JP5172582B2 - 液体物の検査方法及び装置 - Google Patents
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Description
(1)化学的な方法は、匂い識別と、イオンスキャンと、物質解析とに細かく分けられている。匂い識別は、実際に使用される時には、液体物が封止されているために検査することができない場合が多い。イオンスキャンは、感度がよいことが知られているが、誤検知率が高く、よく背景環境に影響されるという欠点がある。物質解析は、高い精度と確実性を有するという特徴があるが、サンプルを解析する時間がかかるので、現場で素早く検査するというニーズを満足することができない。
(2)電磁的な方法は、能動的な測定方法を用い、液体物によって電磁波に対する誘電率が異なることから、液体物が区分される。電磁的な方法自身は、金属の包装や厚材の包装に影響を受けやすい。そのため、包装材料が複雑な現状では、電磁的な方法の使用はある程度制限されてしまう。
(3)中性子を用いる方法は、使用されるときに、「中性子放射化」現象が発生することになる。つまり、中性子により検査された液体物に放射能が残留する現象である。また、中性子の透過能力がより強いので放射線を遮断することがより困難であり、装置の占有面積が大きくなり、そのため、空港の安全検査システムには適用されていない。
(4)従来、航空分野における安全検査装置には、放射線装置が多い。このような装置において、X線の2次元画像を結像する技術とCTスキャンの3次元画像を結像する技術と
が多く使われている。これらの技術によって物体の構造情報を取得することができるが、液体の中に麻薬が隠されているかどうかを判断できない。それは、麻薬が液体に隠されると、成分だけ変わり、全体の構造が大きく変わることはないからである。
を採用する場合は、構造の情報を含む画像しか取得できず、液体に麻薬が隠されているかどうかを判断するための十分な証拠を提供することができない。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の実施形態による検査装置の構造を示す図である。
アルエネルギーX線を放射する放射線源10と、検査される液体物を検査区域に入れ、放
射線源10からの放射線が透過するように、検査される液体物をZ軸回りに回転させ、昇降可能な載置機構40と、全体にモジュール構造を備えた探測機及びデータ収集機であり、検査される液体物を透過するデュアルエネルギーの放射線を探測しアナログ信号を取得して、デジタル信号に変換することによって液体物の高いエネルギーのX線と低いエネル
ギーのX線に対するスキャンデータを出力するための探測・収集装置30と、システム全
体の各部分の同期作動を制御するためのコントローラ50と、データ収集機により収集されたデータを処理し検査結果を出力するためのコンピュータのデータプロセッサ60とを備える。
外への放射を遮断することができる。検査される液体物は、被検査物の通路に放置されている。
(a)垂直方向においては、行数がある閾値よりも小さい区域が排除される。行数が少ない区域つまり厚さが小さい区域は、瓶の底、瓶の蓋、または容器内の液体と容器の頂部との間の狭い隙間(例えば缶の頂部における空気)である可能性がある。閾値の確定について、具体的に、各種類の液体の包装容器の瓶の底と瓶の蓋と容器内の空気層の厚さを検討することによって行われる。
(b)水平方向においては、各行の前景画素数の平均値がある閾値より小さい区域が排除される。これらの区域は細長い瓶の首に対応している場合がある。閾値の確定について、具体的に、各種類の液体の包装容器の瓶の首の太さを取得することによって行われる。
<CTの数学的原理>
ある方向θに二次元分布u(x,y)の線積分を行うと、一次元の関数pθ(t)が得られる。その関数は、u(x,y)の角度θに関する投影という。各方向の投影pθ(t)を得られれば、ラドン変換により二次元分布u(x,y)を精度よく算出することができる。投影から二次元分布を得るまでを、再構成という。
スの減衰係数の分布の各方向における投影が検出され、それによって、CTの原理に基づいて物体のスライスの減衰係数の二次元分布を再構成し取得することができる。
