本發(fā)明涉及一種液態(tài)物品安全檢查的方法與裝置,屬于液態(tài)物品安全檢查技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
目前，在現(xiàn)有液態(tài)物品安全檢查技術(shù)中，基于X射線透射成像技術(shù)的無(wú)損檢測(cè)方法，以其同時(shí)具備檢查結(jié)果準(zhǔn)確性高、對(duì)容器材質(zhì)敏感性低、操作便捷等特點(diǎn)，受到越來(lái)越多安檢廠商的重視，這其中，比較有代表性的是公開(kāi)號(hào)為CN101140247A和CN101629916A的兩篇發(fā)明專(zhuān)利，它們的共同點(diǎn)是都基于CT斷層掃描技術(shù)，其方法可簡(jiǎn)述為：由射線源發(fā)出X射線透射被檢查液態(tài)物品，利用探測(cè)器接受透射過(guò)液態(tài)物品的射線束，并形成數(shù)以百計(jì)的多角度投影數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)此數(shù)以百計(jì)的多角度投影數(shù)據(jù)進(jìn)行求逆計(jì)算，來(lái)計(jì)算得到被檢查液態(tài)物品的射線吸收系數(shù)，其中，CN101629916A的發(fā)明專(zhuān)利由于利用了雙能X射線，更加能同時(shí)獲得被檢查液態(tài)物品的密度及材料信息，最后，將液態(tài)物品吸收系數(shù)或液態(tài)物品密度、材料信息與預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，完成對(duì)被檢液態(tài)物品的檢查。這類(lèi)基于CT斷層掃描技術(shù)的液態(tài)物品安全檢查方法，其最大優(yōu)勢(shì)是檢查精度高，因?yàn)槠湓跈z查過(guò)程中獲得了數(shù)以百計(jì)的多角度投影數(shù)據(jù)，再利用相對(duì)成熟的各種投影重建技術(shù)，能夠得到理想的斷層截面數(shù)據(jù)。上述CT斷層掃描技術(shù)雖然探測(cè)性能高，但也存在較明顯的不足：1)檢查效率偏低，一次通常只能檢查一個(gè)常規(guī)體積大小液態(tài)物品，且一次檢查過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)；2)檢查對(duì)象覆蓋面有限制，除了不適合檢測(cè)超大超高的液體，且只能專(zhuān)門(mén)檢查液態(tài)物品不能兼容檢查包裹；這兩點(diǎn)不足都將限制CT型液態(tài)物品安全檢查方法及設(shè)備在人流量較大場(chǎng)合的應(yīng)用，如機(jī)場(chǎng)、鐵路車(chē)站、大型集會(huì)等場(chǎng)所。因此，針對(duì)常見(jiàn)液態(tài)物品安全檢查，有必要研究并開(kāi)發(fā)一種液態(tài)物品安全檢查的方法與裝置，既能保證較高檢查精度、又能實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)液體物品的快速檢查、還能兼容對(duì)旅客隨身攜帶包裹進(jìn)行檢查。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠克服上述技術(shù)問(wèn)題的液態(tài)物品安全檢查的方法與裝置，本發(fā)明通過(guò)對(duì)放置于專(zhuān)用檢查托盤(pán)中的液態(tài)物品進(jìn)行雙視角X射線成像，可以在不損壞原有包裝的情況下，僅利用2個(gè)視角的X射線投影信息，一次對(duì)托盤(pán)中多個(gè)液態(tài)物品進(jìn)行快速檢查，高效地實(shí)現(xiàn)被檢查液態(tài)物品的危險(xiǎn)性自動(dòng)探測(cè)。本發(fā)明的液態(tài)物品安全檢查的方法將液體按前后互不遮擋的順序放置在托盤(pán)中，并且在探測(cè)過(guò)程中，包裹與托盤(pán)交替出現(xiàn)、托盤(pán)內(nèi)液體物品與非液體物品交替出現(xiàn)、多個(gè)液體物品頭尾相連的幾種情況均不會(huì)影響探測(cè)能力；本發(fā)明的方法基于液體物品的雙視角圖像，分析容器的屬性，進(jìn)行容器截面重建，進(jìn)而得到容器內(nèi)液體的多種特征信息，據(jù)此判斷液體物品是否危險(xiǎn)。