利用模块化传送链来操作射线照相检查系统的方法
【专利摘要】本发明操作一种射线照相检查系统的方法，该射线照相检查系统具体设计成用于其中具有相同模块化链条节段的传送链的射线照相检查系统，该链条传送链输送被检查的物品。该方法包括射线照相检查系统的两种操作模式，即，校准模式和检查模式，在该校准模式中产生表示具有空传送链的射线照相检查系统的特征的校准数据并将其存储为模板图像，在该检查模式中获取具有该传送链背景(41)的被检查物品(3)的原始图像(50)并用运算方法使其与模板图像合并。作为该过程的结果，获得了没有传送链的干涉背景的被检查物品的清晰输出图像(51)。
【专利说明】利用模块化传送链来操作射线照相检查系统的方法
[0001]发明背景和有关现有技术
[0002]本发明涉及射线照相检查系统领域，其中被检查的物品在穿过X射线机或者其他射线照相扫描仪系统的无端环形传送器上行进。特别是，本发明涉及一种操作射线照相检查系统的方法，其中无端环形传送器是模块化传送链，并且本发明的具体主题是一种消除传送链的透过率变化在由扫描仪系统所产生的射线照相图像上的影响的方法。另外，本发明还涉及一种具有对执行该方法的必要特征的射线照相检查系统。
[0003]本文中的术语“传送链”是指类似于传送带的无端环形传送器设备，但是具有传送链是由相互按闭合环路连接的许多刚性节段或者链节组成的差异，在该闭合环路中每个链节被活节地铰接到后一链节和前一链节上。该节段可能是相互完全一致的，或者一组不相似的节段可围绕传送链同一地自我重复。单独的节段或者相同地自我重复的节段组在本文中被称为模块或者模块化节段，并且从而，该传送链被称为模块化传送链。
[0004]无端环形传送器的辐射透过率在检查系统中起作用，其几何设置是这样的，S卩，至少部分扫描仪的辐射线不但穿过被检查的产品及围绕它们的空间而且横穿无端环形传送器。该类检查系统用于例如探测瓶装或罐装食品和饮料产品中的异物。特别关心的是液态产品中的金属和玻璃碎片。由于它们相对于液体的较高密度，这样的异物将聚集在容器底部。此外，如果容器具有拱形底部，则异物趋向于停留在其中底部与容器侧壁相交的周边处。因此，对于射线照相扫描仪系统非常重要的是相对于无端环形传送器按这样的方式配置和布置，即每个容器的整个内侧底面都被扫描覆盖。因此，必须使用一种扫描仪配置，其中至少部分辐射线通过容器的底部并从而也通过其上定位待检查的容器或任何其他物品的无端环形传送器的区域。
[0005]在典型配置中，用来检查的射线可能例如来源于位于传送器路径上方和侧部的辐射源、以倾斜角度通过侧壁进入容器、通过容器底部离开并穿过传送器以被连接至图像处理系统的照相机系统接收。例如，替代地，如果被检查的物品既不是瓶装的又不是罐装的，则辐射源可以竖直地设置在传送器上方并且辐射探测器可以竖直地设置在传送器下方。
[0006]如果射线照相检查系统是X射线系统，则射线可以例如由响应并向图像处理系统发送信号的X射线图像增强器及照相机或者X射线线性排列传感器接收。一般地，图像辐射线作为扇形的平面射线束来源于局部源，即点大小辐射源并且由光电二极管线性排列接收，其一起被称作探测器，其中的扇形辐射线束和光电二极管的线性排列处于一公共平面，也被称为扫描平面，其实质上垂直于承载被检查物品的传送器的行进方向延伸。当被检查的物品移动通过扫描平面时，光电二极管的线性排列被离散脉冲的连续序列触发，并且脉冲频率与传送器的速度协调，从而由探测器排列所接收的信号序列可以被转换为具有不同亮度值的光栅点图案，该亮度值例如根据亮度标度从零至255来表示，代表材料体在辐射源与辐射探测器之间的透明影像。如果被扫描的物品包含例如金属碎片的异物，则射线照相图像在所扫描物品的透明影像内将这样的异物显示为较暗区域，这样的异物与被扫描物品相比对扫描射线具有更低的透过率。
[0007]在现阶段的技术状态，被用作射线照相检查系统中的输送设备的无端环形传送器在大多数情况下为聚合物织物带。该类传送器具有这样的优点，即由于带的恒定厚度与均匀性，X射线图像的质量很少受其影响。然而，对于聚合物织物带和模块化传送链的优点存在许多强烈争论，具体地说:
[0008]-特别是在瓶装和罐装工业中对于使用织物带存在很强阻力，因为它们易于受损并且磨损迅速。比较起来，由以无端环连接到一起的刚性塑料(典型地为缩醛树脂或者聚丙烯)构件组成的传送链坚固得多并且更不易于被坚硬的金属或者玻璃容器损坏。
[0009]-因为可能利用直接啮合链条轮廓的链轮来驱动传送链，所以传送链更适于例如乳酪块的重量大的物品。
[0010]-传送链的节段可以按如此方式铰接到一起，即链条对于围绕驱动链轮的环具有单向挠性而对相反方向的弯曲是刚性的。该后种特性消除了对导向机构的需求，该导向机构在连续工作应用中可能是不可靠的。
[0011]-传送链与带相比更易于替换或者修复，因为可以通过去掉一个铰链销而打开链条，链条的模块化节段通过铰链销链接到一起。
[0012]-传送链可以设计成自跟踪的并且与传送器的支承结构的侧部齐平地延伸。该最后的特征是重要的，因为其允许产品易于在侧向相邻的传送器之间的侧向传送。
