本發(fā)明涉及到郵政分揀設(shè)備系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體地說涉及一種小像素透射多信息融合高速安檢系統(tǒng)及其識(shí)別方法。
背景技術(shù)：
：郵政分揀是國家公共安全的重點(diǎn)行業(yè)，百姓有意無意郵寄受其知識(shí)局限違禁品包裹投入到郵寄流程將對(duì)本人及他人生命和國家財(cái)產(chǎn)構(gòu)成一種潛在的威脅，極易造成嚴(yán)重事故。更值得注意的是一些犯罪分子和恐怖分子為達(dá)到破壞社會(huì)安定的目的，有意郵寄違禁品來“考核”國家公共安全的建設(shè)水平更是一種嚴(yán)重的威脅，發(fā)生在國內(nèi)外的恐怖事件已證明了這一點(diǎn)。隨著國際反恐形勢的不斷深化，恐怖分子的破壞手段變得越來越高科技、越來越復(fù)雜化，使得國家職能機(jī)構(gòu)應(yīng)對(duì)不暇。采用高科技手段來提高安全檢測的準(zhǔn)確性、查堵破壞手段的復(fù)雜性變得越來越重要。多年來廣泛使用的安全檢查設(shè)備，如磁力針、金屬武器檢測門、X射線檢測儀等，能發(fā)現(xiàn)武器和普通炸藥等危險(xiǎn)品，在安全檢查工作中發(fā)揮了重要作用。但是，這些設(shè)備受原技術(shù)條件所限，不盡如人意，漏檢失誤較多。再加之當(dāng)今隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，犯罪分子和恐怖分子也利用高新技術(shù)，制造新的武器、爆炸物等。如利用集成電路技術(shù)制造的高精密炸彈、塑性炸藥及毒品等，上述傳統(tǒng)檢測手段就無能為力。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種小像素透射多信息融合高速安檢系統(tǒng)及其識(shí)別方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種小像素透射多信息融合高速安檢系統(tǒng)，該小像素透射多信息融合高速安檢系統(tǒng)由交叉帶式高速分揀機(jī)和控制交叉帶式高速分揀機(jī)運(yùn)行的控制裝置組成；所述交叉帶式高速分揀機(jī)包括輸送裝置、分類裝置及分揀道口；所述控制裝置按時(shí)間序列分別讀取郵件的條碼、郵件面單信號(hào)，接收和處理分揀信號(hào)；輸送裝置采用交叉帶小車在固定軌道上運(yùn)行的輸送方式，運(yùn)載著待分揀的郵件魚貫通過控制裝置；控制裝置識(shí)別郵件條形碼的信息，向分類裝置發(fā)送郵件的分揀指令，并對(duì)郵件進(jìn)行分類；分類裝置根據(jù)控制裝置發(fā)出的分揀指令，改變郵件在輸送裝置上運(yùn)行的方向；交叉帶小車按照分類裝置的指令將郵件送達(dá)到指定的分揀道口處，小車托盤傾斜郵件滑下軌道臺(tái)車進(jìn)入分揀道口；所述控制裝置包括用于處理接收到的信息并發(fā)出指令信息的主控子系統(tǒng)、接收小車托盤的“車到”信號(hào)以及“高包裹”判別信號(hào)的光障開關(guān)檢測子系統(tǒng)、采集郵件外部形狀圖像信息的外部圖像采集子系統(tǒng)、掃描郵件并獲取郵件地藉信息的全方位條形碼掃描儀、識(shí)別郵件包裹的內(nèi)部物質(zhì)屬性的X光檢查裝置、采集郵件放射性指標(biāo)數(shù)據(jù)、揮發(fā)性指標(biāo)數(shù)據(jù)的物理參數(shù)采集子系統(tǒng)；所述X光檢查裝置為可以發(fā)出和接收兩種能級(jí)的雙能量的X光檢查裝置，所述全方位條形碼掃描儀、X光檢查裝置、光障開關(guān)檢測子系統(tǒng)、外部圖像采集子系統(tǒng)、物理參數(shù)采集子系統(tǒng)與主控子系統(tǒng)通信聯(lián)系；所述光障開關(guān)檢測子系統(tǒng)監(jiān)測“車到”和“高包裹”信號(hào)，并發(fā)送給主控子系統(tǒng)作為整個(gè)系統(tǒng)的周期控制啟動(dòng)信號(hào)；郵件魚貫通過全方位條形碼掃描儀，全方位條形碼掃描儀按時(shí)間序列分別讀取郵件的條形碼、郵件面單信號(hào)，對(duì)載物小車身份識(shí)別；所述外部圖像采集子系統(tǒng)監(jiān)測采集郵件外部形狀圖像信息；物理參數(shù)采集子系統(tǒng)采用有效原子序數(shù)物質(zhì)分類計(jì)算對(duì)被檢目標(biāo)實(shí)現(xiàn)定性識(shí)別，獲取放射性指標(biāo)數(shù)據(jù)和揮發(fā)性指標(biāo)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)ppM級(jí)氣味識(shí)別；所述X光檢查裝置識(shí)別郵件包裹的內(nèi)部物質(zhì)屬性，對(duì)被檢目標(biāo)進(jìn)行線掃描透照?qǐng)D像獲取；所述主控子系統(tǒng)對(duì)外部形狀圖像信號(hào)、原始X射線陣列信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化圖形圖像處理，并由物質(zhì)分類實(shí)驗(yàn)建立材料分類區(qū)域及分類閾值，界定有機(jī)物、無機(jī)物、混合物，分辨出被檢包裹內(nèi)部物質(zhì)的屬性。作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述主控子系統(tǒng)包括由若干個(gè)電腦組成的用于處理和顯示X光圖像的X光檢查工作站，一臺(tái)電腦組成的用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總體控制以及外部圖像和其它物理參數(shù)采集的主控工作站，一臺(tái)電腦組成的負(fù)載X光透照數(shù)據(jù)采集、以及與主控工作站通信實(shí)現(xiàn)控制流程、并且控制X光檢查工作站工作的X光透照控制工作站，所述主控工作站、X光檢查工作站、X光透照控制工作站通過局域網(wǎng)相連接。作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述X光檢查裝置包括X射線發(fā)生器和L形的X射線接收器，該X光檢查裝置安裝在條形碼掃描儀后部，X射線發(fā)生器位于輸送裝置的底部，L形的X射線接收器位于輸送裝置的頂部；所述X光檢查裝置與X光透照控制工作站連接。作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述物理參數(shù)采集子系統(tǒng)包括γ中子檢測儀、識(shí)別簡單和復(fù)雜氣味的、毫秒級(jí)響應(yīng)時(shí)間的電子鼻氣味傳感器，該電子鼻氣味傳感器為PID光離子傳感器，對(duì)待檢測郵件進(jìn)行氣體檢測；該γ中子檢測儀檢測郵件中是否含有射線。作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述光障開關(guān)檢測子系統(tǒng)包括光障開關(guān)；所述外部圖像采集子系統(tǒng)包括工業(yè)數(shù)字相機(jī)，所述工業(yè)數(shù)字相機(jī)內(nèi)置CCD傳感器。本發(fā)明并提供了一種利用上述小像素透射多信息融合高速安檢系統(tǒng)對(duì)郵件進(jìn)行識(shí)別的方法，其特征在于，該識(shí)別方法的步驟是：S1、采用雙能量的X光檢查裝置對(duì)郵件檢測，得到被掃描郵件的平均原子數(shù)；S2、將物質(zhì)分類，設(shè)Z為物質(zhì)的原子序數(shù)，根據(jù)定義，當(dāng)1＜Z≤10時(shí)，為有機(jī)物，當(dāng)Z＞20時(shí)，為無機(jī)物，當(dāng)10＜Z≤20時(shí)為混合物；Z＝10和Z＝20分別為有機(jī)物與混合物、無機(jī)物與混合物的邊界；S3、根據(jù)有效原子序數(shù)計(jì)算公式找到邊界物質(zhì)，該有效原子序數(shù)計(jì)算公式：Zeff=(ΣwiZi4)4---(1)]]>式中:wi為化合物質(zhì)種類當(dāng)量個(gè)數(shù)；為物質(zhì)的原子序數(shù)。