本發(fā)明的液態(tài)物品安全檢查的方法能區(qū)別包裹與托盤(pán)、托盤(pán)中的液體物品與非液體物品、分割頭尾相連的多個(gè)液體物品，然后選擇合適的液體容器的探測(cè)切片位置；在各切片中，首先分析容器的屬性，再基于容器屬性進(jìn)行雙視角容器截面重建，利用重建得到的截面求得液體的材料、密度等多種特征，并使用合適的分類(lèi)器例如支持向量機(jī)來(lái)判斷液體是否危險(xiǎn)；本發(fā)明的方法可應(yīng)用于各種不少于2個(gè)視角且具有側(cè)照視角的通道式X射線安全檢查設(shè)備。本發(fā)明的液態(tài)物品安全檢查的方法僅利用雙視角X射線圖像進(jìn)行容器截面重建，首先分析容器屬性，包括容器材質(zhì)、容器截面的基本類(lèi)型等信息；再將非線性最小二乘法與共軛梯度法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)雙視角條件下的容器截面形狀的重建；所述容器截面重建的方法可應(yīng)用于各種不少于2個(gè)視角且具有側(cè)照視角的通道式X射線安全檢查設(shè)備。本發(fā)明的液態(tài)物品安全檢查的方法根據(jù)X射線圖像內(nèi)容區(qū)分是包裹還是托盤(pán)，所述區(qū)別包裹和托盤(pán)的方法可應(yīng)用于包含單視角、多視角設(shè)備在內(nèi)的各種傳統(tǒng)通道式X射線安全檢查設(shè)備。本發(fā)明的液態(tài)物品安全檢查的方法根據(jù)托盤(pán)內(nèi)物品區(qū)域的形狀、灰度、材料信息區(qū)別托盤(pán)內(nèi)各個(gè)物品是液體物品還是非液體物品，所述區(qū)別液體物品和非液體物品的方法可應(yīng)用于包含單視角、多視角設(shè)備在內(nèi)的各種傳統(tǒng)通道式X射線安全檢查設(shè)備。本發(fā)明的液態(tài)物品安全檢查的方法根據(jù)液體物品區(qū)域的形狀、灰度、材料信息將頭尾相連的多個(gè)液體物品分割開(kāi)，最終在各個(gè)液體容器上進(jìn)行探測(cè)切片位置選擇以供后續(xù)探測(cè)使用；所述頭尾相連液體物品的分割方法及探測(cè)切片位置的選擇方法可應(yīng)用于包含單視角、多視角設(shè)備在內(nèi)的各種傳統(tǒng)通道式X射線安全檢查設(shè)備。在獲取所述雙視角液態(tài)物品圖像之后，本發(fā)明的液體探測(cè)方法具體包括以下步驟：1)圖像分類(lèi)：把采集到的安檢圖像分成兩類(lèi)，一類(lèi)是包裹圖像，一類(lèi)是托盤(pán)圖像，其中托盤(pán)中可能擺放液體物品、腰帶、錢(qián)包、手機(jī)、外衣、女士手提包等各種需要進(jìn)行單獨(dú)安全檢查的物品；2)圖像分段：本發(fā)明允許非液體物品和液體混放于同一托盤(pán)進(jìn)行安全檢查，但要求液體物品和其他物品在任何視角中都不發(fā)生重疊成像，將1個(gè)托盤(pán)2個(gè)視角的圖像分成多段，每段圖像內(nèi)部或者全是液體物品，稱(chēng)為容器圖像段，或者全是非液體物品，稱(chēng)為非液體圖像段；3)探測(cè)位置選擇：托盤(pán)中同一容器圖像段中的多個(gè)液體物品很可能是頭尾相連的，依據(jù)材料特性變化、體積、局部形狀等特征，將可能頭尾相連的多個(gè)容器分割開(kāi)，然后在各個(gè)容器中找到若干個(gè)局部材料特性穩(wěn)定的切片位置，供后續(xù)探測(cè)使用；4)容器屬性估計(jì)：首先判斷液體的容器是否為高密度容器，若是高密度容器，還要判斷容器截面的基本形狀歸類(lèi)，若是低密度容器，還要分析容器投影在局部的形態(tài)特征，總之得到各種必要的容器信息；5)低密度容器截面重建：針對(duì)塑料瓶等低密度容器，將容器截面模型化，提出一種非線性最小二乘法結(jié)合共軛梯度法的算法，迭代估算截面中各個(gè)網(wǎng)格是否屬于容器區(qū)域，最終得到截面形狀；6)高密度容器截面重建：針對(duì)玻璃瓶等高密度容器，將容器截面模型化，提出一種非線性最小二乘法結(jié)合共軛梯度法的算法，迭代估算截面中各個(gè)網(wǎng)格是否屬于容器、液體或空氣，最終得到截面形狀，在此過(guò)程中利用了步驟4)所得到的容器屬性信息；7)決策：基于步驟5)或6)得到的容器截面形狀，計(jì)算液體的材料、密度等多種特征，使用支持向量機(jī)作為分類(lèi)器，給出液體是否危險(xiǎn)的判斷。最終，1個(gè)容器只要有1個(gè)切片被步驟7)判斷為危險(xiǎn)，系統(tǒng)就對(duì)該危險(xiǎn)容器進(jìn)行報(bào)警。本發(fā)明所述的方法允許液體與非液體物品交替放于托盤(pán)中，并且不需要液體間刻意保持距離，此外，在重建容器截面之前，通過(guò)X射線投影圖像得到更豐富的容器屬性信息。