X射線安檢技術(shù)物質(zhì)識(shí)別方法研究.pdf

1、探測(cè)違禁品的裝置必需具有識(shí)別裝在容器或包裹內(nèi)物體特性的能力。因?yàn)檫`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(gè)物體不能單憑它的外型信息而簡(jiǎn)單的被判定是否就是違禁品。這樣就需要一個(gè)能達(dá)到識(shí)別物體分子或原子水平的裝置。X射線裝置已被證實(shí)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(lái)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(cè)技術(shù)可以應(yīng)用于違禁品探測(cè)領(lǐng)域，然而沒(méi)有任何一種X射線技術(shù)可以單獨(dú)提供準(zhǔn)確識(shí)別物體的物質(zhì)類型所需的兩個(gè)參數(shù)。
　　 本文作者針對(duì)安全檢查領(lǐng)域物質(zhì)識(shí)別問(wèn)題，以輻射數(shù)據(jù)的特征提取和識(shí)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(lái)，以研究X射線物質(zhì)識(shí)別方法為目的，提出了基于最小錯(cuò)誤概率的貝葉斯決策。
　　 首先，作者通過(guò)近似替代物的雙能量X射線透射實(shí)驗(yàn)得到物質(zhì)高

3、能、低能灰度級(jí)，以此建立物質(zhì)分類識(shí)別邊界曲線的數(shù)學(xué)模型，將物質(zhì)初步分成三類：有機(jī)物、無(wú)機(jī)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(guò)雙能量X射線透射實(shí)驗(yàn)，提取出一個(gè)與有效原子序數(shù)相關(guān)的值--R，這樣有機(jī)物可以從無(wú)機(jī)物和混合物中分離出來(lái)，但不能將無(wú)害的有機(jī)物和違禁的物質(zhì)分離出來(lái)，因?yàn)檫@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(duì)R值影響的方法并

4、對(duì)提取R值的算法進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)改進(jìn)算法的評(píng)估結(jié)果顯示，物質(zhì)分類的誤判率大大降低。
　　 接下來(lái)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(jí)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(gè)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(duì)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(cuò)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(shí)別的更有效方法，進(jìn)而全面提高X射線探測(cè)能力，這是對(duì)固體爆炸品及違禁藥品識(shí)別的巨大貢獻(xiàn)。
　　 再次，計(jì)算物體的R、L值要使用劍物體的真實(shí)灰度級(jí)，所以得到物體的真實(shí)狄度級(jí)是非常重要的。所謂物體的真實(shí)灰度級(jí)就是：當(dāng)一個(gè)物體被置于空中，沒(méi)有其它的背景物體干擾，這時(shí)測(cè)得的灰度級(jí)就是物體的真實(shí)灰度級(jí)。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(wú)害的物品混雜在一起

6、，這使得探測(cè)工作非常困難。在識(shí)別物質(zhì)的特性過(guò)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(shí)灰度級(jí)。作者將n個(gè)物質(zhì)重疊問(wèn)題轉(zhuǎn)化為兩個(gè)物質(zhì)重疊問(wèn)題，研究的焦點(diǎn)是計(jì)算兩個(gè)物質(zhì)重疊的真實(shí)灰度級(jí)問(wèn)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(shí)灰度級(jí)的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)模型進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果顯示得到了更為準(zhǔn)確的物體真實(shí)灰度級(jí)。
　　 最后，針對(duì)X射線安檢技術(shù)對(duì)液體識(shí)別比較困難的特點(diǎn)，提出X射線檢測(cè)與電子鼻氣味識(shí)