УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ СИСТЕМА БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ ДОСМОТРА ЛЮДЕЙ
IMPROVED SECURITY SYSTEM FOR SCREENING PEOPLE

Настоящее изобретение притязает на приоритет в соответствии с предварительной заявкой на патент США № 61/016590 с тем же самым заглавием, поданной 25 декабря 2007 года.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение главным образом относится к области рентгеноскопических досмотровых систем для досмотра людей и, более конкретно, к системе досмотрового контроля, в которой используется первый модуль и второй модуль для осуществления последовательного или одновременного сканирования как передней стороны, так и задней стороны человека без необходимости человеку поворачиваться. Кроме того, настоящее изобретение относится к системе досмотрового контроля, в которой используется первый модуль и второй модуль для формирования изображений как из a) сигналов формирования изображения, обратнорассеянных от человека, и b) сигналов формирования теневого изображения, создаваемых рентгеновскими лучами, которые не ударяются о человека при сканировании.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Системы безопасности в настоящее время ограничены в их способности обнаруживать контрабанду, оружие, взрывчатые вещества и другие опасные объекты, скрытые под одеждой. Детекторы для обнаружения металлических предметов и химические газоанализаторы для обнаружения взрывчатых и других опасных веществ обычно используются для обнаружения больших металлических объектов и некоторых типов взрывчатых веществ; однако существует широкий диапазон опасных объектов, которые не могут быть обнаружены при помощи этих устройств. Оружие из пластиковых и керамических материалов, являющихся неметаллическими объектами, персонал службы безопасности обязан обнаруживать. В настоящее время, существующие системы плохо обнаруживают такого рода объекты, и альтернатива досмотра вручную является медленной, неудобной и плохо переносится большей частью людей, в особенности в качестве стандартной процедуры, например, в аэропортах.
Рентгеноскопические системы предшествующего уровня техники для обнаружения объектов, скрытых на и/или в теле человека, существуют и могут быть усовершенствованы в плане дозы радиационного излучения, скорости сканирования и качества изображения. Например, в патенте США № 5181234 (в дальнейшем, "патент США № 5181234"), права на который переданы правопреемнику настоящего изобретения, и включенном в настоящее описание изобретения во всей своей полноте посредством ссылки, описывается «[а] узконаправленным пучком лучей рентгеновского излучения производится сканирование в пределах поверхности тела исследуемого человека. Рентгеновское излучение, которое рассеивается или отражается от тела человека, детектируется детектором. Сигнал, производимый этим детектором рассеянного рентгеновского излучения, затем используется, чтобы смодулировать устройство отображения изображения, чтобы создать изображение человека и любых скрываемых объектов, проносимых человеком. Детекторный блок выполнен в такой конфигурации, чтобы автоматически и равномерно усиливать контуры изображения скрываемых объектов с низким атомным числом (низкое Z), чтобы облегчить их обнаружение. Имеется средство для хранения данных, посредством которого ранее полученные изображения могут быть сравнены с получаемым в настоящий момент изображением для анализа расхождений в сходстве с получаемым в настоящий момент изображением, и имеется средство для создания обобщенного изображения исследуемого тела человека, в то же время подавляя анатомические элементы изображения человека, чтобы минимизировать вторжение в частную жизнь человека». Описанная система, однако, требует того, чтобы человек принимал, по меньшей мере, два положения для полного сканирования. Даже в, по меньшей мере, двух положениях, определенные области тела человека могут не быть захвачены из-за наличия скрытых областей. Кроме того, система сканирования, представленная в патенте США № 5181234, способна к детекции только обратнорассеянного излучения, вследствие положения детекторной матрицы. Этот патент включен посредством ссылки.
Кроме того, в патенте США № 6094472 (в дальнейшем, "патент США № 6094472"), права на который также переданы правопреемнику настоящего изобретения, описан способ использования системы формирования изображений на основе обратного рассеяния рентгеновского излучения для досмотра человека на предмет скрываемых объектов, "включающий в себя этапы: перемещение человека внутри прохода, где проход имеет вход и выход; приведение в действие, по меньшей мере, одного источника рентгеновского излучения при входе человека внутрь прохода; создание узконаправленного пучка лучей рентгеновского излучения, имеющего низкую дозу, направленного к области сканирования во множестве положений сканирования внутри прохода; сканирование узконаправленным пучком лучей рентгеновского излучения в пределах области сканирования; трекинг указанного узконаправленного пучка лучей рентгеновского излучения к каждому из указанного множества положений сканирования, где трекинг по существу скоординирован с продвижением вперед человека через проход; использование множества детекторов, детектирующих рентгеновское излучение, которое обратно рассеивается от указанного узконаправленного пучка лучей в результате взаимодействия с человеком, при попадании в каждое из положений сканирования из множества положений сканирования; и отображение представленного в цифровом виде изображения детектированного обратнорассеянного рентгеновского излучения». Патент США № 6094472 характеризуется теми же самыми недостатками, что и патент США № 5181234, заключающимися в том, что изобретение позволяет детектировать только обратнорассеянное излучение, в связи с расположением детекторной матрицы и источников радиации и требует того, чтобы человек перемещался через проход системы, таким образом, усложняя способность детектирования вследствие движения человека. Этот патент включен посредством ссылки.