本發(fā)明的液態(tài)物品安全檢查裝置采用全新的雙視角布局設(shè)計(jì)，所述的兩個(gè)視角由2組X射線源和探測(cè)器組成，每組X射線源和探測(cè)器稱(chēng)為一個(gè)探測(cè)單元，其中，所述探測(cè)單元為裝設(shè)于輸送通道中的中部底照視角單元V1、側(cè)照視角單元V2；所述中部底照視角單元V1包括中部底照X射線源和第一探測(cè)器；所述側(cè)照視角單元V2包括側(cè)照X射線源和第二探測(cè)器；所述的兩視角所采集的被探測(cè)物品的圖像，按本發(fā)明上述7個(gè)液體探測(cè)步驟進(jìn)行處理判斷；本發(fā)明的液態(tài)物品安全檢查裝置所述的兩個(gè)視角為真正正交。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)重建液態(tài)物品的截面，然后計(jì)算液體的材料、密度等多種特征信息，除了能對(duì)低密度(如塑料)容器內(nèi)的液體進(jìn)行檢查，還能對(duì)高密度(如玻璃)容器內(nèi)的液體進(jìn)行檢查，具有較高的檢查精度和成像質(zhì)量，此外，相比較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明能夠一次性對(duì)多個(gè)液態(tài)物品進(jìn)行安全檢查，檢查速度快，性價(jià)比高，適用于人流量較大的場(chǎng)合如機(jī)場(chǎng)、鐵路車(chē)站、大型集會(huì)等場(chǎng)所的液態(tài)物品安全檢查應(yīng)用。此外，本發(fā)明還同時(shí)具有包裹安全檢查的功能，使安檢員能夠通過(guò)兩個(gè)正交的角度觀察包裹，且物體間遮擋概率較低、成像變形較小?？傊孟鄬?duì)最少的視角實(shí)現(xiàn)了最多的功能。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明所述液態(tài)物品安全檢查方法的流程圖；圖2為本發(fā)明所述液態(tài)物品安全檢查裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明所述的承載液體的塑料托盤(pán)的俯視示意圖，其中液體擺放槽在托盤(pán)中部；圖4為本發(fā)明所述液態(tài)物品安全檢查裝置中輸送通道與X射線源位置的正視示意圖，其中ABCD代表被檢查物體截面的外接多邊形；圖5是側(cè)照視角V2中，圓形容器(圖5(a))和正方形容器(圖5(b))的切片的投影曲線的下半部分示意圖；圖6是容器截面初始形狀的示意圖，即灰色部分，其中ABCD為圖4中的物體截面外接多邊形；圖7為多個(gè)容器頭尾相連的圖像的示意圖；圖8是高密度容器截面示意圖；圖9為低密度容器切片的側(cè)照視角V2的投影曲線示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1展示了本發(fā)明所述一種液態(tài)物品安全檢查方法的流程圖；首先，液體平放于一定尺寸的塑料托盤(pán)內(nèi)的襯槽中，各物品前后按順序擺放，進(jìn)行X射線掃描；然后，所述裝置根據(jù)所獲取的兩個(gè)視角的托盤(pán)圖像，對(duì)其中的液體物品進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)液態(tài)物品安全檢查。探測(cè)流程主要包括以下幾個(gè)模塊：圖像分類(lèi)模塊1、圖像分段模塊2、探測(cè)位置選擇模塊3、容器屬性估計(jì)模塊4、低密度容器截面重建模塊5、高密度容器截面重建模塊6、決策模塊7，最后將液體探測(cè)結(jié)果返回給安全檢查系統(tǒng)的控制程序，如發(fā)現(xiàn)易燃爆危險(xiǎn)品等情況，則程序報(bào)警。圖2是本發(fā)明所述液態(tài)物品安全檢查裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，11、12為通道出口鉛門(mén)簾，13為側(cè)照視角V2的探測(cè)器組，14為側(cè)照視角V2的準(zhǔn)直器，15為側(cè)照視角V2的射線源，16為中部底照視角V1的探測(cè)器組，17為安全檢查裝置的通道，18、19為通道入口鉛門(mén)簾，20為塑料托盤(pán)，21為通道出口處光感應(yīng)器，22為中部底照視角V1的射線源，23為中部底照視角V1的準(zhǔn)直器，24為通道入口處的光感應(yīng)器、25為輸送機(jī)，26為液態(tài)物品，27為系統(tǒng)控制及信號(hào)處理電路單元，28為綜合處理計(jì)算機(jī)。按規(guī)定液態(tài)物品26要平放在塑料托盤(pán)20中如圖3所示的槽32里。