双能射线检查系统物质识别及其分类参数处理方法与装置与流程

本发明涉及辐射成像领域，尤其涉及一种双能射线检查系统物质识别及其分类参数处理方法与装置。

背景技术：

随着反恐形势的日趋严峻，具有爆炸物、毒品、违禁物自动识别功能的集装箱辐射成像检测系统成为紧迫的市场需要。现有的集装箱等大型客体安全检查的材料识别技术，包括双能透射技术、中子活化技术及集装箱CT，都越来越受到人们的重视。

双能X射线检查系统利用双能透射技术可以实现对扫描物体的材料分辨。双能透射技术是利用两种能谱不同的射线如X射线穿透被检测物，其输出的信号经过差异处理，得到被检物的材料原子序数信息。

现有的双能X射线检查系统存在射线能量和剂量的角分布，从而不同射线角度的双能材料分辨效果也不相同。

现有的双能X射线材料分辨技术方案，有些采用简化方式，不考虑射线束的能量剂量角分布对材料分辨的影响，以主束方向的分类参数作为所有探测区域的分类参数。对于可分性较低的双能X射线检查系统，主束方向扫描物品的分类效果和其他射线角度很可能会有不一致的现象，影响材料的分辨效果，给审图查验人员带来困扰。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述问题，有必要提出一种双能射线检查系统分类参数处理方案，提高各个射线角度的材料分辨效果。

本公开要解决的一个技术问题是如何消除射线的能量剂量角分布对双能材料分辨的影响，保证各个射线角度的材料分辨效果尽量一致。

本公开提供一种双能射线检查系统分类参数处理方法，包括：获得标定材料在预定射线角度下与透明度对应的角分布差异系数；基于标定材料的预定射线角度的角分布差异系数对标定材料在主束方向的分类参数进行调整，从而获得标定材料在预定射线角度的分类参数。

可选地，获得标定材料在预定射线角度下与透明度对应的角分布差异系数包括：获得标定材料在预定射线角度下与第一射线透明度对应的第二射线的角分布差异系数；基于标定材料的预定射线角度的角分布差异系数对标定材料在主束方向的分类参数进行调整从而获得标定材料在预定射线角度的分类参数包括：基于预定射线角度的第二射线的角分布差异系数对标定材料在主束方向的分类参数进行调整从而获得标定材料在预定射线角度下的分类参数。

可选地，获得标定材料在预定角度下与透明度对应的角分布差异系数包括：在主束方向，获得第一射线穿过第一质量厚度的标定材料得到的主束方向的第一射线透明度、第二射线穿过第一质量厚度的标定材料得到的主束方向的第二射线透明度；在预定射线角度，确定标定材料的第二质量厚度，使第一射线穿过第二质量厚度的标定材料的透明度为主束方向的第一射线透明度；获得第二射线穿过第二质量厚度的标定材料得到的预定射线角度的第二射线透明度；根据预定射线的第二射线透明度和主束方向的第二射线透明度确定标定材料在预定射线角度的与第一射线透明度对应的第二射线的角分布差异系数。

可选地，主束方向的第一射线透明度为αL，主束方向的第二射线透明度为αH；预定射线角度的第二射线透明度为α’H，标定材料在预定射线角度下与第一射线透明度αL对应的第二射线的角分布差异系数为α’H/αH。

可选地，第一射线为低能射线，第二射线为高能射线。

可选地，第一射线为高能射线，第二射线为低能射线。

可选地，该方法还包括：将透明度离散化为多个透明度级别；确定标定材料在预定射线角度下与各个透明度级别对应的角分布差异系数。

可选地，该方法还包括:根据标定材料在多个射线角度下与第一射线的透明度对应的第二射线的角分布差异系数拟合标定材料的与第一射线透明度对应的标准角分布差异曲线；将标准角分布差异曲线离散化获得标定材料在各个射线角度的与第一射线透明度对应的角分布差异系数。

可选地，该方法还包括：根据探测器阵列中探测器和射线主束方向的位置关系确定探测器的射线角度，基于标准角分布差异曲线确定探测器的角分布差异系数。

可选地，该方法还包括：根据双能射线检查系统设备的型号参数和射线的主束方向在探测器上的位置对标准角分布差异曲线进行转换获得检查系统设备对应的角分布差异系数。

可选地，双能射线检查系统设备的型号参数包括系统的机械设计结构、探测器的尺寸和/或加速器的主束仰角。

可选地，第一射线和第二射线为X射线或伽玛射线。

可选地，基于预定射线角度的第二射线的角分布差异系数对标定材料在主束方向的分类参数进行调整从而获得标定材料在预定射线角度下的分类参数包括：根据标定材料在主束方向上的分类参数曲线和预定射线角度的第二射线的角分布差异系数确定标定材料在预定射线角度的分类参数。