根據(jù)上式，計(jì)算得到碳化硅的有效原子序數(shù)大約等于10，鈦六鋁四釩的有效原子序數(shù)大約等于20，這樣我們就拿碳化硅和鈦六鋁四釩代替有機(jī)物與無機(jī)物的兩個(gè)邊界；不同物質(zhì)的質(zhì)量吸收系數(shù)不同，X射線所能穿透的最大厚度也不同，有如下關(guān)系：tx=ρFe·(μ/ρ)Fe·tFeρx·(μ/ρ)x---(2)]]>當(dāng)雙能量的X光檢查裝置穿透率為為22mm鋼板時(shí)，在100KeV時(shí)，(μ/ρ)Fe＝0.3713(μ/ρ)Al＝0.1704(μ/ρ)Si＝0.1835(μ/ρ)C＝0.1514(μ/ρ)V＝0.2877(μ/ρ)Ti＝0.21ρFe＝7.874ρAl＝2.699ρSi＝2.330ρC＝1.7ρV＝6.11ρTi＝4.450可以計(jì)算出碳化硅和鈦六鋁四釩的最大穿透厚度分別為108mm和36mm；S4、將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用曲線專家分別進(jìn)行擬合得到兩條邊界曲線及其數(shù)學(xué)模型；混合物與無機(jī)物的邊界曲線數(shù)學(xué)模型為：T(x2)＝-50587+26.8056·x2-0.00463·x22+3.7233·10-7·x23-1.1318·10-11·x24(3)混合物與有機(jī)物的邊界曲線數(shù)學(xué)模型為：S(x4)＝-16403+9.6105·x4-0.00143·x42+1.06446·10-7·x43-3.055·10-12·x44(4)S5、計(jì)算物質(zhì)的有效原子序數(shù)和密度；S6、雙能量的X光檢查裝置的分類探測信號(hào)分析；A1、透射信號(hào)，對(duì)于透射圖像，探測信號(hào)與光電效應(yīng)和散射都有關(guān)，有如下方程：T(x,y)=∫dEN(E)e-{∫dz′μt(x′,y′,z′,E)}pd(E)E---(11)]]>其中T(x,y)是在投影圖中對(duì)應(yīng)于坐標(biāo)(x,y)探測到的透射信號(hào)，N(E)是能量位于E和E+dE之間的X射線光子數(shù)，μt(x',y',z',E)是沿著X射線方向的總的線吸收系數(shù)(cm-1)，Pd(E)是探測器的光子能量為E時(shí)的探測概率，E是光子能量；A2、背散射信號(hào)；對(duì)于向后散射，探測信號(hào)B(x,y)估計(jì)為：B(x,y)=∫dEN(E)∫dZ′[e-{∫dtμt(x′,y′,t,E)}][σs(E)ρ(x′,y′,z′)]---(12)]]>其中，與公式(11)中相同的符號(hào)其含義相同，其余的，B(x,y)是在投影圖中(x,y)點(diǎn)的散射光子信號(hào)；Z'是發(fā)生散射時(shí)，筆狀射線束沿射線方向進(jìn)入物體的深度；σs(E)是散射的橫截面積，是能量的函數(shù)；ρ(x',y',z')是包裹中的物體沿X射線方向的密度(g/cm3)；E'是散射后的光子能量。射；A3、向前散射信號(hào)的表達(dá)式與向后散射信號(hào)的表達(dá)式相似，此式中第二個(gè)積分項(xiàng)的積分限為從Z'到D；F(x,y)=∫dEN(E)∫dz′[e-{∫dtμt(x′,y′,t,E)}][σs(E)ρ(x′,y′,z′)]]]>[∫dΩe-{∫dtμt(x′′,y′′,t,E)}]pd(E)E---(13)]]>除了F(x,y)表示在投影圖中(x,y)位置的散射光子信號(hào)外，其它的符號(hào)與(11)、(12)兩式中的含義相同。A4、提取R值，由雙能量的X光檢查裝置透射圖像的低、高能灰度值計(jì)算出R值。由散射圖像的灰度值可以計(jì)算出L值；雙能量的X光檢查裝置使用將TH和TL相結(jié)合的方法，得到R值：R=log(TLTL0)log(THTH0)---(14)]]>R稱作雙能量，TH0和TL0是在自由空間獲得的高能、低能透射信號(hào)。S7、考慮物質(zhì)厚度對(duì)雙能量透射圖像的影響；一定輸入能量Ein下，總的透射信號(hào)是能量范圍內(nèi)透射信號(hào)的積分，將透射信號(hào)旅程改寫為：T(x,y)=∫0EmN(E)e-{∫dz′μt(x′,y′,z′,z)ρ(x′,y′,z′)}Pd(E)EdE---(17)]]>對(duì)于簡單的物體，總的線吸收系數(shù)為μt(x',y',E)，厚度為t，于是方程(17)變?yōu)椋篢(x,y)=∫0EmN(E)e-μt(x′,y′,E)tPd(E)EdE---(18)]]>對(duì)于在圖像中任意位置(x，y)的物體，從方程(18)中去除空間坐標(biāo)，得到：T=∫0EmN(E)e-μt(E)tPd(E)EdE---(19)]]>從方程(19)可知，總的透射信號(hào)強(qiáng)度取決于物體的厚度；雙能量的X光檢查裝置受到X射線源的多色譜線的影響；對(duì)于某一特定的物質(zhì)，輸入能量分別為EH,EL，于是有：TH=∫0EHN(E)e-μt(E)tPd(E