當(dāng)承載液態(tài)物品26的塑料托盤(pán)20從通道右邊的入口進(jìn)入，依次經(jīng)過(guò)V1中部底照射線源22、V2側(cè)照射線源15的掃描，系統(tǒng)控制及信號(hào)處理電路單元27分別獲得兩個(gè)視角的圖像，并發(fā)給計(jì)算機(jī)28進(jìn)行分析處理。其中，關(guān)于塑料托盤(pán)的形式請(qǐng)參看圖3，托盤(pán)中央有1道襯槽用于擺放液態(tài)物品。下面針對(duì)圖1中所展示的流程，逐個(gè)介紹圖1中的各模塊的功能及實(shí)現(xiàn)方法；在圖像分類(lèi)模塊1中，需要把采集到的安檢圖像分成兩類(lèi)，一類(lèi)是包裹圖像，一類(lèi)是托盤(pán)圖像。托盤(pán)中可能擺放液體物品、腰帶、錢(qián)包、手機(jī)、外衣、女士手提包等各種需要進(jìn)行單獨(dú)安全檢查的物品。并要求，液體物品與其他非液體物品在兩個(gè)視角中都不會(huì)重疊成像，即本發(fā)明所述安全檢查設(shè)備在應(yīng)用時(shí)不允許將非液體物品同液體物品沿著輸送方向在托盤(pán)中并排放置。在區(qū)別當(dāng)前被檢查物是一個(gè)包裹還是托盤(pán)時(shí)，首先要根據(jù)圖像內(nèi)容確定被檢查物的尺寸。通過(guò)邊緣檢測(cè)和Hough變換，找到被檢查物的四邊。由于托盤(pán)的尺寸是已知的，根據(jù)上述四邊邊界信息可推斷被檢查物的尺寸，從而可以識(shí)別出很大一部分包裹并非托盤(pán)。然后，對(duì)于剩下的圖像可以依據(jù)以下幾方面的特征來(lái)判斷是否為托盤(pán)：1)V1視角的四邊上或V2視角的前后邊界上，如果存在較多的金屬材質(zhì)的像素，則為包裹而非塑料托盤(pán)；2)整體平均灰度，通常包裹內(nèi)各像素的平均灰度較低，平均灰度低到一定程度的，一定是包裹；3)不論是V1視角還是V2視角中，都有一個(gè)灰度閾值Ttray對(duì)應(yīng)空托盤(pán)背景，如果當(dāng)前視角圖像在四邊內(nèi)存在一定量像素的灰度高于Ttray，則認(rèn)為是托盤(pán)。事實(shí)上，如果托盤(pán)中存在液體，由于液體的形狀和上一段所述的物品擺放規(guī)則所限，它不能把所在位置附近的托盤(pán)背景全部擋住，總是有一些托盤(pán)背景像素被露出來(lái)，這就很容易判斷為托盤(pán)。萬(wàn)一托盤(pán)中不存在液體并被各種雜物所布滿，若被誤判為包裹，該托盤(pán)當(dāng)作包裹進(jìn)行后續(xù)的炸藥探測(cè)也不損害設(shè)備的探測(cè)能力；反之，極個(gè)別幾乎為空、且大小近似托盤(pán)的包裹，有可能被誤判為托盤(pán)，這個(gè)問(wèn)題將在后續(xù)步驟中加以說(shuō)明(參看對(duì)圖像分段模塊2的描述)。在圖像分段模塊2中，將托盤(pán)圖像的每一列作為分析單位進(jìn)行分析，判斷圖像從第幾列至第幾列，其間的物體為液體，此一段圖像稱(chēng)為一個(gè)容器圖像段；而圖像的第幾列到第幾列，其間物體為非液體(個(gè)人物品)，此一段圖像稱(chēng)為一個(gè)非液體圖像段；其中，圖像的每一列像素，對(duì)應(yīng)視角V1或V2的X射線扇面在一次掃描時(shí)各探測(cè)器的取值。在圖像的每一列上，以托盤(pán)背景為閾值進(jìn)行分割：從此列的第1個(gè)像素向后推進(jìn)，當(dāng)遇到灰度低于托盤(pán)背景的像素，即認(rèn)為遇到托盤(pán)中物體的邊界；從此列的最后1個(gè)像素向前推進(jìn)，當(dāng)遇到灰度低于托盤(pán)背景的像素，即認(rèn)為遇到物體另一端的邊界；擁有物體在圖像這一列的邊界之后，可以進(jìn)行背景灰度剔除處理。然后，使用這兩端邊界之間的物體像素，根據(jù)如下特征來(lái)識(shí)別當(dāng)前列是否為液體物品的一列像素：1)兩端邊界的間距(特別對(duì)于V1視角有用)，以及這些像素是否靠近液體擺放槽的位置。2)平均灰度；兩端邊界之間、及其中心1/3部分的平均灰度，這兩種平均灰度過(guò)高認(rèn)為不是液體。3)兩端邊界之間各像素p的P(liquid|Gp,Mp)的平均值，其中P(liquid|Gp,Mp)表示當(dāng)p的灰度為Gp而材料值為Mp時(shí)，點(diǎn)p屬于液體物品的概率；概率表P(liquid|Gp,Mp)來(lái)自于事先對(duì)液體物品圖像的統(tǒng)計(jì)，材料值則來(lái)自于雙能灰度信息。4)灰度局部梯度的平均值/方差；包括在列方向和行方向上分別求梯度。5)兩端邊界之間遇到連續(xù)的接近托盤(pán)背景灰度的高灰度像素。6)兩端邊界之間，連續(xù)遇到材料值對(duì)應(yīng)金屬的像素(在安檢領(lǐng)域這類(lèi)像素顏色為深藍(lán)色)。