直线型高吞吐量违禁品检测系统的利记博彩app

专利名称：直线型高吞吐量违禁品检测系统的利记博彩app
直线型高吞吐量违禁品检测系统
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本申请是2007年2月22日提交的美国临时申请(序号60/891145) 的非临时版本，并要求具有该临时申请的优先权。
背景技术：
本发明的实施例一般涉及违禁品检测系统，并且更具体地说，涉 及用于使用组合的成像技术检测违禁品的方法和设备。
近年来，对诸如爆炸物等在行李中运送并携带到各种运输工具上 的违禁品的检测已变得越来越重要。为满足对此类检测的增加需要， 已开发了先进的爆炸物检测系统(EDS),系统不但能检测行李中携带 的可疑物品，而且能确定物品是否包含爆炸材料。
这些检测系统至少包括计算机断层显像(CT)机器，这些机器能采 集有关行李内物品的质量和密度信息(及材料特定信息，如有效原子序 数)。虽然对象密度是一个重要的参量，但诸如"CT数字"或"CT值，，等 表示密度数据的线性变换的替代物可用作指示威胁的参量。虽然在下 面的实施例中描述了密度，但所有参量均适用并能交互使用。另外， 诸如质量、密度和有效原子序数等特性包含推导参量，如此类参量的 统计矩、紋理等。为了采集有关正被扫描的行李的更详细和高选择性 信息，基于诸如四极矩共振(QR)、痕量检测或x射线衍射(XRD)等其 它技术的爆炸物检测装置能与CT系统组合釆用。这些装置提供相对 于来自CT系统的数据的补充信息，由此改进EDS的整体检测性能。 也就是说，与CT数据单独相比，从CT附属的系统和检测技术得到 的补充信息能提供更高的检测灵敏度、降低的误警报，从而使得清除 警报所需的手动或后续检验更少，并且防止检验系统阻塞(backup)。总体来说，需要多个技术来满足如运输安全局(TSA)指定的整个爆炸
物范围的(至少)最低检测要求。 一般情况下，爆炸物检测装置作为独
立的单元制造，它们通过机场内的行李搬运系统连接；每个系统提供 的信息可最佳地组合或不组合以进行整体威胁评测。
虽然组合各种扫描和检测技术的现有EDS迄今已足够，但对于将 来几代用于行李的爆炸物检测系统存在苛刻的要求。旅客数量的增 加、爆炸材料的变化增大及由于新兴威胁原因操作概念的可能修改将 增大对具有改进吞吐量的EDS的需求，以适应容量增大的行李，并且 要求更灵敏/特定的方式进行爆炸物检测。另外，下一代爆炸物检测系 统将需要满足与运输安全局当前和将来要求(例如，TSA 2010要求)相 当的威胁^r测标准，这例如可包括个位数误警率、至少每小时1000 袋的吞吐量、新系统易于集成到行李搬运系统中及99.5%可用性。
为满足将来TSA托管的检测标准，EDS将需要改进的成像性能和 组合来自多个传感器的数据。当前釆用的笫三代CT扫描器与诸如 XRD等技术的组合能满足此类标准；然而，这些技术的现有组合无法 满足将要求的增大吞吐率。也就是说， 一般情况下，CT系统和XRD 系统是独立的系统，这限制了行李扫描的組合吞吐量能力。由于XRD 系统一般情况下位置与CT系统分开，因此，XRD系统需要集成的预 筛选装置以采集有利于将特定行李物品与以前采集的CT数据配准 (registration)的影像数据(radiographic data)。行李物品相对于以前采集 的CT数据的配准允许适当识别行李物品中需要XRD质询的可疑威胁 位置(即，关注区域(ROI))。 一旦已配准行李物品，并且已识别ROI, 便将行李物品移到XRD系统中，并且系统中的x射线源和准直仪/检 测器布置以机械方式;^文置以引导遍历ROI的x射线。虽然上述过程允 许增加XRD扫描的准确性，但可疑威胁位置的此类配准和标识与 XRD系统中x射线源和准直仪/检测器布置的机械定位一起能导致扫 描时间加长，并大大降低行李扫描速率。
因此，最好是设计一种设备和方法，该设备和方法用于在保 高灵敏度的爆炸物检测和低误警率的同时，增大EDS中的吞吐量。也最 好是在经表示总行李面积的一小部分的CT数据而识别行李中关注区 域方面具有增大的效率，并且控制后续成像系统，在该后续成像系统 中，能通过高选择性后续成像技术质询此ROI对其调整或维护最少。

发明内容
本发明的实施例针对克服上述问题，用于违禁品检测的方法和设 备。公开了一种违禁品检测系统，该系统包括与第二违禁品检测设备 呈直线放置并且与其集成以增加用于行李或其它关注对象的扫描吞 吐量能力的第一违禁品检测设备。行李中的关注区域(ROI)由第 一违禁 品检测设备识别，并且有关ROI的信息被发送到第二违禁品检测设备 以方便到该处的随后扫描指示。ROI可由行李物品中的特定点组成， 或者包括整个行李物 品。