根据本发明的另一方面，提供一种物质识别方法，包括：获取预定射线角度的第一射线透明度和第二射线透明度；根据第一射线透明度和第二射线透明度以及预定射线角度的分类参数确定材料信息，其中，分类参数是根据上述的方法获得的分类参数。

根据本发明的又一方面，提供一种双能射线检查系统分类参数处理装置，包括：角分布差异系数获取模块，用于获得标定材料在预定射线角度下与透明度对应的角分布差异系数；

分类参数调整模块，用于基于标定材料的预定射线角度的角分布差异系数对标定材料在主束方向的分类参数进行调整，从而获得标定材料在预定射线角度的分类参数。

可选地，角分布差异系数获取模块还用于获得标定材料在预定射线角度下与第一射线的透明度对应的第二射线的角分布差异系数；分类参数调整模块还用于基于预定射线角度的第二射线的角分布差异系数对标定材料在主束方向的分类参数进行调整从而获得标定材料在预定射线角度下的分类参数。

可选地，角分布差异系数获取模块包括：主束方向透明度获取单元，用于获得在主束方向第一射线穿过第一质量厚度的标定材料得到的主束方向的第一射线透明度，第二射线穿过第一质量厚度的标定材料得到的主束方向的第二射线透明度；射线角度透明度获取单元，用于在预定射线角度确定第二质量厚度，使第一射线穿过第二质量厚度的标定材料的透明度为主束方向的第一射线透明度；获得第二射线穿过第二质量厚度的标定材料得到的预定射线角度的第二射线透明度；角分布差异系数确定单元，用于根据预定射线的第二射线透明度和主束方向的第二射线透明度确定标定材料在预定射线角度的与第一射线透明度对应的第二射线的角分布差异系数。

可选地，主束方向的第一射线透明度为αL，主束方向的第二射线透明度为αH；预定射线角度的第二射线透明度为α’H；角分布差异系数确定单元确定标定材料在预定射线角度下与第一射线透明度αL对应的第二射线的角分布差异系数为α’H/αH。

可选地，角分布差异系数获取模块用于将第一射线的透明度离散化为多个透明度级别；确定标定材料在预定射线角度下与第一射线的各个透明度级别对应的第二射线的角分布差异系数。

可选地，该装置还包括：标准角分布差异曲线生成模块，用于根据标准双能射线检查系统的标定材料在多个射线角度下与第一射线的透明度对应的第二射线的角分布差异系数拟合标定材料的与第一射线透明度对应的标准角分布差异曲线。

可选地，该装置还包括:角分布差异系数转换模块，用于根据探测器阵列中探测器和射线主束方向的位置关系确定探测器的射线角度，基于标准角分布差异曲线确定探测器的角分布差异系数。

可选地，角分布差异系数转换模块用于根据双能射线检查系统设备的型号参数和射线的主束方向在探测器上的位置对标准角分布差异曲线进行转换从而获得检查系统设备对应的角分布差异系数。

可选地，双能射线检查系统设备的型号参数包括系统的机械设计结构、探测器的尺寸和/或加速器的主束仰角。

可选地，该分类参数调整模块包括：分类曲线拟合单元，用于根据标定材料在主束方向上的分类参数曲线和预定射线角度的第二射线的角分布差异系数确定标定材料在预定射线角度的分类参数曲线；分类参数确定单元，用于根据标定材料在预定射线角度的分类参数曲线确定标定材料在预定射线角度的分类参数。

根据本发明的再一方面，提供一种物质识别装置，包括：上述双能射线检查系统分类参数处理装置；透明度获取模块，用于获取检测器预定射线角度的第一射线透明度和第二射线的透明度；材料分类确定模块，与透明度获取单元相连接，根据第一射线透明度和第二射线的透明度以及预定射线角度的分类参数确定材料信息，分类参数是根据双能射线检查系统分类参数处理装置获得的分类参数。

本公开提供的双能射线检查系统分类参数处理及物质识别方法和装置，通过角分布差异系数对不同射线角度的分类参数进行有效调整，从而提高各个射线角度的双能材料分辨效果，充分发挥双能射线检查设备的性能，进一步提高产品的竞争力和用户体验。

附图说明

图1为本发明一个实施例的双能射线检查系统的示意图；

图2示出本发明一个实施例的双能射线检查系统分类参数处理方法的流程图；

图3示出本发明另一实施例的双能射线检查系统的示意图；

图4示出本发明一个实施例的双能射线检查系统生成主束方向分类参数的流程图；

图5示出本发明另一个实施例的双能X射线检查系统主束方向的分类参数曲线；

图6示出本发明一个实施例的双能射线检查系统生成角分布差异系数的流程图；

图7A示出本发明一个实施例的双能射线检查系统分类参数处理方法的流程图；

图7B示出本发明一实施例的标准标定材料的示意图；

图7C示出本发明一实施例的同种材料不同探测器位置的角分布差异系数曲线的局部示意图；

图7D示出本发明一实施例的不同材料、相同低能透明度级别的角分布差异系数曲线的示意图；

图7E示出本发明一实施例的主束角度的分类参数曲线的局部示意图；

图7F示出本发明一实施例的预定射线角度的分类参数曲线的局部示意图；

图8示出本发明一个实施例的双能射线检查系统物质识别方法的流程图；

图9示出本发明一个实施例的双能射线检查系统分类参数处理装置的结构框图；

图10示出本发明另一个实施例的双能射线检查系统分类参数处理装置的结构框图；

图11示出本发明又一个实施例的双能射线检查系统分类参数处理装置的结构框图；

图12示出本发明一实施例的物质识别装置的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明人注意到：典型的双能X射线检查系统采用扇形X射线束，探测器覆盖了一定范围的射线角度。这样的扇形X射线束通常存在剂量角分布，即，主束角度的剂量最大，越远离主束的角度位置剂量越小。根据X射线的产生机制，能量越高的光子越前冲，剂量角分布越尖锐，而能量低的光子剂量角分布则越平缓。这样，由于不同能量的光子的角分布不同，导致不同角度位置的连续能谱X射线的等效能量也不同：主束方向等效能量最高，越往两边，等效能量越低。

双能X射线的材料分辨和X射线的等效能量密切相关，不同角度的等效能量的变化，影响着对应不同探测器位置的双能分类参数。现有的双能X射线分辨技术方案，没有考虑对各个不同角度的分类参数进行调整。针对现有技术的上述问题，本发明人提供一种新的技术方案，考虑角分布对双能分类参数的影响。

图1为本发明一个实施例的双能射线检查系统的示意图。如图1所示，该双能射线检查系统包括射线发生装置11，机械传动装置(未示出)、数据采集装置16、扫描控制计算机和数据处理计算机(未示出)。诸如集装箱之类的被检查物体15经过射线发生装置11和数据采集装置16之间，获取其透射图像。

射线发生装置11包括放射源111、准直器112，该射线发生装置11还可以包括双能加速器和其他的辅助设备，其能够以很高的频率交替产生两种能量的射线束，即第一射线束和第二射线束。第一射线和第二射线可以为X射线或伽玛射线。一个实施例中，第一射线为低能射线，第二射线为高能射线。另一个实施例中，第一射线为高能射线，第二射线为低能射线。

机械传动装置能够使射线发生装置11及数据采集装置16一起相对于待检集装箱15产生水平方向的相对运动。或者，可以是射线发生装置11和数据采集装置16不动，而机械传动装置使待检集装箱15运动。

射线源111用于产生第一能量的第一X射线束和第二能量的第二X射线束，经过加速器加速后，经过准直缝112发射出扇形射线束，射线束透射集装箱15，透射后的X射线射到数据采集装置16上。数据采集装置是由多个探测器组成，探测器可以探测射线能量、强度、剂量等，探测器可以是固体探测器、气体探测器、半导体探测器。一个实施例中,该探测器可以是切伦科夫探测器。

探测器16与射线源111相对设置，接收透射被检查物体的第一X射线束和第二X射线束，可以产生第一探测值和第二探测值；与探测器连接有数据处理装置(图中未示出)，接收第一探测值和第二探测值，输出被检查物体的材料分类或有效原子序数。

在本文中，定义透明度T＝I/I0＝exp(-μmtm)为穿透被检物的射线强度与初始射线强度之比，其中μm表示质量衰减系数，tm代表质量厚度。双能X射线设备通常通过对不同质量厚度的标准材料块进行的训练过程生成的例如α曲线作为分类参数曲线，实现对扫描物体的材料分辨。探测器可以探测到高低能X射线的剂量，根据射线不经过任何被检测物体的初始射线强度和穿透被检测物体的射线强度的比值，确定物质的透明度。

在数据处理时，定义高低能X射线透明度的负对数为高低能X射线的α值，以便数值模拟处理。本文中用高低能X射线的α值来表示高低能X射线的透明度，定义α分类曲线为高低能射线α值的差和高能射线α值的关系曲线，可以称之为分类参数曲线。需要说明的是，利用高能射线的α值作为双能分类参数曲线的横坐标，高低能射线的α差值作为纵坐标仅为一种示例，本领域人员可以根据实际情况设计双能X射线的分类参数曲线的横纵坐标以及双能射线强度的转换方式。