[0013]然而，在射线照相检查系统中使用具有塑料链节的惯用的链式传送器是有问题的，因为链节可能干涉X射线图像。直到现在，如果人们希望用X射线检查在传送链上移动的产品，则合成的图像因重叠在产品上的传送链(例如由于链条节段之间的铰链或其他连接件或者因设计成加强链条节段的轮廓特征)的透过率方面的变化而降质。如果可以解决该图像的干涉问题，则如上所列举的模块化传送链的优点可应用到射线照相检查系统。
[0014]在本发明的同一受让人拥有的US 2012/0128133 Al中，通过其中链条节段被实质上配置成延伸过传送链宽度的、均匀厚度和密度的刚性板的传送链来解决透过率变化的问题，其中节段相互重叠以作为均匀透过率的实质上无间隙的带来使它们自身呈现于扫描仪辐射线，并且其中将节段连接到一起的连接件或者铰链(且其具有比节段的平坦区域更低的透过率)位于被扫描仪辐射线穿过的带的外侧。因此，节段之间的连接件优选位于传送链的两个侧向边界区域中。
[0015]在根据前述方案的传送链中，中央均匀带区域中的合页片或者任何其他加强特征的存在就横向弯曲而论减小了链条节段的刚度并且因此限制了在实际设计中可实现的传送器的宽度。
[0016]作为EP 2711694 Al公开的未公开欧洲专利申请中提出了另一解决方案，其同样由本发明的受让人所拥有并且因此其整个内容作为参考结合于本公开中。简而言之，描述了一种操作射线照相检查系统的方法，具体地说，其设计成用于其中具有相同的模块化链条节段的传送链输送被检查物品的系统。
[0017]欧洲专利申请EP 2711694 Al的方法包括射线照相检查系统的两种操作模式。在被称为校准模式的第一模式中，以数字像素数据的形式记录并保存空传送链的一个模块化节段的图像。仅记录对于一个模块化节段的校准数据的理由是对于链条的每个模块化节段，该类校准数据相同地自身重复。在被称为检查模式的第二模式中，以被称为原始图像数据的数字像素数据的形式记录具有传送链背景的被检查物品的图像。迅即，即在已经记录每排像素之后，通过借助于校准数据消除传送链的干涉背景来将原始图像数据运算地处理成清晰输出图像。
[0018]为了能够使检查模式中收集的原始图像数据几何地与校准模式中收集并存储的校准数据关联，射线照相图像的每个光栅点必须以与模块化节段有关的x/y坐标的术语来配准，以便每个像素值可以与其χ/y地址一起被存储。
[0019]模块化节段的横向方向(平行于铰链销)上的配准(registrat1n)坐标x能简单地基于与射线照相图像内的位置有关的光电二极管排列位置。
[0020]对于链条的纵向方向(即，传送器的移动方向)上的配准坐标y，欧洲专利申请EP2711694 Al提出了为链条的一部分或者与链条一起移动的物理配准特征的方案。在优选实施例中，配准特征实现为形成于模块化节段上的坡道形侧向边界部分。在操作中，坡道形边界截断扇形辐射线束的边界节段，从而以坡道高度来表示由传感器排列所接收的图像，可以通过处理器由该坡道高度直接计算出纵向配准坐标y。
[0021]在上述根据欧洲专利申请EP2711694A1的方法和装置中，通过坡道来举例说明的物理配准特征是通常在传送链中不存在的并且添加来用于在传送链的纵向方向y上提供配准参考的唯一用途的特征。发明人想到了，作为给传送链添加物理特征的替代方案，还可以通过使用已知的图像匹配和图像内插技术来使检查模式中收集的原始图像数据与校准数据几何地关联，以在没有特定专用物理配准特征帮助的情况下直接相对于所存储的背景图像来配准检查图像。
[0022]发明目的
[0023]考虑到作为在射线照相产品检查过程中相对于校准图像来精确配准检查图像的问题的解决方案的图像匹配和内插技术中看到的强大潜力，本发明具有这样的目标，即对使用特定的专用物理配准特征来使受检查物品的原始图像与模块化传送链的背景图像几何地匹配的可行的替代方案。
【发明内容】
[0024]通过根据独立权利要求1的校准及操作射线照相检查系统的方法并通过具有如权利要求13中所阐述的必要能力的射线照相检查系统来满足本发明的所述目标。在从属权利要求中限定了本发明的细节特征和进一步的发展特性。
[0025]根据本发明的方法设计成用于一种射线照相检查系统中，该射线照相检查系统具有发射扫描射线的辐射源，进一步具有接收扫描射线并将它们转换为探测器信号的辐射探测器，具有基于探测器信号产生射线照相图像的处理器，并且具有模块化传送链，该模块化传送链有连接成闭合环路的相同模块化节段，其中被检查的物品在模块化传送链上被输送通过扫描射线穿过的空间。根据本发明，该方法完成从所述射线照相图像消除背景图像的任务，该背景图像实质上是由传送链节段和由辐射探测器的内在因素所产生的。结果，在没有传送链的干涉背景图像的情况下获得了显示被检查物品的输出图像。
[0026]实质上，该方法包括射线照相检查系统的两种操作模式，即校准模式和检查模式。
