CN104062688A - 基于分布式辐射源的x射线背散射通道式车辆安检***和方法 - Google Patents

基于分布式辐射源的x射线背散射通道式车辆安检***和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种X射线背散射通道式安检***，包括：一个或多个背散射检测子***，配置为通过出射X射线至被检查对象上并且通过检测散射信号对被检查对象实施检测；控制***，配置为根据被检查对象的尺寸实时调整相应的背散射检测子***与被检查对象的侧面的被照射X射线位置之间的距离，使得检测的散射信号被优化。本发明的安检***可以适应不同尺寸或不同形状的被检测对象，而且增强了背散射图像信号。

Description

基于分布式辐射源的X射线背散射通道式车辆安检***和方法
技术领域
本发明涉及核技术成像应用领域，特别涉及基于分布式辐射源的X射线背散射通道式车辆安检***和方法。
背景技术
通常的X射线车辆安全检查***，以透射原理来获取车辆内部物体的密度差异分布，该方法对隐藏在车辆底盘、车门夹层等隐蔽位置的违禁品如***物、毒品等低密度、低原子序数物体的探测效率较低，容易造成透射图像灰度差异较小而导致漏检。
利用X射线与物质相互作用的康普顿散射原理，通过背散射成像检测，可以比较有效的探测低原子序数物体的位置分布，对隐藏在车辆底盘、车门夹层等隐蔽位置的***物、毒品等违禁品有较高的探测灵敏度。
通常的X射线背散射检测成像应用中，出射X射线经调制准直成为笔束状逐点扫描物体，即飞点扫描方式；同时在X射线源一侧探测接收从物体背向散射回来的射线，转换成携带位置信息的电信号，再经过后续处理形成背散射图像，可以显示被扫描物体的位置、密度差异等信息。
通常的X射线背散射技术采用单光源检测，扫描的图像效果，负相关于被检查车辆和探测器的距离的平方。为了使射线扫描范围尽可能的覆盖物体表面，同时为保证扫描图像质量，被检查车辆与探测器的距离要尽可能靠近，这就要求X光源的出射角要足够大，这对单点X光源出束剂量的角度分布均匀性提出了极大的要求，同时大张角光斑形成的扫描图像对应位置会出现畸变，影响图像质量。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于利用分布式X辐射源的特点，提供一种X射线背散射安检***。
本发明的第一方面，提供一种X射线背散射安检***，包括：背散射检测子***，配置为通过出射X射线至被检查对象上并且通过检测散射信号对被检查对象实施检测；控制***，配置为根据被检查对象的尺寸实时调整所述背散射检测子***与被检查对象的侧面的被照射X射线位置之间的距离，使得检测的散射信号被优化。
本发明的第二方面，提供一种X射线背散射通道式安检***：通道，被检测对象沿被所述通道通过；设置于所述通道的至少两侧的多个背散射检测子***，所述多个背散射检测子***组成一个检测区域，每个背散射检测子***配置为通过出射X射线至被检查对象上并且通过检测散射信号对被检查对象实施检测；控制***，配置为根据被检查对象的尺寸实时调整所述多个背散射检测子***与被检查对象的相应的侧面的被照射X射线位置之间的距离，使得检测的散射信号被优化。
本发明的第三方面，提供一种X射线背散射通道式安检方法，其使用前文所述的安检***进行检查。
附图说明
图1示出本发明的X射线成像的背散射安检***的顶视图；
图2示出本发明的X射线成像的背散射安检***的透视示意图；
图3示出具有四个收-发模块的通道式X射线背散射通道式安检***的示意图。
具体实施方式
现在对本发明的实施例提供详细参考，其范例在附图中说明，图中相同的数字全部代表相同的元件。为解释本发明下述实施例将参考附图被描述。
