近些年,安检领域有哪些新的技术应用?
介绍一下近些年在安检领域比较热门的双能(能谱)CT技术和基于深度学习的图像识别技术 。安检CT近十几年来,随着科学技术的发展和制造水平的提升,以通道式 X 光机为主的安全检查设备在机场、海关、车站、公检法机构、大型活动现场等场所得到了广泛的应用,对预防和制止爆炸、枪击、行凶等案件发生,具有重要的意义 。车站安检:通道式 X 光机的透视成像图为物体在垂直于 X 射线平面的投影图,投影图中像素点表征射线衰减情况,难以穿透的区域(射线衰减大)以深色显示,容易穿透的区域(射线衰减小)以浅色显示 。
在通道式 X 光机的透视成像图中,刀具、棍棒、枪支等金属危险品具有较为明显的轮廓和颜色,容易被识别出 。刀具识别:而易燃易爆的液体、固体爆炸物和毒品的透视成像图与生活中常见的饮料、化肥、洗衣粉、奶粉等相似,难以被有效识别 。通道式 X 光机进行安全检查时,还存在空间分辨率有限、无法分辨出复杂背景中叠放的物质、无法测定物质的真实密度、也无法准确测定物质的有效原子序数等问题 。
上世纪 90 年代,美国的 Invision 公司和 L-3Comm 研发出了基于 X 射线的计算机断层成像安检设备,并相继通过美国联邦航空管理局(Federal Aviation Administration,FAA)的认证,开启了基于 X 射线的计算机断层成像技术 在 安 检 领 域 的 应 用 。
2018 年 12 月,国 家 标 准 GB/T 37128-2018《X 射线计算机断层成像安全检查系统技术要求》正式发布,从功能、性能、电气安全、电磁兼容适应性和环境适应性等多个角度规范了 X 射线的计算机断层成像设备,使得安检计算机断层扫描(Computed Tomography, CT)设备的设计、制造、验收和使用有据可查,也为安检 CT 设备的广泛应用奠定了基础 。
在安检领域的检测手段中,CT 技术是比较成熟并逐渐成为重要的技术手段 。由于 CT 技术能够使得安检无需开箱,实现行李的快速、三维成像检查,有效地识别隐藏的物体,其漏报率和误报率远低于其他准实时成像检测系统,因此,该技术具有独特的技术优势 。与医疗CT和工业 CT 相比,安检CT的主要特点是:1)被检物种类复杂,多为体积较小的物品,采用低能量的 X 射线源;2)以成像为主,同时关注空间分辨、图象质量及密度识别;3)在结构上,采用被检物平移、射线源和探测器旋转的扫描方式,扫描速度要求高;4)系统具有智能分析及报警功能,辅以人工分析 。
与传统的 X 光机相比,安检 CT 的主要特点是:1)检测时无需开箱,实现行李的快速、三维成像检查;2)显示内容丰富,可以显示被检测物的三维图像,能够确定物质厚度,有效地识别隐藏和叠压的物体;3)可准确计算被检测物质的密度以及有效原子序数,识别爆炸物和毒品;4)可精确定位爆炸物 / 毒品在行李中的位置,降低了人为因素的影响;5)漏报率和误报率极低 。
双能(能谱)CTCT系统常以X光机作为射线源,假设其发出的射线是单一能量的,则根据比尔定律可得单色能量射线穿过物体衰减投影公式:其中,I表示探测器工作通道接收到的被物质衰减后的辐射强度,I0表示探测器通道接收的未衰减的辐射强度,μ表示线性衰减系数 。p(s)为函数沿着路径s的线积分投影值 。但是,通常只有使用同步辐射X光源或放射源作为射线源时,射线才具有单一能量,此时单色投影公式才是准确适用的 。
而CT系统的射线源多为X光机,其发出的射线是具有连续多色能量分布的射线能谱,物质对射线的衰减值是与能量密切相关的,不能简单利用单色投影公式作为投影数据的数学表达 。在实际系统中,多色投影的连续能谱分布不光由X射线能谱S(E)决定,还会受到探测器能量响应函数μ(E)的影响,所以投影数据对应的能谱是一个综合射线能谱 。
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