Кроме того, в патенте США № 6393095 (в дальнейшем «патент США № 6393095»), выданном на имя Robinson, описан способ детектирования дефекта в серии изображений, в котором «создается пара стереоскопических изображений серии изображений, одно изображение вычитается из другого для обеспечения результирующего двумерного изображения, и это указанное результирующее двумерное изображение сравнивается с золотым двумерным изображением, которое было создано идентичным образом из указанной золотой серии изображений, идентичность этих двух изображений указывает на идентичность указанной серии изображений и указанной золотой серии изображений, различия указывают на различие между указанной серией изображений и указанной золотой серией изображений». В патенте США № 6393095, однако, используются способы вычитания результирующих изображений, а не объединения изображений. Этот патент включен посредством ссылки.
Вышеприведенные системы, хотя и являются эффективными в досмотре людей, имеют низкую общую пропускную способность и требуют некоторого количества сканирований или этапов получения изображения. Кроме того, они требуют больших величин рабочего пространства, которое не всегда является доступным на данном участке досмотрового контроля.
Следовательно, имеется потребность в относительно компактной системе досмотра людей, которая позволяет сканировать как переднюю сторону, так и заднюю сторону человека без необходимости человеку поворачиваться или совершать проход для дополнительного сканирования, таким образом, обеспечивая относительно более высокую общую пропускную способность системы.
Кроме того, в обычных системах досмотра людей, как правило, происходит борьба конкурирующих интересов - обеспечение качества изображения и неприкосновенности частной жизни, обычно за счет одного или обоих аспектов. Таким образом, существует потребность в системе досмотра людей, использующей комбинацию сигналов формирования изображения на основе обратного рассеивания излучения с сигналами формирования теневого изображения для обеспечения изображения более высокого качества для лучшего усиления контуров и обнаружения контрабанды, не вторгаясь в частную жизнь человека.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном из вариантов исполнения изобретения настоящее изобретение включает в себя устройство для получения изображений для обнаружения скрытых объектов, носимых на и/или в теле человека, включающее в себя: первый модуль, дополнительно включающий в себя первый источник рентгеновского излучения для создания первого узконаправленного пучка лучей рентгеновского излучения, направленного к указанному телу человека, и первый детекторный блок, обеспечивающий сигнал, несущий в себе информацию об интенсивности рентгеновского излучения, рассеянного от указанного тела человека в результате подвергания его сканированию посредством первого источника рентгеновского излучения, где указанный первый детекторный блок расположен с той же самой стороны по отношению к телу человека, что и первый источник рентгеновского излучения, и имеет активную область для восприятия части указанного рентгеновского излучения, рассеянного от указанного тела человека в результате подвергания его сканированию посредством указанного первого источника рентгеновского излучения, и проходящей части рентгеновского излучения; второй модуль, дополнительно включающий в себя второй источник рентгеновского излучения для создания второго узконаправленного пучка лучей рентгеновского излучения, направленного к указанному телу человека, и второй детекторный блок, обеспечивающий сигнал, несущий в себе информацию об интенсивности рентгеновского излучения, рассеянного от указанного тела человека в результате подвергания его сканированию посредством указанного второго источника рентгеновского излучения, где указанный второй детекторный блок расположен с той же самой стороны по отношению к указанному телу человека, что и второй источник рентгеновского излучения, и имеет активную область для восприятия части указанного рентгеновского излучения, рассеянного от указанного тела человека в результате его сканирования посредством указанного второго источника рентгеновского излучения и проходящей части рентгеновского излучения, излучаемого первым модулем; процессор для обработки сигналов от детектора, генерируемых указанным первым детекторным блоком и вторым детекторным блоком для формирования, по меньшей мере, одного изображения; и дисплей для представления указанного, по меньшей мере, одного изображения оператору.
По желанию, устройство для получения изображений дополнительно включает в себя ограждение, имеющее четыре стенки, по меньшей мере, один потолок и, по меньшей мере, один пол с реагирующим на давление датчиком, который передает сигналы на процессор, чтобы начать сканирование. По желанию, процессор включает в себя программируемый код, который заставляет первый модуль осуществлять сканирование тела человека, в то время, когда второй источник рентгеновского излучения не приведен в действие. По желанию, процессор включает в себя программируемый код, который заставляет указанный второй модуль сканировать тело человека, в то время как первый источник рентгеновского излучения не приведен в действие. По желанию, процессор включает в себя программируемый код, который заставляет первый модуль или второй модуль перемещаться вертикально. По желанию, вертикальное перемещение является скоординированным. По желанию, первый модуль является взаимозаменяемым со вторым модулем. По желанию, процессор включает в себя программируемый код, который использует сигналы, несущие в себе информацию об интенсивности рентгеновского излучения, рассеянного от указанного тела человека в результате его сканирования посредством первого источника рентгеновского излучения, от первого детекторного блока, и сигналы, несущие в себе информацию об интенсивности рентгеновского излучения, рассеянного от указанного тела человека в результате его сканирования посредством второго источника рентгеновского излучения, от второго детекторного блока, для того, чтобы генерировать указанное изображение. По желанию, процессор обрабатывает программируемый код, который использует сигналы, несущие в себе информацию об интенсивности рентгеновского излучения, рассеянного от указанного тела человека в результате его сканирования посредством второго источника рентгеновского излучения, от второго детекторного блока, и сигналы, несущие в себе информацию об интенсивности рентгеновского излучения, рассеянного от указанного тела человека в результате его сканирования посредством первого источника рентгеновского излучения, от первого детекторного блока, чтобы генерировать указанное изображение.
