基于X射线物质分类方法对容器中液体物质识别的研究

摘要

X射线装置已被证实具有揭示物质分子或原子特性的能力，这种能力对于探测违禁品是相当重要的。X射线探测方法已成为一种自动探测旅客行包内部物品的有效手段。尽管一系列这样的设备已经商业化，然而大多数技术都还不是很成熟。目前，交通安全检测只是限于对枪械、管制刀具等常规危险品的检测，针对常规危险品现在的技术已经发展的比较成熟，但是对液态类危险品，还一直采用原始的开瓶检测的方法。 论文的重点有三点:一是对物质真实灰度级的研究，通过试验对修正系数重新优化;二是基于X射线透射技术做大量的试验对常见物质分类，既验证了通过基于高低能灰度识别曲线进行物质识别的可行性，又对下面液体的识别提供实验基础;三是对六种液体做大量的线扫描实验，进而提出了一种新的方法:将每条X射线穿过容器所形成的混合吸收量，分解为穿过容器外壁的吸收量和液体的吸收量，通过最优化方法获得液体真正的X射线吸收量。 为了将物质分类方法阐述清楚，论文首先对X射线透照探测的原理和物质的初步分类做了论述。接下来，对常见的几种物质做了大量的线扫描实验，利用这些实验数据得到了这几种常见物质的识别曲线和数学模型。然后，对甲醇、乙醇、丙酮三种一级易燃液体做了四组实验，分别是:将被检液体置于包裹中检测;将被检液体直接置于传送带上检测;将被检液体置于包裹中检测的验证实验;将被检液体直接置于传送带上检测的验证实验。然后又对水、盐酸、汽油分别做了线扫描实验，建立了六种液体的识别数学模型及相应的特征曲线。最后利用提出的新方法对在容器中的液体分析，算出容器中液体对X射线的真实吸收量，从而推断出是哪种液体。 最后，实验证明，本文的方法能有效区分高密度容器中像水、酒精这样密度相近的物质，对于其他的密度相近的液体都可以采取这种办法得以区分。 本论文中，我的主要工作就是在大量的线扫描实验，和对容器中液体的分析。这些工作不仅为液体物质识别的研究提供新的实验基础和理论依据，也为实际安检项目顺利的进行起到了一定程度的作用。

目录

声明

摘要

1．1课题背景

1．2课题目的及研究意义

1．3国内外危险品识别的研究状态和主要理论方法

1．4研究的局限性

1．5论文主要工作及内容安排

第2章双能X射线透照探测理论基础

2．1 X射线源原理概述

2．1．1 X射线源的构成及特性

2．1．2 X射线光谱分析

2．1．3X射线与物质的相互作用

2．1．4 X射线衰减规律

2．2 X射线阵列探测器原理及闪烁体特性研究

2．2．1阵列探测器构成

2．2．2探测器像素尺寸与分辨率的关系

2．2．3探测器工作原理

2．2．4闪烁体特性

2．3X射线阵列探测器工作特性

2．3．1探测器性能测试

2．3．2探测器性能对物质分类的影响

2．4 X射线强度对物质分类的影响

第3章物质分类原理及相关技术研究

3．1．1原子序数及有效原子序数

3．1．2双能X射线透照成像物质分类原理

3．1．3物质初步分类

3．2信号灰度对物质分类的影响

3．2．1信号灰度理论基础

3．2．2对物质分类影响

3．3物质分类伪彩色定义

3．3．1伪彩色处理基本理论

3．3．2彩色图像处理模型

3．4不同原子序数物质射线衰减特征分析

3．4．1射线衰减特性

3．4．2不同物质高低能灰度特征

3．5物质的真实灰度级的研究

3．5．1真实灰度级与物质特征信息的关系

3．5．2去除遮挡求解物质真实灰度级

3．5．3去除多重物体重叠效应

3．6本章小结

第4章物质分类算法的实验研究

4．1实验设计及数据采集

4．1．1实验设备介绍

4．1．2实验前设备测试与校准

4．1．3实验数据的获取及处理

4．2线扫描实验

4．2．1曲线拟合

4．2．2常见物质的识别曲线建立

4．3本章小结

第5章液态类物质分类方法研究

5．1液态物质的分类方法

5．2易燃液体识别的实验设计

5．2．1线扫描实验结果

5．2．2曲线拟合

5．2．3实验验证

5．2．4其他几种液体特征曲线的建立

5．3容器中液体物质识别研究

5．3．1安检设备简介和问题基本概述

5．3．2识别高密度容器中的液体类别

5．3．3问题模型

5．3．4获得最优化过程的理想起点

5．3．5得到优化结果

5．4实验结果

5．5本章结论

第6章结论

参考文献

致谢