一种基于光子计数式的绿色通道检测系统及方法与流程

本发明属于交通和运输管理系统中检测成像技术领域，具体涉及一种基于光子计数式的绿色通道检测系统及方法。

背景技术：

近年来，随着国家建立高速公路鲜活农副产品绿色通道政策的实施，许多省份开始投入运行各种绿色通道检测系统。一种利用x射线透射式绿色通道车辆检测仪以辐射剂量小，穿透力强，寿命周期长，即使出现事故，不会对周围环境和操作人员产生影响等优点得到交通部门和环境部门的认可。它利用是的射线透射成像原理，x光机发出的扇形射线束穿透封闭车厢和内部货物，被另一侧固定不动的直线阵列探测器接收。由于物品不同密度分布，对射线的吸收程度不同，探测器输出的信号强度也不同，将强弱不同信号经图像处理后显示在电脑显示屏上，可知封闭车厢内装载物品。但是部分绿色通道中x射线检测装置由于灵敏度不高，无法检测极其微弱的信号，线性度差，从而导致成像质量差，无法有力打击不法分子通过偷装、混装等逃避规定费用的行为。因此，需要一种具有更高灵敏度、可以检测更微弱信号、线性度更好的探测装置来处理接收的x射线。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种基于光子计数式的绿色通道检测系统及方法，将x射线转换为可见光后，由于光的粒子性，此时为一个个微弱的光脉冲，由光电传感器转换为一个个微弱光电子脉冲，由放大器放大后，再经过比较器和滤波器去除同时被放大的杂散信号后转换为一个个信号明晰的光电子脉冲，最后进行计数处理，从而实现了对绿色通道中穿过车辆后的微弱x射线检测，且线性度好，体积小，可提供的像素点多，可以输出质量更佳的图像。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于光子计数式的绿色通道检测系统，包括用于接收x射线的探测器阵列，所述探测器阵列包括图像信号采集电路板和与图像信号采集电路板相连的若干个x射线检测单元模块；所述x射线检测单元模块包括顺次相连的闪烁晶体、光电传感器、信号处理单元、a/d转换单元和处理器芯片；所述x射线射入闪烁晶体后激发出可见光，光电传感器将可见光转换为电信号，经信号处理单元处理后输出到a/d转换模块，然后由处理器芯片进行光电子脉冲计数处理，最终输出信号至图像信号采集电路板。

进一步地，所述若干个x射线检测单元模块均位于图像信号采集电路板的中部，且沿着图像信号采集电路板的中轴线顺次排列。

进一步地，所述闪烁晶体与光电传感器无缝相连，以使得可见光完全进入光电传感器。

进一步地，所述闪烁晶体的外部设有封装式的晶体防护体，用于防水、防外界可见光漏入。

进一步地，所述信号处理单元包括顺次相连的放大器、比较器和滤波器；所述放大器对光电传感器输出的电信号进行放大，所述比较器根据设定的阈值处理经过放大的电信号，所述滤波器对比较器的输出信号进行滤波处理。

进一步地，所述的一种基于光子计数式的绿色通道检测系统，还包括射线源和快门；所述快门位于射线源前方，快门控制x射线是否发射出来，x射线透射过物件后，由探测器阵列接收。

进一步地，所述图像信号采集电路板的输出端连接有顺次相连的工控机和计算器。

一种基于光子计数式的绿色通道检测方法，包括以下步骤：

（1）利用射线源发射出x射线，并穿过待检测物件；

（2）利用x射线检测单元模块接收x射线，所述x射线射入到x射线检测单元模块中的闪烁晶体后激发出可见光，光电传感器将可见光转换为电信号，经信号处理单元处理后输出到a/d转换模块转，然后由处理器芯片进行光电子脉冲计数处理，根据计数的多少输出大小不同的信号，最终输出至图像信号采集电路板；

（3）由与图像信号采集电路板相连的工控机处理后，不同大小的信号对应不同的灰度，从而在计算机上显示出黑白图像，最终完成检测。

进一步地，所述信号处理单元包括顺次相连的放大器、比较器和滤波器；所述放大器对光电传感器输出的电信号进行放大，所述比较器根据设定的阈值处理经过放大的电信号，所述滤波器对比较器的输出信号进行滤波处理。

进一步地，所述射线源和探测器阵列之间设有快门，快门控制x射线是否发射出来，x射线透射过物件后，由探测器阵列接收。

本发明的有益效果：

本发明将光子计数的原理应用于检测穿透满载的车辆后较弱的x射线，具有较高的灵敏度；针对于车厢内装载货物量的多少，经透射后x射线不同的衰减程度，该检测系统采用先放大后比较滤波的处理方法使其具有较好的线性度。同时，由于探测器阵列竖直排列，每个单元模块横向分布，由于其体积小，因此每个单元横截面积更小，竖直排列的结构可以提供更多单元检测模块，每一个单元检测模块输出的信号经软件处理后对应一定的灰度值成为图像中的一个像素点，因此较多的单元检测模块可以为成像提供较多的像素点，这些都使绿色通道中所成图像质量更好，从而可以更准确的识别车厢内货物。