[0027]在校准模式中，通过射线照相检查系统来获得反映辐射源和辐射探测器的影响的数据以及用于模块化节段中的至少一个的图像数据，并且将其数字化处理成校准数据，该校准数据然后作为模板图像被存储在射线照相检查系统的存储器中。模板图像能是基于随意地选择的模块化节段中的任何单独一个的。然而，考虑到制造公差，并且因此考虑到节段之间可能存在的轻微变化，可能期望采样多个节段并且计算数据的平均值。因此，模板可以代表传送链的多个模块化节段或者甚至所有模块化节段的组合。
[0028]在校准模式的第一步Cl)中，通过当辐射源关闭时测量探测器排列的相应二极管电流来确定探测器排列的单独光电二极管的暗信号。将每个二极管的相应“暗电流”作为暗电平值存储在存储器中。随后，对于在步骤C2)和II)中由任何光电二极管所获得的每个亮度值，从所测得的二极管电流减去对于该二极管的相应存储暗电平值，从而如果辐射源关闭，则对于所有二极管，合成的净电流值将为零。
[0029]在校准模式的第二步C2)中，获得了包括紧接的前一模块化节段与紧跟的下一模块化节段的相邻边界部分的模块化节段之一的原始节段图像。将该原始节段图像作为包括相邻模块化节段的邻近边界部分的模块化节段的原始节段图像保持在数据组中。
[0030]在校准模式的第三步C3)中，将步骤C2)中保持的数据数字化地处理成归一化的(normalized)模板图像,该归一化的模板图像标记为至少一个可清晰地定义的特征，该可清晰地定义的特征同样地出现在每个模块化节段的射线照相图像中。该归一化模板图像作为数字数据组存储在处理器的存储文件中。
[0031]在检查模式中，由射线照相检查系统以原始数字图像数据的形式获得具有传送链背景的被检查物品的射线照相图像。借助于预先存储的模板图像数据用运算方法将原始图像数据处理成没有传送链干涉背景的物品单独的清晰输出图像。
[0032]在检查模式的第一步II)中，每次获得一个物品和包括所有传送链节段的原始射线照相图像，在射线照相图像中该传送链节段至少被该物品部分地重叠。原始射线照相图像以二维数据组保持。
[0033]在检查模式的第二步12)中，用运算方法将原始数字图像处理成归一化数字图像，该归一化数字图像被标记为至少一个可清晰地定义特征，从而将该归一化的数字图像和该归一化的模板图像相对于该至少一个可清晰地限定的特征一致地标记。
[0034]在检查模式的第三步13)中，在算法过程中合并归一化数字图像和归一化模板图像，该算法步骤通过将与归一化模板图像对应的校正值应用于该归一化数字图像来从该归一化数字图像去除该传送链的背景。
[0035]下文在已经介绍必要的构思和术语之后将进一步详细说明步骤Cl)、C2)、C3)、II)、12)、13)中的每一个。
[0036]该方法利用了以下事实的优点，传送链是由相同的模块化节段的无端环构成的。因此，在校准模式中，获取、处理并存储任何单个模块化节段的数据是足够的，而不是获取典型地具有几百个节段的整个链的数据，对于校准模式后者将花相当大量的时间并且需要过大的存储器容量以存储模板图像数据。
[0037]根据本发明的方法优选利用一种射线照相检查系统来执行，该射线照相检查系统具有空间集中结构的辐射源(即，局部化的或者点大小的辐射源)和以规则的间隔设置的光电二极管的线性排列形式的辐射探测器，其中辐射源和辐射探测器横跨模块化传送链相互面对，其中扫描射线从辐射源向辐射探测器发射成扇形平面束，并且其中扇形的辐射束和光电二极管的线性排列位于公共扫描平面中，该公共扫描平面实质上垂直于传送链的行进方向延伸。
[0038]此外，在可操作来执行本发明的方法的射线照相检查系统中，至少在当物品移动通过扫描平面时的时间周期期间由辐射源以连续的辐射线流产生扫描的辐射线，而在同一期间辐射探测器被脉冲触发以产生探测器信号，其中脉冲的定时是与传送链的运动同步的，从而使当辐射线的扇形平面束产生的辐射探测器的输出信号的时间点与传送链的均匀行进间隔相应。这样的脉冲典型地能由旋转或者线性编码器产生。
[0039]在每个单独触发脉冲时，由探测器排列的单独光电二极管所接收的辐射线被转换为实质上等距的图像点的行。因为触发脉冲是与传送链的运动同步的，所以任何系列的连续触发脉冲将产生一系列实质上等距平行线的图像点，从而结果是图像点的行和列的光栅，其中每行图像点是与传送链的行进运动的给定点处出现的触发脉冲相关联，并且每个图像点列是与光电二极管的线性排列中的特定光电二极管相关联。通过按照垂直于传送链行进方向的方向上的光栅间隔的光栅坐标X和通过按照传送链行进方向上的光栅间隔的光栅坐标I能标记出每个图像点，其中可以将χ/y坐标系的原点设置在任意选择的光栅行和光栅列的交叉处，例如通过向与光电二极管排列的一端处的光电二极管相关联的光栅列赋予X = 0，和向在物品移动通过扫描平面期间的有限时期记录的第一光栅行赋予y =O。光栅中的每个图像点单独地以亮度水平为特征，该亮度水平能以数字形式表示为亮度值B (X，y)，从而能将所有亮度值B (x, y)的全体处理并存储为二维数据组。
[0040]光栅的一位置(x，y)处的图像点的亮度值B(x，y)由以下因素来确定:
[0041]1.探测器排列中每个光电二极管的各自不同的暗信号和光敏度；
