专利名称：单源伪双能探测器安检数据的伪彩配色方法
技术领域：
本发明涉及彩色图像处理中的伪彩配色技术，具体是一种单源伪双能探测器安检数据的伪彩配色方法。
背景技术：
随着世界经济的发展的不均衡，人员流动成为常态，因而也带来了安全方面的问题。X光射线透射成像安全检查作为车站、码头、机场的常规手段得到了广泛的使用。当前 X光射线透射成像安全检查系统设备性价比高，并且医学实验结果表明在合理的安全防护措施下可保证安检人员及包裹内物品的安全。单源伪双能探测器是X光射线透射成像安全检查系统设备的核心部件。它在高低能探测器之间加铜片滤除低能光谱。沿着X线光路方向，它在铜片前端放置仅对低能X光子具有较高的转换效率的低能探测器，在铜片后端放置对所有能谱均有较高的转换效率的高能探测器。通过这种方式获取高低能信号的方式与真正的双能系统不同，因而被称为单源伪双能探测器。通过对双能探测器采集的数据进行成像即可得到安检设备的透射图像。
发明内容
本发明通过伪彩处理，可在处理结果中观察到灰度图像中无法直接察觉的信息， 增强配色后人眼对安检透射图像内容的辨别能力，使得最终配色结果更加通透，降低安检人员的视觉疲劳，为安检人员发现危险品与可疑品提供帮助。为实现以上目标，本发明包括以下步骤(1)对采集的高低能信号进行增强处理应用局部统计模型对采集得到的高低能信号进行增强，抑制伪双能探测器的噪声，以提高图像信噪比。(2)用于隶属度划分的隶属度向量计算方法结合高低能数据计算等效物质属性值R，通过采用EM算法实现稳健的混合高斯隶属度模型构建。通过建立的模型对单源伪双能探测器采集的每个数据点进行隶属度计算。(3)用于饱和度调整与亮度调整的非线性映射方法对每个类别内的数据通过非线性变换映射函数进行饱和度调整与亮度调整实现伪彩调色。(4)隶属度色彩融合根据步骤( 计算所得隶属度值进行色彩融合，得到单源伪双能探测器安检数据的伪彩配色结果。本配色方法的思想是，采用HSV色彩模型，应用局部统计模型对采集得到的高低能信号进行增强，采用EM算法进行混合高斯隶属度计算，对每个类别内的数据通过非线性变换映射函数进行饱和度调整与亮度调整使得颜色更加通透并使得最终配色结果中观察到原始数据中无法直接看到的信息。最终根据隶属度值进行色彩融合，得到单源伪双能探测器安检数据的伪彩配色结果。由于透射图像是灰度图像，人类的视觉系统分辨色彩的能力远高于分辨灰度级的能力。因而采用伪彩方法可以为安检人员发现危险品与可疑品提供帮助。但是由单源伪双能探测器获得的高低能数据并不是来自于真正的高低能射线源，因而根据采集的高低能值计算的物质属性R值是一种等效值。该等效R值的物理计算公式为 其中4 =i广d，il =/(^1^，、表示出射强度，d为X射线方向的物体厚度， μ H和μ [为同种物质在高能和低能X射线下的线性吸收系数。
图1是本发明的流程图。图2是橙色与蓝色的非线性映射图。图3是绿色的非线性映射图。图4是伪彩配色前的灰度图。图5说明经过伪彩配色可在处理结果中观察到灰度图像中无法直接察觉的信息 (右侧黑块中可以观察到圆形物体，这在灰度图上无法直接观察到)。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。步骤一对采集的单源伪双能探测器安检数据进行增强通过对透射物体衰减后的X射线能量值采集后，取3 X 3的邻域，N代表邻域R 内的像素个数(3X3的邻域内N为8)，用Axi,」刻画去噪分量，Δχ' μ刻画锐化分量，像素Xy经局部统计模型增强后的结yy可表示为
权利要求
