варианте воплощения изобретения стадия формирования указанной кривой классификации, проведенной по указанным точкам, включает оптимальное построение полинома Чебышева, выполняя вычерчивание кривой по указанным точкам.

В еще одном варианте воплощения изобретения способ дополнительно включает стадию выполнения дискретизации на кривой классификации.

В еще одном варианте настоящего изобретения предложено устройство для распознавания веществ, содержащее средство формирования изображения для передачи изображения проверяемого объекта, используя высокоэнергетические лучи и низкоэнергетические лучи, обеспечивающие передачу высокоэнергетического изображения и передачу низкоэнергетического изображения объекта, в котором величина каждого пикселя в высокоэнергетическом изображении указывает на высокоэнергетическую проницаемость высокоэнергетических лучей относительно соответствующей части объекта, и величина каждого пикселя в низкоэнергетическом изображении указывает на низкоэнергетическую проницаемость низкоэнергетических лучей по отношению к соответствующим частям объекта; вычислительное средство для вычисления величины первой функции для высокоэнергетической проницаемости и величины второй функции для высокоэнергетической проницаемости и низкоэнергетической проницаемости для каждого пикселя, и средство классификации для классификации местоположений, определенных величиной первой функции и величиной второй функции, используя предварительно созданную кривую классификации, для распознавания типа вещества части объекта, соответствующей каждому пикселю.

В еще одном варианте воплощения изобретения заявленное устройство дополнительно содержит средство для создания окрестности предопределенного размера и средство для снижения уровня шума на высокоэнергетическом изображении и низкоэнергетическом изображении в окрестности каждого пикселя.

В еще одном варианте воплощения изобретения средство для снижения уровня шума на высокоэнергетическом изображении и низкоэнергетическом изображении в окрестности каждого пикселя включает средство для поиска пикселя, подобного центральному пикселю в окрестности как пикселя подобия и средство для выполнения взвешенного усреднения пикселя подобия в окрестности.

Изобретательская система распознавания веществ встроена в систему досмотра контейнеров, используя рентгеновские высокоэнергетические лучи двойного уровня, и предназначена для формирования энергетического спектра лучей путем использования средства формирования спектра, улучшая, таким образом, способность установления различия материалов. Кроме того, путем создания средства калибровки, обнаружения в реальном времени для состояния системы и получения параметра классификации, который полностью соответствует состоянию системы, можно обеспечить твердую основу для точного установления различий материалов. Кроме того, путем внедрения быстрого алгоритма распознавания и алгоритма снижения искажения изображения в модуле установления различий материалов обеспечиваются операции с алгоритмами в реальном времени, влияние статистических колебаний системы рентгеновских данных значительно снижается и обеспечивается точность установления различий материалов.

Кроме того, предлагаемая система распознавания веществ может обеспечить слитое изображение с высокой проникающей способностью и контрастной чувствительностью путем создания алгоритма слияния полутонового изображения, получая, таким образом, более подробную информацию, чем в одноуровневой системе, в которой получается только полутоновое изображение.

После получения результата установления различий материалов и слитого полутонового изображения настоящее изобретение дополнительно создает модуль цветного дисплея, который может гарантировать целостность всей процедуры обработки данных от ввода оригинальных данных передачи двух уровней энергии до вывода данных на цветной дисплей в системе RGB.

Кроме того, система дает полное представление операций в реальном времени и создает оптимизированные изображения на множестве алгоритмов с хорошей рабочей скоростью и производительностью в реальном времени.

Настоящее изобретение может эффективно решать проблемы, в которых высокоэнергетическая двухуровневая рентгеновская система досмотра имеет недостаточно высокую способность установления различий материалов, таким образом, настоящее изобретение повышает эффект установления различий материалов, а цветной дисплей обеспечивает удобство использования и высокую скорость обработки данных.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие цели, особенности и преимущества изобретения будут очевидны из следующего подробного описания предпочтительных примеров воплощения настоящего изобретения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

Фигура 1А - принципиальная схема основного оборудования высокоэнергетической рентгеновской досмотровой системы с двумя уровнями энергии со средствами формирования изображений;