[0042]2.每个光电二极管离扇形辐射束的辐射源的各自不同的距离；
[0043]3.各自不同的辐射亮度量由于传送链中的吸收而沿从辐射源至每个光电二极管的射线路径损失；以及
[0044]4.各自不同的辐射亮度量由于被检查物品中的吸收而沿从辐射源至每个光电二极管的射线路径损失。
[0045]因此，根据本发明的方法能说执行了消除了原始的、即未处理的射线照相图像中的四个确定因素中前三个的任务，从而合成的已处理图像仅表示被检查物品中实际所吸收的福射线量。
[0046]在本发明的优选实施例中，每个模块化节段具有对于辐射线有较高和实质上均匀透过性的实质上平坦且较薄的区域。该平坦区域具有在传送链的整个宽度上的X方向和从一个铰链至下一个铰链的y方向上延伸的实质上矩形形状。在射线照相图像中，模块化节段的平坦区域呈现亮区域，而同样地出现在每个模块化节段的射线照相图像中的上述可清晰限定的特征是由表示铰链的图像的暗条纹组成的，从而在射线照相检查系统工作期间所捕获的任何射线照相图像中，模块化节段的连续形成了横向于传送链的行进方向延伸的亮和暗平行条纹的图案。
[0047]对于本发明的这样的实施例，其中模块化节段的平坦部分和铰链产生了亮和暗平行条纹的射线照相图像，根据本发明的方法的步骤Cl)、C2)、C3)、I1)、I2)、13)现在能更具体地限定如下:
[0048]校准模式的步骤Cl)需要的操作:
[0049]-关掉辐射源，
[0050]-测量光电二极管的线性排列中每个光电二极管的二极管电流，
[0051]-数字化处理该二极管电流并将其作为排列位置X处的二极管的暗信号D(X)存储到一维存储器数组中。
[0052]然后在校准模式中跟有具有这些操作的步骤C2):
[0053]-打开辐射源并且将传送链设置成运动，
[0054]-获取覆盖一个模块化节段的原始节段图像，该覆盖一个模块化节段的原始节段图像包括代表将模块化节段连接至紧接的前一模块化节段和紧跟的下一模块化节段的铰链的两个暗条纹的完全范围，并且以二维数据组RSI (x，y)来收集原始节段图像数据，其中例如可以通过将X = O赋予与光电二极管排列的一端处的光电二极管相关联的光栅列并且将y = O赋予所获得的原始节段图像数据中记录的第一行光栅点来确定x/y坐标系的原点。
[0055]校准模式的步骤C3)需要的一系列运算操作，即:
[0056]-从原始节段图像值RSI(x, y)中减去暗信号D(X)以获得对于每个x/y位置的净节段图像值NSI(x，y)；
[0057]-在数据组NSI(X，y)中确定代表暗条纹的部分；
[0058]-确定暗条纹之间的亮区域并且通过求所述亮区域内的每个X位置的净节段图像值NSI(x，y)的平均值来计算线性校准数组L(x)；
[0059]-计算对于每个光电二极管位置X的增益因子G(X)= k/L(x)，其中k是归一化因子(例如，在8位数据的情况下k = 255)；
[0060]-将每个净节段图像值NSI(X，y)乘以对应x位置的增益因子G(X)以获得归一化的节段图像值 NOS (X，y) = G(x) XNSI (X，y)；
[0061]-基于该归一化的节段图像值NOS(X，y),在两条暗条纹中的每个内计算y方向上的光栅间隔的一部分(fract1n)内加权的图像亮度的形心线；
[0062]-将该归一化的节段图像值NOS(X，y)转换成标记为归一化坐标光栅(x，yn)的归一化的校准模板值NCT (X，yn)，其中坐标yn来源于形心线并且按照两条形心线之间的周期性间隔(或者其一部分)成比例确定，并且其中通过相邻的归一化节段图像值N0S(x，y)之间的内插法来获得赋予每个归一化校准模板值NCT (X，yn)的亮度值；以及
[0063]-将该归一化的校准模板值作为数字模板图像存储到存储器数组NCT(X，yn)中。
[0064]归一化的光栅坐标(X，yn)是本发明的基本方面，因为其为模板图像提供了框架以及为模板图像内的每个光栅点提供了配准方法。框架是由代表至相邻模块化节段的铰链的两条形心线和分别代表探测器排列的第一和最后的二极管的光栅点的两个边界列所形成的。因为辐射线的扇形平面束在传送链的宽度外的其两侧上延伸，所以模板的X坐标的原Ax = O和端点X = η(其中n+1是探测器排列中的光电二极管的数量)位于传送链宽度外的相反侧。换句话说，模板图像不但代表传送链的模块化节段而且还代表被成像射线穿过的传送链的两侧上的空间的附加宽度。可以任意地选择光栅间隔以及yn-轴线的原点，例如通过将yn刻度间隔限定为形成模板框架的形心线之间的间隔的1/100并且将yn = O赋予代表穿过扫描平面的第一铰链的形心线并且将In = 100赋予模板框架的相反边界，这同时代表对于下一个模块化节段的模板坐标yn = O。
[0065]在本文中称为检查模式的正常操作模式中，对于通过扫描平面的每个物品直接相继地执行以下步骤:
[0066]步骤II)包括这些操作:
[0067]-检测物品接近扫描平面；
[0068]-获取包括所有传送链节段的总范围的物品的原始射线照相图像并且按原始亮度值的数据组RID(x，y)形式保持原始图像数据，其中可以按类似于步骤C2)的方式来确定X/Y-坐标系，所述范围在射线照相图像中至少被物品部分地重叠。