对于具有单色能谱的双能系统来说，分类参数曲线(α曲线)是斜率固定的一组直线，每条直线对应于一种原子序数信息。当不同角分布的双能状态发生变化，分类参数曲线仍是一组直线，只是每条直线的斜率都发生了变化，变化系数与双能能量状态的变化幅度有关。因此只需要确定分类参数曲线上某一点的变化系数，即可知道整条曲线的变化趋势。

实际系统所使用的射线发生装置产生的X射线束是连续能谱，在传播过程中其平均能量会变高，或者说，射线束逐渐变硬，会产生射线“硬化”现象。因此，分类参数曲线(α曲线)不再是斜率固定的直线，而是一组斜率越来越小的曲线。这种情况比起单色能谱来说，分类参数曲线变化趋势复杂了很多，不同的衰减情况下的分类参数曲线变化系数不同，不同材料的角分布差异系数也存在不同，因此需要根据实际情况单独进行设计。

图2示出本发明一实施例的双能射线检查系统分类参数处理方法的流程图。

如图2所示，步骤S200，获得标定材料在预定射线角度下与透明度对应的角分布差异系数。在一个实施例中，获得标定材料在预定射线角度下与第一射线的透明度对应的第二射线的角分布差异系数。

步骤S202，基于标定材料的预定射线角度的角分布差异系数对标定材料在主束方向的分类参数进行调整，从而获得标定材料在预定射线角度的分类参数。在一个实施例中，基于预定射线角度的第二射线的角分布差异系数对标定材料在主束方向的分类参数进行调整从而获得该标定材料在预定射线角度下的分类参数。可以根据标定材料在主束方向上的分类参数曲线和预定射线角度的第二射线的角分布差异系数确定标定材料在预定射线角度的分类参数曲线；根据标定材料在预定射线角度的分类参数曲线确定标定材料在预定射线角度的分类参数。

上述实施中，通过标定材料在不同射线角度的角分布差异系数对不同射线角度的分类参数进行有效调整，从而提高各个射线角度的双能材料分辨效果，充分发挥双能射线检查设备的性能，进一步提高产品的竞争力和用户体验。

图3示出本发明一实施例的双能射线检查系统生成角分布差异系数的流程图。

如图3所示，步骤S300、在主束方向，获得第一射线穿过第一质量厚度的标定材料得到的主束方向的第一射线透明度、第二射线穿过第一质量厚度的标定材料得到的主束方向的第二射线透明度。

步骤S302、在预定射线角度，确定标定材料的第二质量厚度，使第一射线穿过第二质量厚度的标定材料的透明度为主束方向的第一射线透明度；然后获得第二射线穿过第二质量厚度的标定材料得到的预定射线角度的第二射线透明度。

步骤S304、根据预定射线的第二射线透明度和主束方向的第二射线透明度确定标定材料在预定射线角度的与第一射线透明度对应的第二射线的角分布差异系数。

上述实施例中，通过高低能射线在不同射线角度之间的透明度确定各个射线角度的角分布差异系数，可操作性强，便于实现。

在一个实施例中，在主束方向，第一射线穿过第一质量厚度的标定材料后得到第一射线透明度αL，第二射线穿过第一质量厚度的标定材料后得到第二射线透明度αH。在预定射线角度，确定使得第一射线穿过标定材料后第一射线透明度为αL时的第二质量厚度，第二射线穿过第二质量厚度的标定材料后得到第二射线实际透明度α’H，确定第一射线透明度为αL时、标定材料在预定射线角度的第二射线的角分布差异系数为α’H/αH。其中，第一射线可以为低能射线，对应的透明度为低能透明度；第二射线为高能射线，对应的透明度为高能透明度；或者相反。

通常可以以射线的主束方向为参考，其他射线位置与主束方向进行比较，得到对应低能透明度下的角分布差异系数。在主束方向，低能X射线穿过一定质量厚度的某种材料后得到的α数据为αL，高能射线穿过该材料后得到的α数据为αH；对于其他角度位置，双能等效能量有了一定的变化，但仍然可以找到这样的质量厚度，使得低能X射线穿过该质量厚度的该材料后得到的α值仍为αL，而高能X射线穿过该质量厚度的该材料后得到的α值为α’H。则双能α分类参数曲线斜率的变化系数为α’H/αH。以主束方向为参考，其他角度位置与主束方向比较，则得到了低能α值为αL时，高能α值αH的角分布差异系数。