根据本发明的第一实施例，一种X射线成像的背散射车辆安检***，包括：背散射检测子***，配置为通过出射X射线至被检查对象6上并且通过检测散射信号对被检查对象实施检测。本发明的安检***还可以包括控制***，配置为根据被检查对象的尺寸实时调整所述背散射检测子***与被检查对象6的侧面的被照射X射线位置之间的距离，使得检测的散射信号被优化。
所述控制***可以包括位移装置8，该位移装置8用于沿与被检查对象6移动方向正交的方向移动背散射检测子***，从而调整所述背散射检测子***与被检查对象的侧面的被照射X射线位置之间的距离。
位移装置可以包括导轨8，背散射检测子***在导轨8上移动。
所述控制***可以包括测距装置5，该测距装置5用以实时测量所述背散射检测子***与被检查对象的侧面的将要被照射X射线位置之间的距离。
测距装置可以包括遥测部件5。
根据本发明，背散射检测子***可以包括X射线源1。X射线源1具有多个可独立控制以发射X射线的靶点。在根据本发明的***中，X射线源1是分布式X射线源，特征是具有多个出射靶点101。这些出射靶点的数量没有限制。
背散射检测子***还可以包括探测器3、4和准直部件2。附图1示出为该模块的顶视图。图2示出本发明第一实施例的X射线成像的背散射通道式车辆安检***的透视示意图。
X射线源1的多个出射靶点可以呈线型排列。例如，优选地，X射线源1的多个出射靶点沿垂直方向呈线型排列，每个靶点都具有独立地出射射线的能力。
所述控制***可以控制每个靶点按照特定的时序单独出射辐射束并且控制相应的探测器接收被检查对象的相应的散射信号。所述控制***还可以控制每个靶点基本上在同一时刻出射辐射束并且控制相应的探测器接收被检查对象的相应的散射信号
在根据本发明的***中，X射线源1的每个靶点101均配置有对X射线进行调制作用的准直部件2，准直部件在靶点前使得每个靶点出射的X射线在通过准直部件后能够同时出射至少一束笔状X射线，投射被检查车辆6的至少一个位置。
准直部件2配置成使得每个靶点出射的X射线束通过准直部件准直后能够同时出射N束笔状X射线，以分别投射到被检查对象的N个位置上。
在***对被检查对象的一次扫描过程中通过准直部件出射N束笔状X射线实现对被检查对象的N次扫描，以便将N次扫描的结果结合得到增强的检测信号或提高检测速度。
根据本发明，备选地，所述控制***可以配置成处理探测器接收的散射信号，并将对被检查对象的N次扫描的散射信号结合以获得增强的背散射图像或提高检测速度。
当准直部件出射两束笔状X射线束时，该至少两束笔状X射线束布置在水平面内，其之间的夹角设置为小于150度且大于10度范围内的角度，使得探测器能够同时分别接收相应的散射信号而不会造成互相串扰或串扰可以忽略。
根据本发明，本发明的控制***可以配置成调整所述背散射检测子***与被检查对象的侧面的被照射X射线位置之间的距离，使得背散射检测子***与被检查对象尽可能地靠近，以有利于背散射测量。
在根据本发明的***中，包括N个探测器，所述N个探测器配置成分别同时接收来自笔状X射线投射到被检查对象上得到的相应的散射信号。
根据本发明，本发明的控制***可以配置成调整所述背散射检测子***与被检查对象的侧面的被照射X射线位置之间的距离，使得探测器能够探测到足够强度的信号，从而实现在最佳位置处实施检测。
由此，根据本发明的***实时调整背散射检测子***与被检查对象之间的距离，通过多个出射靶点按时序出射X射线或同时出射X射线同时实现对被检查对象的扫描和检查，以便在***对被检查对象的一次完整扫描过程中实现对被检查对象的至少一次有效的扫描。
进一步地，根据本发明的安检***通过控制***根据被检查对象的尺寸实时调整所述背散射检测子***与被检查对象6的侧面的被照射X射线位置之间的距离，使得背散射检测子***总是处于最优的位置发射X射线并检测到最优的散射X射线信号，从而优化检测的散射信号。在这种情况下，不管是何种型号车辆通过本发明的***，都能够实现检测。即使通过异形物体，本发明的***也能够实时控制背散射检测子***与异形物体表面之间的距离，从而完成检测。