根据本发明的一方面，违禁品检测系统包括对对象执行第一扫描 的第一违禁品检测设备和与第一违禁品检测设备呈直线放置以在对 象通过第 一违禁品检测设备后接收对象并对对象执行第二扫描的第 二违禁品检测设备。违禁品检测系统也包括连接到第 一和第二检测设 备的计算机，计算机编程为促使第一违禁品检测设备执行第一扫描、 从第一扫描中采集对象数据，并基于对象数据识别对象中的一个或多 个关注区域(ROI)， 一个或多个ROI包括对象的一部分或整个对象中 的一个。计算机还编程为促使第二违禁品检测设备对一个或多个识别 的ROI执行第二扫描，并从第二扫描采集对象数据。
根据本发明的另 一方面，用于检测违禁品的方法包括在第 一扫描 系统中对对象执行第 一扫描以采集第 一数据集和基于采集的第 一数 据集识别对象中至少一个关注区域(ROI)的步骤，该至少一个ROI包 括一部分对象或整个对象中的 一个。方法也包括将对象传递到与第一 扫描系统呈直线放置的第二扫描系统和对对象执行第二扫描以采集 第二补充数据集的步骤，第二扫描包括该至少 一个ROI。根据本发明的又一 方面，用于检测违禁品的 一种集成成像系统包 括设计为输送和扫描行李物品以采集扫描数据的第 一扫描系统和与 第 一扫描系统呈直线放置以从中接收行李物品并设计为扫描行李物 品以采集补充扫描数据的第二扫描系统。用于检测违禁品的集成成像 系统也包括连接到第 一和笫二扫描系统的处理单元，该处理单元编程 为促使第 一扫描系统扫描行李物品以采集扫描数据，基于接收的扫描
数据识别行李物品中的 一个或多个关注区域(ROI),以及为 一个或多个 识别的ROI生成第二扫描系统的所期望的扫描冲莫式。处理单元还编程 为促使第二扫描系统使用所期望的扫描模式来扫描行李物品以采集 补充扫描数据。
从结合附图提供的本发明的优选实施例的以下详细说明中，将更 容易理解这些和其它优点和特性。


图1示出根据本发明的实施例的违禁品检测系统。 图2是与图1的系统一起使用的CT成像系统的示图。 图3是图2所示系统的示意框图。
图4是与图1的系统一起使用的x射线衍射系统的示意图。 图5示出与图4的系统一起使用的固定分布式x射线源和衍射检 测器。
图6是示出行李物品的威胁状态的生成和修改的图1爆炸物检测 系统的示意图。
图7示出根据本发明的另一实施例的违禁品检测系统。
具体实施例方式
参照图1,它示出了违禁品检测系统IO(即，爆炸物检测系统 (EDS)IO)。虽然在下述优选实施例中具体提及了爆炸物检测系统10, 但诸如用于毒品、刀具、枪支等的其它违禁品检测系统也考虑在内。EDS 10包括扫描子系统12和计算机子系统14。扫描子系统12包括 第一扫描器系统16(即，第一违禁品/爆炸物检测设备)和第二扫描器系 统18(即，第二违禁品/爆炸物检测设备)。第一和第二扫描器系统16、 18能包括但不限于扫描系统的任何已知组合，如计算机断层显像(CT) 扫描器和x射线衍射(XRD)扫描器、CT扫描器和四极矩共振(QR)扫描 器或CT扫描器及任何其它违禁品扫描器(例如，痕量检测系统)。如图 1所示，第二扫描器系统18与第一扫描器系统16呈直线放置，以直 接从中接收皮箱、行李或其它关注对象20。虽然第一和第二扫描器系 统16、 18示为物理上集成的EDS 10，但系统可以^相互靠近放置的 单独实体。然而，在此类布置中，系统必须保持空间坐标系统的配准 以方便整体系统扫描操作。此外，如下面将解释的一样，从两个系统 采集的数据也被集成/共享以增大通过EDS 10的行李20的吞吐量和提 高整体威胁检测性能。虽然扫描系统16、 18能配置为扫描整个行李 物品20,并且数据能纟皮追溯性地评估以进行整体威胁评测，但4姿照从 第一扫描系统16采集的数据对后续扫描系统进行排队，通过识别行 李物品20中的可疑关注区域，促进了整体系统吞吐量。
输送带系统22也有提供，并且包括由结构26支持的输送带24 以自动和连续地将包裹或行李件20传递通过贯穿第一和第二扫描器 系统16, 18的通道，从而提供用于在第一扫描器系统16和第二扫描 器系统18中扫描的行李物品20的吞吐量。在成像数据被采集的同时， 行李物品20通过输送带24馈送过第一和第二扫描器系统16、 18，并 且输送带24使行李物品20以受控和连续方式移动通过扫描器16、 18。 因此，邮政检查员、行李管理员和其它安全人员可非侵入式地检验行 李20的内容，检验是否有爆炸品、刀具、枪支、毒品、违禁物等。 如下面详细所述，输送带24以这样的方式传递行李物品20:保持行 李物品20及其中内容的相对位置，使得第二扫描器系统18在笫一扫 描器系统16识别/标记的坐标位置检查行李物品20内的位置。