Фигура 1В - принципиальная схема высокоэнергетической рентгеновской досмотровой системы с двумя уровнями энергии со средствами формирования изображений и с устройством распознавания материалов;

Фигура 1C - кривая массового коэффициента ослабления;

Фигура 2 - схема средства формирования энергетического спектра. В этом варианте воплощения изобретения на схеме черные стрелки обозначают лучи, имеющие высокоэнергетический уровень, серые стрелки обозначают лучи, имеющие низкоэнергетический уровень, и черная область обозначает блок формирования материала;

Фигура 3 - схема средства автоматической калибровки в соответствии с еще одним вариантом воплощения изобретения, в котором черные стрелки обозначают лучи, имеющие высокий уровень энергии, а серые стрелки обозначают лучи, имеющие низкий уровень энергии;

На фигуре 4А показана блок-схема, иллюстрирующая процесс автоматической калибровки в еще одном варианте воплощения изобретения;

На фигура 4В показана блок-схема, иллюстрирующая способ распознавания веществ в другом варианте воплощения изобретения;

На фигуре 5 показано определение координат альфа-кривой;

Фигура 6А - схема данных тренировки калибровочных материалов, используемых в процессе автоматической калибровки;

Фигура 6В - схема альфа-кривой, сформированной из данных тренировки калибровочных материалов;

На фигуре 6С представлен статистический результат данных тренировки калибровочных материалов;

Фигура 7А - блок-схема, иллюстрирующая два уровня энергии (то есть высокий уровень энергии и низкий уровень энергии) в процессе снижения помех проницаемости;

Фигура 7В блок-схема, иллюстрирующая процесс снижения помех проницаемости, выполненный по результату распознавания материалов;

На фигуре 8 показаны результаты, полученные для различных параметров предварительной обработки модулем установления различий материалов;

Фигура 9 - блок-схема, иллюстрирующая процесс формирования таблицы цветов и процесс формирования цветного изображения RGB;

Фигура 10 иллюстрирует полутоновое изображение и цветное изображение.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ

Ниже будет описан предпочтительный вариант воплощения изобретения со ссылками на сопровождающие чертежи. Для ясности здесь будет опущено подробное описание известных функций и конструкций, включение которых затруднило бы понимание сущности изобретения.

Устройство распознавания веществ в соответствии с примером воплощения настоящего изобретения имеет аппаратную часть и программную часть в виде алгоритма обработки данных. Устройство распознавания веществ представляет собой подсистему, встроенную в систему досмотра контейнеров, используя рентгеновские высокоэнергетические лучи двойного уровня, которая выполняет распознавание материалов на основе высокоэнергетической передачи данных с двумя уровнями энергии.

Для удобства чтения лучи с высоким уровнем энергии высокоэнергетической рентгеновской досмотровой системы с двумя уровнями энергии называются ниже как высокоэнергетические рентгеновские лучи, а лучи с низким уровнем энергии называются низкоэнергетические рентгеновские лучи. Разумный выбор энергетического спектра является предпосылкой создания системы досмотра контейнеров, используя рентгеновские лучи с двумя уровнями энергии. Диапазон выбора энергетического спектра для рентгеновской системы с двумя уровнями энергии, в основном, лежит в пределах от 3 МЭВ до 10 МЭВ. В теории, в соответствующем энергетическом диапазоне, чем больше разница в уровнях энергии, тем выше способность установления различий материалов. Однако эффективный диапазон для осуществления распознавания материалов будет узким, если разница в уровнях энергии будет слишком большой, и разница в проникающей способности между лучами высокой энергии и лучами низкой энергии будет слишком большой.

На фигурах 1А и 1В приведены принципиальные схемы системы досмотра контейнеров со средствами формирования изображений, используя рентгеновские лучи с двумя уровнями энергии. Как показано на фигуре 1, система досмотра контейнеров со средствами формирования изображений, в которой используются рентгеновские лучи с двумя уровнями энергии, имеет генератор рентгеновского излучения 10, механическое пусковое устройство (не показано), проверяемый объект 20, например контейнер, подсистему сбора данных 30, компьютер управления сканированием и компьютер обработки данных (не показан).