<基材の分解モデル>
小型X線安全検査システムにかかるエネルギー範囲内(<200keV)において、物
質線の減衰係数は、次のような式(1)で近似に表される。
通常、X線管から発生するスペクトルが連続スペクトルであり、探索機のX線のスペク
トルに対する応答関数は定数ではない。スペクトルN(E)とエネルギーの応答関数Pd(E)との積をS(E)とし、S(E)を正規化すると以下のようになる。
すものではないので、CTの数学的原理の要求を満たしていないことが分かる。通常の再構成のアルゴリズムはこのような違いを無視しており、再構成によるu(x,y)画像には、硬化の偽像という杯状の偽像(cupping artifact)が含まれている。
<基材係数の投影の求め方>
デュアルエネルギーCTが二種類のエネルギーに係る投影データを収集すると、次のデュアルエネルギー投影データを得る。
(第2の実施形態)
以上、第1実施形態に述べたのは、一回に一つの液体物を検出する場合である。次に、図16〜19を合わせて、同時に複数の液体物を検出する操作プロセスを詳しく説明する。第2の実施形態と第1の実施形態との相違点は、複数の液体物が存在するので、オペレータにどの液体物が不審なのかを明らかにさせるために、CT結像後、ディスプレイに表示された結像結果の位置を載置機構における物体の位置に対応させる必要があることである。図16(A)と図16(B)は、本発明の第2実施形態による複数の液体物を検出する際の再構成のCT画像を示す図を示している。
(第3の実施形態)
検出効率をさらに高めて、細長い検査される液体物を直接に載置機構に載せることにより検出する際に不安定が生じやすく検出結果に影響を与えるという問題を防ぐために、第3の実施形態では、複数の物体を区分け容器に入れることが提案されている。
(第4の実施形態)
以上、第1〜第3実施形態は、本発明の検査される液体物が不審物かどうかを判断するための検査方法について説明したが、検査される液体物には薬品が隠されているかどうかを直接判断することもできる。
(変形例1)
以上、本発明の実施形態については、まずDR結像して次にCT結像することを例として説明したが、直接螺旋状CT結像によって液体物を検査することもできる。
(変形例2)
以上、まずDR結像して次にデュアルエネルギーCT結像することによって液体の密度と原子番号を取得するものであるが、ここでのDR結像は必須ではない。それは、異なる液体物に対して、所定の位置にデュアルエネルギーCT結像を行うことによって液体の密度と原子番号を取得することができるからである。
Claims (28)
- 検査される液体物の垂直透過画像をDR結像により取得し、該垂直透過画像の少なくとも1行を指定し、前記指定された行に対応する位置において、前記検査される液体物にスライスCTスキャン方式によってデュアルエネルギーCTスキャンを行い、デュアルエネルギーCT投影データを得るステップであって、ここで、前記検査される液体物の前記垂直透過画像をDR結像により取得することは、前記放射線源から放射線を放射させ、前記検査される液体物を通過させて高いエネルギー透過画像と低いエネルギー透過画像を形成し、前記高いエネルギー透過画像と前記低いエネルギー透過画像とを融合して前記垂直透過画像を形成するか、又は、前記高いエネルギー透過画像と前記低いエネルギー透過画像の何れかを選択して前記垂直透過画像とする、前記ステップと、
前記投影データに基づいてCT再構成を行い、前記検査される液体物の物理属性の値を表すCT画像を得るステップと、
前記CT画像から前記検査される液体物の前記物理属性の値を抽出するステップと、
前記抽出された前記検査される液体物の前記物理属性の値と、複数の液体物のサンプルに対して得られた物理属性の参考値と、に基づいて、前記検査される液体物が不審なものか否かを判断するステップと、
を含むことを特徴とする、デュアルエネルギーCTによる液体物に対する検査方法。 - 前記物理属性の値は、前記検査される液体物の密度と原子番号を含むことを特徴とする、請求項1の方法。
- 前記複数の液体物のサンプルに対して得られた物理属性はデータベースに格納されており、当該データベースは、検査される液体物のサンプルを複数のサブクラスに分割し、各サブクラスは、更に複数のサブクラスに分割可能になっている、請求項1の方法。