仍参照图1, EDS 10的计算机子系统14包括计算机30和连接到计算机30的电子数据库32。如下面将更详细所述，计算机30连接到 第一和第二两个扫描器系统16、 18以从中接收数据和向其发送数据。 设想计算机子系统14如图1所示控制第一和第二扫描器系统16、 18 的操作；然而，也考虑单独的计算机与每个成像装置相关联，并且经
网络(未示出)连接以将数据提供到计算机子系统14 。
在一个实施例中，并且如下面所示和详细所述，EDS10的笫一扫 描器系统能包括CT扫描器16,并且EDS IO的笫二扫描器系统能包 括XRD扫描器18;然而，设想EDS 10的其它实施例可包含(incorporate) 另外类型的违禁品/爆炸物检测设备，如四极矩共振扫描器、痕量检测 系统或其它违禁品扫描器。另外，虽然EDS 10的CT扫描器16在下 面描述为"第三代"CT系统，但本领域的技术人员将理解，本发明的实 施例同样适用于其它CT系统，如可包含固定和/或分布式x射线源的 那些CT系统。
现在参照图2和3,计算机断层显像(CT)扫描器16的独立视图示 为包括表示"第三代"CT扫描器的机架34。机架34具有x射线源36， 该x射线源36向机架34相对侧上的检测器部件40 4^射x射线束38。 如图3所示，检测器部件40由数据采集系统(DAS) 44和多个检测器 42形成。多个检测器42感应通过包含行李物品20的容积的投射x射 线，并且DAS 44将数据转换成数字信号以便随后处理。每个检测器 42产生表示碰撞x射线束的强度的模拟电信号，从中能测量在行李物 品20内沿该有限宽度线的波束衰减的积分。
在采集x射线投影数据的扫描期间，机架34和其上面安装的组件 绕旋转中心46旋转。投影数据对应于处理的x射线强度测量以表示 在#支扫描物品20内线性衰减系数的线积分，这在本领域已为人所熟 知。机架34的旋转和x射线源36的操作由CT系统16的控制机制 48管控。控制机制48包括提供电源和定时信号到X射线源36的X 射线控制器50和控制机架34的旋转速度和位置的机架电机控制器 52。图像重构器54从DAS44接收采样和数字化的x射线数据，并执行关于其的高速重构以输出"CT数据"。CT数据以重构的图像形式作 为输入应用到计算机56，计算机56在海量存储装置58中存储图像。
在图像重构器54和计算机56通过多个数学算法和技术的任何算 法和技术(例如，常规滤波反投影技术)递增重构CT数据的"切片"时， 2D分割也由计算机56在每个重构的切片上执行。诸如边缘^r测、分 水呤分割、水平集或另一熟知分割方法等2D图像分割技术应用到每 个重构的图像切片以识别切片中可指示存在爆炸材料的区域。也就是 说，从CT数据重构的每个图像切片表示行李物品20的该"切片，，的质 量和密度特征。具有可能可对应于已知爆炸材料的质量和/或密度特征 的行李20中的关注区域(ROI)59(在图2中示出)能通过2D分割识别。 正如下面所述，这些ROI 59经识别用于在XRD系统中的进一步检查， 以更好地量化在行李物品20中存在爆炸材料的概率。虽然提到了 2D 分割技术，但也考虑了有限容积3D分割技术。
计算机56也经具有诸如键盘、鼠标、话音激活控制器或任何其它 适合的输入设备等某一形式操作员接口的控制台60，接收来自操作员 的命令和扫描参数。相关联的显示器62允许操作员从计算机56观察 重构的图像和其它数据。操作员提供的命令和参数由计算机56用于 向DAS 44、 x射线控制器50和机架电机控制器52提供控制信号和信 息。另外，计算机56能操作控制输送带24的输送带电机控制器63 以定位和传递行李物品20进入及通过才几架34。如上所述，计算机56 能专用于CT系统16,或者能实施为图1所示EDS IO的计算机子系 统14。另外，图像重构器54可与CT系统16或远程装置一起实施。
也设想CT扫描器16可包括能量敏感(ES)、多能量(ME)和/或双 能量(DE)CT成像系统。ESCT成像系统通过提供x射线的能量敏感检 测，采集足够的信息以借助于确定行李中存在的材料的有效原子序 数，确定行李20内物品的材料特定属性。在一个实施例中，检测器 42设计为直接将x射线能量转换为包含能量鉴別或光子计数数据的电 信号。也就是说，检测器42检测到达每个检测器42的每个x射线光子，并且DAS44根据检测器中的能量沉积记录光子能量。检测器42 因此由能够直接转换x射线能量的材料组成，如^ 帝锌镉(CZT)或另一 适合的材料以提供此类能量鉴别能力。