尤其地，在车辆行进过程中实施检测时，本发明的***可以通过控制***实时移动背散射检测子***，控制其与被检查对象6的侧面的被照射X射线位置之间的距离，使得即使在被检测对象因为移动而与背散射检测子***之间的距离不断改变的情况背散射检测子***也能够总是处于最优的位置实施测量。由此，极大地提高了本发明的***的适应性和测量精确度。
本发明的***还可以是每次同时由多个靶点出射X射线，从而每次出射更多束X射线。靶点的具体工作方式和发射X射线的次序可以根据需要进行设置。对于外表面基本上是平面的对象，在通过控制***调整好背散射检测子***与被检查对象的侧面的被照射X射线位置之间的距离之后，X射线源也可以同时出射X射线到检查对象，实施检测。
根据本发明，通过实时调整背散射检测子***与被检查对象的侧面的被照射X射线位置之间的距离实现获得最佳的测量信号的目的，从而可以获得更清晰的图像。
当被检查对象匀速通过检查区域，控制***将通过包括遥感部件的测距装置测量被检查对象的表面与背散射检测子***之间的距离，控制背散射检测子***在导轨8上移动，从而允许背散射检测子***在合适的位置上出射笔状X射线并通过探测器检测散射信号。通过X射线对例如车辆的被检测对象的扫描和检测，由此形成清晰的图像数据。
在出射多个X射线的情况下，根据本发明的控制***还可以将结合被检查对象的运动速度、关键位置等信息，对两幅图像数据进行位置融合，从而获得被检查对象的增强的背散射图像或提高扫描速度。
在根据本发明的***中，优选地，当同一靶点同时出射两束笔状X射线时，它们布置在水平面内，投射在被检查车辆6的水平方向的两个位置。相应地，探测器可以是两个探测器3和4。
在根据本发明的***中，优选地，同一个靶点同时出射的两束X射线之间的夹角设置为某一合适的角度，例如这两束X射线之间的夹角小于180度，或者小于160度，或者小于150度，或者小于140度，或者小于130度，或者小于120度，或者小于110度，或者小于100度，或者小于90度，或者小于80度，或者小于70度，或者小于60度。相邻射X线束7、8之间的夹角可以设置为大于10度，或者大于20度，或者大于30度，或者大于40度，或者大于50度，或者大于60度，或者大于70度等。例如，这两束X射线之间的夹角设置为60度，使得探测器3、4可以同时分别接收相应的散射信号而不会造成互相串扰或串扰可以忽略。本领域技术人员基于本发明的内容，可以根据实际情况可以选择这两束X射线之间的合适的角度。在实际操作中，由于被检查对象的体积和外部形状各异，因而在根据本发明设置例如导轨的平移装置的情况下，可以调整被检查对象距离靶点的距离，使得入射靶点与物体的被投射位置之间的距离基本上保持在适当的距离，例如尽可能靠近。在这种情况下，可以根据实际情况在上述范围内调整出射的这两束X射线之间的夹角。
这两束X射线之间的夹角受到靶点101出束的张角以及***与被检查对象的距离限制，由于探测器与出束X射线位于同一侧，探测器接收到的散射X射线与出射X射线之间的夹角大于90度，属于康普顿背向散射的X射线。
当出射多于两个X射线时，也可以根据实际情况设置投射X射线之间的角度。例如，在与两个在水平面中的X射线不同地朝向斜向上方向增加出射X射线，由此获得第三或第四X射线。投射的该第三或第四X射线与水平方向成锐角，以便在上方获得康普顿背向散射的X射线。
由此，被检查车辆6可以受到至少两次的背散射扫描。也就是说，对被检查车辆6在一次检查过程中被扫描两次以上，这有利于后期的图像增强处理，可以获得对比度更好的背散射图像；或者可以提高被检查车辆的通过速度，从而缩短实现至少一次完整扫描所需要的时间。
根据本发明的第二实施例的X射线背散射通道式安检***包括通道，被检测对象沿所述通道通过安检***。通道式安检***还包括多个背散射检测子***。在根据本发明的第二实施例的X射线背散射通道式安检***中，每个背散射检测子***包括根据本发明第一实施例的背散射检测子***。