- 前記データベースは、検査される液体物のサンプルを複数のサブクラスに分割し、各サブクラスは、各サブクラス内のサンプルの物理属性値の差が所定の値より小さい複数のサブクラスに更に分割されている、請求項3の方法。
- 前記垂直透過画像の少なくとも1行を取得することは、オペレータに入力装置により当該少なくとも一行を指定させるか、又は、前記垂直透過画像の垂直方向に対して画素差を計算することにより、少なくとも一つの液体層の位置を抽出して、前記少なくとも一つの液体層の垂直方向における中心行を指定することを含む、請求項1記載のデュアルエネルギーCTによる液体物品の検査方法。
- 前記デュアルエネルギー投影データから前記検査される液体物の前記物理属性の値を表す前記CT画像を再構成する前記ステップは、
高エネルギーおよび低エネルギー放射線の各々を第1の基材および第2の基材の順で通過させることにより得られる高低エネルギーの投影データと、前記高低エネルギー投影データを、前記第1および第2の基材の基材係数に対応付けた情報を記録するルックアップテーブルと、を生成するステップと、
前記ルックアップテーブルに基づいて再構成を行って、前記検査される液体物に対応する2種類の基材の係数を表すCT画像を得るステップと、
前記基材の係数を表す前記CT画像によって、前記検査される液体物の物理属性の値を表すCT画像を生成するステップと、
を含むことを特徴とする、請求項1の方法。 - 前記検査される液体物の前記物理属性の値を表す前記CT画像に基づいて、前記検査される液体物の前記物理属性の値を得る前記ステップは、
前記CT画像から液体部分に対応している画素を抽出するステップと、
前記液体部分に対して、密度の平均値と原子番号の平均値を算出して前記検査される液体物の密度と原子番号とするステップと、
を含むことを特徴とする、請求項1の方法。 - 前記抽出された前記検査される液体物の前記物理属性の値と、複数の液体物のサンプルに対して得られた物理属性の参考値と、に基づいて、前記検査される液体物が不審なものか否かを判断する前記ステップは、
前記密度と原子番号と、前記密度の参考値と原子番号の参考値との差の値を算出するステップと、
前記差の値が所定の閾値よりも大きければ、前記検査される液体物に麻薬が含まれているとするステップと、
を含むことを特徴とする、請求項1の方法。 - 各行に前記デュアルエネルギーCTスキャンを行ってから、一回目の前記デュアルエネルギーCTスキャンによる画像に合わせるように、前記検査される液体物の前記CT画像を回転させることを特徴とする、請求項1の方法。
- 各行に前記デュアルエネルギーCTスキャンを行ってから、前記スキャン前の位置に合わせるように、検査される液体物を回転させることを特徴とする、請求項9の方法。
- 前記液体物は、いくつかの空間に仕切られている容器に入っていることを特徴とする、請求項1の方法。
- 所定のパターン画像とのマッチングによって、容器の存在を自動的に検出するステップと、
前記容器が存在する場合は前記CT画像における特定のマークを検出するステップと、
前記特定のマークに基づいて所定の位置まで前記容器を回転させるステップと、
を含むことを特徴とする、請求項11の方法。 - 前記検査される液体に関する判断の結果をディスプレイパネルに表示するステップを更に含むことを特徴とする、請求項10又は12の方法。
- 各々の検査される液体に関する判断の結果をプリントアウトするステップを更に含むことを特徴とする、請求項10又は12の方法。
- 各々の前記検査される液体のCT画像をカラー化するステップを更に含むことを特徴とする、請求項10又は12の方法。
- 放射線を放射する放射線源と、
少なくとも一つの検査される液体物を透過する放射線信号を探測し収集する探測・収集装置と、