在ESCT成像系统的另 一实施例中，x射线控制器50用于改变x 射线源36的操作电压以向CT系统16提供能量鉴别能力。也就是说， x射线控制器50配置为控制生成器(未示出)以应用不同的峰值千伏电 压(kVp)电平到x射线源36,这更改包括发射的x射线束38的入射光 子的峰值能量和频谱。因此，CT系统16可按顺序采集在变化的能级 的投影。来自通常表征为高和低的两个能级的检测到的信号提供足够 的信息，以借助于确定那些物品的有效电子序数来确定行李物品20 内物品的材料特定属性。虽然提供了能量敏感CT系统的两个特定实 施例，但用于釆集的能量敏感投影数据和随后识别行李物品20内有 效原子序数分布的任何适合的方法都是适合的替代。
设想CT系统16的另外方面能在本发明的范围内修改以适应通过 扫描器的行李20的增大吞吐率。例如，检测器42能修改为增大每个 检测器中检测器元件/像素的行的数量，从而增大用于每个行李扫描的 每机架旋转的覆盖。另外，机架34的旋转速度能变化(即，增大)以允 许通过CT系统16的行李物品20的更高吞吐量。
现在参照图4,它示出了 x射线衍射(XRD)系统18的独立视图。 XRD系统18包括机架64，机架上面放置有固定和分布式x射线辐射 源66和固定在机架64上的 一个或多个固定检测器68。 XRD系统18 配置为通过机架64中的内径(bore)69接收输送带24,以允许从CT扫 描器16传递过来的行李物品20在其间传递通过。如下面更详细所述， 为识别行李20中的一个或多个ROI 59从CT扫描器16釆集的数据用 于控制XRD系统18的操作。
要控制分布式x射线源66和检测器68的操作，XRD系统18包 括辐射源控制器70和数据采集控制器72,它们均可在计算机74的指 示下发挥作用。如上所述，计算机74能专用于XRD系统18,或者能实施为图1所示EDS 10的计算机子系统14。辐射源控制器70调节x 射线辐射76释放的定时和位置，该释放从分布式x射线源66上的源 位置78引导向在机架64的相对侧上放置的检测器68。辐射源控制器 70可在每个瞬间触发阴极;漠块79以采集多个x射线衍射数据， 一个 或多个发射体80放置在该阴极模块79上且放置在分布式x射线源66 中的源位置78处。例如，如下面将详细所述，在某些布置中，x射线 辐射源控制器70可按顺序从分布式x射线源66中的不同源位置78 触发辐射的发射。另外，虽然在一个优选实施例中，固定分布式x射 线源66由多个场发射装置组成，但电子束能从许多类型的电子发射 体之一生成，如热电子阴极。另外，能使用电磁或静电场生成和控制 单个电子束以生成多个x射线源位置，同时仍保持分布式源的固定性 质。
从分布式x射线源66发送的x射线76通过行李物品20中的一个 或多个ROI 59,由ROI 59中存在的特定材料衍射，并且净皮引导到枱r 测器68上，检测器68测量通过R01 59后x射线的相干散射谱以采 集"XRD数据"。随后可处理x射线的相干散射谱并将其与能在计算机 74上存储的各种危险物质(即，爆炸物)的已知参考谱的库进行比较。 这样，能分析ROI 59中材料的分子结构的标签(signature)并做出决定 以辨别该结构是否对应于已知爆炸材料。许多此类测量可按检查顺序 收集，并且耦合到检测器68的数据釆集控制器72从检测器68接收 信号并处理信号，从而采集XRD数据。
计算机74 —般调节辐射源控制器70和数据采集控制器72的操 作。计算机74因此可促使辐射源控制器70触发x射线辐射76的发 射及在对计算机74定义的序列成像期间协调此类发射。计算机74也 接收数据采集控制器72采集的数据，并协调数据的存储和处理。操 作员接口 81可以与计算机74成一体，并且一般将包括用于启动对序 列成像，控制此类序列及操控在对序列成像期间采集的、能存储在存 储器装置83中的数据的操作员工作站。XRD系统18的操作员接口81可与CT系统16(图l)的操作员控制台组合以提供一个共同操作员 接口(未示出)。