Генератор рентгеновского излучения 10 включает ускоритель на два уровня энергии и другое вспомогательное оборудование и может генерировать рентгеновские лучи с двумя уровнями энергии. Механическое пусковое устройство позволяет генератору рентгеновского излучения 10 и подсистеме сбора данных 30 перемещаться в горизонтальном направлении относительно контейнера 20.

Возможно положение, при котором генератор рентгеновского излучения 10 и подсистема сбора данных 30 неподвижны, а контейнер 20 движется. Альтернативно, может иметь место положение, в котором контейнер 20 неподвижен, в то время как генератор рентгеновского излучения 10 и подсистема сбора данных 30 перемещаются относительно контейнера.

Подсистема сбора данных 30, в основном, содержит линейные матричные детекторы, которые используются для обнаружения лучей, полученных после того, как рентгеновские лучи с двумя уровнями энергии, сформированные генератором рентгеновских лучей 10, пройдут через объект, чтобы сформировать данные передачи двух уровней энергии, и используются для передачи данных компьютеру (не показан). Подсистема сбора данных 30 дополнительно содержит схему считывания для считывания проекционных данных, логический блок управления с детектором и т.д. Детектор может быть твердым детектором, газовым детектором или полупроводниковым детектором.

Компьютер управления сканированием отвечает за работу системы управления, включая механическое управление, электрическое управление и управление цепью безопасности процесса работы системы. Компьютер обработки данных отвечает за обработку и отображение данных передачи двух уровней энергии, полученных подсистемой сбора данных.

Устройство 40, формирующее энергетический спектр, и автоматическое калибровочное устройство 50, показанные на фигуре 1 В, повышают способность установления отличий материалов системы с двумя уровнями энергии, улучшая, таким образом, эффект распознавания веществ.

Устройство 40, формирующее энергетический спектр, включает материалы, формирующие энергетический спектр, и соответствующие вспомогательные устройства. Устройство 40, формирующее энергетический спектр 40, размещено между генератором рентгеновских лучей 10 и объектом 20 и служит для формирования энергетических спектров лучей, излучаемых генератором 10, перед передачей лучей, проникающих через объект 20, с тем, чтобы распределение энергетического спектра было более благоприятным для установления различий материалов.

Материал, формирующий энергетический спектр, отличается тем, что он сильно ослабляет лучи с низкой энергией и почти не влияет на лучи с высокой энергией. Чем лучше эта характеристика, тем выше эффект формирования энергетического спектра. Материал может рассматриваться как материал, формирующий энергетический спектр, в той мере, в какой он соответствует вышеупомянутой характеристике. В зависимости от характеристики материала, формирующего энергетический спектр, эквивалентная энергия лучей может быть увеличена после формирования энергетического спектра. Если материал, формирующий энергетический спектр, воздействует на лучи, имеющие высокий уровень энергии, эквивалентная энергия лучей, имеющих высокий уровень энергии, будет увеличена, тогда как эквивалентная энергия лучей, имеющих низкий уровень энергии, сохраняется постоянной, увеличивая, таким образом, разницу в уровнях энергии между высокоэнергетическими лучами и низкоэнергетическими лучами, что улучшает способность установления различий материалов системы.

На основе указанной характеристики в качестве формирующего материала может быть выбран графит. Чисто теоретическое представление состоит в том, что чем толще формирующий материал, тем лучше его способность в установлении различий материалов при досмотре. Однако чем толще формирующий материал, тем больше степень затухания проходящих через него лучей, тем меньше количество лучей, которое получает детектор, и тех хуже соотношение сигнал-шум, принимая во внимание статистические колебания. В результате, толщина формирующего материала имеет оптимальное значение, которое должно быть определено на основе фактической конструкции системы. В соответствии с распределением энергии высокоэнергетических лучей и низкоэнергетических лучей было определено, что формирование энергетического спектра может быть выполнено только при определенном уровне энергии. На фигуре 2А представлена принципиальная схема устройства формирования энергетического спектра ротационного типа. Альтернативно можно формировать энергетический спектр одновременно на высокоэнергетическом уровне и на низкоэнергетическом уровне. На фигуре 2В показано устройство формирования энергетического спектра, которое выполняет формирование энергетического спектра на обоих уровнях энергии.

