专利名称：应用于线扫描x射线安检机中图像去皮带伪影的方法
技术领域：
本发明涉及一种X射线安检机的图像校准技术，特别是涉及一种应用于线扫描X 射线安检机中图像去皮带伪影的方法。
背景技术：
X射线安检机的发明和应用对例如海关、航空、交通运输等领域的安全防范起到了重要的作用。以底部照式X射线安检机为例。射线源装配在设备底部，X光从下方射出经过皮带(亦称传送带或运输带)，再穿过皮带上运行的物体最终在设备顶部的线扫描探测器上成像。由于线扫描探测器每次扫描只能得到物体在当前扫描位置处的一个切片图像数据，当皮带拖动物体勻速移动时，就可以通过对每列图像数据的拼接形成一幅完整的图像。由于X射线安检机的线扫描探测器是由很多块探测器模块串接起来的。每个模块甚至每个模块上的感光部件会由于工艺差别造成感光度不一致，也就是说接收同剂量的X 射线照射，得到的输出电压并不一致，因而，在所述X射线安检机每一次开机的时候就会对图像进行一次校准操作，以便其可以精准地检测出违禁或者危险物品。传统的X射线安检机由于传送带长期工作会导致皮带周边磨损，甚至皮带跑偏。 这时，扫描图像的时候，屏幕是就会出现不规则皮带边缘造成的伪影，影响了被检测包裹图像的清晰度。究其原因是因为随着系统的运行时间加长，例如皮带厚薄不均勻以及皮带边缘磨损发生毛刺，或者温度导致本底数据漂移，以及工作不稳定造成饱和数据漂移等因素都会影响到本底数据和饱和数据，从而导致增益参数不能及时反映系统的变化。在现有技术中，由于传统的X射线安检机只在开机时候对图像进行一次校准操作。因此，当皮带跑偏或者边缘不规整时，校准参数不能自动对当前皮带状态进行修正，导致显示的图像中出现了伪影，进而影响到安全人员的判断，对安全防范的工作带来了隐患。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法，以解决现有技术中的X射线安检机在皮带跑偏或者边缘不规整时，校准参数不能自动对当前皮带状态进行修正，导致显示的图像中出现伪影的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法，所述线扫描X射线安检机至少包括，机架、设置于所述机架上的检测暗室、途径所述检测暗室用于输送待检物品的皮带、设置在所述检测暗室并位于所述皮带一侧的X射线源、设置在所述检测暗室并位于所述皮带另一侧的扫描探测器、设置在所述检测暗室入口处用以控制所述X射线源的光电开关、设置在所述机架上的显示器以及中央控制装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤1)开机，采集初始本底数据和初始饱和数据，并计算出一组初始增益系数，以生成一当前校准规则；2)当所述光电开关被所述待检物品遮挡时，延时第一预设时间后开启所述X射线源，然后，延时第二预设时间后开启所述扫描探测器，采集更新饱和数据；3)判断所述光电开关是否仍被所述待检物品遮挡，若是，依据所述当前校准规则对扫描的图像数据进行校准，并逐列拼接予以显示；若否，则延时第三预设时间后关闭所述扫描探测器，然后，延时第四预设时间后关闭所述X射线源，延时第五预设时间后再次开启所述扫描探测器，采集更新本底数据；以及4)依据所述更新饱和数据及所述更新本底数据计算出一组更新增益系数，并依据所述更新增益系数更新所述当前校准规则，并返回至步骤2)，在下一次扫描作业中依据该更新后的当前校准规则对图像数据进行校准。在本发明的方法中，所述扫描探测器包括有多个探测器模块，并各该探测器模块中具有多个感光点。于具体的实施方式中，所述扫描探测器中的感光点为η个，将其中一感光点记为i，则所述更新本底数据记为VMf di = 1,2,3-. η)；所述更新饱和数据记为Vto “i = 1,2,3-.η)；所述更新增益系数则为Gi = 2V (Von ,-V0ff ,),(1 = 1，2，3…η)；以及所述更新后的当前校准规则为Vral i = (Vi-V0ff J XGi, (i = 1，2，3···η)；其中，χ为所述扫描探测器的AD精度位数，Vi为该感光点i的实际电压值。在本发明方法的步骤1)中，包括1-1)开机；1-2)开启所述扫描探测器，对所述扫描探测器中各探测器模块的每一个感光点进行一次电压数据采集，将得到的各感光点的电压数据作为初始本底数据；1-3)开启所述X射线源，对所述扫描探测器中各探测器模块的每一个感光点再进行一次电压数据采集，将得到的各感光点的电压数据作为初始饱和数据；以及1-4)依据所述初始本底数据及所述初始饱和数据计算出一组初始增益系数，以生成一当前校准规则。在具体的实施方式中，所述扫描探测器中的感光点为η个，将其中一感光点记为i，则所述初始本底数据记为VMf di = 1,2,3-. η)；所述初始饱和数据记为VQn “i = 1,2,3-.