)EdETL=∫0ELN(E)e-μt(E)tPd(E)EdE---(20)]]>從方程(20)可知，R不僅與物質(zhì)的原子序數(shù)Z，原子重量A，密度ρ有關(guān)，也于物質(zhì)的厚度有關(guān)；S7、克服厚度影響的數(shù)字化方法對(duì)于給定的雙能量的X光檢查裝置，在方程(20)中，入射的X射線光子數(shù)N(E)，X射線光子能量E，光子的探測概率Pd(E)都是已知的或是通過仿真可以得到的參數(shù)；讓K(E)＝N(E)EPd(E),在特定點(diǎn)的透射信號(hào)可寫成：T=∫0EmK(E)e-μt(E)tdE---(21)]]>被積函數(shù)K(E)僅在離散點(diǎn)上已知；1)復(fù)化求積公式積分限[0，Ein]可以被分成幾個(gè)小積分段，在函數(shù)線下的區(qū)域被積分間隔分成若干個(gè)細(xì)長條的區(qū)域；0＝E0＜E1＜…＜EM＝Ein分割方法確定，方程(21)變成：T=∫0Einf(E)dE=∫E0E1f(E)dE+∫E1E2f(E)dE+...+∫EM-1EMf(E)dE---(22)]]>其中2)辛甫森公式辛甫森公式是在數(shù)字化積分中應(yīng)用最普遍的簡化公式，辛甫森公式又稱三點(diǎn)求積公式、拋物線公式，是一個(gè)近似積分，等于步長(區(qū)間間隔)乘以被積函數(shù)分別在左邊界、中心點(diǎn)、右邊界點(diǎn)的加權(quán)平均。∫EmEm+1f(E)dE=h[16f(Em)+23f(Em+Em+12)+16f(Em+1)]+ξ(f)---(23)]]>其中步長h＝Em+1-Em，是截?cái)嗾`差。在方程(23)中使用相等的子區(qū)間，將辛甫森公式求和，變成復(fù)化辛甫森公式：當(dāng)M為偶數(shù)時(shí)，T=h6[f(E0)+f(EM)+2Σm=1M/2f(E0+2(m-1)h)+4Σm=1M/2f(E0+2(m-1)h)]---(24a)]]>當(dāng)M為奇數(shù)時(shí)，T=h6[f(E0)+f(EM)+2Σm=1(M-1)/2f(E0+2mh)+4Σm=1(M-1)/2f(E0+2mh)]---(24b)]]>其中M＝Ein/h是子積分段的數(shù)目。總的誤差是每一子積分段的誤差之和：ξM(f)=-(h/2)4Ein180f(4)(η)---(25)]]>通常將方程(25)寫成下面的形式T≈Σm=0Mame-ψm---(26)]]>其中ψm＝μt(Em)t(28)其中不能用方程(28)來計(jì)算總的透射信號(hào)T，只能在特定的能級(jí)Em下，用測量的T值來估計(jì)面積吸收參數(shù)ψm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本發(fā)明的小像素透射多信息融合高速安檢系統(tǒng)，1)高分辨率雙能量L型探測器，它具有將有機(jī)物、無機(jī)物、混合物進(jìn)行科學(xué)區(qū)域分割的功能，且探測器成像的像素尺寸是目前國際及其國內(nèi)最小的。它可分辨出0.09mm的金屬絲，并能穿透28mm的鋼板；2)建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的常見危險(xiǎn)品數(shù)據(jù)庫。本數(shù)據(jù)庫可達(dá)到自動(dòng)識(shí)別旅客行包內(nèi)常見危險(xiǎn)品的目的；3)實(shí)現(xiàn)了旅客行包的圖形圖像處理軟件系統(tǒng)?？稍陔p顯示器上顯示出旅客行包的黑白圖像和彩色圖像，并包括圖形的邊緣增強(qiáng)、圖形放大、圖形局部放大、有機(jī)物剔出、無機(jī)物剔出、黑白圖像反轉(zhuǎn)、偽彩色圖像、圖像增暗、圖像增亮、危險(xiǎn)品報(bào)警等功能；4)實(shí)現(xiàn)了危險(xiǎn)品檢查儀設(shè)備狀態(tài)的自檢功能。在顯示器底部設(shè)置一滾動(dòng)條狀態(tài)監(jiān)測檢查儀的自身信息，并設(shè)有442接口，做到檢測數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程通訊和設(shè)備自身狀態(tài)的遠(yuǎn)程診斷；5)機(jī)械系統(tǒng)具有可折疊性，便于運(yùn)輸和機(jī)械系統(tǒng)的維護(hù)及其機(jī)械部件的更換；6)實(shí)現(xiàn)細(xì)化分析、區(qū)域分析及特殊圖像處理等數(shù)學(xué)模型；7)推證出一個(gè)提取R值的算法并研究減小物體厚度對(duì)R值的影響的方法；R是與有效原子序數(shù)直接相關(guān)的量，通過R可以將有機(jī)物從金屬和無機(jī)物中分離出來。