СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ИНСПЕКЦИИ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА НА ОСНОВЕ ОБРАТНОГО РАССЕИВАНИЯ
HUMAN BODY BACK SCATTERING INSPECTION METHOD AND SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Варианты осуществления по настоящему раскрытию относятся к методике детектирования с помощью ядерных излучений и, более конкретно, к способам и системам для инспекции тела человека на основе обратного рассеивания, предназначенных для инспекции по безопасности тела человека и детекции радиоактивного вещества.
Уровень техники
Методика получения изображения на основе обратного рассеивания рентгеновских лучей является одной из основных методик для инспекции по безопасности тела человека. Сканированное изображение рассеянного объекта, т.е. тела человека, можно получить посредством сканирования тела человека при помощи рентгеновских лучей, получения обратнорассеянных сигналов при помощи датчика с широким охватом по площади и осуществления обработки данных или изображения на основании сигналов.
Источник радиации или радиоактивное вещество является опасным соединением, которое может переноситься в теле или на теле человека наряду с опасными контрабандными предметами, такими как оружие, ножи, взрывчатые вещества и наркотические средства. Для обнаружения радиоактивного вещества обычно необходимо устройство обнаружения, специально сконструированное для обнаружения радиоактивного вещества.
В настоящее время устройства для получения изображения на основе обратного рассеивания рентгеновских лучшей широко применяют на критически важных объектах, таких как аэропорты, и пунктах таможенного контроля как внутри страны, так и за ее пределами. Такие устройства не обладают функцией детекции радиоактивного вещества.
Раскрытие изобретения
В свете проблемы с традиционной методикой в соответствии с вариантами осуществления настоящее раскрытие относится к способу и системе для инспекции тела человека на основе обратного рассеивания, с помощью которых можно детектировать радиоактивное вещество в ходе инспекции тела человека на основе обратного рассеивания.
В соответствии с аспектом по настоящему раскрытию настоящее изобретение относится к способу инспекции тела человека на основе обратного рассеивания, предусматривающему: получение сканированного изображения тела человека на основе обратного рассеивания в ходе инспекции, обособление изображения тела от фонового изображения в сканированном изображении на основе обратного рассеивания и вычисление характерного параметра фонового изображения для определения того, переносят ли радиоактивное вещество в теле или на теле человека.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления стадия вычисления характерного параметра фонового изображение для определения того, переносят ли радиоактивное вещество в теле или на теле человека, предусматривает вычисление среднего значения яркости пикселей на фоновом изображении и определение, что радиоактивное вещество переносят в теле или на теле человека, если среднее значение яркости превышает предварительно заданное значение.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления стадия вычисления среднего значения яркости пикселей на фоновом изображении предусматривает интегрирование данных по яркости фонового изображения и вычисление средней величины значений яркости пикселей в качестве среднего значения яркости.
0k
k
0k
k
0k
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления определяют, что радиоактивное вещество переносят в теле или на теле человека, если среднее значение яркости превышает N+n×σ, где N представляет собой среднее значение фоновой яркости, σ представляет собой показатель разброса колебаний в N в течение некоторого периода времени, n представляет собой множитель показателя разброса и k представляет собой количество пикселей в фоновом изображении.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления способ инспекции тела человека на основе обратного рассеивания дополнительно предусматривает разделение фонового изображения на множество частей, вычисление среднего значения яркости пикселей в каждой из частей и определение, что радиоактивное вещество скрыто в части тела, соответствующей части фонового изображения с наибольшим средним значением яркости.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления для сканирования тела человека применяют датчик обратного рассеивания, содержащий множество модулей-датчиков, и способ дополнительно предусматривает вычисление среднего значения яркости для каждого из модулей-датчиков и определение, что радиоактивное вещество скрыто в части тела, соответствующей модулю-датчику с наибольшим средним значением яркости.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления способ инспекции тела человека на основе обратного рассеивания дополнительно предусматривает разделение фонового изображения на множество частей, вычисление среднего значения яркости пикселей в каждой из частей и определение, что радиоактивное вещество скрыто в частях тела, соответствующих частям фонового изображения, каждая из которых имеет среднее значение яркости, превышающее предварительно заданное значение.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления для сканирования тела человека применяют датчик обратного рассеивания, содержащий множество модулей-датчиков, и способ дополнительно предусматривает вычисление среднего значения яркости для каждого из модулей-датчиков и определение, что радиоактивное вещество скрыто в частях тела, соответствующих модулям-датчикам, каждый из которых имеет среднее значение яркости, превышающее предварительно заданное значение.