[0069]检查模式的步骤12)包括的操作:
[0070]-从原始图像数据RID(X，y)减去暗信号D(X)以产生净图像数据NID (x，y)；
[0071]-将每个净图像值NID(x，y)乘以对应x位置的增益因子G(x)以获得归一化的图像值 N0I(x，y) = G(x) XNID (X，y)；
[0072]-在数据组NOI(X，y)中，确定代表暗条纹的部分并且将加权图像亮度的形心线的计算结果应用于暗条纹的未被受检查物品的图像叠盖的那些部分；
[0073]-将数据组NOI(X，y)转换为模板参考图像数组TRI (x, yn)，该模板参考图像数组标记成代表例如下面背景中的第一个完整模块化节段的模板图像的坐标光栅(x，yn)，其中通过相邻的归一化图像数据值NOI (x，y)之间的插值法来获得赋予模板参考图像数组TRI (x, yn)中的每个光栅点的亮度值。
[0074]检查模式的步骤13)包括的操作:
[0075]-在运算过程中合并模板参考图像数组TRI(x，yn)和归一化的校准模板数组NCT(x, yn)，该运算过程从模板参考数字图像中除去铰链的背景，其中对于每个光栅位置(X，Yn)，基于校准模板数组的对应值NCT (X，yn)单独地修正对应的像素值TRI (x, yn)，结果在没有模块化传送链的背景的情况下生成了物品的最终射线照相图像；
[0076]-分析最终的射线照相图像，因为存在例如可能包含在物品中的异物的不规则性。
[0077]本发明的范围还包括一种射线照相检查系统，该射线照相检查系统具有执行根据前述说明中所涉及的任何方面的方法的必要特征和能力。特别是，根据本发明的射线照相检查系统一方面配备有具有相同模块化节段的模块化传送链，其中每个相同模块化节段包括至少一个要素，该要素将其自身显示为射线照相图像中的显著和清晰地确定的图像特征，另一方面利用处理器能够基于显著和清晰地确定的图像特征来建立归一化模板光栅和模块化节段的模板图像，并且将模板应用于从被检查物品的图像中除去传送链的背景的任务。
[0078]在射线照相检查系统的一个优选实施例中，至少一个显著且可清晰地确定的图像特征包括模块化传送链的射线照相图像中的平行且等距的暗条纹，其中暗条纹代表将每个模块化的链条节段连接至传送链的无端环中的前一个和下一个节段的铰链。
[0079]如果每个模块化节段具有对于辐射线有较高且实质上均匀的透过性的实质上平坦且较薄的区域是更优选的。该平坦区域具有实质上矩形形状，该实质上矩形形状在传送链的整个宽度上的X方向和一个铰链至下一个铰链的y方向上延伸的。在该射线照相图像中，模块化节段的平坦区域呈现为亮区域，从而相继的模块化节段在射线照相检查系统工作期间获得的任何未处理的射线照相图像中形成了横向于传送链的行进方向延伸的亮和暗的平行条纹的图案。
[0080]在射线照相检查系统的优选实施例中，辐射线包括X射线，由于它们具有穿透不透可见光的物品的能力。因为探测器排列的光电二极管对于与X射线相比有更长波长的光具有最大的光谱灵敏度，所以它们优选携带有荧光涂层，该荧光涂层设计成将X射线转换为与光电二极管的光谱灵敏度相匹配波长的光。
【专利附图】
【附图说明】
[0081]本发明的具体实施例和细节的以下描述由附图支持，其中
[0082]图1图解了具有实施该方法所必需特征的射线照相检查系统；
[0083]图1A描绘了图1的放大细节；
[0084]图2A、2B、2C描绘了根据本发明的射线照相检查系统中的传送链的一部分的不同视图；
[0085]图3描绘了用于本发明的优选实施例中种类的模块化传送链；
[0086]图4A描绘了空传送链的射线照相图像，其中等距的暗条纹代表铰链并且暗条纹中的细直线代表形心线；
[0087]图4B描绘了从图4A的射线照相图像导出的归一化的模板图像，包括模板框架和模板光栅；
[0088]图5A显示了被检查物品的未处理的射线照相图像，包括暗条纹的背景；以及
[0089]图5B显示了在已经通过根据本发明的方法除去了该背景之后的图5A的图像。
【具体实施方式】
[0090]图1和IA图解了一种执行根据本发明的方法的适当结构的射线照相检查系统I。射线照相检查系统I的主要构件是模块化传送链2 (以其输送方向朝向观察者定向的横截面示出)、在传送链2上输送的物品3、辐射源4和具有线性光电二极管排列7的探测器5。辐射源4为优选延伸过大约Imm2区域的点大小并且产生成像射线，该成像射线发射成从辐射源4至探测器5的光电二极管排列7的扇形平面束。成像射线的扇形节段8穿过物品3，并且成像射线的节段9仅穿过传送链2，而不横穿物品3。由排列7中的光电二极管响应一个触发脉冲所产生的信号被射线照相检查系统I的计算机或者处理器(图中未示出)转换为代表模块化传送链2和被在其上输送的物品3的光栅形射线照相图像的一行图像点。由于带有物品3的传送链2连续地移动，所以由辐射探测器5接收的每个触发脉冲产生了光栅形射线照相图像的新线，这种脉冲典型地由旋转或者线性编码器产生。