這是很重要的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)違禁品包含在有機(jī)物中，這就大大縮小了檢查范圍。進(jìn)一步推證出減小物體厚度對(duì)R值的影響的方法，使R值的變化相對(duì)較小，這可提高物質(zhì)識(shí)別的準(zhǔn)確性。附圖說明圖1為本發(fā)明的交叉帶式高速分揀機(jī)的結(jié)構(gòu)示意簡圖；圖2為本發(fā)明的控制裝置的構(gòu)成系統(tǒng)圖；圖3為本發(fā)明的主控子系統(tǒng)的構(gòu)成系統(tǒng)圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1、2、3所示，本發(fā)明的小像素透射多信息融合高速安檢系統(tǒng)，該小像素透射多信息融合高速安檢系統(tǒng)由交叉帶式高速分揀機(jī)和控制交叉帶式高速分揀機(jī)運(yùn)行的控制裝置1組成；所述交叉帶式高速分揀機(jī)包括輸送裝置3、分類裝置2及分揀道口4；所述控制裝置1按時(shí)間序列分別讀取郵件的條碼、郵件面單信號(hào)，接收和處理分揀信號(hào)；輸送裝置3采用交叉帶小車在固定軌道上運(yùn)行的輸送方式，運(yùn)載著待分揀的郵件魚貫通過控制裝置1；控制裝置1識(shí)別郵件條形碼的信息，向分類裝置2發(fā)送郵件的分揀指令，并對(duì)郵件進(jìn)行分類；分類裝置2根據(jù)控制裝置1發(fā)出的分揀指令，改變郵件在輸送裝置上3運(yùn)行的方向；交叉帶小車按照分類裝置2的指令將郵件送達(dá)到指定的分揀道口4處，小車托盤傾斜郵件滑下軌道臺(tái)車進(jìn)入分揀道口4；所述控制裝置2包括用于處理接收到的信息并發(fā)出指令信息的主控子系統(tǒng)、接收小車托盤的“車到”信號(hào)以及“高包裹”判別信號(hào)的光障開關(guān)檢測子系統(tǒng)、采集郵件外部形狀圖像信息的外部圖像采集子系統(tǒng)、掃描郵件并獲取郵件地藉信息的全方位條形碼掃描儀、識(shí)別郵件包裹的內(nèi)部物質(zhì)屬性的X光檢查裝置、采集郵件放射性指標(biāo)數(shù)據(jù)、揮發(fā)性指標(biāo)數(shù)據(jù)的物理參數(shù)采集子系統(tǒng)；所述X光檢查裝置為可以發(fā)出和接收兩種能級(jí)的雙能量的X光檢查裝置，所述全方位條形碼掃描儀、X光檢查裝置、光障開關(guān)檢測子系統(tǒng)、外部圖像采集子系統(tǒng)、物理參數(shù)采集子系統(tǒng)與主控子系統(tǒng)通信聯(lián)系；所述光障開關(guān)檢測子系統(tǒng)監(jiān)測“車到”和“高包裹”信號(hào)，并發(fā)送給主控子系統(tǒng)作為整個(gè)系統(tǒng)的周期控制啟動(dòng)信號(hào)；郵件魚貫通過全方位條形碼掃描儀，全方位條形碼掃描儀按時(shí)間序列分別讀取郵件的條形碼、郵件面單信號(hào)，對(duì)載物小車身份識(shí)別；所述外部圖像采集子系統(tǒng)監(jiān)測采集郵件外部形狀圖像信息；物理參數(shù)采集子系統(tǒng)采用有效原子序數(shù)物質(zhì)分類計(jì)算對(duì)被檢目標(biāo)實(shí)現(xiàn)定性識(shí)別，獲取放射性指標(biāo)數(shù)據(jù)和揮發(fā)性指標(biāo)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)ppM級(jí)氣味識(shí)別；所述X光檢查裝置識(shí)別郵件包裹的內(nèi)部物質(zhì)屬性，對(duì)被檢目標(biāo)進(jìn)行線掃描透照?qǐng)D像獲取；所述主控子系統(tǒng)對(duì)外部形狀圖像信號(hào)、原始X射線陣列信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化圖形圖像處理，并由物質(zhì)分類實(shí)驗(yàn)建立材料分類區(qū)域及分類閾值，界定有機(jī)物、無機(jī)物、混合物，分辨出被檢包裹內(nèi)部物質(zhì)的屬性。