实际系统中，X射线是连续能谱，射线存在硬化现象，因此需要在不同透明度下分别计算角分布差异系数。在实际设计中，可以采用多种实现方式。一种可行的方式是将第一射线的透明度离散化为多个透明度级别；确定标定材料在预定射线角度下与第一射线的各个透明度级别对应的第二射线的角分布差异系数。将低能透明度离散化为若干级别，通过对应的低能透明度级别和探测器编号，来保存和查找角分布差异系数。其他可能的方式还包括根据探测器位置与主束的夹角来保存和查找角分布差异系数。

每条分类曲线的数据量比较大，保存数百个探测器位置的分类曲线存储和读取成本比较高。对于只是保存若干个所挑选出的角度上的分类曲线，如包括主束方向的3～4条，虽然可以弥补一定的角分布影响，但精度不够。上述技术方案采用了保存主束方向的分类参数和各种标准标定材料的离散化角分布差异系数，由于离散化角分布差异系数是采用了对低能透明度离散化处理，数据量不大，同时又能够满足角分布调整的精度要求。

在一实施例中，可以通过数据校正、数据统计、分类曲线拟合、生成离散化分类参数、利用拟合参数生成角分布差异系数，并保存角分布差异系数。

其中，数据校正是指对探测器获得的原始图像进行校正，消除探测器本底、探测器不一致性以及射线剂量波动等影响，得到透明度图像。

数据统计是为了得到各种材料、各个阶梯的高能透明度和低能透明度均值，为曲线拟合做准备。由于数据是用来生成角分布差异系数，因此应当被充分利用高度方向上的信息，设置一定的步距信息，如在高度方向上每隔若干个像素，比如5～25个像素，优选10、15个像素统计一次信息。统计的范围可以根据需要进行设定，统计范围越大，降噪效果越大，后期得到的曲线就越平滑，但如果范围过大，也就失去了计算角分布差异系数的意义，因此应根据实际情况选择合适的统计范围。

曲线拟合可以采用最小二乘多项式拟合，经过数据统计和曲线拟合后，为了方便查找以及避免角分布差异系数文件过大，需要对低能透明度进行离散化处理。将拟合数据重排，可以得到每个低能透明度级别下，按照探测器索引值排列的高能α值数据αH，从而可得到角分布差异系数文件，自动化流程中，在训练过程自动生成并保存角分布差异系数文件。

这样，根据双能X射线的材料分辨原理，可以设计出角分布差异系数查找表，并通过该角分布差异系数查找表对不同角度的分类参数进行有效调整，保证各个射线角度的材料分辨效果尽量一致。

已经存在多种方式生成双能射线检查系统主束方向的分类参数，下面简单介绍一种具体实现方式。

图4示出本发明一实施例的双能射线检查系统生成主束方向分类参数的流程图。

如图4所示，步骤S402、根据采集标定材料块阶梯所对应的第一和第二射线的扫描数据获得分类数据，扫描数据包括射线强度、剂量，一实施例中该分类数据是分类标定数据，根据标定材料训练得到该分类标定数据。

步骤S404、对分类数据进行统计处理，拟合得到主束方向的分类参数曲线。

在一个实施例中，第一射线代表低能射线，第二射线代表高能射线，双能射线检查系统创建分类参数曲线时，定义αL＝(-log(TL))；其中TL为第一射线透明度，即低能透明度，αH＝(-log(TH))；其中TH为第二射线透明度，即高能透明度，取αH为双能α分类参数曲线的横坐标，αH＝(-log(TH))，取αL与αH之差作为双能α分类参数曲线的纵坐标αL-αH＝(-log(TL)+log(TH))。

图5示出本发明一实施例的双能X射线检查系统主束方向的分类参数曲线。双能X射线检查系统通过对不同质量厚度的标准材料块进行的标定过程生成的双能α分类参数曲线，可以针对多种标定材料中的每种标定材料；用第一射线和第二射线照射各种厚度下标定材料未获得相应的低能透明度和高能透明度；将第二透明度的第一函数作为横坐标，将第一射线透明度和第二射线透明度二者的第二函数作为纵坐标来形成标定材料在不同厚度下的数据点；这样，利用曲线拟合方法如采用最小二乘曲线拟合法对数据点进行曲线拟合，可以拟合出双能α分类参数曲线。

图6示出本发明一个实施例的双能射线检查系统的示意图。参见图6，放射源600以扇形方式发射双能X射线束，与放射源相对的一侧为数据采集装置如探测器阵列，该探测器阵列由多个探测器组成，双能X射线探测器主束方向的射线602对应的探测器为探测器609，其他方向的射线束对应有其他探测器如探测器604、探测器605、探测器606、探测器607、探测器608、探测器610、探测器611、探测器612、…..。