В соответствии с другим аспектом настоящего раскрытия настоящее изобретение относится к системе для инспекции тела человека на основе обратного рассеивания, содержащей генератор излучения, способный создавать пучок, формирующее сканирующий луч устройство, способное модулировать пучок и формировать пучок сканирующих лучей, датчик обратного рассеивания, способный принимать рассеянный луч, образовавшийся в результате испускания пучка сканирующих лучей на тело человека, и формировать электрический сигнал, и терминал для управления и обработки данных, способный получать сканированное изображение на основе обратного рассеивания от тела человека, основанное на электрическом сигнале, обосабливать изображение тела от фонового изображения в сканированном изображении на основе обратного рассеивания и вычислять характерный параметр фонового изображения для определения того, переносят ли радиоактивное вещество в теле или на теле человека.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления терминал для управления и обработки данных вычисляет среднее значение яркости пикселей в фоновом изображении и определяет, что радиоактивное вещество переносят в теле или на теле человека, если среднее значение яркости превышает предварительно заданное значение.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления терминал для управления и обработки данных интегрирует данные по яркости фонового изображения и вычисляет среднюю величину значений яркости пикселей в качестве среднего значения яркости.
0k
k
0k
k
0k
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления терминал для контроля и обработки данных определяет, что радиоактивное вещество переносят в теле или на теле человека, если среднее значение яркости превышает N+n×σ, ГДЕ N представляет собой среднее значение фоновой яркости, σ представляет собой показатель разброса колебаний в N в течение некоторого периода времени, n представляет собой множитель показателя разброса и k представляет собой количество пикселей в фоновом изображении.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления терминал для управления и обработки данных делит фоновое изображение на множество частей, вычисляет среднее значение яркости пикселей в каждой из частей и определяет, что радиоактивное вещество скрыто в части тела, соответствующей части фонового изображения с наибольшим средним значением яркости.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления датчик обратного рассеивания содержит множество модулей-датчиков, а терминал для управления и обработки данных вычисляет среднее значение яркости для каждого из модулей-датчиков и определяет, что радиоактивное вещество скрыто в части тела, соответствующей модулю-датчику с наибольшим средним значением яркости.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления терминал для управления и обработки данных делит фоновое изображение на множество частей, вычисляет среднее значение яркости пикселей в каждой из частей и определяет, что радиоактивное вещество скрыто в частях тела, соответствующих частям фонового изображения, каждая из которых имеет среднее значение яркости, превышающее предварительно заданное значение.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления датчик обратного рассеивания содержит множество модулей-датчиков, а терминал для управления и обработки данных вычисляет среднее значение яркости для каждого из модулей-датчиков и определяет, что радиоактивное вещество скрыто в частях тела, соответствующих модулям-датчикам, каждый из которых имеет среднее значение яркости, превышающее предварительно заданное значение.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления по настоящему раскрытию можно определить, переносят ли радиоактивное вещество в теле или на теле человека в ходе инспекции тела человека на основе обратного рассеивания. В соответствии с дополнительными вариантами осуществления по настоящему раскрытию можно примерно определить в какой части(частях) или на какой части(частях) тела человека переносят радиоактивное вещество. Это повышает эффективность инспекции.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 проиллюстрирована элементная схема системы для инспекции тела человека на основе обратного рассеивания в соответствии с вариантом осуществления по настоящему раскрытию.
На Фиг. 2 проиллюстрирована блок-схема способа инспекции тела человека на основе обратного рассеивания в соответствии с вариантом осуществления по настоящему раскрытию.
На Фиг. 3 проиллюстрировано сканированное изображение тела, полученное с помощью системы для инспекции тела человека на основе обратного рассеивания в соответствии с вариантом осуществления по настоящему раскрытию.
На Фиг. 4 проиллюстрировано изображение тела, полученное посредством обработки изображения тела из Фиг. 3 в соответствии с вариантом осуществления по настоящему раскрытию.