前記探測・収集装置を制御することによって、検査される液体物の垂直透過画像をDR結像により取得し、該垂直透過画像の少なくとも1行を指定し、前記放射線源と、前記探測・収集装置とを制御することによって、前記指定された行に対応する位置において、前記検査される液体物にスライスCTスキャン方式を用いてデュアルエネルギーCTスキャンを行い、投影データを得るコントローラとであって、ここで、前記検査される液体物の前記垂直透過画像をDR結像により取得することは、前記放射線源から放射線を放射させ、前記検査される液体物を通過させて高いエネルギー透過画像と低いエネルギー透過画像を形成し、前記高いエネルギー透過画像と前記低いエネルギー透過画像とを融合して前記垂直透過画像を形成するか、又は、前記高いエネルギー透過画像と前記低いエネルギー透過画像の何れかを選択して前記垂直透過画像とする、コントローラと、
前記投影データに基づいて前記検査される液体物の物理属性の値を表すCT画像を再構成する装置と、
前記抽出された前記検査される液体物の前記物理属性の値と、複数の液体物のサンプルに対して得られた物理属性の参考値と、に基づいて、前記検査される液体物が不審なものであるかどうかを判断する装置と、
を備えることを特徴とする、デュアルエネルギーCTによる液体物に対する検査装置。 - 前記物理属性の値は、少なくとも前記検査される液体物の密度と原子番号を含むことを特徴とする、請求項16の装置。
- 前記垂直透過画像における少なくとも1行を指定する装置は、
オペレータにより当該少なくとも一行を指定させる入力装置と、
前記垂直透過画像の垂直方向に対して画素差を計算することにより、前記垂直透過画像を分層する装置と、
各層の中間行を、前記デュアルエネルギーCTスキャンを行う行として指定する装置と、
を備えることを特徴とする、請求項16の装置。 - 前記投影データに基づいて前記検査される液体物の前記物理属性の値を表す前記CT画像を再構成する前記装置は、
前記CT画像として、前記検査される液体物の密度により識別される密度の画像と、前記検査される液体物の原子番号により識別される原子番号の画像とを前記CT画像に融合する装置と、
前記CT画像から液体部分に対応している画素を抽出する装置と、
前記液体部分の画素に対して、密度の平均値と原子番号の平均値を算出して前記検査される液体物の密度と原子番号とする装置と、
を備えることを特徴とする、請求項16の装置。 - 前記抽出された前記検査される液体物の前記物理属性の値と、複数の液体物のサンプルに対して得られた物理属性の参考値と、に基づいて、前記検査される液体物が不審なものであるかどうかを判断する前記装置は、
前記密度と原子番号と、前記密度の参考値と原子番号の参考値との差の値を算出する装置を備え、
前記差の値が所定の閾値よりも大きい場合は、前記検査される液体物に麻薬が隠されているとすることを特徴とする、請求項16の装置。 - 各行に前記デュアルエネルギーCTスキャンを行ってから、一回目のデュアルエネルギーCTスキャンによる画像に合わせるように、前記検査される液体物の前記CT画像を回転させる装置を更に備えることを特徴とする、請求項16の装置。
- 各行に前記デュアルエネルギーCTスキャンを行ってから、スキャン前の位置に合わせるように、前記検査される液体物を回転させる装置を更に備えることを特徴とする、請求項16の装置。
- いくつかの空間に仕切られ、前記空間にはそれぞれ前記液体物が入れられる容器を更に備えることを特徴とする、請求項16の装置。
- 所定のパターン画像とのマッチングによって、前記容器の存在を自動的に検出する装置と、
前記容器が存在する場合は、CT画像における特定のマークを検出する装置と、
前記特定のマークに基づいて所定の位置まで前記容器を回転させる装置と、
を備えることを特徴とする、請求項23の装置。 - 前記検査される液体に関する判断の結果を表示する表示装置を更に備えることを特徴とする、請求項22又は24の装置。
- 各々の前記検査される液体に関する前記判断の結果をプリントアウトする装置を更に備えることを特徴とする、請求項22又は24の装置。
- 各々の前記検査される液体のCT画像をカラー化する装置を更に備えることを特徴とする、請求項22又は24の装置。
- 前記検査される液体物が載置される載置機構を更に備え、
前記検査される液体物が載置された前記載置機構の載置表面は、前記オペレータが識別可能ないくつかの区域に分けられていることを特徴とする、請求項16の装置。
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