1.单源伪双能探测器安检数据的伪彩配色方法，步骤是对单源伪双能探测器采集的每个数据点，对应地先分别采集高能探测器和低能探测器的高低能信号；再依据该高低能信号进行配色处理，其特征在于该处理步骤包括1)对采集的高低能信号进行增强处理；2)计算每个数据点的隶属度结合高低能数据计算等效物质属性值R，通过采用EM算法实现稳健的混合高斯隶属度模型构建；通过建立的隶属度模型对每个数据点进行隶属度计算；隶属度区分的隶属类别是无机物、混合物以及有机物；3)对每个类别内的数据，调整对比度和亮度对每个类别内的数据通过非线性变换映射函数进行饱和度调整与亮度调整实现伪彩调色；4)隶属度色彩融合根据隶属度值进行色彩融合，得到单源伪双能探测器安检数据的伪彩配色结果。
2.根据权利要求1所述的单源伪双能探测器安检数据的伪彩配色方法，其特征在于步骤1)中，应用局部统计模型对采集得到的高低能信号进行增强，像素Xy经局部统计模型增强后的结yy表示为
3.根据权利要求2所述的单源伪双能探测器安检数据的伪彩配色方法其特征在于采用3X3邻域，3X3的邻域内N为8 ;α值设置范围为55 65。
4.根据权利要求1所述的单源伪双能探测器安检数据的伪彩配色方法其特征在于所述步骤2、的过程包括隶属度模型构建、逐个像素隶属度计算，具体步骤包括21)记t = 0次迭代中ptog = Pai = PFe = 1/3。通过对已知样品包裹通过安检机后得到的成像数据进行手工类别标注，可以计算得到标注数据中有机物、混合物、无机物的R值均值y0rg，μ α ' μ Fe及R值方差σ物质的估计参数θ (°)，简记为将以上参数值作为t = 0次迭代时三类
5.根据权利要求4所述的单源伪双能探测器安检数据的伪彩配色方法，其特征在于在步骤中，阈值的设置范围为0. 0001 0. 001。
6.根据权利要求1所述的单源伪双能探测器安检数据的伪彩配色方法，其特征在于在步骤幻中，先对采集到的每个数据点进行归一化对数变换，计算公式为mormLogV = log (x+1)/log (3951)；再进行配色；在配色过程中，对蓝色与橙色采用如下公式进行非线性映射
7.根据权利要求6所述的单源伪双能探测器安检数据的伪彩配色方法，其特征在于在步骤幻中，将每一种颜色分为三类对于蓝色，分为深蓝，中蓝，浅蓝；蓝色色度H值分别设为213，217，221，蓝色饱和度S 采用NaLEOB的值；蓝色亮度V值取normLogV值；对于橙色，分为深橙，中橙，浅橙；橙色色度H值分为设为21，25，30，橙色饱和度S采用 NaLEOB的值；橙色亮度V值取normLogV值；对于绿色，分为深绿，中绿，浅绿；绿色色度H值分为设为115，126，140，绿色饱和度S 采用NaLEG的值；绿色亮度V值取normLogV值；对于超过满度值的量即超过3950，记为黑色；低于本底值的量即低于20，记为白色。
8.根据权利要求1所述的单源伪双能探测器安检数据的伪彩配色方法，其特征在于在步骤4)中，在根据隶属度进行色彩融合，先将HSV颜色空间转换为RGB颜色空间，然后在 RGB颜色空间内根据隶属度向量进行伪彩计算。
9.根据权利要求8所述的单源伪双能探测器安检数据的伪彩配色方法，其特征在于步骤4)的步骤包括41)计算每一个待配色位置的归一化隶属度向量(P g，Pgrem，PblJ；42)将步骤3)中得到的蓝色、绿色、橙色分量由HSV空间转换为RGB空间，转换公式为
全文摘要
本发明公开了一种单源伪双能探测器安检数据的伪彩配色方法，包括用于提高采集数据信噪比的信号增强处理、用于隶属度划分的自动分类计算方法、用于饱和度调整与亮度调整的非线性映射方法、隶属度色彩融合。本发明能有效抑制单源伪双能探测器的噪声。通过伪彩处理，可在处理结果中观察到灰度图像中无法直接察觉的信息，取得了良好的伪彩配色视觉效果。为安检人员发现危险品与可疑品提供帮助。
文档编号G06T5/00GK102385745SQ20111020334
公开日2012年3月21日 申请日期2011年7月20日 优先权日2011年7月20日
发明者章品正 申请人:东南大学