上述6條均符合液體特征的列，且連續(xù)的列數(shù)足夠多，則認(rèn)為這些列代表液體物品在圖像中所占的列，將連續(xù)的液體列及夾雜的空白列，視為一個(gè)容器圖像段，所謂空白列是沒(méi)能發(fā)現(xiàn)任何物體像素的列；然后，將連續(xù)的非液體列及夾雜的空白列，視為一個(gè)非液體圖像段。對(duì)于非液體圖像段，進(jìn)行普通的包裹炸藥探測(cè)；對(duì)于容器圖像段，將進(jìn)行后續(xù)的液體探測(cè)流程。在圖像分類(lèi)模塊1中，有一種特殊情況，即極個(gè)別幾乎為空、且大小近似托盤(pán)的包裹，有可能被誤判為托盤(pán)，其實(shí)這種包裹的屬性與托盤(pán)近似，其或者整體形成一個(gè)非液體圖像段，從而進(jìn)行普通的包裹炸藥探測(cè)；或者包裹內(nèi)恰巧存在液體且能分出液體圖像段，則進(jìn)行后續(xù)的液體探測(cè)流程即可。在探測(cè)位置選擇模塊3中，可單獨(dú)根據(jù)V1或V2視角的液態(tài)物品圖像，將一個(gè)容器圖像段中的各個(gè)液體容器分割開(kāi)來(lái)，形成一個(gè)個(gè)單獨(dú)的容器，供后續(xù)分析使用。在前述圖像分段模塊2中，圖像每一列都找到了物體的上下邊界。若一個(gè)托盤(pán)中多個(gè)液體物品是頭尾相連的，就會(huì)形成一個(gè)由連續(xù)很多列組成的大液體區(qū)域。需要把這個(gè)大區(qū)域內(nèi)的各個(gè)容器分割開(kāi)來(lái)，分割的主要依據(jù)是以下幾種判據(jù)：1)空隙；2)玻璃瓶的瓶底；3)瓶頸；4)材料特性的突變；5)液體物品形狀的突變。空隙是物品分割最簡(jiǎn)單的依據(jù)，如圖7的71所示。特別地，大部分容器底部并非平底，例如塑料可樂(lè)瓶，頭尾相連時(shí)會(huì)形成一定間隙，間隙中的像素灰度與液體像素迥異，容易識(shí)別。此外，玻璃瓶的瓶底具有突出的灰度特征，其灰度明顯較低，且在材料值上遠(yuǎn)離液體有機(jī)物的范圍(即使是玻璃瓶的主體部分，也是以液體有機(jī)物的材料特性為主的)，并且構(gòu)成一條了接近垂直于托盤(pán)前進(jìn)方向的短粗線條，如圖7的73所示；利用常見(jiàn)的圖像識(shí)別方法，即可判斷這樣的短粗線條的存在。瓶頸/瓶蓋通常比瓶身要細(xì)許多(如圖7所示的瓶頸72)，以托盤(pán)前進(jìn)的方向?yàn)檩S、以圖像各列為單位進(jìn)行分析。首先計(jì)算液體區(qū)域在每列的上下邊界之間的寬度；若連續(xù)的若干列中，各列的寬度足夠窄、且寬度呈平滑變細(xì)的趨勢(shì)，則這些列可視為瓶頸/瓶蓋部位；特別的，當(dāng)液體區(qū)域的相近的列的寬度發(fā)生顯著突變時(shí)，這一般意味著遇到了一處瓶底。此外，對(duì)于側(cè)照?qǐng)D像來(lái)說(shuō)，瓶頸的投影位置應(yīng)高于托盤(pán)中的槽，這也是一個(gè)鮮明特征。將容器圖像段中各處縫隙、瓶底、瓶頸/瓶蓋之間的各區(qū)域，先視為1個(gè)容器。當(dāng)然以上判據(jù)不能完全分割所有液態(tài)物品相連的情況，例如當(dāng)一些沒(méi)有明顯瓶頸、寬度相仿的液態(tài)物品，頭尾相連且湊巧能無(wú)縫隙地對(duì)接時(shí)。為此定義圖像每一列i上液體區(qū)域內(nèi)的一種材料值表達(dá)模型將容器區(qū)域在這一列上的像素分成6等份，表示此處第一份的范圍內(nèi)像素的平均材料值，以此類(lèi)推。然后計(jì)算MD(i)＝|Mi-Mi+Δi|，表示相近兩列i和i+Δi之間材料值的分布差異。MD(i)發(fā)生足夠大的突變的位置，視為遇到一個(gè)新的容器。最后，對(duì)每個(gè)分割出來(lái)的容器內(nèi)部，采集多個(gè)探測(cè)切片，它們分別對(duì)應(yīng)V1/V2視角圖像的一列。要求這些切片之間盡量等間距，且每個(gè)切片前后各列的MD值都很小，從而保證被探測(cè)位置附近液體屬性的穩(wěn)定性。所謂切片，是射線源的射線扇面垂直于輸送方向?qū)θ萜鬟M(jìn)行一次掃描時(shí)，射線扇面所穿過(guò)的容器截面；容器的同一截面或切片會(huì)被兩個(gè)視角的射線源先后掃描，并且在兩個(gè)視角圖像中分別產(chǎn)生一列像素的灰度值，其中每個(gè)像素對(duì)應(yīng)一條射線的投影灰度值；同一切片在兩視角圖像的對(duì)應(yīng)列上的像素值，分別形成了該切片兩個(gè)視角的投影曲線。在本發(fā)明中將以容器的切片即截面、及其對(duì)應(yīng)的兩視角的投影曲線為依據(jù)，判斷容器內(nèi)液體的危險(xiǎn)性。