По желанию, процессор обрабатывает программируемый код, который использует сигналы, несущие в себе информацию об интенсивности проходящего рентгеновского излучения от первого модуля, для формирования теневого изображения тела человека. По желанию, процессор обрабатывает программируемый код, который использует сигналы, несущие в себе информацию об интенсивности проходящего рентгеновского излучения от второго модуля, для формирования теневого изображения тела человека. По желанию, первый модуль и второй модуль последовательно производят сканирование тела человека. По желанию, первый модуль и второй модуль перемещаются вертикально синхронным образом таким образом, что в то время как первая детекторная матрица захватывает сигналы формирования изображения на основе обратнорассеянного излучения, вторая детекторная матрица захватывает проходящие сигналы, которые не поглощены или не обратнорассеяны от тела человека. По желанию, первый модуль и второй модуль перемещаются вертикально синхронным образом таким образом, что в то время как вторая детекторная матрица захватывает сигналы формирования изображения на основе обратнорассеянного излучения, первая детекторная матрица захватывает проходящие сигналы, которые не поглощены или не обратнорассеяны от тела человека. По желанию, сигналы, производимые первой детекторной матрицей и второй детекторной матрицей, передаются на процессор наряду с сигналами синхронизации.
В другом варианте исполнения изобретения, настоящее изобретение включает в себя первый модуль, дополнительно включающий в себя первый источник рентгеновского излучения и первый детекторный блок, где указанный первый детекторный блок расположен с той же самой стороны по отношению к указанному телу человека, что и первый источник рентгеновского излучения, и имеет активную область для восприятия части указанного рентгеновского излучения, рассеянного от указанного тела человека в результате его сканирования посредством указанного первого источника рентгеновского излучения, и проходящей части рентгеновского излучения; второй модуль, дополнительно включающий в себя второй источник рентгеновского излучения и второй детекторный блок, где указанный второй детекторный блок расположен с той же самой стороны по отношению к указанному телу человека, что и второй источник рентгеновского излучения, и имеет активную область для восприятия части указанного рентгеновского излучения, рассеянного от указанного тела человека в результате его сканирования посредством указанного второго источника рентгеновского излучения, и проходящей части рентгеновского излучения, излучаемого первым модулем; где указанные первый и второй модули параллельны друг другу; процессор для обработки сигналов от детектора, генерируемых указанным первым детекторным блоком и вторым детекторным блоком, для формирования, по меньшей мере, одного изображения, где указанный процессор включает в себя программируемый код, который использует сигналы, несущие в себе информацию об интенсивности рентгеновского излучения, рассеянного от указанного тела человека в результате подвергания его сканированию посредством первого источника рентгеновского излучения от первого детекторного блока, и сигналы, несущие в себе информацию об интенсивности рентгеновского излучения, рассеянного от указанного тела человека в результате его сканирования посредством второго источника рентгеновского излучения, от второго детекторного блока, чтобы генерировать указанное изображение; и дисплей, для представления указанного, по меньшей мере, одного изображения оператору.
По желанию, первый модуль и второй модуль последовательно осуществляют сканирование тела человека. По желанию, первый модуль и второй модуль перемещаются вертикально синхронным образом таким образом, что в то время как первая детекторная матрица захватывает сигналы формирования изображения на основе обратнорассеянного излучения, вторая детекторная матрица захватывает проходящие сигналы, которые не поглощены или не обратнорассеяны от тела человека.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие признаки и преимущества настоящего изобретения будут приняты во внимание, поскольку они станут более понятными при ссылке на следующее подробное описание, при рассмотрении в сочетании с сопровождающими чертежами, в которых:
Фиг.1 - вид сбоку системы досмотра настоящего изобретения, также иллюстрирующий положение человека, проходящего досмотр;
Фиг.2a - вид сбоку системы досмотра настоящего изобретения, также иллюстрирующий человека, подвергаемого сканированию посредством первого модуля;
Фиг.2b - вид сбоку системы досмотра настоящего изобретения, также иллюстрирующий человека, подвергаемого сканированию посредством второго модуля;
Фиг.3 - иллюстрация одного из вариантов исполнения механического устройства, для генерирования горизонтально перемещающегося узконаправленного пучка лучей рентгеновского излучения; и
На Фиг.4a и 4b показан один из вариантов исполнения механического устройства для генерирования вертикально перемещающегося узконаправленного пучка лучей рентгеновского излучения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к рентгеноскопической системе досмотра людей, позволяющей быстро осуществлять досмотр людей для обнаружения металлов, материалов с низким атомным числом Z (пластик, керамика и запрещенные вещества) и другой контрабанды, которая может быть скрыта под одеждой человека, а также на и/или в теле человека.
В приведенном в качестве примера варианте осуществления изобретения настоящее изобретение относится к системе обнаружения объектов, в которой два сканирующих модуля размещены параллельно друг другу, кроме того, в противостоящем положении друг относительно друга. Эти два модуля (в дальнейшем, только в качестве ссылки, первый модуль и второй модуль) находятся на расстоянии друг от друга, чтобы позволить субъекту, такому как человек, стоять и проходить между двумя сканирующими модулями. Как первый модуль, так и второй модуль включают в себя источник излучения (такого, как рентгеновское излучение) и детекторную матрицу. Человек, проходящий досмотр, стоит между этими двумя модулями таким образом, что передняя сторона человека обращена к одному модулю, а задняя сторона человека обращена к другому модулю.