Конструкция устройства 40 формирования энергетического спектра зависит от требований, предъявляемых к формированию энергетического спектра. Можно выполнять формирование только на лучах высокого энергетического уровня и затем увеличить разницу величины энергии между обоими уровнями энергии, улучшая эквивалентную энергию лучей высокого энергетического уровня, чтобы повысить способность установления различия материалов системы. Также возможно выполнить формирование энергетического спектра на обоих уровнях энергии, что является особым случаем, обычно применяемым в ситуации, когда низкоэнергетические лучи остаются порядка 3 МЭВ. Из массового коэффициента затухания на фигуре 1C можно видеть, что коэффициенты затухания материала с низким атомным числом близки друг к другу при энергетическом уровне порядка 3 МЭВ, и что тренд к изменению является очень медленным. В результате изменение энергии имеет очень малое влияние на способность установления различий материалов с низким атомным числом в этом диапазоне энергии, в то время как коэффициент затухания материалов с высоким атомным числом имеет точку перегиба около 3 МЭВ. Это приведет к тому, что при таком выборе энергии свинец (Pb) не может быть отличим от других материалов. Следовательно, формирование энергетического спектра также может быть выполнено лучами низкого энергетического уровня порядка 3 МЭВ. Таким образом, можно улучшить различимость материалов с высоким атомным числом при использовании материала, формирующего энергетические спектры, поглощая низкоэнергетическую часть лучей низкого уровня, без какого-либо отрицательного влияния на материалы с низким атомным числом.

На фигуре 3 представлена схема автоматического калибровочного устройства в еще одном варианте воплощения изобретения. Автоматическое калибровочное устройство имеет две основные части: аппаратную часть и программное обеспечение.

Автоматическое калибровочное устройство 50 включает калибровочные материалы, которые распределены лесенкой, и соответствующее вспомогательное оборудование. Автоматическое калибровочное устройство 50 может получать эталонные данные, запускать процесс автоматической калибровки, получать параметр классификации, который соответствуют состоянию системы в реальном времени, и сохранить его в файле как ввод в модуль установления различий материалов.

В данном примере калибровочные материалы включают различные стандартные материалы. Чтобы гарантировать точность калибровки, может быть подготовлен, по меньшей мере, один тип стандартного материала на одну категорию. Альтернативно, на одну категорию может быть подготовлено несколько типов стандартных материалов с различными эквивалентными атомными числами. Если нет подготовленного материала или имеется ограниченное пространство для размещения автоматического калибровочного устройства 50, материалы средних категорий могут быть исключены, и вместо этого в автоматическом алгоритме калибровки можно использовать интерполированное значение данных смежной категории. Выбор калибровочных материалов может быть связан с требованиями по установлению различий материалов для данной системы. Требования для рентгеновской системы с двумя уровнями энергии могут быть разделены на четыре категории, т.е. органическое вещество, легкие металлы, неорганическое вещество и тяжелые металлы. Далее, в свою очередь, выбираются четыре типа стандартных материалов из вышеупомянутых четырех категорий, т.е. графит с атомным числом (Z) (Z=6), алюминий (Z=13), железо (Z=26) и свинец (Z=82). Выбор этих четырех типов материалов основан на двух принципах. Первый состоит в том, эти материалы широко используются, и второй состоит в том, что каждый из них принадлежит элементарному веществу, которое имеет устойчивую природу.

Для каждого материала должны быть разработаны несколько классов лестничных структур от тонкой до толстой. Минимальная толщина и максимальная толщина зависят от диапазона установления различий материалов системы. Число классов лестничных структур может быть определено точностью калибровки вместе с пространством для размещения автоматического калибровочного устройства.

Вспомогательные устройства, в основном, обеспечивают механический запуск и локализацию сканирования, чтобы получить данные передачи двух уровней энергии каждой лестничной структуры для каждого материала. Когда в каждой локальной точке требуется несколько столбцов данных передачи двух уровней энергии, рекомендуется просмотреть более 256 столбцов, таким образом, значительно ослабляя влияние сигнала статистических колебаний.