现在参照图5,它示出可在固定XRD系统18中采用的类型的示 范分布式x射线源66的一部分。分布式x射线源66可包括多个阴极 模块79，每个阴极模块79包括放置在源位置78处并借助于激活连接 (未示出)耦合到辐射源控制器70(在图4中示出)的一个或多个电子束 发射体80。发射体80在XRD系统18的操作期间由源控制器70触发。 发射体80位置面向阳极(未示出)，并且在由源控制器70触发时，发 射体80向阳极发射电子束。在电子束击打在例如可以是鵠轨或元件 的阳极上时，如参考标号88所示，发射x射线辐射的原束。原x射 线束88随后被引导向一般对x射线辐射不透明但包括孔径95的准直 仪90。孔径95可在尺寸上是固定的，或者可以是可调整的以允许原 x射线束88渗透过准直仪90以形成聚焦、准直的原x射线束。原x 射线束88被引导到XRD扫描器18的成像容积93,通过一个或多个 ROI 59，并且被衍射以撞击在XRD扫描器18相对侧上的检测器68。
设想了用于发射体80和/或分布式源66的多个配置。在一个实施 例中，例如，分布式x射线源66包括与固定阳极分开力丈置的冷阴;t及 场发射体阵列。如图5所示，分布式x射线源66是弓形以便可围绕 XRD扫描器18中内径69(图4中示出)的一部分》文置。线性分布的x 射线源也能采用以便沿成像平面93以"平面内方向"延伸。其它材料、 配置和操作原理也可用于分布式x射线源66。
仍参照图5, —个或多个固定检测器68沿z轴定向(即，平行于行 李吞吐量的方向)，并且每个检测器68由多个检测器元件92组成，这 些元件接收由分布式x射线源66发射和由ROI 59中的材料衍射的辐 射。诸如专用集成电路(ASIC)94等信号处理电路与每个^r测器68相 关联。检测器元件92能配置为具有变化的分辨率以便满足特定的成 像应用。准直仪96与检测器68相邻放置，允许检测器元件92只测 量相对于从分布式x射线源66发射的原x射线束88的定向以恒定散射角度98的辐射。在一个实施例中，XRD扫描器18配置为"逆几何，， 系统，其中，分布式x射线源66是弓形并且覆盖比检测器68大得多 的面积，如授予Harding等人的USP 6693988中所述的分布式x射线 源和检测器布置。然而，也设想分布式x射线源66在形状上是线性 的，并且检测器68可包括备选配置。
在一个实施例中，检测器68也配置用于在60 keV的x射线光子 能时低于3%的能量分辨率，并且能是由高纯度锗、CZT或其它适合 的能量敏感检测器技术组成的能量敏感检测器。准直仪96提供由x 射线束与行李20交互产生的恒定角度衍射信号的编码，允许测量来 自特定关注区域的衍射信号。
如上所述，在分布式x射线源66内的阴极才莫块79和对应的发射 体80可独立和单独寻址，使得辐射能根据需要的时间点从每个源位 置78触发。特定阴招j莫块79及其发射体80的触发由经CT扫描器 16在行李物品20中识别的一个或多个ROI 59确定。如上所述，ROI 59 借助于CT数据的分析(例如，重构数据的2D分割或有限3D分割)和 CT数据中可指示爆炸材料的质量、密度和/或有效原子序数特征识别。 行李物品20内的这些识别的ROI 59随后#皮映射以确定ROI 59在CT 系统16和XRD系统18的视野93内的位置。
在选择分布式x射线源66中源位置78处的所期望的发射体80 的激活中，与视野93内ROI 59的位置有关的数据被发送到计算机 74(在图4中示出)。随后，基于其对R0159的接近度选择/激活所期望 的发射体80，提供遍历ROI59的x射线束的发射体80被激活。更精 确地说，在其结果原x射线束88大部分重叠ROI 59的矩心的固定分 布式x射线源66的阴极;漠块19中，从多个发射体选择发射体80。如 果在行李物品20中识别不止一个ROI 59,则(由计算机74)确定激活 序列，其中，对多个发射体元件80以所期望的激活次序按顺序激活 或排队，基于其原x射线束与相应ROI 59的重叠而选择/激活每个发 射体80。计算机74基于发射体与ROI 59的关联和在行李物品20内ROI 59的位置(及视野93)对发射体80的激活进行排队，以便优化XRD 扫描器18中的扫描进程并实现行李20通过XRD扫描器18的最大吞 吐率。有益的是，由于无需x射线源/检测器布置的旋转或重新定位， 而只需在固定分布式x射线源66中选定发射体80的电激活，因此， 不会遇到x射线源/检测器重新定位的时延。
虽然在上面描述为单独或按顺序激活，但在其它配置中，发射体 80在逻辑组中可寻址。例如，两个或三个一组的发射体80可在逻辑 上"连线"在一起。在需要之处以及如识别的ROI59所确定的一样，在 〃f壬何瞬间可同时触发不止一个此类发射体80组。