附图说明

图1为本发明一种实施例中该检测装置结构图；

图2为绿色通道检测结构图。

附图标记含义如下：

1.闪烁晶体；2.光电传感器；3.放大器；4.比较器；5.滤波器；6.模数转换器；7.中央处理器；8.图像信号采集电路板；9.射线源；10.快门；11.探测器阵列。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

实施例1

由于车辆中的物品可能存在不同密度分布，因而对射线的吸收程度不同，从而导致探测器输出的信号强度也不同，将强弱不同信号对应不同的灰度，即信号越强，灰度值越大，所成图像越白，反之亦然。车辆从探测器前缓缓通过后，根据不同时刻输出的不同信号经图像软件处理后在电脑显示屏上横向显示出不同的灰度，每个灰度值对应一个像素点，由此可显示出一幅轮廓完整的黑白灰图像，从而可推测封闭车厢内装载的物品及物品的分布密度。但是现有技术中的有很多x射线检测装置的灵敏度低，因此无法检测极其微弱的信号，且线性度差，从而导致成像质量差。

为此，本实施例中提供了一种能够检测微弱信号的、线性度高的基于光子计数式的绿色通道检测系统，参见图1和2，具体包括：射线源、快门、用于接收x射线的探测器阵列以及设于探测器阵列输出端的工控机和计算机，所述快门位于射线源和探测器阵列之间，快门控制x射线是否发射出来，x射线透射过物件后，由探测器阵列接收；

所述探测器阵列包括图像信号采集电路板和与图像信号采集电路板相连的若干个x射线检测单元模块；优选地，所述若干个x射线检测单元模块均位于图像信号采集电路板的中部，且沿着图像信号采集电路板的中轴线顺次排列，具体参见图1；

所述x射线检测单元模块包括顺次相连的闪烁晶体、光电传感器、信号处理单元、a/d转换单元和处理器芯片（cpu芯片）；所述x射线射入闪烁晶体后激发出可见光，光电传感器将可见光转换为电信号，经信号处理单元处理后输出到a/d转换模块转，然后由处理器芯片进行光电子脉冲计数处理，最终输出信号至图像信号采集电路板，由工控机进行图像信号处理并转接给计算机进行图像显示。所述的图像信号采集电路板可以采用现有技术中的能够实现图像采集的任意电路板，为成像系统提供较多的像素点；

在本发明实施例中，所述闪烁晶体与光电传感器中间涂抹硅油，使两者充分粘合，无缝相连，以使得可见光完全进入光电传感器，且无其他杂散光；且所述闪烁晶体的外部设有封装式的晶体防护体，用于防水、防外界光，二者的体积小，线性度好。

在本发明实施例中，所述信号处理单元主要是用于对信号进行放大和去噪，以提高检测灵敏度，其实现方式有很多，在本实施例中，所述信号处理单元包括顺次相连的放大器、比较器和滤波器；所述放大器对光电传感器输出的电信号进行放大，所述比较器根据设定的阈值处理经过放大的电信号，只让部分信号通过，去除阈值以下的杂散信号；所述滤波器对比较器的输出信号进行滤波处理，只让设定频率的信号通过，以去除噪音；本实施例中所采用的放大器采用具有极小的失调电流、信噪比高的特点。

上述方案中的基于光子计数式的绿色通道检测系统的使用方法具体为：

（1）利用射线源发射出x射线，并穿过位于绿色通道内的车辆；

（2）利用x射线检测单元模块接收x射线，所述x射线射入到x射线检测单元模块中的闪烁晶体后激发出可见光，光电传感器将可见光转换为电信号，经信号处理单元处理后输出到a/d转换模块，然后由处理器芯片进行光电子脉冲计数处理，最终输出信号至图像信号采集电路板，从而完成检测，再由工控机进行图像处理（不同大小的信号对应不同的灰度，这个过程为现有技术，此处不赘述），并在计算机上显示图像。

实施例2

一种基于光子计数式的绿色通道检测方法，包括以下步骤：

（1）利用射线源发射出x射线，并穿过待检测物件；

（2）利用x射线检测单元模块接收x射线，所述x射线射入到x射线检测单元模块中的闪烁晶体后激发出可见光，光电传感器将可见光转换为电信号，经信号处理单元处理后输出到a/d转换模块转，然后由处理器芯片进行光电子脉冲计数处理，根据计数的多少输出大小不同的信号，最终输出至图像信号采集电路板；

（3）由与图像信号采集电路板相连的工控机处理后，不同大小的信号对应不同的灰度，从而在计算机上显示出黑白图像，最终完成检测。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。