例如，背散射检测子***可以包括X射线源1，X射线源1具有多个可独立控制以发射X射线的靶点。在根据本发明的***中，X射线源1是分布式X射线源，特征是具有多个出射靶点101。这些出射靶点的数量没有限制。
背散射检测子***还可以包括探测器3和4、和准直部件2。
若干个背散射检测子***组合配置可组成一个通道，即用于检测的通道，具体的背散射检测子***数量以及组合结构由实际应用要求来决定。
例如，根据本发明的X射线背散射通道式安检***包括两个背散射检测子***。所述两个背散射检测子***配置在被检查对象的两边，形成通道。可使相对的两列背散射检测子***同时依次出射X射线束，在被检查对象的竖直横切面内沿被检查对象的四周按照总体以顺时或者逆时方向对被检查对象的一半区域进行扫描和检查，以提高扫描速度。例如这种包括两个背散射检测子***可以将扫描速度提高至仅设置一个背散射检测子***的***的扫描速度的两倍。横切面与车辆通过方向垂直。
同样，根据本发明的X射线背散射通道式安检***包括控制***，配置为根据被检查对象的尺寸实时调整所述多个背散射检测子***与被检查对象的相应的侧面的被照射X射线位置之间的距离，使得检测的散射信号被优化。
进一步的，如图3示例，检测***由四个背散射检测子***组合成一种通道式结构，可快速实现对被检测车辆6两侧、车顶以及底盘的完整背散射扫描。控制***控制背散射检测子***移动以调整与被检查对象之间的距离。根据本发明的通道式安检***，可以允许被检测车辆6准匀速地通过检测区域，控制***实时控制背散射检测子***移动以调整其与被检测对象之间的距离。
根据本发明，背散射检测子***可以包括X射线源，所述X射线源具有多个可独立控制以发射X射线的靶点。
控制***还按照一定的时序控制安检***的每个背散射检测子***依次序操作或同时操作，以及控制每个子***的每个靶点以总体顺时针或逆时针方向依次出射X射线束，并同时启动探测器接收对应的散射X射线。
根据本发明，背散射检测子***还可以包括准直部件，配置成使得每个靶点出射的X射线束通过准直部件准直后能够同时出射N个笔状X射线，以分别投射到被检查对象的N个位置上；以及，N探测器，配置成分别同时接收N个笔状X射线投射被检查对象上得到的N个相应的散射信号，其中N为大于等于1的正整数。
这种***还可以使被检查车辆6的任意某个检测位置均可接受N次扫描，整个***扫描一圈后，可以显示被检测车辆背散射图像的N个“切片”，并且其中，背散射检测子***与车辆之间的距离被实时调整为尽可能靠近。连续的扫描过程完成后，结合车辆的行进速度参数，在显示图像上的同一位置上做图像融合，可有效改善整个扫描图像的对比度，实现被检测车辆6两侧、车顶以及底盘的完整的背散射扫描检测。
如图3示例，当车辆进入检测通道时，控制***通过遥感部件5遥感测量被检测车辆侧面与相应的背散射检测子***的距离，通过导轨8调整通道的侧面与被检测车辆之间的距离，使得它们尽可能地靠近；同时，由左侧组成的模块阵列从最低位置的靶点开始依次向上出射X射线束，与此同时右侧的模块阵列以同样的时序从最高的靶点开始依次向下出射X射线束，同时对应的探测器分别接收各自相应的散射信号，并形成图像信息。顶部以及底部的模块阵列扫描方式与两侧一致，这样通过四列模块协作扫描一圈所需的时间，即四个模块扫描的部分综合起来完成被检查对象一圈的扫描，显然其所需时间是包括一个模块的***总体依次出射一束X射线束扫描一圈所需时间的四分之一，从而有效提高扫描速度。对以任意其它数量的收-发模块组合成的通道式检测***，只要保持被检查对象四周的每一列扫描所需时间相同，即可以可按照上述方法实现多个模块协作扫描有效地缩短扫描时间。尤其地，在此过程中，即使车辆的外形是不规则的面，控制***也可以根据车辆的外表面实时地移动背散射检测子***，使得背散射检测子***在尽可能靠近车辆的表面的情况下实施测量。