В одном из вариантов осуществления изобретения модули последовательно осуществляют сканирование человека с передней и задней стороны. Изображения, полученные путем последовательного сканирования, объединяются для формирования полного изображения человека. Таким образом, настоящее изобретение относится к системе досмотра людей, в которой изображение человека, проходящего досмотр, генерируется как спереди, так и сзади, в то время как человек находится в одном положении. Дополнительно, последовательное сканирование обеспечивает то, что пучки сканирующего рентгеновского излучения, излучаемого этими двумя модулями, не оказывают взаимного влияния друг на друга. Кроме того, при размещении детекторных матриц на противоположных сторонах каждого из источников излучения, система досмотрового контроля настоящего изобретения детектирует как обратнорассеянное излучение, так и проходящее излучение (формирующее теневое изображение человека), таким образом, повышая качество изображения. Кроме того, изображение, генерируемое посредством детектированного обратнорассеянного излучения, и теневое изображение человека объединяются для дополнительного повышения качества изображения.
В одном из вариантов исполнения изобретения обеспечивается усиление контуров, при одновременном подавлении контуров внутренней анатомии, которые вызывают затруднения в интерпретации изображений.
В другом варианте исполнения изобретения имеется средство для хранения данных, посредством которого ранее полученные изображения могут быть сравнены с полученным в настоящий момент изображением для анализа отличий в получаемом в настоящий момент изображении.
В настоящем изобретении, кроме того, имеется средство для создания не натуралистического изображения тела исследуемого человека, чтобы, таким образом, обеспечить более быстрый досмотр с меньшим вторжением в частную жизнь. В одном из вариантов исполнения настоящего изобретения не требуется того, чтобы оператор рассматривал реальное изображение тела человека, чтобы получить свидетельства наличия объектов, подлежащих обнаружению; скорее общие очертания контуров тела или шаблон может использоваться, чтобы указать относительное местонахождение скрываемых объектов. Это устраняет опасения, связанные с возможным нежелательным вторжением в частную жизнь. Эти технологии рассмотрены подробно в находящейся на рассмотрении патентной заявке США № 12/204320, озаглавленной "Personnel Security Screening System with Enhanced Privacy" («Система досмотра персонала с повышенной защищенностью от вторжения в частную жизнь»), поданной 2 февраля 2008 года и включенной в настоящую заявку посредством ссылки во всей своей полноте.
Различные модификации предпочтительного варианта исполнения, раскрытые в настоящем описании изобретения, будут совершенно очевидны для рядового специалиста в данной области техники, и описание изобретения, изложенное в настоящем описании изобретения, может быть применимо к другим вариантам исполнения изобретения и применениям, не отступая от сущности и объема притязаний настоящего изобретения и приложенной к нему формулы изобретения. Теперь будет осуществлена подробная ссылка на конкретные варианты исполнения изобретения. Лексика, используемая в настоящем изобретении, не должна интерпретироваться как общее отрицание какого-либо конкретного варианта исполнения изобретения или использоваться для ограничения формулы изобретения в пределах значений терминов, использованных в настоящем описании.
Фиг.1 - вид сбоку системы досмотра 100 настоящего изобретения, также иллюстрирующий положение человека 104, проходящего досмотр. В одном из вариантов исполнения изобретения система досмотра по желанию включает в себя ограждение 102, имеющее четыре стенки (две из которых показаны как 102a и 102b), потолок 102e и пол 135. Рядовому специалисту в данной области техники должно быть понятно, что такое ограждение приведено в качестве примера, и любое количество пригодных ограждений может быть использовано. Например, и не ограничиваясь такого рода примером, ограждение может не иметь потолка или, по меньшей, одной стенки. Ограждение 102 заключает в себе элементы системы 100 формирования рентгеновских изображений и выполнено таким образом, чтобы образовать наружный корпус или проход, который протягивается через систему 100 формирования изображений от места входа к месту выхода.
В одном из вариантов исполнения изобретения система 100 формирования рентгеновских изображений включает в себя первый модуль 105 и второй модуль 110. В одном из вариантов исполнения изобретения человек 104 последовательно подвергается сканированию посредством первого модуля 105 и второго модуля 110, чтобы обеспечить возможность полного досмотра передней стороны и задней стороны тела человека 104, на предмет скрытого оружия или контрабанды, когда человек находится между этими двумя модулями 105, 110 через ограждение 102.
Первый модуль 105, который в одном из вариантов исполнения изобретения выполнен с возможностью являться взаимозаменяемым со вторым модулем 110, включает в себя источник излучения 108 и детекторную матрицу 106. Точно так же второй модуль 110 включает в себя источник излучения 113 и детекторную матрицу 111. Взаимозаменяемость не является обязательной, однако может являться желательным признаком системы 100 по множеству причин, включающих в себя простоту изготовления модулей 105, 110. В других вариантах исполнения изобретения модуль 105 выполнен как «зеркальный вариант» модуля 110 таким образом, что источники 108, 113 радиации размещены в прямо противоположных положениях, как показано на Фиг.1.
Система досмотра 100, кроме того, включает в себя процессорную систему, которая включает в себя компьютерный процессор 115 для обработки детектированного рентгеновского излучения, входящего от первого модуля 105 и второго модуля 110, генерирующий репрезентативные изображения от входных сигналов, и выдавая полученные в результате изображения на монитор 120 от детектированного рентгеновского излучения. Процессорный блок может быть выполнен как часть конструкции 102 или он может быть расположен удаленно с использованием соответствующих кабелей или беспроводных соединений, известных рядовым специалистам в данной области техники.
