技術(shù)特征：

1.一種小像素透射多信息融合高速安檢系統(tǒng)，其特征在于：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(yú)貫通過(guò)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(pán)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(pán)的“車到”信號(hào)以及“高包裹”判別信號(hào)的光障開(kāi)關(guān)檢測(cè)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(kāi)關(guān)檢測(cè)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(kāi)關(guān)檢測(cè)子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)“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(yú)貫通過(guò)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(cè)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??；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(wú)機(jī)物、混合物，分辨出被檢包裹內(nèi)部物質(zhì)的屬性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小像素透射多信息融合高速安檢系統(tǒng)，其特征在于：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(guò)局域網(wǎng)相連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小像素透射多信息融合高速安檢系統(tǒng)，其特征在于：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。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小像素透射多信息融合高速安檢系統(tǒng)，其特征在于：所述物理參數(shù)采集子系統(tǒng)包括γ中子檢測(cè)儀、識(shí)別簡(jiǎn)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(cè)郵件進(jìn)行氣體檢測(cè)；該γ中子檢測(cè)儀檢測(cè)郵件中是否含有射線。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小像素透射多信息融合高速安檢系統(tǒng)，其特征在于：所述光障開(kāi)關(guān)檢測(cè)子系統(tǒng)包括光障開(kāi)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。

6.一種利用權(quán)利要求1所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(cè)，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(wú)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(wú)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：

$Z_{eff}=\sqrt[4]{(\Σw_i{Z}_i^4})---\left(1\right)$

式中:w_i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(wú)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：

$t_x=\frac{{\mathrm{\ρ}}_{Fe}\·{(\mathrm{\μ}/\mathrm{\ρ})}_{Fe}\·t_{Fe}}{{\mathrm{\ρ}}_x\·{(\mathrm{\μ}/\mathrm{\ρ})}_x}---\left(2\right)$

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＝0.21

ρ_Fe＝7.874 ρ_Al＝2.699 ρ_Si＝2.330 ρ_C＝1.7 ρ_V＝6.11 ρ_Ti＝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(wú)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(cè)信號(hào)分析；

A1、透射信號(hào)，對(duì)于透射圖像，探測(cè)信號(hào)與光電效應(yīng)和散射都有關(guān)，有如下方程：

$T(x,y)=\∫dEN\left(E\right)e^{-\{\∫{\mathrm{dz}}^{\′}{\mathrm{\μ}}_t(x^{\′},y^{\′},z^{\′},E)\}}{p}_d\left(E\right)E---\left(11\right)$

其中T(x,y)是在投影圖中對(duì)應(yīng)于坐標(biāo)(x,y)探測(cè)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)，μ_t(x',y',z',E)是沿著X射線方向的總的線吸收系數(shù)(cm^-1)，P_d(E)是探測(cè)器的光子能量為E時(shí)的探測(cè)概率，E是光子能量；

A2、背散射信號(hào)；對(duì)于向后散射，探測(cè)信號(hào)B(x,y)估計(jì)為：

$B(x,y)=\∫dEN\left(E\right)\∫{\mathrm{dZ}}^{\′}\[e^{-\{\∫{\mathrm{dt\μ}}_t(x^{\′},y^{\′},t,E)\}}\]\[{\mathrm{\σ}}_s\left(E\right)\mathrm{\ρ}(x^{\′},y^{\′},z^{\′})\]---\left(12\right)$

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；σ_s(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；

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\left(E\right)\∫{\mathrm{dz}}^{\′}\[e^{-\{\∫{\mathrm{dt\μ}}_t(x^{\′},y^{\′},t,E)\}}\]\[{\mathrm{\σ}}_s\left(E\right)\mathrm{\ρ}(x^{\′},y^{\′},z^{\′})\]$

$\[\∫{\mathrm{d\Ωe}}^{-\{\∫{\mathrm{dt\μ}}_t(x^{\′\′},y^{\′\′},t,E)\}}\]p_d\left(E\right)E---\left(13\right)$

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T_H和T_L相結(jié)合的方法，得到R值：

$R=\frac{log\left(\frac{T_L}{T_{L0}}\right)}{log\left(\frac{T_H}{T_{H0}}\right)}---\left(14\right)$

R稱作雙能量，T_H0和T_L0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E_in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(xiě)為：