可以根据探测器阵列中探测器和射线主束方向的位置关系确定射线角度。例如，探测器611、主束方向的探测器609以及主束的位置即放射源600位置，即可确定射线角度601，射线束603包括第一射线和第二射线两束射线，通过查找角分布差异系数查找表，获得预定射线角度601的与第一射线的透明度对应的第二射线的角分布差异系数。

这样，根据角分布差异系数查找表可以查找到预定角度的与第一射线的透明度对应的第二射线的角分布差异系数。通过主束方向上探测器获得的分类数据，可以获得主束方向上的分类参数，通过角分布差异系数直接调整主束上的分类参数可以得到预定角度分类参数，根据该分类参数可以绘制出预定射线角度的分类参数曲线，通过该预定射线角度的分类参数，在识别材料信息时，可以更精确的识别材料信息，提高各个射线角度的双能材料分辨效果，充分发挥双能射线检查设备的性能，进一步提高产品的竞争力和用户体验。

图7A示出本发明一实施例的双能射线检查系统分类参数处理方法的流程图。如图7A所示，该方法主要包括：

步骤S700、将透明度离散化为若干个透明度级别，在一实施例中，可以将第一射线的透明度离散化为若干个透明度级别。

步骤S702、确定在预定射线角度各透明度级别下的第二射线的角分布差异系数，在一实施例中，可以将确定在预定射线角度第一射线各透明度级别下的第二射线的角分布差异系数。

具体地，通过训练过程生成角分布差异系数查找表，图7B示出本发明一实施例的标准标定材料的示意图，如图7B所示，标准材料训练装置可以由具有若干个阶梯厚度的不同材料组成，本实施例中的标定材料为C、Al、Fe、Pb四种材料，实际训练中也可以采用其他标定材料如有机无机物金属等组成的材料块，材料块的大小可以覆盖所有或一部分探测器。训练过程中，由系统定位采集并统计处理每个标准材料块阶梯所对应的扫描数据。

在一实施例中，角分布差异系数文件可以通过对不同质量厚度下的标准材料块进行的训练过程来生成，也可以通过蒙特卡洛模拟等其他方式来生成。

参见图7C，图7C示出本发明一实施例的同种材料不同探测器位置的角分布差异系数曲线的局部示意图。其中，横坐标为探测器位置索引值，根据探测器位置索引值可以确定射线角度，纵坐标为角分布差异系数，不同曲线对应不同的透明度。

参见图7D，图7D示出本发明一实施例的不同材料、相同低能透明度级别的角分布差异系数曲线的示意图，分类参数曲线的局部示意图。其中，横坐标为探测器位置索引值，根据探测器位置索引值可以确定射线角度，纵坐标为第一射线第二射线透明度的差值，不同曲线对应三种不同的标准材料。

需要说明的是，本领域人员应当理解，角分布差异系数曲线的表示方式有多种，并不限于本发明实施例以及附图中所示出的表示方式，在一种可能的实施方式中，可以根据第二射线的透明度和射线角度制备第一射线透明度的角分布差异系数曲线，只要能够实现区分预定角度和主束角度的角分布差异即可。

参见图7E，图7E示出本发明一实施例的主束角度的分类参数曲线的局部示意图。其中，横坐标为第二射线透明度，纵坐标为第一射线第二射线透明度的差值，不同曲线对应不同的标准材料。

需要说明的是，本领域人员应当理解，制作该主束方向的分类参数曲线的方式有多种，并不限于本发明实施例以及附图中所示出的表示方式，在一种可能的实施方式中，可以根据主束方向的分类数据制作出横坐标为第一射线透明度纵坐标为第二射线透明度的分类参数曲线，只要能起到确定分类参数曲线以进行材料识别分类的效果即可。

参见图7F，图7F示出本发明一实施例的预定射线角度的分类参数曲线的局部示意图。其中，横坐标为第二射线透明度，纵坐标为第一射线第二射线透明度的差值，不同曲线对应不同的标准材料。

本实施例中的射线角度例如是15度，分类参数曲线可以理解为αH和αL的关系曲线。根据分类参数差异系数曲线，获得预定射线角度为15度的与第一射线的透明度对应的第二射线的角分布差异系数；根据角分布差异系数曲线可以查找到该角分布差异系数，角分布差异系数与第二射线透明相乘，可以得到15度的第二射线透明度，根据15度的第一射线透明度和第二射线的透明度，可以获得预定射线角度为15度时的分类参数曲线。

需要说明的是，具体的分类曲线(如α曲线)可以根据αH和αL这两个变量进行一些数学运算，因此有不同的表达方式，但数学上都是等价的，对于分类结果也没有影响。角分布差异曲线保存的是每个探测器索引位置，对应每个αL离散级别(例如可以是256个级别)，αH相对主束方向的变化系数，即可以得到α’H。这样就可以根据该系数，很方便的通过主束方向的分类曲线计算出当前探测器位置的分类曲线。