接下來(lái)對(duì)于選擇的每個(gè)探測(cè)切片，執(zhí)行容器屬性估計(jì)模塊4；在容器屬性估計(jì)模塊4中，首先需要判斷是否為高密度容器，方法為計(jì)算該容器的材料值和RGB偽彩色圖像的R分量值，用統(tǒng)計(jì)的方法得到一個(gè)容器材質(zhì)特征向量，該向量包含4個(gè)特征變量。前兩個(gè)特征變量是以該探測(cè)切片為基準(zhǔn)，在屬于容器邊緣鄰域范圍內(nèi)計(jì)算材料值均值及該均值與該容器中間區(qū)域同樣大小鄰域材料值均值的差，后兩個(gè)特征變量是以同樣方法計(jì)算出來(lái)的R分量邊緣均值及該均值與容器中間均值的差。歸一化這個(gè)特征矩陣，使不同特征量化值有可比性。通過(guò)大量的訓(xùn)練，得到先驗(yàn)可以區(qū)分塑料容器和高密度容器在這個(gè)特征矩陣的區(qū)分閾值，該閾值表示為一個(gè)區(qū)間，大于該區(qū)間上限的為高密度容器，小于該區(qū)間下限的為塑料容器，在區(qū)間內(nèi)的要再通過(guò)該探測(cè)切片的灰度幾何特征進(jìn)一步甄別容器材質(zhì)。具體方法是，高密度容器在探測(cè)切片的投影曲線靠近兩側(cè)邊緣的位置上有灰度谷點(diǎn)，這是因?yàn)楦鶕?jù)投影關(guān)系，相關(guān)射線在高密度容器外壁上的路徑長(zhǎng)，吸收大，灰度值低，而塑料容器不具備這個(gè)特征。判斷為高密度容器之后，進(jìn)而要判斷容器截面形狀的類(lèi)型；容器截面的類(lèi)型，主要分為4大類(lèi)型：圓形、橢圓形、正方形、長(zhǎng)方形，注意這只是大致的類(lèi)別，例如六邊形或八邊形，可以近似視為圓形或橢圓形。如圖4所示，圖中心的矩形表示容器的一個(gè)截面；發(fā)自兩射線源與截面相切的四條射線，形成了截面的外接多邊形ABCD。首先要利用容器截面的外接多邊形，通過(guò)能否找到該多邊形的內(nèi)切圓，來(lái)判斷容器的長(zhǎng)寬比是否近似為1:1，若是則為圓形或正方形，否則為橢圓形或長(zhǎng)方形。進(jìn)而利用切片的V2視角的投影曲線的下半部分進(jìn)行模式識(shí)別。圖5是側(cè)照視角V2中容器探測(cè)切片的投影曲線的下半部分示意圖，圖5(a)對(duì)應(yīng)圓形容器，圖5(b)對(duì)應(yīng)正方形容器，兩者有明顯差異；在投影曲線中，灰度軸的左側(cè)方向代表灰度高(X射線衰減量少)，反之右側(cè)方向代表灰度低(X射線衰減量多)?？梢岳煤线m的模式識(shí)別方法，例如標(biāo)本匹配的方式，來(lái)區(qū)別當(dāng)前截面的投影曲線是更接近圓形容器的，還是正方形容器的；對(duì)于長(zhǎng)寬比明顯不是1:1的容器，同樣用類(lèi)似的模式識(shí)別方法，來(lái)判斷是橢圓形容器還是長(zhǎng)方形容器。之所以要判斷容器截面的歸類(lèi)，是為了在接下來(lái)的高密度容器截面重建模塊6的工作中，得到充分的先驗(yàn)知識(shí)。容器截面所在的空間平面，被等分成合適尺度的大量網(wǎng)格。通常來(lái)說(shuō)，重建容器截面從截面的外接多邊形(如圖4所示)開(kāi)始，逐步將外接多邊形內(nèi)應(yīng)屬于空氣的網(wǎng)格，標(biāo)為空氣，最終剩下的屬于容器的網(wǎng)格形成容器截面的形狀。本發(fā)明的方法在這里引入了新的信息——容器截面歸類(lèi)。例如，當(dāng)容器截面被歸類(lèi)為橢圓形時(shí)，利用外接多邊形的四條邊，通過(guò)數(shù)據(jù)擬合形成一個(gè)橢圓形的公式。將這個(gè)橢圓形適度放大，與外接多邊形疊加，兩者共同的網(wǎng)格，組成容器截面的最初形狀，這大大減少了需要標(biāo)為空氣的網(wǎng)格的個(gè)數(shù)，減少了后續(xù)方法的變數(shù)，增大了截面重建的可靠性。如圖6所示，假設(shè)容器截面已經(jīng)歸類(lèi)為橢圓形，圖中灰色部分的網(wǎng)格點(diǎn)，即為截面初始形態(tài)，相比于直接用外接多邊形ABCD開(kāi)始分析，要減少很多變數(shù)。如果截面類(lèi)別判斷為矩形或圓形，也可進(jìn)行類(lèi)似處理。接下來(lái)首先介紹高密度容器截面重建模塊6，目的是通過(guò)上述截面的初始形狀，得到容器截面的實(shí)際形狀。在此本發(fā)明引入了一種新的迭代優(yōu)化方法——基于非線性最小二乘與FR共軛梯度法的優(yōu)化方法。優(yōu)化方法的總目標(biāo)函數(shù)為式(1)所示：其中M為當(dāng)前切片中兩個(gè)視角所有射線的個(gè)數(shù)，Ai為射線i的衰減量(這根據(jù)射線投影灰度得到)，為射線i在截面中穿過(guò)容器外壁部分的長(zhǎng)度，為射線i在截面中穿過(guò)容器內(nèi)液體部分的長(zhǎng)度，μwall為外壁的X射線衰減系數(shù)，μliq為液體的X射線衰減系數(shù)。