В одном из вариантов исполнения системы досмотра настоящего изобретения, источник излучения 108, расположенный на первом модуле 105, испускает рентгеновское излучение, которое падает на переднюю сторону тела человека, проходящего досмотр 104, когда человек 104 обращен вперед лицом к первому модулю 105. Некоторая часть падающего рентгеновского излучения, которая достигает человека, обратно рассеивается и затем воспринимается детекторной матрицей 106 первого модуля 105, таким образом, генерируя изображение передней стороны человека 104. Та часть падающего рентгеновского излучения, которая не поглощается и не подвергается обратному рассеиванию от человека 104, воспринимается детекторной матрицей 111, расположенной во втором модуле 110. Таким образом, детекторная матрица 111 воспринимает рентгеновское излучение от первого модуля, которое может быть обработано для формирования изображения на основе проходящего излучения или теневого изображения человека 104. Данные от детекторов 106, 111 как первого, так и второго модулей 105, 110 объединяются для воссоздания изображения передней стороны тела человека.
Подобным образом, источник излучения 113 на втором модуле 110 испускает рентгеновское излучение, которое падает на заднюю сторону человека 104, проходящего досмотр. Некоторая часть падающего рентгеновского излучения, которая достигает человека, подвергается обратному рассеиванию, и затем воспринимается детекторной матрицей 111 второго модуля 110, таким образом, генерируя изображение задней стороны человека 104. Та часть падающего рентгеновского излучения, которая не поглощается и не подвергается обратному рассеиванию от человека 104, воспринимается детекторной матрицей 106, расположенной в первом модуле 105. Таким образом, детекторная матрица 106 воспринимает рентгеновское излучение от второго модуля, которое может быть обработано для формирования изображения на основе проходящего излучения или теневого изображения человека 104. Данные от детекторов 106, 111 как первого, так и второго модулей 105, 110 объединяются для воссоздания изображения передней стороны человека.
В одном из вариантов исполнения изобретения первый модуль 105 и второй модуль 110 последовательно осуществляют сканирование человека 104. Когда первый модуль 105 осуществляет сканирование передней стороны человека 104, источник рентгеновского излучения второго модуля остается не приведенным в действие; однако оба модуля перемещают вертикально и синхронно друг с другом так, что пока детекторная матрица 106 первого модуля 105 захватывает сигналы формирования изображения на основе обратнорассеянного излучения, детекторная матрица 111 второго модуля 110 захватывает сигналы формирования теневого изображения, производимые рентгеновским излучением, генерируемым источником излучения 108 первого модуля 105, которое не поглощается и не подвергается обратному рассеиванию от человека.
Затем, как только первый модуль 105 произведет сканирование передней стороны человека, источник излучения 108 приводится в нерабочее состояние и источник излучения 113 второго модуля 110 приводится в действие, чтобы начать сканировать вторую сторону, заднюю сторону тела человека 104. Снова оба модуля перемещаются вертикально синхронно друг с другом так, что пока детекторная матрица 111 второго модуля 110 захватывает сигналы формирования изображения на основе обратнорассеянного излучения, детекторная матрица 106 первого модуля 105 захватывает сигналы формирования теневого изображения, производимые рентгеновским излучением, генерируемым источником излучения 113 второго модуля 110, которое не поглощается и не подвергается обратному рассеиванию от человека.
Фигуры 2a и 2b являются пространственными изображениями первого модуля 205 и второго модуля 210 соответственно, системы формирования изображений 200, обеспечивающей узконаправленные пучки 235, 236 лучей рентгеновского излучения (на Фигуре 2a) и 235', 236' (на Фигуре 2b) рентгеновского излучения, направленного на тело человека 202, проходящего исследование. Генерирование узконаправленных пучков лучей рентгеновского излучения описано в отношении фигуры 3 ниже.
Фиг.2a - вид сбоку системы досмотра настоящего изобретения, также иллюстрирующий человека, проходящего досмотровый контроль посредством первого модуля 205. В одном из вариантов исполнения изобретения человек 202, проходящий досмотр, стоит обращенный передней стороной его тела к первому модулю 205 и задней стороной, обращенной ко второму модулю 210. Несмотря на то что настоящее изобретение описано в отношении досмотра человека, принимающего это положение, рядовому специалисту в данной области следует понимать, что человек может располагаться в некотором количестве других положений для достижения того же самого эффекта. Когда первый модуль 205 приведен в действие, испускается рентгеновское излучение 235, и рентгеновское излучение 237, которое рассеивается или отражается от передней стороны тела человека 202, детектируются посредством рентгеночувствительных детекторов 206, расположенных с той же самой стороны по отношению к телу человека 202, с которой расположен источник 208 узконаправленного пучка лучей рентгеновского излучения первого модуля 205, в то время как оставшаяся часть падающего рентгеновского излучения 236, которая не поглощается и не отражается от тела человека 202, детектируется посредством детекторов 211 второго модуля 210 на стороне, противоположной источнику 208 рентгеновского излучения. Детекторы 206 и 211 расположены для обеспечения по существу однородного детектирования рентгеновского излучения на всех сторонах пучков падающего рентгеновского излучения 235, 236.
В одном из вариантов исполнения изобретения электронные сигналы 225, 230, производимые детекторами 206, 211, передаются в цифровой компьютер 215. В другом варианте исполнения изобретения, сигналы синхронизации 226 от источника 208 рентгеновского излучения также передаются в цифровой компьютер 215, и наоборот. Компьютер 215 объединяет сигналы 225 изображения на основе рассеянного от передней стороны тела излучения и сигналы 230 формирования теневого изображения передней стороны тела от обоих детекторов 206, 211, соответственно, для создания изображения передней стороны тела на мониторе (экран монитора 220).