基于采集的CT数据(质量、密度和/或有效原子序数)和XRD数据 (指示分子结构的谱特征，表示为"分子特征")，能生成在特定行李20 件中一个或多个R0159的"威胁状态"。也就是说，能作出在行李物品 20中存在爆炸材料的概率和/或可能性的确定。为此，计算机子系统 14(在图1中示出)已在其上编程有通用威胁类别集，在一个实施例中， 该通用威胁类别集能反映运输安全局的爆炸物分类。每个这些威胁类 别包含有关该类别中爆炸物特定的质量、密度、有效原子序数和分子 标签特征的信息。
在组合在用于识别的ROI的CT数据和XRD数据中获得的质量、 密度、有效原子序数和分子标签特征中，能实现采用贝叶斯定律的贝 叶斯数据融合协议。也就是说，违禁品/爆炸物的概率/可能性的风险 微积分和确定可通过贝叶斯概率理论表征，其中，初始风险值M于 第一类型的扫描的每个类型违禁品存在的概率。概率使用贝叶斯规则 进行修改，第 一扫描的初始风险值^皮应用并与从第二类型的扫描的扫 描结果断定的风险值组合，以基于扫描的组合输出作为给定类型的违 禁品/爆炸物的概率组合的最终风险值。概率的组合和对应的最终风险 值作为威胁状态输出。虽然本文中未描述，但基于贝叶斯统计的那些 技术外的统计技术被认为对组合来自多个扫描装置的数据有用。
现在参照图6,它示出了 EDS 10的图形表示和使用贝叶斯数据融合协议确定威胁状态。如图6所示，为行李20的物品采集CT数据， 由此从采集的CT数据确定行李20的密度、质量和有效原子序数特征 中的至少一个。为行李物品20中识别的每个ROI输出最初威胁状态 102。最初威胁状态102包括行李物品20包括预定义威胁类别中包括 的各种类型违禁品/爆炸物的概率。最初威胁状态102能在计算机30 的显示装置104上示出。
输送带24随后将行李物品20移到XRD扫描器18中，该XRD 扫描器如上详细所述扫描行李物品20.中的任何ROI。如图6所示， 最初威胁状态102纟M送到XRD扫描器18，该扫描器基于为ROI中 材料采集的分子标签而修改最初威胁状态102以根据系统中扫描器/ 传感器的数量生成更新或最终威胁状态106。最终威胁状态106包括 行李物品20包括在最初威胁状态中包括的各种类型违禁品/爆炸物之 一的多个修改的概率/可能性。最终威胁状态106随后也能在计算机 30的显示装置104上示出。
计算机30读取最终威胁状态106，并且如果在行李物品20中任 何类型的违禁品的总概率大于任何特定威胁类别的临界概率，则计算 机30触发警报以提示EDS 10的操作员可能存在违禁品/爆炸物。警报 能够是在计算机30上显示的可视警报、音频警报或用于从普通的行 李流中提取可疑行李物品的装置中的 一个。
虽然上述违禁品检测系统描述为由笫 一和第二违禁品^r测设备组 成，但还考虑了另外的扫描装置能包括在违禁品检测系统中。也就是 说， 一个或多个另外的扫描装置能与第一和第二违禁品检测设备呈直 线放置，并且从中得到的补充数据能进一步与由第一和第二违禁品检 测设备采集的数据组合并与其集成。现在参照图7,它示出了包括笫 一违禁品检测设备112、第二违禁品检测设备114和第三违禁品检测 设备116的EDS 110。第一、第二和第三检测设备112、 114、 116能 包括但不限于扫描系统的任何已知组合，包括计算机断层显像(CT)扫 描器、x射线衍射(XRD)扫描器、四极矩共振(QR)扫描器及任何其它违禁品扫描器(例如，痕量检测系统)。由第一违禁品检测设备112采
集行李20的物品的对象数据，如CT数据，由此确定行李20的质量、 密度和有效原子序数特征中的至少一个。基于此数据在行李物品20 中识別一个或多个ROI,并且将此数据传递到笫二违禁品检测设备 114上，该设备随后如上详细所述扫描行李物品20中的任何ROI。另 一类型的对象数据(例如，分子标签特征)因而由第二违禁品;险测设备 114为ROI采集。随后将行李物品20传递到笫三违禁品检测设备116 上，并且还为ROI采集另外的补充对象数据。此类数据例如能包括识 别其核具有核四极矩的原子的核四极矩共振(NQR)数据，这借助于来 自ROI的射频NQR响应来测量。
第一、第二和第三检测设备112、 114、 116(及集成到EDS 110中 的任何另外扫描装置)采集的对象数据由计算机118如上面相对于图6 详细所述来评估/组合。如上所述，组合的对象数据允许生成行李物品 20中包括各种类型违禁品/爆炸物的任何一种的概率/可能性和生成威 胁状态。
公开方法和设备的技术作用在于它提供了计算机实现的方法和设 备，该方法和设备通过识别行李中的关注区域并将扫描指示提供到固 定x射线衍射系统而增大行李或其它关注对象的吞吐量扫描能力。