此外液體的液面高度S、容器左側(cè)壁厚d1、容器上側(cè)壁厚d2、容器右側(cè)壁厚d3和容器下側(cè)壁厚d4，均為優(yōu)化模型中的參數(shù)，雖不直接出現(xiàn)在公式(1)中，但顯然，它們?cè)诿恳惠喌械淖兓?，將影響容器截面的形態(tài)。具體可參考圖8，圖中深灰色部分為高密度容器的外壁，淺灰色部分代表液體，81代表d1，82代表d2，83代表d3，84代表d4，85代表液面，液面高度為S。之所以要設(shè)計(jì)4個(gè)壁厚參數(shù)，主要是因?yàn)椴Ａ萜鞯谋诤衿鋵?shí)不是均勻的，各處瓶壁設(shè)為不等厚的可以減少最終結(jié)果的散布性。以下用t來(lái)表示優(yōu)化迭代的輪次。當(dāng)t＝1時(shí)，對(duì)上述7個(gè)參數(shù)μwall、μliq、S、d1、d2、d3和d4進(jìn)行修正，根據(jù)非線性最小二乘方法，求式(2)所示的矩陣J，注意雖然S、d1、d2、d3和d4并沒(méi)有出現(xiàn)在各R(i)的計(jì)算公式中，但可以設(shè)計(jì)這5個(gè)變量各自的步長(zhǎng)Δ，在當(dāng)前截面形狀中，考察當(dāng)S、d1、d2、d3和d4獨(dú)立地增加Δ和減少Δ時(shí)，各R(i)取值的變化，從而得以計(jì)算式(2)中矩陣后部的各項(xiàng)偏導(dǎo)數(shù)。此外還要計(jì)算式(3)所示的。顯然，公式(3)的計(jì)算可依據(jù)公式(2)的內(nèi)容進(jìn)行，例如可由組合計(jì)算得到。然后計(jì)算各參數(shù)的修正量其中s是7維向量，其7個(gè)向量元素分別代表著7個(gè)參數(shù)在第t輪中的修正量，并根據(jù)這些參數(shù)的新值調(diào)整截面內(nèi)部各網(wǎng)格的身份。在t+1輪中，將根據(jù)FR共軛梯度法，修正各個(gè)容器截面的外形，即容器截面中各網(wǎng)格的身份，包括空氣、外壁、液體。將截面最外層的容器網(wǎng)格，以及緊貼這些容器網(wǎng)格外面一層的“空氣”網(wǎng)格，進(jìn)行身份的修正，設(shè)這兩種網(wǎng)格p1～pN共N個(gè)。計(jì)算類(lèi)似地，雖然p1～pN并沒(méi)有出現(xiàn)在F的計(jì)算公式中，但假設(shè)各網(wǎng)格pj發(fā)生身份對(duì)調(diào)時(shí)，例如容器＝>空氣、或空氣＝>容器，F(xiàn)取值將變化，從而得以計(jì)算式中各項(xiàng)偏導(dǎo)數(shù)。對(duì)于足夠大的pj，對(duì)其進(jìn)行身份對(duì)調(diào)。一旦容器截面的外形發(fā)生調(diào)整，因?yàn)榇藭r(shí)要保持S、d1、d2、d3和d4各參數(shù)不變，截面內(nèi)部各網(wǎng)格的身份也需要隨之發(fā)生新一輪的修正，例如隨著某些屬于外壁的容器網(wǎng)格身份變成空氣后，該位置內(nèi)部對(duì)應(yīng)的某些身份屬于液體的網(wǎng)格，其身份將隨之變成容器外壁。交替執(zhí)行第t輪和t+1輪的兩種處理，先修正模型參數(shù)，再修正截面的外形，直至目標(biāo)函數(shù)F的改進(jìn)小于一定閾值。對(duì)于低密度容器截面重建模塊5，采用類(lèi)似的原理，但是過(guò)程更簡(jiǎn)單，因?yàn)椴淮嬖谕獗谝蛩亍：?jiǎn)單利用外接多邊形作為截面形狀的起點(diǎn)，然后優(yōu)化公式(4)所示的目標(biāo)函數(shù)。當(dāng)t＝1時(shí)，對(duì)上述1個(gè)參數(shù)μliq進(jìn)行修正，相應(yīng)地J矩陣變?yōu)?列M行的簡(jiǎn)單形式。在t+1輪中，仍根據(jù)FR共軛梯度法，修正容器截面的外形——將截面最外層的容器網(wǎng)格，以及這些容器點(diǎn)外面一層的空氣網(wǎng)格，進(jìn)行身份的修正，方法類(lèi)似，不再贅述。需要強(qiáng)調(diào)的是，雖然不需估計(jì)截面類(lèi)型，但還要分析容器投影在局部的形態(tài)特征。