η)；所述初始增益系数则为Gi = 2V (Von ,-V0ff ,),(1 = 1，2，3…η)；以及所述当前校准规则为Vrali = (Vi-V0ff,) XGi, (i = 1，2，3···η)；其中，χ为所述扫描探测器的 AD精度位数，Vi为该感光点i的实际电压值。在本发明的方法中，采集所述初始饱和数据或所述更新饱和数据的时间不大于 20ms ；采集所述初始本底数据或所述更新本底数据的时间不大于20ms。在本发明的方法中，所述第一预设时间及第二预设时间的延时起点为所述光电开关被所述待检物品遮挡的时刻，且所述第二预设时间大于所述第一预设时间。所述第三预设时间、第四预设时间、及第五预设时间的延时起点为判断出所述光电开关未被所述待检物品遮挡的时刻，且所述第五预设时间大于所述第四预设时间大于所述第三预设时间。如上所述，本发明的应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法，采用了基于光电开关触发方式的对待检物品进行逐包动态校准的方法，即每次包裹进入通道后触发光电开关，并以此为时基信号控制X射线开闭以及探测器采集等动作。当X射线开启后进行饱和度采集，当包裹驶出通道X射线关闭时再进行本底数据采集，然后再通过校准算法计算得到新的校准参数。如此往复下去就能够对皮带任何位置进行校准处理，杜绝了图像中出现皮带伪影的现象，进而解决了现有技术中，当皮带跑偏或者边缘不规整时，校准参数不能自动对当前皮带状态进行修正而是导致图像伪影的问题。
图1显示为本发明应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法流程图。
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图2显示为本发明应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法中步骤 SlO的具体流程图。图3显示为本发明应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法的动态校准实施时序图。
具体实施例方式以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式
加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1，显示为本发明的应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法流程图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想， 遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本发明提供一种应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法，所述线扫描X射线安检机至少包括，机架、设置于所述机架上的检测暗室、途径所述检测暗室用于输送待检物品(例如包裹及行李等)的皮带、设置在所述检测暗室并位于所述皮带一侧的X 射线源、设置在所述检测暗室并位于所述皮带另一侧的扫描探测器、设置在所述检测暗室入口处用以控制所述X射线源的光电开关、设置在所述机架上的显示器、以及用以控制上述各模块作业的中央控制装置。需要说明的是，由于上述组件为X射线安检机实现其功能的必要组件，且本发明的重点在于提供一种应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法，因而在本实施方式中，所述线扫描X射线安检机中的各组件将不再予以绘制图示，特此述明。另外，为了易于理解下面记载的技术内容，仍需说明的是，在本发明的X射线安检机中，X射线源开闭动作和图像显示动作以及延时控制都是由所述中央控制装置控制的，所述光电开关的通断动作是由经过所述检测暗室入口的待检物品触发的，触发后的信号也是传递给所述中央控制装置从而引发相应的操作。在本发明中，所述的光电开关仅以一个触发信号发生器的作用为例进行说明，但并不局限于此，所述光电开关的其他功能，例如对待检物品(例如包裹及行李等)进行计数的作用等不予一一赘述。所述扫描探测器包括有多个探测器模块，并各该探测器模块中具有多个感光点 (亦称像素点)。在本实施例中，所述扫描探测器中的感光点为η个，将其中一感光点记为 i，则i = 1，2，3···.η。例如以12位AD精度的探测器为例，所述扫描探测器中的感光点为 4096，即为4096级灰度。请参阅图1及图2，图1显示为本发明应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法流程图；图2显示为本发明应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法中步骤SlO的具体流程图。如图所示，本发明应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法包括以下步骤