[0091]图2A以指向传送链的输送表面的透视图显示了模块化传送链2的两个节段21，而图2B描绘了指向下侧的透视图且图2C描绘了传送链节段21的侧视图。节段21通过具有铰链销23的铰链22相互连接，该铰链销23延伸过传送链2的整个宽度。虽然铰链22和铰链销23应该可透过检查系统的成像辐射线，然而它们应具有足够的光密度以将自身展示为暗条纹，其加权亮度形心线(参见图4A)能被可靠地确定。
[0092]图3描绘了用于本发明的优选实施例中种类的模块化传送链30。视图是指向传送链30的下侧，与为平坦表面的传送链30的顶侧或者输送侧不同，铰链32的轮廓从传送链30的下侧突出为明显的隆起。除了铰链32之外，模块化节段31为平坦的并具有均匀、
较小的厚度。
[0093]图4A描绘了例如在校准模式的归一化过程之后的图1的检查系统I中显现的图3的空传送链30的射线照相图像40。在归一化的图像NOS(x，y)中，传送链节段31的平坦区域33具有与被一部分扫描辐射线穿过的邻近空间相同的图像亮度水平，例如255，这意味着校准已经消除了传送器节段的平坦部分的放射线照相效应。传送链30的节段31的更大的铰链部分32呈现为暗平行条纹41。已经通过加权亮度形心的计算确定了这些暗条纹41的中心线42相对于原始未校准图像的光栅的位置，该加权亮度形心的计算提供了亚像素级的准确度。
[0094]图4B图解了如何能在校准模式的归一化过程中限定模板图像45。通过由代表将模块化节段31连接至相邻模块化节段的铰链32形成的两个中心线42和分别代表探测器排列的第一及最后的二极管的光栅点的两个边界列46所形成的模板框架界定模板图像45。由于辐射线的扇形平面束在传送链的宽度外、在该传送链的两侧上延伸，所以模板的X坐标的原点X = O和终点X = η(其中n+1是探测器排列中的光电二极管的数量)位于传送链宽度外的相反侧。换句话说，模板图像不但代表传送链的模块化节段而且代表也被成像射线穿过的传送链的两侧上的空间的附加宽度。能任意选择yn轴线上的光栅间隔，例如为形成模板框架的中心线42之间间隔的1/100，例如对于扫描中记录的第一铰链的中心线设为yn = 0，并且对于模板框架的相反边界设为yn = 100，其同时代表下一个模块化节段31的模板坐标yn = O。
[0095]图5A显示了被检查物品的中间射线照相图像50，其中已经确定了暗条纹41的中心线42并且已经建立了归一化的光栅坐标系，从而可以将背景配准于(registered)模板图像，或者在该情况下配准于联接到一起以代表物品的该图像中的背景的三个完成模板图像的组合。
[0096]图5B显示了根据本发明的方法的结果:在已经去除了背景条纹41之后的图5A的物品3的最终的射线照相图像51。
[0097]虽然已经通过实施例的具体实例的介绍来描述了本发明，但是对于读者很明显的是，可以例如通过将单独实例彼此的特征进行组合和/或通过互换本文所述实施例之间单独的功能单元来从本发明的教导中研发出许多进一步的变型实施例。例如，本发明构思适于可穿透被检查的物品以及传送链的任何波长的辐射线。可以使用不同于线性光电二极管排列的辐射探测器，例如2D格式的辐射探测器，如区域光电二极管排列、图像增强器、平板成像板或者闪烁屏与照相机的组合，以及用于记录图像的其他可以想到的方案，其中从射线照相图像去除传送设备的背景的发明方法依然完全适用。不言而喻，任何这样的变型实施例被认为是包含在本发明的范围内。
[0098]附图标记列表
[0099]I射线照相检查系统
[0100]2模块化传送链
[0101]3被检查的物品
[0102]4辐射源
[0103]5辐射探测器
[0104]7光电二极管的线性排列
[0105]8射线穿过物品的扇形节段
[0106]9射线仅穿过链条的扇形节段
[0107]21模块化传送链的节段
[0108]22连接节段21的铰链
[0109]23铰链销
[0110]30模块化传送链
[0111]3130的模块化节段
[0112]32模块化节段的铰链
[0113]33模块化节段的平坦区域
[0114]40空传送链30的射线照相图像
[0115]41暗平行条纹
[0116]4241的中心线
[0117]45模板图像
[0118]46光栅点的边界列
[0119]50归一化的射线照相图像
[0120]51该方法的结果:最终的射线照相图像
[0121]X横向的配准坐标
[0122]y纵向的配准坐标
[0123]yn归一化的纵向配准坐标
【权利要求】