作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述主控子系統(tǒng)包括由若干個(gè)電腦組成的用于處理和顯示X光圖像的X光檢查工作站，一臺(tái)電腦組成的用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總體控制以及外部圖像和其它物理參數(shù)采集的主控工作站，一臺(tái)電腦組成的負(fù)載X光透照數(shù)據(jù)采集、以及與主控工作站通信實(shí)現(xiàn)控制流程、并且控制X光檢查工作站工作的X光透照控制工作站，所述主控工作站、X光檢查工作站、X光透照控制工作站通過局域網(wǎng)相連接。作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述X光檢查裝置包括X射線發(fā)生器和L形的X射線接收器，該X光檢查裝置安裝在條形碼掃描儀后部，X射線發(fā)生器位于輸送裝置的底部，L形的X射線接收器位于輸送裝置的頂部；所述X光檢查裝置與X光透照控制工作站連接。作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述物理參數(shù)采集子系統(tǒng)包括γ中子檢測儀、識(shí)別簡單和復(fù)雜氣味的、毫秒級(jí)響應(yīng)時(shí)間的電子鼻氣味傳感器，該電子鼻氣味傳感器為PID光離子傳感器，對(duì)待檢測郵件進(jìn)行氣體檢測；該γ中子檢測儀檢測郵件中是否含有射線。作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述光障開關(guān)檢測子系統(tǒng)包括光障開關(guān)；所述外部圖像采集子系統(tǒng)包括工業(yè)數(shù)字相機(jī)，所述工業(yè)數(shù)字相機(jī)內(nèi)置CCD傳感器。本發(fā)明并提供了一種利用上述小像素透射多信息融合高速安檢系統(tǒng)對(duì)郵件進(jìn)行識(shí)別的方法，其特征在于，該識(shí)別方法的步驟是：S1、采用雙能量的X光檢查裝置對(duì)郵件檢測，得到被掃描郵件的平均原子數(shù)；S2、將物質(zhì)分類，設(shè)Z為物質(zhì)的原子序數(shù)，根據(jù)定義，當(dāng)1＜Z≤10時(shí)，為有機(jī)物，當(dāng)Z＞20時(shí)，為無機(jī)物，當(dāng)10＜Z≤20時(shí)為混合物；Z＝10和Z＝20分別為有機(jī)物與混合物、無機(jī)物與混合物的邊界；S3、根據(jù)有效原子序數(shù)計(jì)算公式找到邊界物質(zhì)，該有效原子序數(shù)計(jì)算公式：Zeff=(ΣwiZi4)4---(1)]]>式中:wi為化合物質(zhì)種類當(dāng)量個(gè)數(shù)；為物質(zhì)的原子序數(shù)。根據(jù)上式，計(jì)算得到碳化硅的有效原子序數(shù)大約等于10，鈦六鋁四釩的有效原子序數(shù)大約等于20，這樣我們就拿碳化硅和鈦六鋁四釩代替有機(jī)物與無機(jī)物的兩個(gè)邊界；不同物質(zhì)的質(zhì)量吸收系數(shù)不同，X射線所能穿透的最大厚度也不同，有如下關(guān)系：tx=ρFe·(μ/ρ)Fe·tFeρx·(μ/ρ)x---(2)]]>當(dāng)雙能量的X光檢查裝置穿透率為為22mm鋼板時(shí)，在100KeV時(shí)，(μ/ρ)Fe＝0.3713(μ/ρ)Al＝0.1704(μ/ρ)Si＝0.1835(μ/ρ)C＝0.1514(μ/ρ)V＝0.2877(μ/ρ)Ti＝0.21ρFe＝7.874ρAl＝2.699ρSi＝2.330ρC＝1.7ρV＝6.11ρTi＝4.450可以計(jì)算出碳化硅和鈦六鋁四釩的最大穿透厚度分別為108mm和36mm；S4、將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用曲線專家分別進(jìn)行擬合得到兩條邊界曲線及其數(shù)學(xué)模型；混合物與無機(jī)物的邊界曲線數(shù)學(xué)模型為：T(x2)＝-50587+26.8056·x2-0.00463·x22+3.7233·10-7·x23-1.1318·10-11·x24(3)混合物與有機(jī)物的邊界曲線數(shù)學(xué)模型為：S(x4)＝-16403+9.6105·x4-0.