首先执行步骤S10，开机，采集初始本底数据和初始饱和数据，并计算出一组初始增益系数，以生成一当前校准规则。在本实施例中，所述步骤SlO包括以下步骤首先执行步骤S101，开机。接着执行步骤S102。在步骤S102中，开启所述扫描探测器，对所述扫描探测器中各探测器模块的每一个感光点进行一次电压数据采集，将得到的各感光点的电压数据作为初始本底数据，在具体的实施过程中，此时的X射线源为关闭状态，所述扫描探测器对各个模块中的每一个感光点(或者叫像素点)进行一次采样，设有η个感光点，得到的电压数据称为初始本底数据，也就是扫描探测器在没有X光照射下的输出。所述初始本底数据记为V0ff i(i = 1,2,3-. η)；在具体的实施过程中，采集所述初始本底数据的时间不大于20ms。所述初始本底数据反映的是扫描探测器在没有接受到任何照射下的元器件噪声数据。接着执行步骤 S103。在步骤S103中，开启所述X射线源，对所述扫描探测器中各探测器模块的每一个感光点再进行一次电压数据采集，将得到的各感光点的电压数据作为初始饱和数据。在具体的实施过程中，开启所述X射线源，对各个模块再进行一次采样，得到的电压数据称为初始饱和数据，也就是扫描探测器在X射线源打开条件下且中间没有任何物体遮挡时得到的输出电压。所述初始饱和数据记为V。ni(i = l，2，3...n)在具体的实施过程中，采集所述初始饱和数据的时间不大于20ms。所述初始饱和数据反映的是探测器上每一个感光点最大的输出响应。接着执行步骤S104。在步骤S104中，依据所述初始本底数据及所述初始饱和数据计算出一组初始增益系数，以生成一当前校准规则。具体地，即为对于每个模块上的每一个感光点计算增益值。记为Gi = 2V (Von ,-V0ff ,),(1 = 1，2，3…η)，其中，χ为所述扫描探测器的AD精度位数， 由于在本实施方式中，例如以12位AD精度的探测器为例，所述扫描探测器中的感光点为 4096 (即 212)，则Gi = 4096/(V。n ^V0ffi), (i = 1,2,3-n)；也就是说，计算出在当前环境下，即温度、皮带、X射线源状态下各个感光点需要进行修正的幅度。在本实施例中，所述当前校准规则通过如下公式换算得到Vreal i = (Vi-V0ff J XGi, (i = 1，2，3···η)；其中，Vi 为该感光点 i 的实际电压值。此时，所述的VMal i就是图像上每个像素修正过的电压值，再通过图像处理手段反映到屏幕上进行灰度显示。接着执行步骤Sll。请配合参阅图3，显示为本发明应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法的动态校准实施时序图。在步骤Sll中，判断所述光电开关是否被所述待检物品遮挡， 换言之，即判断所述皮带上是否放置了待检物品(例如包裹及行李等)且遮挡住了该光电开关的发射到其接收端的光线，若是，则进至步骤S12，若否，则返回步骤S11，继续判断。在步骤S12中，延时第一预设时间Tl后开启所述X射线源，接着执行步骤S13。
在步骤S13中，延时第二预设时间T2后开启所述扫描探测器，采集更新饱和数据， 在具体的实施过程中，当所述待检物品前沿经过所述光电开关时，光电开关即出于被遮挡状态，其发出一个高电平信号。经过第一预设时间Tl延后X射线源开启。所述第一预设时间Tl的设置是要保证所述待检物品前沿经过所述光电开关后，继续行驶到几乎接近检测暗室中央处的扫描位置再开启X射线源。如果一直有待检物品遮挡光电开关，X射线源就开启，这样会浪费X射线源的寿命。因而，在X射线源打开后再经过第二预设时间T2这个延时后才开始开启扫描探测器采集更新饱和数据，连续不断地进行扫描采集。这样是为了在采集前让X射线源能充分开启并稳定出光。因为每次X射线源开启都需要稳定几百毫秒才能保证光强稳定。所以，在本实施例的步骤S12与S13中，所述第一预设时间及第二预设时间的延时起点为所述光电开关被所述待检物品遮挡的时刻，且所述第二预设时间大于所述第一预设时间。需要说明的是，在本实施例中，并未给出所述第一预设时间及第二预设时间的具体时间值，是因为本发明的方法应用于规格、或检测暗室的通道长度，或皮带的运行速度不同的X射线安检机中时，可根据实际的应用情况进行预设所述第一预设时间及第二预设时间的具体数值。在本实施例中，采集所述更新饱和数据的时间不大于20ms。所述更新饱和数据记为Voni(i = 1，2，3…η)接着执行步骤S14。在步骤S14中，判断所述光电开关是否仍被所述待检物品遮挡，若是，则进至步骤 S15，若否，则进至步骤S16。