В направлении высоты угловые распределения рентгеновских лучей, полученных различными детекторами над опорами детекторов, являются различными. Распределения спектра для различных угловых распределений являются различными, приводя, таким образом, к различным параметрам для установления различий материалов. Следовательно, учитывая влияние угловых распределений рентгеновских лучей, все высоты детектирования могут быть разделены на несколько областей, каждая из которых имеет независимую статистическую величину для формирования параметра классификации. При этом требуется, чтобы калибровочные материалы в автоматическом устройстве калибровки 50 покрывали бы все участки, представляющие интерес.

Если высоты калибровочных материалов ограничены объективными факторами, такими как возможность их обработки, место для оборудования и так далее, то невозможно покрыть все модули детектора на опоре. Упрощенный способ заключается в следующем. При нормальных обстоятельствах наиболее важная высота детектирования расположена в позиции, где в контейнере размещен груз, и система обычно направляет главный луч рентгеновского излучения непосредственно в это место. В результате главный луч рентгеновского аппарата сконцентрирован на важном объекте калибровки. Калибровочные материалы могут быть рассчитаны только на охват этой области. Затем полученные данные передачи двух уровней энергии вводятся в автоматический алгоритм калибровки как параметр для формирования параметра классификации, соответствующего распределению энергетического спектра в главном направлении рентгеновского луча в качестве параметра классификации для всех областей детектирования. Этот упрощенный способ находится в пределах допустимой погрешности с небольшим угловым распределением рентгеновских лучей.

Калибровочные материалы в автоматическом устройстве калибровки 50 могут быть любой формы при условии, что они отвечают вышеописанным требованиям. На фигуре 3 порядковый номер лестничной структуры и толщина приведены только в качестве примера без указания фактических значений.

На фигуре 4А показана блок-схема процесса автоматической калибровки в другом варианте воплощения изобретения. Как показано на фигуре 4А, генератор рентгеновского излучения 10 формирует рентгеновские лучи в блоке 110. В блоке 120 рентгеновские лучи формируются устройством 40 формирования энергетического спектра. В блоке 130 принудительно запускается процесс автоматической калибровки, когда необходимо выполнить автоматическую обработку по калибровке, чтобы получить оригинальные эталонные данные.

Далее в блоке 140 выполняется коррекция оригинальных данных калибровки. В блоке 150 выполняется автоматический алгоритм калибровки, чтобы сформировать параметр классификации, который сохраняется в файле.

Затем в блоке 150 вызывается автоматический алгоритм калибровки, чтобы вычислить параметр классификации, соответствующий текущему состоянию системы.

На фигуре 4В показана блок-схема способа распознавания веществ в другом варианте воплощения изобретения. Как показано на фигуре 4 В, генератор рентгеновского излучения 10 формирует рентгеновские лучи в блоке 210, затем в блоке 220 устройство 40 формирования энергетического спектра формирует рентгеновские лучи, которые желательны для установления различий материалов.

В блоке 230 сформированный рентгеновский луч проникает через объект 20, чтобы получить оригинальные данные двух уровней энергии для изображения объекта. После этого в блоке 240 модуль коррекции данных осуществляет коррекцию оригинальных данных двух уровней энергии, чтобы устранить помехи от фоновых данных детектора, от несогласованности детектора или изменения количества лучей. Исправленные данные используются для установления различий материалов и обработки слитого полутонового изображения с двумя уровнями энергии.

После этого в блоке 250 файл параметра классификации, сформированный в процессе автоматической калибровки, вводится в модуль установления различий материалов. Затем материал объекта распознается на основе откорректированных данных двух уровней энергии для создания информации о материале.

С другой стороны, в блоке 260 откорректированные данные двух уровней энергии вводятся в модуль слитого полутонового изображения с двойным уровнем энергии для формирования изображение объекта для передачи с данными двух уровней энергии. В этой точке в блоке 280 производится расцвечивание информации о материале, выданной модулем классификации материала. Иначе говоря, данные передаваемого изображения, подходящие для полутонового дисплея, преобразуются в данные RGB, подходящие для цветного дис