На Фиг. 5 проиллюстрирована элементная схема системы для инспекции тела человека на основе обратного рассеивания в соответствии с другим вариантом осуществления по настоящему раскрытию.
Осуществление изобретения
Ниже подробно описаны конкретные варианты осуществления по настоящему раскрытию. Следует отметить, что приведенные в настоящем документе варианты осуществления применяют только в иллюстративных целях без ограничения настоящего раскрытия. В приведенном ниже описании объяснен ряд конкретных деталей для обеспечения более хорошего понимания настоящего раскрытия. Однако специалистам в настоящей области техники будет очевидно, что настоящее раскрытие можно реализовать без таких конкретных деталей. В других примерах не описаны хорошо известные схемы, материалы или способы, дабы не затруднять понимание настоящего раскрытия.
По всему описанию отсылка к "одному варианту осуществления", "варианту осуществления", "одному примеру" или "примеру" означает, что конкретные признаки, структуры или свойства, описанные в соответствии с таким вариантом осуществления или примером, включены по меньшей мере в одном варианте осуществления по настоящему раскрытию. Следовательно, фразы "в соответствии с одним вариантом осуществления", "в соответствии с вариантом осуществления", "в соответствии с одним примером" или "в соответствии с примером", встречающиеся в различных местах по всему описанию, могут не отсылать к одному и тому же варианту осуществления или примеру. Кроме того, конкретные признаки, структуры или свойства можно объединять в одном или нескольких вариантах осуществления или примерах любыми приемлемыми способами. Кроме того, специалистам в настоящей области должно быть понятно, что приведенные в настоящем документе фигуры включены с иллюстративной целью и не обязательно вычерчены в масштабе. Нужно принимать во внимание, что "соединение" или "связывание" компонента с другим компонентом может означать, что компонент напрямую соединяют или связывают с другим компонентом или между ними может находиться промежуточный компонент. С другой стороны, "соединение напрямую" или "связывание напрямую" компонента с другим компонентом означает, что промежуточный компонент отсутствует. Одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым элементам во всех фигурах. Применяемый в настоящем описании термин "и/или" означает любую или все комбинации одного или нескольких перечисленных элементов.
В связи с недостатками традиционной методики в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящее раскрытие относится к определению того, переносят ли в теле или на теле человека в ходе инспекции какое-либо радиоактивное вещество, с помощью фонового изображения относительно полученного посредством обратного рассеивания изображения тела человека. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, например, получают сканированное изображение тела человека на основе обратного рассеивания в ходе инспекции в системе для инспекции на основе обратного рассеивания. Затем изображение тела обособляют от фонового изображения в сканированном изображении на основе обратного рассеивания и вычисляют характерный параметр фонового изображения для определения того, переносят ли в теле или на теле человека какое-либо радиоактивное вещество. В соответствии с такими вариантами осуществления фоновая яркость изображения, полученного с помощью системы для инспекции на основе обратного рассеивания, будет изменяться, если в теле или на теле человека переносят радиоактивное вещество. Таким образом, можно определить, переносят ли радиоактивное вещество в теле или на теле человека, по результатам детекции такого изменения в фоновой яркости.
На Фиг. 1 проиллюстрирована элементная схема системы для инспекции тела человека на основе обратного рассеивания в соответствии с вариантом осуществления по настоящему раскрытию. Как показано на Фиг. 1, система для инспекции тела человека на основе обратного рассеивания содержит генератор 1 излучения, формирующее сканирующий луч устройство 2, датчик 3, терминал 5 для управления и обработки данных и дисплейный терминал 6. Пучок, испускаемый из генератора 1 излучения, формируют в пучок сканирующих лучей посредством модуляции формирующего сканирующий луч устройства 2 и излучают на тело 4 человека в ходе инспекции. Датчик 3 получает обратно рассеянные от тела 4 человека лучи, вырабатывает электрические сигналы и посылает их к терминалу 5 для обработки данных. Сканированное изображение после обработки выводится на терминале 6.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления формирующее сканирующий луч устройство 2 может быть представлено в форме карусельного стола или вращающегося стола. Датчик 3 может быть организован другим образом. Например, датчик 3 может быть выполнен с возможностью горизонтального или вертикального перемещения или может быть стационарным.