虽然本发明已只结合有限数量的实施例详细描述，但应容易理解， 本发明并不限于此类公开的实施例。相反，本发明能进行修改以包含 本文前面未描述、但与本发明的精神和范围相称的任何数量的变化、 改变、替代或等效布置。此外，虽然上面论述了爆炸物检测技术，但 本发明涵盖其它类型的违禁品，如夹藏武器和毒品。另外，虽然已描 述本发明的各种实施例，但要理解，本发明的方面可只包括一些所述 实施例。相应地，本发明不应视为受以上描述限制，而只受随附权利 要求的范围限制。
权利要求
1.一种违禁品检测系统，包括第一违禁品检测设备，用于对对象执行第一扫描；第二违禁品检测设备，与所述第一违禁品检测设备呈直线放置以在所述对象通过所述第一违禁品检测设备后接收所述对象并对所述对象执行第二扫描；以及计算机，连接到编程为执行以下操作的所述第一和第二检测设备促使所述第一违禁品检测设备执行所述第一扫描；从所述第一扫描采集对象数据；基于所述对象数据识别所述对象中的一个或多个关注区域(ROI)，所述一个或多个ROI包括所述对象的一部分或所述整个对象之一；促使所述第二违禁品检测设备对一个或多个识别的ROI执行所述第二扫描；以及从所述第二扫描采集对象数据。
2. 如权利要求1所迷的违禁品检测系统，其中所述计算机还编程 为组合来自所述笫一和第二扫描的所述对象数据以检测在所述对象 中是否存在违禁品，并且如果检测到违禁品，则指配威胁级别并生成 包括有声或可视告警之一的告警。
3. 如权利要求1所述的违禁品检测系统，其中所述第一违禁品检 测设备包括计算机断层显像(CT)系统。
4. 如权利要求1所述的违禁品检测系统，其中所述第二违禁品检 测设备包括非平移x射线衍射(XRD)系统，所述非平移XRD系统包括 从其中发射原x射线束的固定分布式x射线源和接收所述ROI衍射的 x射线的固定检测器，所述分布式x射线源中具有多个x射线源位置。
5. 如权利要求4所述的违禁品检测系统，其中所述计算机编程为基于所述识别的ROI激活在所述分布式x射线源中一个或多个所期望 的x射线源位置，所述一个或多个所期望的x射线源位置的每个位置 发射x射线束，所述x射线束与从所述分布式x射线源中的其它x射 线源位置发射的x射线束相比，大部分重叠所述ROI的矩心。
6. 如权利要求5所述的违禁品检测系统，其中当所述一个或多个 ROI包括多个ROI时，所述计算机编程为以排队激活模式和并发激活 模式之一，激活在所述分布式x射线源中的多个所期望的源位置。
7. 如权利要求4所述的违禁品检测系统，其中所述固定分布式x 射线源包括配置为发射x射线的逆扇束的弧形分布式x射线源。
8. 如权利要求4所述的违禁品检测系统，其中所述固定检测器包括准直仪，配置为通过相对于所述原x射线束具有恒定散射角的衍 射x射线；能量敏感传感器元件，用于接收通过的x射线并将所述通过的x 射线转换为对应的电信号；以及专用集成电路(ASIC)，用于调节所述电信号。
9. 如权利要求1所述的违禁品检测系统，其中所述计算机还编程为定义多个威胁类别；基于所述第一扫描确定每个威胁类别的第一威胁概率； 基于所述第二扫描确定每个威胁类别的第二威胁概率； 组合所述第一威胁^t率和所述第二威胁^[既率；以及 输出每个威胁类別的组合威胁概率以确定所述对象中存在违禁 品的概率。
10. 如权利要求1所述的违禁品检测系统，其中采集的对象数据 包括所述对象的密度、质量、有效原子序数特征和分子标签特征中的 至少两项。
11. 如权利要求1所述的违禁品检测系统，其中所述第二违禁品检测设备包括四极矩共振(QR)系统和痕量检测系统之一。
12. 如权利要求1所述的违禁品检测系统，包括一个或多个另外 的违禁品检测设备，配置为对所述一个或多个识别的ROI执行另外的 扫描以采集另外的补充对象数据。
13. —种用于检测违禁品的方法，包括以下步骤在第 一扫描系统中对对象执行第 一扫描以采集第 一数据集； 基于釆集的第 一数据集，识别所述对象中的至少一个关注区域 (ROI),所述至少一个ROI包括所述对象的一部分或所述整个对象之将所述对象传递到与所述笫 一扫描系统呈直线放置的第二扫描 系统；以及对所述对象执行第二扫描以采集第二补充数据集，所述第二扫描 包括所述至少一个ROI。
14. 如权利要求13所述的方法，包括以下步骤组合笫一和第二 釆集的数据集以确定所述对象中是否存在违禁品，违禁品的存在根据 从所述第一和第二补充数据集获得的密度、质量、有效原子序数特征 和分子标签特征中的至少两项确定。