1.一种操作射线照相检查系统(I)的方法，该射线照相检查系统具有发射扫描射线的辐射源(4)，还具有接收该扫描射线并将它们转换为探测器信号的辐射探测器(5)，具有基于该探测器信号产生射线照相图像(50)的处理器，并且具有模块化传送链(2)，该模块化传送链(2)包括按闭合环路铰接到一起、用来输送被检查物品通过被该扫描射线穿过的空间的相同模块化节段(21)，所述方法用来从该射线照相图像(50)中去除实质上由所述传送链节段(21)和该辐射探测器(5)中的内在因素产生的背景图像(42)，其中该方法包括具有以下步骤的校准模式: Cl)当关闭辐射源时通过借助于测量该探测器排列的单独光电二极管的对应二极管电流确定该单独光电二极管的暗信号来获取数字化的校准数据，并且将该数字化的校准数据保存在一维数组中， C2)获取对于模块化节段(21)之一的原始图像数据，该模块化节段(21)之一的原始图像数据包括紧接的前一和紧跟的下一模块化节段(21)的相邻边界部分，并将该原始图像数据作为该模块化节段(21)的原始数字图像保持在第一个二维数据组中， C3)将步骤Cl)和C2)中所保持的数据数字化地处理成归一化的校准数据并将所述归一化的校准数据作为数字模板图像存储到校准数据文件中，该归一化校准数据被标记成至少一个可清晰限定的特征，该可清晰限定的特征同样地出现在每个模块化节段(21)的射线照相图像中， 并且其中该方法还包括具有以下步骤的检查模式: 11)获取呈具有至少一个物品(3)在其上行进的传送链(2)的区段的原始数字图像数据的形式的射线照相图像，并且将该原始数字图像数据作为具有传送链(2)的所述区段的背景的该物品(3)的原始数字图像保持在第二个二维数据组中， 12)用运算方法将该原始数字图像处理成标记为所述至少一个可清晰限定特征的归一化数字图像，并将具有该传送链(2)的该区段的背景的该物品(3)的归一化数字图像保持在二维数据组中，以及 13)通过将与该数字模板图像对应的校正值应用于该归一化的数字图像来从该归一化数字图像除去该传送链(2)的背景。
2.根据权利要求1所述的方法，其中该辐射源(4)具有空间集中结构，并且该辐射探测器(5)包括以规则间隔设置的光电二极管的线性排列(7)，所述辐射源(4)和所述辐射探测器(5)横跨该模块化传送链(2)相互面对，其中该扫描射线从该辐射源(4)向该辐射探测器(5)发射成扇形平面束，并且所述扇形的辐射束和所述光电二极管的线性排列(7)位于公共扫描平面中，该公共扫描平面实质上垂直于该传送链(2)的行进方向延伸。
3.根据权利要求2所述的方法，其中当被检查的物品(3)在该传送链(2)上移动通过该扫描平面时，由该辐射源以连续的辐射线流产生了扫描仪辐射线，而该辐射探测器被脉冲触发以产生探测器信号，其中该脉冲的定时是与该传送链(2)的运动同步的，从而当辐射线的扇形平面束被转换为该辐射探测器的输出信号的时间与该传送链(2)的均匀行进间隔对应，并且在该传送链(2)上传送该物品(3)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中在每个单独的触发脉冲处将由该探测器排列(5)的该光电二极管(7)接收的辐射线转换成一行基本上等距的图像点，并且触发脉冲的序列产生了待生成图像点的一系列实质上等距的平行线，从而所述图像点的线形成了呈图像点的行和列形式的光栅的原始图像，其中每行图像点与给定时间点处出现的触发脉冲相关联，并且每列图像点与该光电二极管的线性排列中的特定光电二极管相关联，其中所述光栅中的每个图像点由根据垂直于该传送链(2)的行进方向的方向上的光栅间隔的配准坐标(X)和由根据该传送链(2)的行进方向上的光栅间隔的配准坐标(y)来标记，其中x/y坐标系的原点能设置在光栅行和光栅列的任选的交叉处，并且此外每个图像点单独地以亮度水平为特征，该亮度水平能以数字形式表示为亮度值。
5.根据权利要求4所述的方法，其中通过以下来确定所述亮度值: -该探测器排列(5)中每个光电二极管(7)的各自不同的暗信号和光敏度； -每个光电二极管离该辐射源(4)的各自不同的距离； -各自不同的辐射亮度量由于该传送链中的吸收而沿从该辐射源至每个光电二极管的射线路径损失；以及 -各自不同的辐射亮度量由于被检查的物品(3)中的吸收而沿从该辐射源至每个光电二极管的射线路径损失。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中每个模块化节段具有对辐射线有较高且实质上均匀透过性的、实质上平坦且较薄的区域，其中所述平坦区域具有沿X方向在该传送链的整个宽度上延伸并且沿y方向从一个铰链至下一铰链延伸的实质上矩形形状，其中在该射线照相图像中，该模块化节段的平坦区域呈现为亮区域而该铰链呈现为暗条纹，从而在该射线照相图像中相继的模块化节段形成横向于该传送链的行进方向延伸的亮和暗平行条纹的图案，其中所述暗平行条纹代表能标记该归一化的射线照相图像数据的可清晰限定的特征。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其中步骤Cl)包括: -关掉该辐射源； -测量该光电二极管的线性排列中每个光电二极管的二极管电流； -数字化处理所述二极管电流并将其作为所述二极管的暗信号D(X)存储在一维存储器数组中。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中步骤C2)包括: -打开该辐射源(4)并将该传送链(2)设置为运动； -获取该模块化节段(21)之一的原始节段图像数据，其包括代表紧接的前一个和紧跟的下一个模块化节段的两个暗条纹的完全范围，并将该原始节段图像数据RSI (x, y)收集在二维数据组中。