由于角分布差异曲线是采用了对低能透明度离散化处理，数据量不大，可以满足角分布调整的精度要求，减少了测量和统计的工作量，系统需要保存的分类参数曲线的数据量相对较小，通过保存主束方向的分类数据即可通过角分布差异系数调整各个角度的分类参数曲线，可以解决测量并存储多个位置的分类参数曲线数据存储量大、精度不够的缺点，相对于现有技术精度高、使用更方便。

在一实施例中，在主束方向，第二射线穿过第一质量厚度的标定材料后得到第一射线透明度αH，第一射线穿过第一质量厚度的标定材料后得到第一射线透明度αL；在预定射线角度，确定使得第二射线穿过标定材料后第二射线透明度为αH时的第三质量厚度，第一射线穿过第三质量厚度的标定材料后得到第一射线实际透明度α’L，确定第二射线透明度为αH时、标定材料在预定射线角度的第一射线角分布差异系数为α’L/αL。

这样，可以生成基于第二射线透明度的不同角度的第一射线的角分布差异系数，根据双能X射线的材料分辨原理，可以设计出角分布差异系数查找表，并通过该角分布差异系数查找表对不同角度的分类参数进行有效调整，保证各个角度的分类效果一致，给审图人员带来更好的用户体验，充分发挥双能射线检查设备的性能，进一步提高产品的竞争力和用户体验。

在一个实施例中，根据标定材料在多个射线角度下与第一射线的透明度对应的第二射线的角分布差异系数拟合标定材料的与第一射线透明度对应的标准角分布差异曲线；将标准角分布差异曲线离散化获得标定材料在各个射线角度的与第一射线透明度对应的角分布差异系数。

在一个实施例中，根据探测器阵列中探测器和射线主束方向的位置关系确定探测器的射线角度，基于生成的标准角分布差异曲线确定该探测器的角分布差异系数。在一实施中，可以根据检查设备型号参数和射线的主束方向转换角分布差异系数确定其他双能射线检查系统的角分布差异系数，设备型号参数包括系统的机械设计结构、探测器的尺寸和/或加速器的主束仰角。

相同型号的双能X射线检查系统应当具备相似的角分布差异系数分布，优选地可以通过设计标准的角分布差异曲线，根据检查设备型号参数和射线的主束方向在探测器上的位置对标准角分布差异曲线进行转换，确定其他双能射线检查系统的角分布差异系数，并根据加速器的状态情况进行适当的调整，适应当前设备的实际情况，从而有效降低硬件的成本。

不同型号的双能X射线检查系统，由于系统的机械设计结构、探测器的尺寸以及加速器的主束仰角的不同，角分布差异系数也不相同。但是在加速器参数状态相似的情况下，根据不同设备系统之间的设计参数关系，通过对标准角分布差异曲线进行转换来得到相应的角分布差异系数文件。

对于标定材料无法覆盖很多探测器位置的情况，上述实施例提出了转换方法。这样，通过设计的标准角分布差异系数查找表和角分布转换方式，可以减少硬件方面的投入成本，并适应受到客观因素影响不具备完备训练装置的情况。和现有技术中采用简化方案，提高了分辨效果。

图8示出本发明一实施例的双能射线检查系统物质识别方法的流程图。如图8所示，该方法主要包括：

步骤S800、获取预定射线角度的第一射线和第二射线的透明度。

步骤S802、根据第一射线和第二射线的透明度以及预定射线角度的分类参数确定材料信息，分类参数是根据双能射线检查系统分类参数处理方法获得的分类参数。

具体地，在识别物质时，通过探测器测量经数据处理得到第一射线第二判断透明度时，根据最小距离原则判断物质类别。

本实施例的物质设别方法，通过不同的射线角度根据不同的分类参数曲线识别材料信息，这样可以更精确的识别材料信息。

图9示出本发明一实施例的双能射线检查系统分类参数生成装置的结构框图。如图9所示，该装置主要包括：角分布差异系数获取模块91，用于获得标定材料在预定射线角度下与透明度对应的角分布差异系数，在一实施例中，用于获得标定材料在预定射线角度下与第一射线的透明度对应的第二射线的角分布差异系数；分类参数调整模块92，与角分布差异系数获取模块91相连接，用于基于标定材料的预定射线角度的角分布差异系数对标定材料在主束方向的分类参数进行调整，从而获得标定材料在预定射线角度的分类参数，在一实施例中，用于基于预定射线角度的第二射线的角分布差异系数对标定材料在主束方向的分类参数进行调整从而获得标定材料在预定射线角度下的分类参数。