检测***还可以设置两个“L”形收-发模块组合。两个“L”形收-发模块组合可以形成完整的围绕被检查对象的四边形。两个“L”形收-发模块组合还可以形成围绕被检查对象的“门”形。
根据本发明第二实施例的X射线背散射通道式安检***的工作流程实施例：
被检测车辆6匀速进入检查区域，启动扫描触发装置；
控制***遥测车辆两侧和顶部距离背散射检测子***的距离，将两侧及顶部的背散射检测子***调整到合适的位置；
***依次顺序出射X射线束，对被检测车辆四周进行线阵排列方向的扫描；
控制部件5根据分布式X射线源阵列的出射X射线束时序，控制对应的探测器按照相同的频率进行信号采集处理；
当被检测车辆6通过被检测区域后，车辆两侧、车顶以及底盘共四个面的一次或者多次完整扫描也完成，***停止出射X射线束，显示背散射扫描融合后的图像。
本发明的有益效果在于本发明采用分布式X射线源组合成背散射通道式检测***，有效减小了***对安装场地的要求，可实现对车辆扫描范围的任意扩展，大大简化了调制飞点X射线的机械结构，同时也提高了扫描图像的均匀性。本发明对由分布式X射线源组合成的通道式背散射检测***，可以实现对不同尺寸的车辆甚至异形物体的被扫描范围的对应实时调整，可以有效提高扫描图像的质量。
尽管已经参考本发明的典型实施例，具体示出和描述了本发明，但本领域普通技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行形式和细节上的多种改变。

Claims (25)

1.一种X射线背散射安检***，其特征在于包括：
背散射检测子***，配置为通过出射X射线至被检查对象上并且通过检测散射信号对被检查对象实施检测；
控制***，配置为根据被检查对象的尺寸实时调整所述背散射检测子***与被检查对象的侧面的被照射X射线位置之间的距离，使得检测的散射信号被优化。
2.如权利要求1所述的X射线背散射安检***，其特征在于：
所述控制***包括位移装置，该位移装置用于沿与被检查对象移动方向正交的方向移动背散射检测子***，从而调整所述背散射检测子***与被检查对象的侧面的被照射X射线位置之间的距离。
3.如权利要求1或2所述的X射线背散射安检***，其特征在于：
所述控制***包括测距装置，该测距装置用以实时测量所述背散射检测子***与被检查对象的侧面的将要被照射X射线位置之间的距离。
4.如权利要求2所述的X射线背散射安检***，其特征在于：
位移装置包括导轨，背散射检测子***在导轨上移动。
5.如权利要求3所述的X射线背散射安检***，其特征在于：
测距装置包括遥测部件。
6.如权利要求1或2所述的X射线背散射安检***，其特征在于：
背散射检测子***包括：
X射线源，所述X射线源具有多个可独立控制以发射X射线的靶点。
7.如权利要求6所述的X射线背散射安检***，其特征在于：
背散射检测子***包括：
准直部件，配置成使得每个靶点出射的X射线束通过准直部件准直后能够同时出射N个笔状X射线，以分别投射到被检查对象的N个位置上；以及
N探测器，配置成分别同时接收N个笔状X射线投射被检查对象上得到的N个相应的散射信号，其中N为大于等于1的正整数。
8.如权利要求6所述的X射线背散射安检***，其特征在于：
X射线源被配置成通过多个出射靶点按时序出射X射线或同时出射X射线实现对被检查对象的扫描。
9.如权利要求7所述的X射线背散射安检***，其特征在于：
在***对被检查对象的一次扫描过程中通过准直部件出射N个笔状X射线实现对被检查对象的N次扫描，以便将N次扫描的结果结合得到增强的检测信号或提高检测速度。
10.如权利要求7所述的X射线背散射安检***，其特征在于：
所述控制***控制每个靶点按照特定的时序单独出射辐射束并且控制相应的探测器接收被检查对象的相应的散射信号。
11.如权利要求9所述的X射线背散射通道式安检***，其特征在于：
