X射線安檢技術(shù)物質(zhì)識別方法研究.pdf

1、探測違禁品的裝置必需具有識別裝在容器或包裹內(nèi)物體特性的能力。因為違禁品，例如塑膠炸藥可以被制成任何形狀，或放在任何物體里面，一個物體不能單憑它的外型信息而簡單的被判定是否就是違禁品。這樣就需要一個能達(dá)到識別物體分子或原子水平的裝置。X射線裝置已被證實具有揭示物質(zhì)的分子或原子特性的能力，X射線技術(shù)能提供組成物體的物質(zhì)的一些重要特性，其中最有用的信息就是物體的密度(ρ)和有效原子序數(shù)（Zeff）。從理論上來講，已知物體的密度和有效原子序數(shù)就

2、可以準(zhǔn)確的確定物質(zhì)類型。研究表明有很多種X射線探測技術(shù)可以應(yīng)用于違禁品探測領(lǐng)域，然而沒有任何一種X射線技術(shù)可以單獨提供準(zhǔn)確識別物體的物質(zhì)類型所需的兩個參數(shù)。
　　 本文作者針對安全檢查領(lǐng)域物質(zhì)識別問題，以輻射數(shù)據(jù)的特征提取和識別為核心，將雙能量X射線透射技術(shù)與低能前散射和背散射技術(shù)結(jié)合起來，以研究X射線物質(zhì)識別方法為目的，提出了基于最小錯誤概率的貝葉斯決策。
　　 首先，作者通過近似替代物的雙能量X射線透射實驗得到物質(zhì)高

3、能、低能灰度級，以此建立物質(zhì)分類識別邊界曲線的數(shù)學(xué)模型，將物質(zhì)初步分成三類：有機物、無機物和混合物，這是物質(zhì)分類以別的第一步，也足圖像偽彩色處理的依據(jù)。
　　 其次，基于提取和選擇特征平面的思想，作者通過雙能量X射線透射實驗，提取出一個與有效原子序數(shù)相關(guān)的值--R，這樣有機物可以從無機物和混合物中分離出來，但不能將無害的有機物和違禁的物質(zhì)分離出來，因為這些物質(zhì)的不同之處在于它們的密度。然后研究減小厚度等外部參數(shù)對R值影響的方法并

4、對提取R值的算法進(jìn)行優(yōu)化，對改進(jìn)算法的評估結(jié)果顯示，物質(zhì)分類的誤判率大大降低。
　　 接下來作者使用LS算法將前散射和背散射圖像結(jié)合建立了散射圖像灰度級模型，將低能散射圖像與雙能量透射圖像棚結(jié)合得到一個提取與物體密度相關(guān)特征值L的方法，分析了包裹擺放角度等因素對L值的影響并減小了這些因素的影響。
　　 綜合以上得到的物質(zhì)特征值R、L，給出基于最小錯誤概率的貝葉斯決策理論的判別函數(shù)、決策面方程以及分類判別規(guī)則。這樣將雙能量

5、X射線透射技術(shù)與低能散射技術(shù)相結(jié)合找到了物質(zhì)識別的更有效方法，進(jìn)而全面提高X射線探測能力，這是對固體爆炸品及違禁藥品識別的巨大貢獻(xiàn)。
　　 再次，計算物體的R、L值要使用劍物體的真實灰度級，所以得到物體的真實狄度級是非常重要的。所謂物體的真實灰度級就是：當(dāng)一個物體被置于空中，沒有其它的背景物體干擾，這時測得的灰度級就是物體的真實灰度級。旅客行李包裹中的物體非常多，包裹中的物體以任意方向擺放，互相遮擋。違禁品與無害的物品混雜在一起

6、，這使得探測工作非常困難。在識別物質(zhì)的特性過程去除遮擋是非常重要的，去除遮擋效應(yīng)的影響，就可以得到物體的真實灰度級。作者將n個物質(zhì)重疊問題轉(zhuǎn)化為兩個物質(zhì)重疊問題，研究的焦點是計算兩個物質(zhì)重疊的真實灰度級問題。最終得到雙能量透射、低能前散射、低能背散射情況下求解物體真實灰度級的數(shù)學(xué)模型，并對模型進(jìn)行了評估，結(jié)果顯示得到了更為準(zhǔn)確的物體真實灰度級。
　　 最后，針對X射線安檢技術(shù)對液體識別比較困難的特點，提出X射線檢測與電子鼻氣味識