在步骤S15中，依据所述当前校准规则对扫描的图像数据进行校准，并逐列拼接予以显示，并返回步骤S14中继续判断。在步骤S16中，延时第三预设时间Τ3后关闭所述扫描探测器，接着执行步骤S17。在步骤S17中，延时第四预设时间Τ4后关闭所述X射线源，接着执行步骤S18。在步骤S18中，延时第五预设时间Τ5后再次开启所述扫描探测器，采集更新本底数据。在本实施例中，采集所述更新本底数据的时间不大于20ms。所述更新本底数据记为 V0ff i (i = 1,2, 3." . η)。在具体的实施过程中，当判断出所述光电开关未被所述待检物品遮挡时，即说明所述待检物品后沿驶离光电开关，光电开关恢复畅通，其输出低电平信号。这之后，所述待检物品还要在皮带上运动一段时间后才能彻底通过检测暗室中央的扫描位置。因此，在所述光电开关探测到物体后沿离开后，延时第三预设时间Τ3后关闭所述扫描探测器，再延时第四预设时间Τ4后关闭所述X射线源。如果先关闭X射线源再关闭扫描探测器会导致图像采集关闭较慢而采集到更新本底数据，导致图像上出现黑色竖状条纹。在本实施例中，如图3所示，所述第三预设时间、第四预设时间、及第五预设时间的延时起点为判断出所述光电开关未被所述待检物品遮挡的时刻，即所述待检物品后沿驶离光电开关，光电开关恢复畅通，其输出低电平信号的时刻。且所述第五预设时间大于所述第四预设时间大于所述第三预设时间。需要说明的是，在本实施例中，并未给出所述第三预设时间、第四预设时间、及第五预设时间的具体时间值，是因为本发明的方法应用于规格、 或检测暗室的通道长度，或皮带的运行速度不同的X射线安检机中时，可根据实际的应用情况进行预设所述第三预设时间、第四预设时间、及第五预设时间的具体数值。接着执行步骤S19。在步骤S19中，依据所述更新饱和数据及所述更新本底数据计算出一组更新增益系数，并依据所述更新增益系数更新所述当前校准规则，在本实施例中，Gi = 2V(Von i-VMfi)，(i = 1，2，3…n)，其中，χ为所述扫描探测器的AD精度位数，由于在本实施方式中， 例如以12位AD精度的探测器为例，所述扫描探测器中的感光点为4096(即212)，则所述更新后的当前校准规则为Vreal ,，在本实施例中，更新后的当前校准规则Vreal i通过如下公式换算得到即Vreal i = (Vi-V0ff J XG1, (i = 1，2，3···η)；其中，Vi 为该感光点 i 的实际电压值。最后，返回至步骤2)，在下一次扫描作业中依据该更新后的当前校准规则Vreal i对图像数据进行校准。由上可知，本发明的应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法，在每次待检物品进入检测暗室但是还未到达扫描位置时，由于此时扫描线位置没有被任何物体遮挡，此时打开X射线源快速进行更新饱和度采集；当待检物品驶出检测暗室，X射线源关闭后再快速进行一次更新本底数据的采集；利用得到的更新本底数据和更新饱和数据重新更新Gi增益参数预备给下一个待检物品使用。如此往复下去就能够对皮带任何位置进行校准处理，杜绝了传统的X射线安检机的图像中出现皮带伪影的现象。综上所述，本发明的应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法，采用了基于光电开关触发方式的对待检物品进行逐包动态校准的方法，即每次包裹进入通道后触发光电开关，并以此为时基信号控制X射线开闭以及探测器采集等动作。当X射线开启后进行饱和度采集，当包裹驶出通道X射线关闭时再进行本底数据采集，然后再通过校准算法计算得到新的校准参数。如此往复下去就能够对皮带任何位置进行校准处理，杜绝了图像中出现皮带伪影的现象，进而解决了现有技术中，当皮带跑偏或者边缘不规整时，校准参数不能自动对当前皮带状态进行修正而是导致图像伪影的问题。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法，所述线扫描X射线安检机至少包括，机架、设置于所述机架上的检测暗室、途径所述检测暗室用于输送待检物品的皮带、设置在所述检测暗室并位于所述皮带一侧的X射线源、设置在所述检测暗室并位于所述皮带另一侧的扫描探测器、设置在所述检测暗室入口处用以控制所述X射线源的光电开关、设置在所述机架上的显示器以及中央控制装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤1)开机，采集初始本底数据和初始饱和数据，并计算出一组初始增益系数，以生成一当前校准规则；2)当所述光电开关被所述待检物品遮挡时，延时第一预设时间后开启所述X射线源， 然后，延时第二预设时间后开启所述扫描探测器，采集更新饱和数据；3)判断所述光电开关是否仍被所述待检物品遮挡，若是，依据所述当前校准规则对扫描的图像数据进行校准，并逐列拼接予以显示；若否，则延时第三预设时间后关闭所述扫描探测器，然后，延时第四预设时间后关闭所述X射线源，延时第五预设时间后再次开启所述扫描探测器，采集更新本底数据；以及4)依据所述更新饱和数据及所述更新本底数据计算出一组更新增益系数，并依据所述更新增益系数更新所述当前校准规则，并返回至步骤2)，在下一次扫描作业中依据该更新后的当前校准规则对图像数据进行校准。