9.根据权利要求8所述的方法，其中步骤C3)包括: -从该原始节段图像值RSI (x，y)减去该暗信号D(x)以获得对于每个x/y位置的净节段图像值NSI(x，y)； -在该数据组NSI (x, y)中，识别代表该暗条纹的部分，进一步识别该暗条纹之间的亮区域并通过对所述亮区域内的每个X位置的该净节段图像值NSI (x, y)求平均值来计算线性的校准数组L(X)； -计算对于每个光电二极管位置X的增益因子G(X) = k/L(x)，其中k是归一化因子； -将每个净节段图像值NSI (x，y)乘以对于该对应X位置的增益因子G(X)以获得归一化的节段图像值 NOS (X，y) = G(x) XNSI (X，y)； -基于该归一化的节段图像值NOS (X，y),在该两个暗条纹中的每个内计算y方向上的光栅间隔的一部分内的加权图像亮度的形心线； -将该归一化的节段图像值NOS (x，y)转换成标记为归一化坐标光栅(x，yn)的归一化的校准模板值NCT (X，yn)，其中该坐标yn源于该形心线并且按照两条形心线之间的周期性间隔来成比例确定，并且其中通过相邻的归一化节段图像值N0S(x，y)之间的内插法来获得赋予每个归一化校准模板值NCT (X，yn)的亮度值；以及 -将该归一化的校准模板值作为数字化模板图像存储在存储器数组NCT (x, yn)中。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的方法，其中步骤II)包括: -检测物品(3)接近该扫描平面； -以原始图像数据的数据组RID(x，y)的形式获得具有该模块化传送链的下面背景的物品⑶的射线照相图像。
11.根据权利要求10所述的方法，其中步骤12)包括: -从该原始图像数据RID(x，y)减去该暗信号D(X)以产生净图像数据NID(x，y)； -将每个净图像值NID(x，y)乘以对应X位置的增益因子G(X)以获得归一化的图像值NOI(Xj) = G(X) XNID(X，y)； -在所述数据组NOI (x, y)中，识别代表该暗条纹的部分并且将加权的图像亮度形心线的计算结果应用于该暗条纹的未被受检查物品的图像叠盖的那些部分； -将该数据组NOI (X，y)转换为模板参考图像数组TRI (x, yn)，该模板参考图像数组标记成代表例如下面背景中的第一个完全模块化节段的模板图像的坐标光栅(x，yn)，其中通过相邻的归一化图像数据值NOI (x，y)之间的内插法来获得赋予该模板参考图像数组TRI (x, yn)中的每个光栅点的亮度值。
12.根据权利要求11所述的方法，其中步骤13)包括: -在运算过程中合并该模板参考图像数组TRI (x，yn)和该归一化的校准模板数组NCT (x, yn)，该运算过程从该模板参考数字图像中去除该铰链的背景，其中对于每个光栅位置(X，Yn)，基于该校准模板数组的对应值NCT (X，yn)单独地修正对应的像素值TRI (x, yn)，结果是没有该模块化传送链的背景的该物品的最终射线照相图像；以及 -分析该最终的射线照相图像，因为存在例如可能包含在该物品中的异物的不规则性。
13.一种可操作来执行权利要求1到12中任一项所述方法的射线照相检查系统(I)，包括发射扫描射线的辐射源(4)、接收该扫描射线并将它们转换成探测器信号的光电二极管排列(7)形式的辐射探测器(5)、基于该探测器信号产生射线照相图像的处理器和具有相同模块化节段(21)的模块化传送链(2)，该模块化传送链设置在该辐射源(4)与该辐射探测器(5)之间并用来输送被检查的物品(3)，其中该相同模块化节段(21)中的每个包括至少一个要素，该要素自身在该射线照相图像中呈现为显著的且可清晰限定的图像特征。
14.根据权利要求13所述的射线照相检查系统，其中每个模块化节段具有对所述辐射线有较高且实质上均匀透过性的、实质上平坦且较薄的区域，其中所述平坦区域具有实质上矩形形状，该实质上矩形形状沿X方向在该传送链的整个宽度上延伸并且沿y方向从一个铰链至下一铰链延伸，其中在该射线照相图像中，该模块化节段的平坦区域呈现为亮区域而该铰链呈现为暗条纹，从而在该射线照相图像中相继的模块化节段形成横向于该传送链的行进方向延伸的亮和暗平行条纹的图案，其中所述暗平行条纹代表能标记该归一化的射线照相图像数据的可清晰限定的特征。
15.根据权利要求13或14所述的射线照相检查系统，其中该辐射线包括X射线，并且其中该光电二极管包括荧光涂层，该荧光涂层设计成将X射线转换为与该光电二极管的光谱灵敏度相匹配波长的光，该光电二极管对于与X射线相比有更长波长的光具有最大的光谱灵敏度。
【文档编号】G01N23/04GK104251869SQ201410302422
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2013年6月27日
【发明者】X·王, N·J·金 申请人:梅特勒-托利多X-射线安全线有限公司