Фиг.2b - вид сбоку системы досмотра настоящего изобретения, также иллюстрирующий человека, подвергаемого сканированию посредством второго модуля 210. Со ссылкой на Фигуру 2b, когда второй модуль 210 является приведенным в действие, испускается рентгеновское излучение 235' и рентгеновское излучение 237', которое рассеивается или отражается от задней стороны тела человека 202, проходящего досмотр, детектируется посредством рентгеночувствительных детекторов 211, расположенных с той же самой стороны по отношению к телу человека, что и источник 213 узконаправленного пучка лучей рентгеновского излучения второго модуля 210, в то время как оставшаяся часть падающего рентгеновского излучения 236', которая не поглощается или не подвергается обратному рассеиванию от тела человека 202, детектируется посредством детекторов 206 первого модуля 205 на стороне, противоположной источнику 213 рентгеновского излучения второго модуля 210.
В одном из вариантов исполнения изобретения электронные сигналы 225, 230, производимые детекторами 206, 211, относящимися к задней стороне тела человека 202, проходящего досмотр, передаются в цифровой компьютер 215. В другом варианте исполнения изобретения сигналы синхронизации 231 от источника 213 рентгеновского излучения также передаются в цифровой компьютер 215, и наоборот. Компьютер 215 объединяет сигналы формирования изображения 230 на основе рассеянного от задней стороны излучения и сигналы 225 формирования теневого изображения задней стороны от обоих детекторов 211, 206, соответственно, для генерирования изображения задней стороны тела на мониторе (экран монитора 220).
Таким образом, в одном из вариантов исполнения изобретения, посредством помещения детекторных матриц 206, 211 на противоположных сторонах области проведения досмотра, качество изображения человека, проходящего досмотр, повышается, поскольку сигналы формирования изображения, генерируемые на основе обратнорассеянного излучения, и теневые изображения объединяются для формирования детального изображения.
При обращении снова к Фигурам 2a и 2b, в одном из вариантов исполнения изобретения настоящего изобретения, первый модуль 205 и второй модуль 210 последовательно осуществляют сканирование тела человека 202. Последовательное сканирование обеспечивает то, что два пучка 235 и 235' сканирующего рентгеновского излучения, генерируемых первым модулем 205 и вторым модулем 210, соответственно, не взаимодействуют друг с другом. Таким образом, когда человек 202 находится между первым модулем 205 и вторым модулем 210, источник излучения 208 на первом модуле 205 приводится в действие сначала для сканирования той стороны тела человека 202, которая обращена к первому модулю 205, которая в одном из вариантов исполнения изобретения является передней стороной тела человека 202. Следует учитывать, что цифровой компьютер 215 включает в себя процессор, память и программное обеспечение, для синхронизации последовательности и согласования времени осуществления сканирования первым и вторым модулями. Кроме того, необходимо учитывать, что первый и второй модули прикреплены к вертикальным конструкциям, которые делают возможным и обеспечивают вертикальное физическое перемещение модулей, приводимых в движение посредством, по меньшей мере, одного двигателя, который принимает сигналы согласования времени от компьютера 215.
Как только закончится сканирование первым модулем, источник излучения 208 первого модуля 205 приводится в нерабочее состояние, и источник 213 рентгеновского излучения второго модуля 210 приводится в действие, чтобы начать сканирование другой стороны тела человека 202, обращенной ко второму модулю 210. Таким образом, сканирование первым и вторым модулем осуществляется последовательно, одно за другим для исключения возможности взаимного влияния пучков 235, 235', исходящих от первого и второго модулей 205, 210, соответственно.
Фиг.3 - иллюстрация одного из вариантов исполнения механического устройства для генерирования горизонтального перемещающегося узконаправленного пучка лучей рентгеновского излучения. Теперь, при ссылке на Фиг.3, каждый сканирующий модуль включает в себя рентгеновскую трубку 305, механический отсекатель 306 излучения в виде вращающегося диска с прорезями 307, которые объединяются для образования источника 308 узконаправленного пучка лучей рентгеновского излучения, как известно из существующего уровня техники, для осуществления сканирования узконаправленным пучком 309 лучей рентгеновского излучения в горизонтальном движении, проходя через тело человека от края до края. Генерирование такого рода узконаправленных пучков лучей хорошо известно рядовому специалисту в данной области техники, и не будет рассматривается в дальнейших подробностях. Следует учитывать, что в одном из вариантов исполнения изобретения, промежуток между двумя детекторными матрицами первого и второго модулей, показанный в виде позиции 226 на Фигуре 2b, может выполнять функцию сужающей пучок лучей рентгеновского излучения щели, через которую рентгеновское излучение испускается.
На Фиг.4a и 4b показан один из вариантов исполнения механического устройства для генерирования вертикально перемещающегося узконаправленного пучка лучей рентгеновского излучения, который будет осуществлять сканирование по всей длине роста человека, проходящего досмотровый контроль. Хотя Фигуры 4a и 4b иллюстрируют вертикальный механизм со ссылкой на первый модуль системы формирования изображений настоящего изобретения, необходимо понимать, что аналогичный механизм имеет место для осуществления вертикального перемещения пучка рентгеновского излучения второго модуля.
Возвращаясь к Фигурам 4a и 4b, детекторы 406 имеют отверстие 407, сквозь которое узконаправленные пучки лучей рентгеновского излучения 408 проходят, прежде чем они ударяются о человека, проходящего обследование. Детекторы 406 установлены на двух вертикальных штоках 409, которые в свою очередь установлены на основании 410, чтобы направлять движение детекторов 406 при их перемещении в вертикальном направлении. Источник 411 узконаправленного пучка лучей рентгеновского излучения установлен на каретке 412, которая в свою очередь удерживается посредством подвижного соединения 413, соединенного с детектором 406, и подвижного соединения 414, соединенного с вертикальным держателем 415. В то время как детекторы 406 перемещаются в вертикальном направлении, узконаправленный пучок 408 лучей рентгеновского излучения перемещается по дуге, таким образом, что он всегда проходит сквозь отверстие 407 в детекторе 406.