15. 如权利要求13所述的方法，其中执行第一扫描的步骤包括在 计算机断层显像(CT)扫描系统中通过x射线扫描对象以采集质量、密 度和有效原子序数中的一项或多项。
16. 如权利要求15所述的方法，其中识别所述ROI的步骤包括 为多个2D切片中的每个切片重构采集的CT数据；以及在2D切片或从具有指示违禁品的密度、质量和有效原子序数特 征中的至少一项的所述多个2D切片形成的有限3D容积之一中识别重 构的CT数据。
17. 如权利要求13所述的方法，其中执行笫二扫描的步骤包括从 x射线衍射(XRD)扫描系统中的固定分布式x射线源生成x射线束以 扫描所述ROI以及采集XRD数据。
18. 如权利要求17所述的方法，其中所述固定分布式x射线源包括一个或多个阴极模块，每个阴极模块包含电子发射体元件，所述电 子发射体元件包括一个或多个场发射体元件、 一个或多个热电子元件 或一个或多个受控单发电子束源。
19. 如权利要求18所述的方法，其中生成x射线束包括 在其原辐射束大部分重叠所述ROI的矩心的所述固定分布式x射线源中，从多个发射体元件选择一个或多个电子发射体元件；以及 通过到一个或多个选定发射体元件的激活连接，电激活所述一个 或多个选定发射体元件。
20. 如权利要求19所述的方法，其中激活所述一个或多个选定发 射体元件的步骤包括基于识别的ROI,以排队激活模式和并发激活模 式之一激活多个指定发射体元件。
21. —种用于检测违禁品的集成成像系统，包括第 一扫描系统，设计为输送和扫描行李物品以采集扫描数据； 第二扫描系统，与所述第 一扫描系统呈直线^:置以从中接收所述 行李物品，并设计为扫描所述行李物品以采集补充扫描数据；以及 处理单元，连接到所述笫一和笫二扫描系统，所述处理单元编程为..促使所述第一扫描系统扫描所述行李物品以采集所述扫描数据；基于接收的扫描数据识别所述行李物品中的一个或多个关注 区域(ROI)，所述一个或多个ROI包括所述行李物品的一部分或所 述整个行李物品之一；为一个或多个识别的ROI生成所述第二扫描系统的所期望的 扫描才莫式；以及促使所述第二扫描系统使用所述所期望的扫描才莫式来扫描所 述行李物品以采集所述补充扫描数据。
22. 如权利要求21所述的集成成像系统，其中所述处理单元编程为组合来自所述第一扫描系统的所述扫描数椐和来自所述第二扫描 系统的所述补充扫描数据以检测所述行李物品中是否存在违禁品，并 且如果检测到违禁品，则指配威胁级别并生成包括有声或可视告警之 一的告警。
23. 如权利要求21所述的集成成像系统，其中所述第一扫描系统 包括计算机断层显像(CT)扫描器，所述扫描器包括具有设计为接收输 送的行李物品的内径的机架，所述机架上布置有分别向所述行李物品 发射x射线和接收所述行李物品衰减的x射线的x射线源和x射线检 测器以采集CT投影数据；以及其中所述第二扫描系统包括x射线衍射(XRD)系统，所述系统与 所述CT扫描器呈直线放置，并具有分别向所述行李物品中的所述一 个或多个ROI发射x射线原束和接收所述一个或多个ROI衍射的x 射线的固定分布式x射线源和固定检测器以采集XRD数据。
24. 如权利要求23所述的集成成像系统，其中所述处理单元还编 程为接收所述CT投影数据；基于所述CT投影数据中包含的密度、质量和有效原子序数特征 中的一项或多项，确定所述一个或多个ROI;以及基于所述行李物品内所述一个或多个ROI的位置，激活所述固定 分布式x射线源中的所期望的x射线源位置，所述一个或多个ROI的 所述位置离所述x射线源位置生成的所述x射线原束最近。
25. 如权利要求23所述的集成成像系统，其中所述处理单元还编 程为通过有意义地组合所述CT数据和所述XRD数据，确定所述对象 中存在违禁品的概率。
全文摘要
违禁品检测系统包括设计为对对象执行第一扫描的第一违禁品检测设备和与第一违禁品检测设备呈直线放置以对对象执行第二扫描的第二违禁品检测设备。计算机包括在违禁品检测系统中并编程为促使第一违禁品检测设备执行第一扫描以及从中采集对象数据。计算机还编程为基于对象数据识别对象中的一个或多个关注区域(ROI)，促使第二违禁品检测设备对一个或多个识别的ROI执行第二扫描以及从第二扫描采集对象数据。
文档编号G01V5/00GK101617247SQ200880005394
公开日2009年12月30日 申请日期2008年2月20日 优先权日2007年2月22日
发明者C·J·里奇, G·哈丁, H·R·施特雷克, J·E·特卡奇克, M·A·默茨巴赫, M·E·费尔米利亚, P·M·埃迪克, P·兰多尔菲, S·斯卡特 申请人:通用电气公司