00143·x42+1.06446·10-7·x43-3.055·10-12·x44(4)S5、計(jì)算物質(zhì)的有效原子序數(shù)和密度；S6、雙能量的X光檢查裝置的分類探測信號(hào)分析；A1、透射信號(hào)，對(duì)于透射圖像，探測信號(hào)與光電效應(yīng)和散射都有關(guān)，有如下方程：T(x,y)=∫dEN(E)e-{∫dz′μt(x′,y′,z′,E)}pd(E)E---(11)]]>其中T(x,y)是在投影圖中對(duì)應(yīng)于坐標(biāo)(x,y)探測到的透射信號(hào)，N(E)是能量位于E和E+dE之間的X射線光子數(shù)，μt(x',y',z',E)是沿著X射線方向的總的線吸收系數(shù)(cm-1)，Pd(E)是探測器的光子能量為E時(shí)的探測概率，E是光子能量；A2、背散射信號(hào)；對(duì)于向后散射，探測信號(hào)B(x,y)估計(jì)為：B(x,y)=∫dEN(E)∫dZ′[e-{∫dtμt(x′,y′,t,E)}][σs(E)ρ(x′,y′,z′)]---(12)]]>其中，與公式(11)中相同的符號(hào)其含義相同，其余的，B(x,y)是在投影圖中(x,y)點(diǎn)的散射光子信號(hào)；Z'是發(fā)生散射時(shí)，筆狀射線束沿射線方向進(jìn)入物體的深度；σs(E)是散射的橫截面積，是能量的函數(shù)；ρ(x',y',z')是包裹中的物體沿X射線方向的密度(g/cm3)；E'是散射后的光子能量。射；A3、向前散射信號(hào)的表達(dá)式與向后散射信號(hào)的表達(dá)式相似，此式中第二個(gè)積分項(xiàng)的積分限為從Z'到D；F(x,y)=∫dEN(E)∫dz′[e-{∫dtμt(x′,y′,t,E)}][σs(E)ρ(x′,y′,z′)]]]>[∫dΩe-{∫dtμt(x′′,y′′,t,E)}]pd(E)E---(13)]]>除了F(x,y)表示在投影圖中(x,y)位置的散射光子信號(hào)外，其它的符號(hào)與(11)、(12)兩式中的含義相同。A4、提取R值，由雙能量的X光檢查裝置透射圖像的低、高能灰度值計(jì)算出R值。由散射圖像的灰度值可以計(jì)算出L值；雙能量的X光檢查裝置使用將TH和TL相結(jié)合的方法，得到R值：R=log(TLTL0)log(THTH0)---(14)]]>R稱作雙能量，TH0和TL0是在自由空間獲得的高能、低能透射信號(hào)。S7、考慮物質(zhì)厚度對(duì)雙能量透射圖像的影響；一定輸入能量Ein下，總的透射信號(hào)是能量范圍內(nèi)透射信號(hào)的積分，將透射信號(hào)旅程改寫為：T(x,y)=∫0EmN(E)e-{∫dz′μt(x′,y′,z′,z)ρ(x′,y′,z′)}Pd(E)EdE---(17)]]>對(duì)于簡單的物體，總的線吸收系數(shù)為μt(x',y',E)，厚度為t，于是方程(17)變?yōu)椋篢(x,y)=∫0EmN(E)e-μt(x′,y′,E)tPd(E)EdE---(18)]]>對(duì)于在圖像中任意位置(x，y)的物體，從方程(18)中去除空間坐標(biāo)，得到：T=∫0EmN(E)e-μt(E)tPd(E)EdE---(19)]]>從方程(19)可知，總的透射信號(hào)強(qiáng)度取決于物體的厚度；雙能量的X光檢查裝置受到X射線源的多色譜線的影響；對(duì)于某一特定的物質(zhì)，輸入能量分別為EH,EL，于是有：TH=∫0EHN(E)e-μt(E)tPd(E)EdETL=∫0ELN(E)e-μt(E)tPd(E)EdE---(20)]]>從方程(20)可知，R不僅與物質(zhì)的原子序數(shù)Z，原子重量A，密度ρ有關(guān)，也于物質(zhì)的厚度有關(guān)；S7、克服厚度影響的數(shù)字化方法對(duì)于給定的雙能量的X光檢查裝置，在方程(20)中，入射的X射線光子數(shù)N(E)，X射線光子能量E，光子的探測概率Pd(E)都是已知的或是通過仿真可以得到的參數(shù)；讓K(E)＝N(E)EPd(E),在特定點(diǎn)的透射信號(hào)可寫成：T=∫0EmK(E)e-μt(E)tdE---(21)]]>被積函數(shù)K(E)僅在離散點(diǎn)上已知；1)復(fù)化求積公式積分限[0，Ein]可以被分成幾個(gè)小積分段，在函數(shù)線下的區(qū)域被積分間隔分成若干個(gè)細(xì)長條的區(qū)域；0＝E0＜E1＜…＜EM＝Ein分割方法確定，方程(21)變成：T=∫0Einf(E)dE=∫E0E1f(E)dE+∫E1E2f(E)dE+...