舉例來(lái)說(shuō)，如果存在液面，V2視角投影曲線對(duì)應(yīng)容器上側(cè)的部分，會(huì)呈現(xiàn)如圖9所示的投影效果；圖9為容器切片的側(cè)照視角V2的投影曲線示意圖，在圖9的投影曲線中，灰度軸的左側(cè)方向代表灰度高(X射線衰減量少)，灰度軸右側(cè)方向代表灰度低(X射線衰減量多)，右上角小圓圈標(biāo)出的投影曲線段對(duì)應(yīng)穿過(guò)液面的那些射線，容易識(shí)別；由于投影曲線最上側(cè)的部分對(duì)應(yīng)的射線是穿過(guò)液面的，則位于這些射線上的外層容器網(wǎng)格pj，每輪中將在的基礎(chǔ)上增加更大的權(quán)重，以使pj這樣的網(wǎng)格的身份能迅速被變成空氣，從而能盡快形成液面的形狀。在獲得容器切片的截面形狀后，在決策模塊7中，可以利用本技術(shù)領(lǐng)域已有的方法計(jì)算液體的材料、密度、體積、容器壁厚等多種特征，于是每個(gè)容器切片，都能得到1個(gè)多維特征向量。在訓(xùn)練階段，對(duì)于裝載燃爆液體的容器切片，得到的特征向量被加入集合Tp；對(duì)于其他安全液體容器切片，得到的特征向量被加入集合Tn。根據(jù)模式識(shí)別理論，可以利用合適的分類(lèi)器把屬于Tp的向量和屬于Tn的向量給識(shí)別區(qū)分開(kāi)。本發(fā)明選擇支持向量機(jī)，來(lái)區(qū)別裝載燃爆液體的和安全液體的容器；模式識(shí)別領(lǐng)域內(nèi)其它成熟的分類(lèi)器，例如決策樹(shù)或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等同樣可以起到分類(lèi)的效果。最終，如果根據(jù)上述多種特征，對(duì)于有切片被分類(lèi)器判斷為危險(xiǎn)的液體容器，通過(guò)如圖2中所示的綜合處理計(jì)算機(jī)28將根據(jù)前述的探測(cè)結(jié)果及容器分割結(jié)果，在安檢員屏幕上對(duì)應(yīng)的位置畫(huà)出報(bào)警框。綜上所述，圖像分類(lèi)模塊1，使本發(fā)明的液體物品安全檢查的方法與裝置，可以兼容對(duì)包裹、個(gè)人物品與液體物品交替進(jìn)行探測(cè)的實(shí)際需求；圖像分段模塊2，使安檢員可以靈活地在檢查托盤(pán)中放置液體與非液體物品，特別是當(dāng)旅客攜帶的液體物品數(shù)量較少或落單時(shí)，同一托盤(pán)內(nèi)還可以放置其他個(gè)人物品，從而提高安全檢查流程的效率；探測(cè)位置選擇模塊3，可以分割頭尾相連的液體物品，使安檢員更少受限制地在檢查托盤(pán)中放置液體物品，不需在液體物品之間刻意保持間距；容器屬性估計(jì)模塊4，獲得了豐富的關(guān)于容器的先驗(yàn)知識(shí)；低密度容器截面重建模塊5及高密度容器截面重建模塊6，在僅有2個(gè)視角數(shù)據(jù)的情況下能準(zhǔn)確地獲得容器的截面形狀，其中容器的先驗(yàn)知識(shí)起到至關(guān)重要的作用；決策模塊7中對(duì)于容器的多種特征的提取、以及分類(lèi)器的使用，使系統(tǒng)在進(jìn)行決策時(shí)不再局限于直觀地對(duì)比液體的材料、密度的取值，而是從大規(guī)模訓(xùn)練數(shù)據(jù)中挖掘抽象的分類(lèi)規(guī)則，取得更優(yōu)的危險(xiǎn)液體的識(shí)別能力。本發(fā)明所述一種液態(tài)物品安全檢查裝置參照?qǐng)D2中所示，該裝置包括綜合處理計(jì)算機(jī)28、系統(tǒng)控制及信號(hào)處理電路單元27、輸送機(jī)25、輸送通道17、側(cè)照視角單元V2、中部底照視角單元V1；其中，所述側(cè)照視角單元V2包括側(cè)照X射線源15和第二探測(cè)器13；所述中部底照視角單元V1包括中部底照X射線源22和第一探測(cè)器16。如圖4所示，上述側(cè)照X射線源15、中部底照X射線源22分別位于輸送通道17的不同方位，即，在所述輸送通道17的正視方向上，所述側(cè)照X射線源15設(shè)置于輸送通道17的側(cè)部，所述中部底照X射線源22設(shè)置于輸送通道17的中部下方，從而在輸送通道17的側(cè)部、中部下方兩個(gè)角度構(gòu)成一個(gè)正交的雙視角布局模式。同樣，對(duì)應(yīng)于上述中部底照X射線源22、側(cè)照X射線源15，與其對(duì)應(yīng)的第一探測(cè)器16、第二探測(cè)器13，亦分別附著于所述輸送通道17的不同位置。所述第一、第二探測(cè)器，均為雙能(即高低能)探測(cè)器，從而為液體探測(cè)算法提供被檢查液體的材料屬性信息。所述第一探測(cè)器16為門(mén)型探測(cè)器，所述第二探測(cè)器13為L(zhǎng)型探測(cè)器。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明公開(kāi)的范圍內(nèi)，能夠輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。