2.根据权利要求1所述的应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法，其特征在于所述扫描探测器包括有多个探测器模块，并各该探测器模块中具有多个感光点。
3.根据权利要求2所述的应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法，其特征在于所述扫描探测器中的感光点为η个，将其中一感光点记为i，则所述更新本底数据记为VQffi (i = 1,2,3-. η)； 所述更新饱和数据记为V0niG = 1,2,3-. η)； 所述更新增益系数则为Gi = 27 (Von「W，(i = 1，2，3…η)；以及所述更新后的当前校准规则为Vreal i = (Vi-V0ff J XG1, (i = 1，2，3···η)；其中，χ为所述扫描探测器的AD精度位数，Vi为该感光点i的实际电压值。
4.根据权利要求2所述的应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法，其特征在于于所述步骤1)中，包括 1-1)开机；1-2)开启所述扫描探测器，对所述扫描探测器中各探测器模块的每一个感光点进行一次电压数据采集，将得到的各感光点的电压数据作为初始本底数据；1-3)开启所述X射线源，对所述扫描探测器中各探测器模块的每一个感光点再进行一次电压数据采集，将得到的各感光点的电压数据作为初始饱和数据；以及1-4)依据所述初始本底数据及所述初始饱和数据计算出一组初始增益系数，以生成一当前校准规则。
5.根据权利要求4所述的应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法，其特征在于所述扫描探测器中的感光点为η个，将其中一感光点记为i，则所述初始本底数据记为VQffi (i = 1,2,3-. η)；所述初始饱和数据记为V0niG = 1,2,3-. η)；所述初始增益系数则为Gi = 27 (Von「W，(i = 1，2，3…η)；以及所述当前校准规则为Vreal i = (Vi-V0ff J XG1, (i = 1，2，3···η)；其中，χ为所述扫描探测器的AD精度位数，Vi为该感光点i的实际电压值。
6.根据权利要求1所述的应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法，其特征在于采集所述初始饱和数据或所述更新采集饱和数据的时间不大于20ms。
7.根据权利要求1所述的应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法，其特征在于采集所述初始本底数据或所述更新采集本底数据的时间不大于20ms。
8.根据权利要求1所述的应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法，其特征在于所述第一预设时间及第二预设时间的延时起点为所述光电开关被所述待检物品遮挡的时刻，且所述第二预设时间大于所述第一预设时间。
9.根据权利要求1所述的应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法，其特征在于所述第三预设时间、第四预设时间、及第五预设时间的延时起点为判断出所述光电开关未被所述待检物品遮挡的时刻，且所述第五预设时间大于所述第四预设时间大于所述第三预设时间。
全文摘要
本发明提供一种应用于线扫描X射线安检机中图像去皮带伪影的方法，采用了基于光电开关触发方式的对待检物品进行逐包动态校准的方法，即每次包裹进入通道后触发光电开关，并以此为时基信号控制X射线开闭以及探测器采集等动作。当X射线开启后马上进行饱和数据采集，当包裹驶出通道X射线关闭后马上再进行本底数据采集，然后再通过校准算法计算得到新的校准参数。如此往复下去就能够对皮带任何位置进行校准处理，杜绝了图像中出现皮带伪影的现象，进而解决了现有技术中，X射线安检机的皮带跑偏或者边缘不规整时，校准参数不能自动对当前皮带状态进行修正而是导致图像伪影的问题。
文档编号G01N23/04GK102360083SQ20111024046
公开日2012年2月22日 申请日期2011年8月19日 优先权日2011年8月19日
发明者吴家荣, 彭宁嵩, 燕居朕, 陆志文 申请人:上海高晶影像科技有限公司