При обращении снова к Фиг.2a и, имея в виду механизм вертикального перемещения модулей, описанный выше в отношении Фигур 4a и 4b, имеемых в виду, когда первый модуль 205 приведен в действие для осуществления сканирования передней стороны тела человека 202, обращенной к первому модулю 205, источник 213 рентгеновского излучения второго модуля остается не приведенным в действие. Однако, как описано ранее, система формирования изображений настоящего изобретения использует сигналы формирования изображения на основе обратного рассеяния излучения, генерируемые посредством детектирования первым модулем, в комбинации с сигналами формирования теневого изображения, генерируемыми посредством детектирования вторым модулем, для создания изображения стороны тела человека, обращенной к этому модулю.
Таким образом, несмотря на то, что источник излучения 213 второго модуля 210 остается не приведенным в действие, пока первый модуль 205 осуществляет сканирование человека 202, источник 213 рентгеновского излучения и детектор 211 второго модуля 210 перемещаются синхронно с вертикальным перемещением источника 208 рентгеновского излучения и детектора 206 первого модуля 205. Это осуществляется для того, чтобы обеспечить то, что пока сигналы 225 изображения на основе обратного рассеяния рентгеновского излучения, формируемые вследствие рентгеновского излучения 235, исходящего от первого модуля 205, ударяющиеся о тело человека 202, захватываются детекторами 206 первого модуля 205, сигналы 230 формирования теневого изображения 230, формируемые вследствие рентгеновского излучения 236, исходящего от первого модуля 205, также захватываются детекторами 211 второго модуля 210, который перемещается синхронно с первым модулем 205.
Теперь при ссылке на Фигуру 2b, как только осуществление сканирования первым модулем 205 является законченным, источник 208 рентгеновского излучения первого модуля 205 приводится в нерабочее состояние, и источник 213 рентгеновского излучения второго модуля 210 приводится в действие, чтобы начать осуществление сканирования задней стороны тела человека 202. В то время как второй модуль 210 осуществляет сканирование человека 202 и перемещается вертикально, первый модуль 205 (при отключенном его источнике рентгеновского излучения) перемещается синхронно со вторым модулем 210, захватывая сигналы 225 формирования теневого изображения. Система формирования изображения на основе рентгеновского излучения настоящего изобретения является полностью автоматизированной в одном из вариантов исполнения изобретения. В другом варианте исполнения изобретения система формирования изображений настоящего изобретения является полуавтоматической с участием оператора.
В одном из вариантов исполнения изобретения сканирование как первым модулем 205, так и вторым модулем 210 осуществляется по времени в диапазоне от 0 секунд до 20 секунд. В одном из вариантов исполнения изобретения время сканирования составляет 3 секунды.
В одном из вариантов исполнения изобретения вертикальное перемещение источника рентгеновского излучения и детекторов составляет от 4 до 5 футов. Следует отметить в настоящем описании изобретения, что хотя вертикальное перемещение описано в отношении этого варианта исполнения изобретения, источник рентгеновского излучения и детектор могут поворачиваться шарнирно, перемещаться относительно оси, вращаться или осуществлять комбинацию этих перемещений.
В одном из вариантов исполнения изобретения расстояние между первым модулем 205 и вторым модулем 210 находится в диапазоне от 2 до 10 футов. В одном из вариантов исполнения изобретения расстояние между первым модулем 205 и вторым модулем 210 составляет 3 фута. Возвращаясь к Фигуре 1, в одном из вариантов исполнения изобретения пол, основание или платформа 135 конструкции 102 является реагирующей на давление таким образом, что как только человек 104, проходящий досмотр, наступает на пол 135, встроенный датчик давления (не показано) вызывает приведение в действие системы 100 формирования изображений. Человек 104 затем подвергается сканированию с первой стороны, посредством первого модуля 105, и после этого со второй стороны, посредством второго модуля 110, или наоборот. Как только сканирование как передней стороны, так и задней стороны тела человека 104, проходящего досмотр, оказывается выполненным, первый модуль 105 и второй модуль 110 приводятся в нерабочее состояние и прекращают осуществление сканирования, ожидая, пока следующий человек не наступит на пол или основание 135.
Другие варианты исполнения механизмов запускания сканирования могут быть использованы, такие как прерывание луча инфракрасного излучения, где сканирование запускается, когда человек входит в конструкцию кабины, и при этом пересекает инфракрасные лучи, размещенные в конструкции. Другие механизмы запуска также станут очевидными для рядовых специалистов в данной области техники.
В другом варианте исполнения изобретения система досмотра настоящего изобретения является полуавтоматической, это заключается в том, что оператор вручную запускает цикл сканирования. С момента запуска цикл сканирования выполняет последовательный досмотр передней и задней части тела человека, что является заранее заданным или запрограммированным.
Во время работы системы 100, человек 104 сначала подвергается сканированию посредством системы 100 формирования изображений, чтобы получить сигналы оцифрованного изображения как передней, так и задней части тела человека 104. Как показано на Фигуре 1, система 100 формирования изображений создает сигналы 125, 130 формирования изображения, которые модулируются характеристиками тела человека 104, проходящего исследование. Сигналы формирования изображения 125, 130 передаются в цифровую компьютерную систему 115 такую, как ПК IBM-PC, способную к выполнению предварительно запрограммированных команд для анализа изображения. Компьютерная система 115 включает в себя память, в которой хранится библиотека предшествующих сигналов формирования изображения людей, не скрывающих опасные объекты. Компьютерная система 115 использует эту информацию, чтобы создать обработанное изображение на мониторе 120, где элементы изображения, соответствующие обычным, безопасным объектам, и естественная человеческая анатомия подавляются. Видимое для оператора изображение может быть просмотрено на предмет наличия опасных скрываемых объектов.