$T(x,y)=\underset{0}{\overset{E_m}{\∫}}N\left(E\right)e^{-\{\∫{\mathrm{dz}}^{\′}{\mathrm{\μ}}_t(x^{\′},y^{\′},z^{\′},z)\mathrm{\ρ}(x^{\′},y^{\′},z^{\′})\}}{P}_d\left(E\right)EdE---\left(17\right)$

對(duì)于簡(jiǎn)單的物體，總的線吸收系數(shù)為μ_t(x',y',E)，厚度為t，于是方程(17)變?yōu)椋?/p>

$T(x,y)=\underset{0}{\overset{E_m}{\∫}}N\left(E\right)e^{-{\mathrm{\μ}}_t(x^{\′},y^{\′},E)t}{P}_d\left(E\right)EdE---\left(18\right)$

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：

$T=\underset{0}{\overset{E_m}{\∫}}N\left(E\right)e^{-{\mathrm{\μ}}_t\left(E\right)t}{P}_d\left(E\right)EdE---\left(19\right)$

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E_H,E_L，于是有：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_H=\underset{0}{\overset{E_H}{\∫}}N\left(E\right)e^{-{\mathrm{\μ}}_t\left(E\right)t}{P}_d\left(E\right)EdE\\ T_L=\underset{0}{\overset{E_L}{\∫}}N\left(E\right)e^{-{\mathrm{\μ}}_t\left(E\right)t}{P}_d\left(E\right)EdE\end{array}\right\}---\left(20\right)$

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(cè)概率P_d(E)都是已知的或是通過(guò)仿真可以得到的參數(shù)；

讓K(E)＝N(E)EP_d(E),在特定點(diǎn)的透射信號(hào)可寫(xiě)成：

$T=\underset{0}{\overset{E_m}{\∫}}K\left(E\right)e^{-{\mathrm{\μ}}_t\left(E\right)t}dE---\left(21\right)$

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，E_in]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(zhǎng)條的區(qū)域；

0＝E₀＜E₁＜…＜E_M＝E_in

分割方法確定，方程(21)變成：

$T=\underset{0}{\overset{E_{in}}{\∫}}f\left(E\right)dE=\underset{E_0}{\overset{E_1}{\∫}}f\left(E\right)dE+\underset{E_1}{\overset{E_2}{\∫}}f\left(E\right)dE+...+\underset{E_{M-1}}{\overset{E_M}{\∫}}f\left(E\right)dE---\left(22\right)$

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(jiǎn)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(zhǎng)(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；

$\underset{E_m}{\overset{E_{m+1}}{\∫}}f\left(E\right)dE=h\[\frac{1}{6}f\left(E_m\right)+\frac{2}{3}f\left(\frac{E_m+E_{m+1}}{2}\right)+\frac{1}{6}f\left(E_{m+1}\right)\]+\mathrm{\ξ}\left(f\right)---\left(23\right)$

其中步長(zhǎng)h＝E_m+1-E_m，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=\frac{h}{6}\[f\left(E_0\right)+f\left(E_M\right)+2\underset{m=1}{\overset{M/2}{\Σ}}f(E_0+2(m-1\left)h\right)+4\underset{m=1}{\overset{M/2}{\Σ}}f(E_0+2(m-1\left)h\right)\]---\left(24a\right)$

當(dāng)M為奇數(shù)時(shí)，

$T=\frac{h}{6}\[f\left(E_0\right)+f\left(E_M\right)+2\underset{m=1}{\overset{(M-1)/2}{\Σ}}f(E_0+2mh)+4\underset{m=1}{\overset{(M-1)/2}{\Σ}}f(E_0+2mh)\]---\left(24b\right)$

其中M＝E_in/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：

${\mathrm{\ξ}}_M\left(f\right)=-\frac{{(h/2)}^4{E}_{in}}{180}{f}^{\left(4\right)}\left(\mathrm{\η}\right)---\left(25\right)$

通常將方程(25)寫(xiě)成下面的形式

$T\≈\underset{m=0}{\overset{M}{\Σ}}{a}_m{e}^{-{\mathrm{\ψ}}_m}---\left(26\right)$

其中

ψ_m＝μ_t(E_m)t (28)

其中不能用方程(28)來(lái)計(jì)算總的透射信號(hào)T，只能在特定的能級(jí)E_m下，用測(cè)量的T值來(lái)估計(jì)面積吸收參數(shù)ψ_m。