所述控制***配置成处理探测器接收的散射信号，并将对被检查对象的N次扫描的散射信号结合以获得增强的背散射图像或提高检测速度。
12.如权利要求7所述的X射线背散射通道式安检***，其特征在于：
至少两束笔状X射线束布置在水平面内，其之间的夹角设置为小于150度且大于10度范围内的角度，使得探测器能够同时分别接收相应的散射信号而不会造成互相串扰或串扰可以忽略。
13.一种X射线背散射通道式安检***，其特征在于包括：
通道，被检测对象沿被所述通道通过；
设置于所述通道的至少两侧的多个背散射检测子***，所述多个背散射检测子***组成一个检测区域，每个背散射检测子***配置为通过出射X射线至被检查对象上并且通过检测散射信号对被检查对象实施检测；
控制***，配置为根据被检查对象的尺寸实时调整所述多个背散射检测子***与被检查对象的相应的侧面的被照射X射线位置之间的距离，使得检测的散射信号被优化。
14.如权利要求13所述的X射线背散射通道式安检***，其特征在于：
所述控制***包括位移装置，该位移装置用于沿与被检查对象移动方向正交的方向移动所述多个背散射检测子***，从而调整所述多个背散射检测子***与被检查对象的相应的侧面的被照射X射线位置之间的距离。
15.如权利要求13所述的X射线背散射通道式安检***，其特征在于：
所述控制***包括测距装置，该测距装置用以实时测量所述多个背散射检测子***与被检查对象的相应的侧面的将要被照射X射线位置之间的距离。
16.如权利要求14所述的X射线背散射通道式安检***，其特征在于：
位移装置包括多个导轨，所述多个背散射检测子***在相应的导轨上移动。
17.如权利要求15所述的X射线背散射通道式安检***，其特征在于：
测距装置包括多个遥测部件。
18.如权利要求13所述的X射线背散射通道式安检***，其特征在于：
所述多个背散射检测子***包括两个背散射检测子***，所述两个背散射检测子***配置成协作地同时在被检查对象的竖直横切面内沿被检查对象的四周沿顺时针或逆时针方向对被检查对象的两侧区域进行扫描和检查，并且将收集的散射信号合成为被检查对象两侧的背散射图像。
19.如权利要求13所述的X射线背散射通道式安检***，其特征在于：
所述多个背散射检测子***包括四个背散射检测子***，所述四个背散射检测子***配置成协作地同时从被检查对象的上侧、下侧、左侧、右侧进行扫描和检查，从而形成四个视角的背散射扫描图像。
20.如权利要求13所述的X射线背散射通道式安检***，其特征在于：
背散射检测子***包括：
X射线源，所述X射线源具有多个可独立控制以发射X射线的靶点。
21.如权利要求13所述的X射线背散射通道式安检***，其特征在于：
背散射检测子***包括：
准直部件，配置成使得每个靶点出射的X射线束通过准直部件准直后能够同时出射N个笔状X射线，以分别投射到被检查对象的N个位置上；以及
N探测器，配置成分别同时接收N个笔状X射线投射被检查对象上得到的N个相应的散射信号，其中N为大于等于1的正整数。
22.如权利要求20所述的X射线背散射通道式安检***，其特征在于：
X射线源被配置成通过多个出射靶点按时序出射X射线或同时出射X射线实现对被检查对象的扫描。
23.如权利要求21所述的X射线背散射安检***，其特征在于：
在***对被检查对象的一次扫描过程中通过准直部件出射N个笔状X射线实现对被检查对象的N次扫描，以便将N次扫描的结果结合得到增强的检测信号或提高检测速度。
24.如权利要求21所述的X射线背散射安检***，其特征在于：
所述控制***控制每个靶点按照特定的时序单独出射射线束并且控制相应的探测器接收被检查对象的相应的散射信号。
25.一种X射线背散射通道式安检方法，其特征在于，使用权利要求1-22中任一项所述的安检***进行检查。
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