В одном из вариантов исполнения изобретения для обеспечения невмешательства в частную жизнь человека определенные анатомические элементы изображения могут быть подавлены или исключены из изображения во избежание отображения этих элементов изображения оператору системы. Главные особенности в только что полученном изображении далее сравниваются с хранящейся библиотекой, содержащей ранее полученные человеческие изображения. Эта библиотека человеческих изображений используется для того, чтобы идентифицировать обычные анатомические элементы изображения в данном человеке, таким образом, эти анатомические элементы изображения могут быть подавлены. Библиотека может также содержать среди своих изображений определенные обычные, безопасные, объекты, которые могут, кроме того, быть подавлены, чтобы дать возможность более точного обнаружения опасных или незаконных скрываемых объектов. Эти обычные анатомические и безопасные элементы изображения не являются предметом беспокойства для оператора системы и подавляются в обработанном сигнале формирования изображения. Остающиеся элементы в изображении расцениваются как необычные и потенциально указывающие на те объекты, которые оператор системы старается обнаружить.
Локализация обнаруженных элементов может быть соотнесена с абсолютной локализацией в изображении или относительно тела исследуемого человека. Последний способ имеет преимущество, состоящее в том, что он является нечувствительным к расположению человека внутри окна изображения и различающихся размеров тела человека.
Подавление элементов изображения, отражающих анатомические особенности и безопасные объекты, может состоять из селективного отображения элементов изображения со сниженной интенсивностью, в различном цвете, или удалении их полностью из изображения. В одном из вариантов исполнения изобретения контуры тела человека удаляются из изображения и заменяются антропоморфным контуром для привязки к местонахождению. В другом варианте исполнения изобретения, если обнаруживается очень малое количество подозрительных элементов или они отсутствуют, дисплей может состоять из алфавитно-цифровой информации: "Никаких подозрительных элементов изображения не обнаружено" или "Краевой контур детектируется на верхней части грудной клетки".
Задача выделения объекта от сопутствующего ему фона является обычной проблемой в области техники, связанной с обработкой изображений. Известно, что детектирование контура объекта часто является более надежным, чем детектирование всего объекта на основании только уровня смещенного сигнала. Усиление контуров является общепринятой методикой обработки представленного в цифровом виде изображения, чтобы увеличить вероятность обнаружения объектов. В настоящем изобретении используется расширенное детектирование контура при обработке изображения, как описано в патенте США № 5181234, описание которого таким образом включено посредством ссылки. Для того чтобы обеспечить усиление контуров для детектирования и повышения качества изображений передней стороны и задней стороны тела человека, объединяется излучение, обратнорассеянное от тела человека, а также сигналы формирования теневого изображения человека на основе излучения, не ударяющегося о человека. В патенте США № 7110493, права на который переданы правопреемнику настоящего изобретения, описан «[а] способ обнаружения скрытых предметов на или в теле объекта, способ включает в себя: создание узконаправленного пучка лучей рентгеновского излучения от источника рентгеновского излучения, направленного к указанному объекту; осуществление сканирования указанным пучком рентгеновских лучей в пределах поверхности указанного объекта; и детектирование рентгеновских лучей, рассеянных от указанного пучка рентгеновских лучей в результате взаимодействия с указанным объектом и группой материалов с низким атомным числом Z, где указанный объект расположен между указанным детектором и указанной группой, указанное детектирование включает в себя дифференцирование рентгеновских лучей, обратно рассеянных объектом от рентгеновских лучей, рассеянный группой материалов Z с низким атомным числом, где указанный узконаправленный пучок лучей рентгеновских лучей подвергает воздействию указанный объект в дозе рентгеновского излучения в диапазоне от приблизительно 1 микро Rem (биологический эквивалент рентгена) до приблизительно 10 микро Rem, указанный патент включен в настоящую заявку посредством ссылки во всей своей полноте.
Кроме того, несмотря на то, что в одном из вариантов исполнения изобретения оператору предоставляются отдельные, обработанные изображения передней стороны и задней стороны тела человека, расположенные рядом друг с другом на экране монитора, в альтернативном варианте исполнения изобретения эти два изображения объединены для создания трехмерного изображения (также с подавлением анатомических деталей), которое может быть вращаемым на экране монитора оператором, чтобы рассмотреть комбинированное изображение передней стороны и задней стороны. Следует учитывать, что функции сканирования, описанные в настоящем описании изобретения, включающие в себя инициацию и обработку полученного при сканировании обратнорассеянного и проходящего излучения, осуществляются посредством программируемого кода, хранящегося в компьютере и выполняемого посредством процессора.
Вышеуказанные примеры являются просто иллюстрацией многочисленных применений системы настоящего изобретения. Несмотря на то, что только некоторые варианты исполнения настоящего изобретения были описаны в настоящем описании изобретения, следует понимать, что настоящее изобретение может быть воплощено во многих других конкретных формах, не отступая от сущности изобретения или объема притязаний изобретения. Таким образом, настоящие примеры и варианты исполнения изобретения должны рассматриваться как иллюстративные и не ограничивающие, и изобретение может быть видоизменено в пределах объема притязаний приложенной формулы изобретения.