在一个实施例中，角分布差异系数获取模块91用于将第一射线的透明度离散化为多个透明度级别；确定标定材料在预定射线角度下与第一射线的各个透明度级别对应的第二射线的角分布差异系数。

本实施例的双能射线检查系统分类参数生成装置，通过角分布差异系数对不同射线角度的分类参数进行有效调整，从而提高各个射线角度的双能材料分辨效果，充分发挥双能射线检查设备的性能，进一步提高产品的竞争力和用户体验。

图10示出本发明一实施例的双能射线检查系统分类参数生成装置的结构框图。如图10所示，该装置包括角分布差异系数获取模块101和分类参数调整模块102。

在一个实施例中，角分布差异系数获取模块101包括：主束方向透明度获取单元1011，用于获得在主束方向第一射线穿过第一质量厚度的标定材料得到的主束方向的第一射线透明度，第二射线穿过第一质量厚度的标定材料得到的主束方向的第二射线透明度；射线角度透明度获取单元1012，用于在预定射线角度确定第二质量厚度，使第一射线穿过第二质量厚度的标定材料的透明度为主束方向的第一射线透明度；获得第二射线穿过第二质量厚度的标定材料得到的预定射线角度的第二射线透明度；角分布差异系数确定单元1013，用于根据预定射线的第二射线透明度和主束方向的第二射线透明度确定标定材料在预定射线角度的与第一射线透明度对应的第二射线的角分布差异系数。

在一个实施例中，主束方向透明度获取单元1011在主束方向获得第一射线穿过第一质量厚度的标定材料后得到第一射线透明度αL，第二射线穿过第一质量厚度的标定材料后得到第二射线透明度αH；射线角度透明度获取单元1012在预定射线角度确定使得第一射线穿过标定材料后第一射线透明度为αL时的第二质量厚度，第二射线穿过第二质量厚度的标定材料后得到第二射线实际透明度α’H；角分布差异系数确定单元1013确定第一射线透明度为αL时、标定材料在预定射线角度的第二射线的角分布差异系数为α’H/αH。

在一个实施例中，分类参数调整模块102用于根据标定材料在主束方向上的分类参数曲线和预定射线角度的第二射线的角分布差异系数确定标定材料在预定射线角度的分类参数曲线。

图11示出本发明又一个实施例的双能射线检查系统分类参数处理装置的结构框图。如图11所示，该装置包括角分布差异系数获取模块91、标准角分布差异曲线生成模块113、角分布差异系数转换模块114和分类参数调整模块92。其中，角分布差异系数获取模块91和分类参数调整模块92的功能和作用与上文实施例中的对应模块相似，为简洁起见，在此不再详细描述。其中，标准角分布差异曲线生成模块113，用于根据标准双能射线检查系统的标定材料在多个射线角度下与第一射线的透明度对应的第二射线的角分布差异系数拟合标定材料的与第一射线透明度对应的标准角分布差异曲线。在一个实施例中，角分布差异系数转换模块114，用于根据探测器阵列中探测器和射线主束方向的位置关系确定探测器的射线角度，基于标准角分布差异曲线确定探测器的角分布差异系数。在一个实施例中，角分布差异系数转换模块114用于根据双能射线检查系统设备的型号参数和射线的主束方向在探测器上的位置对标准角分布差异曲线进行转换获得检查系统设备对应的角分布差异系数。其中，双能射线检查系统设备的型号参数包括系统的机械设计结构、探测器的尺寸和/或加速器的主束仰角。

在一实施例中，第一射线为低能射线，第二射线为高能射线。在另一个实施例中，第一射线为高能射线，第二射线为低能射线。其中，第一射线和第二射线可以为X射线或伽玛射线。

图12示出本发明一实施例的物质识别装置的结构框图。如图12所示，该装置主要包括：透明度获取模块1201，材料分类确定模块1202，和双能射线检查系统分类参数处理装置1203。透明度获取模块1201用于获取检测器预定射线角度的第一射线透明度和第二射线的透明度；材料分类确定模块1202，与透明度获取模块1201相连接，根据第一射线透明度和第二射线的透明度以及预定射线角度的分类参数确定材料信息，该分类参数是根据双能射线检查系统分类参数处理装置1203获得的分类参数。双能射线检查系统分类参数处理装置1203可以参见本文上述各个实施例中的对应装置。

本实施例的物质设别装置，通过不同的射线角度根据不同的分类参数曲线识别材料信息，这样可以更精确的识别材料信息，充分发挥双能射线检查设备的性能，进一步提高产品的竞争力和用户体验。

对于图9～12实施例中的装置，其各个模块或者单元的功能可以参考上文中方法实施例的对应描述。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。