+∫EM-1EMf(E)dE---(22)]]>其中2)辛甫森公式辛甫森公式是在數(shù)字化積分中應(yīng)用最普遍的簡化公式，辛甫森公式又稱三點(diǎn)求積公式、拋物線公式，是一個(gè)近似積分，等于步長(區(qū)間間隔)乘以被積函數(shù)分別在左邊界、中心點(diǎn)、右邊界點(diǎn)的加權(quán)平均。∫EmEm+1f(E)dE=h[16f(Em)+23f(Em+Em+12)+16f(Em+1)]+ξ(f)---(23)]]>其中步長h＝Em+1-Em，是截?cái)嗾`差。在方程(23)中使用相等的子區(qū)間，將辛甫森公式求和，變成復(fù)化辛甫森公式：當(dāng)M為偶數(shù)時(shí)，T=h6[f(E0)+f(EM)+2Σm=1M/2f(E0+2(m-1)h)+4Σm=1M/2f(E0+2(m-1)h)]---(24a)]]>當(dāng)M為奇數(shù)時(shí)，T=h6[f(E0)+f(EM)+2Σm=1(M-1)/2f(E0+2mh)+4Σm=1(M-1)/2f(E0+2mh)]---(24b)]]>其中M＝Ein/h是子積分段的數(shù)目。總的誤差是每一子積分段的誤差之和：ξM(f)=-(h/2)4Ein180f(4)(η)---(25)]]>通常將方程(25)寫成下面的形式T≈Σm=0Mame-ψm---(26)]]>其中ψm＝μt(Em)t(28)其中不能用方程(28)來計(jì)算總的透射信號(hào)T，只能在特定的能級(jí)Em下，用測量的T值來估計(jì)面積吸收參數(shù)ψm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本發(fā)明的小像素透射多信息融合高速安檢系統(tǒng)，1)高分辨率雙能量L型探測器，它具有將有機(jī)物、無機(jī)物、混合物進(jìn)行科學(xué)區(qū)域分割的功能，且探測器成像的像素尺寸是目前國際及其國內(nèi)最小的。它可分辨出0.09mm的金屬絲，并能穿透28mm的鋼板；2)建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的常見危險(xiǎn)品數(shù)據(jù)庫。本數(shù)據(jù)庫可達(dá)到自動(dòng)識(shí)別旅客行包內(nèi)常見危險(xiǎn)品的目的；3)實(shí)現(xiàn)了旅客行包的圖形圖像處理軟件系統(tǒng)?？稍陔p顯示器上顯示出旅客行包的黑白圖像和彩色圖像，并包括圖形的邊緣增強(qiáng)、圖形放大、圖形局部放大、有機(jī)物剔出、無機(jī)物剔出、黑白圖像反轉(zhuǎn)、偽彩色圖像、圖像增暗、圖像增亮、危險(xiǎn)品報(bào)警等功能；4)實(shí)現(xiàn)了危險(xiǎn)品檢查儀設(shè)備狀態(tài)的自檢功能。在顯示器底部設(shè)置一滾動(dòng)條狀態(tài)監(jiān)測檢查儀的自身信息，并設(shè)有442接口，做到檢測數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程通訊和設(shè)備自身狀態(tài)的遠(yuǎn)程診斷；5)機(jī)械系統(tǒng)具有可折疊性，便于運(yùn)輸和機(jī)械系統(tǒng)的維護(hù)及其機(jī)械部件的更換；6)實(shí)現(xiàn)細(xì)化分析、區(qū)域分析及特殊圖像處理等數(shù)學(xué)模型；7)推證出一個(gè)提取R值的算法并研究減小物體厚度對(duì)R值的影響的方法；R是與有效原子序數(shù)直接相關(guān)的量，通過R可以將有機(jī)物從金屬和無機(jī)物中分離出來。這是很重要的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)違禁品包含在有機(jī)物中，這就大大縮小了檢查范圍。進(jìn)一步推證出減小物體厚度對(duì)R值的影響的方法，使R值的變化相對(duì)較小，這可提高物質(zhì)識(shí)別的準(zhǔn)確性。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施案例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3