Датчик 3 с большой площадью охвата и высокой чувствительностью традиционно применяют в системе для инспекции тела человека на основе обратного рассеивания для максимально возможного сбора лучевых сигналов, которые обратно рассеиваются от тела 4 человека. При сканировании при помощи лучей вещества с малым атомным числом, например, тела человека, взрывчатых веществ или наркотических средств, обратно рассеянные лучи - мощные, датчик 3 получает мощные сигналы, и полученное в результате изображение является ярким. При сканировании при помощи лучей вещества с высоким атомным числом, например оружия, или ножей, или воздуха, обратно рассеянные лучи - слабые, датчик 3 получает слабые сигналы и полученное в результате изображение является темным.
На Фиг. 2 проиллюстрирована блок-схема способа инспекции тела человека на основе обратного рассеивания в соответствии с вариантом осуществления по настоящему раскрытию. Как показано на Фиг. 2, сканированное изображение тела человека на основе обратного рассеивания в ходе инспекции получают на стадии 201. Можно получить изображение тела 4 человека на основе обратного рассеивания, например, посредством сканирования при помощи системы для инспекции тела человека на основе обратного рассеивания из Фиг. 1.
На стадии 202 изображение тела обособляют от фонового изображения в сканированном изображении на основе обратного рассеивания. Объектом, инспектируемым посредством системы для инспекции тела человека на основе обратного рассеивания, является просто тело человека, которое имеет такие характеристики, как простая и легко различимая структура и замкнутая граница, и которое значительно отличается от такого фона, как воздух. Следовательно, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изображение тела можно отделить от фонового изображения с помощью методики распознания изображения, такой как представление изображений в двухградационном виде, и данные изображения тела можно вычесть из данных всего сканированного изображения. В соответствии с дополнительными вариантами осуществления для предупреждения того, чтобы одежда и подобные элементы не влияли на последующие данные, внешнюю границу изображения тела можно соответствующим образом расширить для уменьшения влияния изображения одежды (которое, вероятно, невидимо) на детекцию радиоактивного вещества. Как показано на Фиг. 4, изображение тела обширнее и больше, чем изображение тела из Фиг. 3.
k
0k
0k
0k
0k
0k
k
0k
k
0k
k
k
0k
На стадии 203 вычисляют характерный параметр фонового изображения для определения того, переносят ли какое-либо радиоактивное вещество в теле или на теле человека. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления интегрируют данные по яркости фонового изображения, полученные посредством вычитания изображения тела, и вычисляют среднее N (k обозначает количество пикселей) значений яркости пикселей в фоновом изображении как среднее значение яркости пикселей. Рентгеновский аппарат может испускать пучки для сканирования в одинаковом состоянии, независимо от того, присутствует ли в ходе инспекции какое-либо тело человека (тем не менее, необходимо гарантировать, что ни одно из лиц не переносит какое-либо радиоактивное вещество, а вокруг аппарата отсутствует внешний источник лучей). Полученное сканированное изображение можно подвергать обработке в одинаковом состоянии (т.е. после вычитания изображения тела), включая вычитание, интегрирование и определение средних значений данных по яркости фонового изображения, для получения среднего значения N (k обозначает количество пикселей в фоновом изображении, а данные изображения человека не включены). Значения N можно измерить заранее и хранить в устройстве. N может представлять собой ряд константных значений или функцию k. N можно обновлять в ходе детекции, например, как обновление при смещении изображения или регулярное обновление. За короткий период времени дозы для рентгеновского аппарата и исходного уровня окружающей среды являются практически устойчивыми, и N без внешнего источника излучения может колебаться со статистической ошибкой. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления N можно сравнить с N и можно определить, что в теле или на теле человека могут переносить радиоактивное вещество, если N превышает N+n×σ. В настоящем описании σ представляет собой показатель разброса колебаний в N в течение некоторого периода времени, а n представляет собой множитель показателя разброса. Их можно корректировать в соответствии с требованиями частоты ложных тревог.
k
0k
0k
k
0k
0k
k
Кроме того, значение σ связано с N и количеством пикселей, k, для N. Значение σ можно определить посредством выведения на основе принципа математической статистики и статистики данных с большим числом экспериментов и тестов N. В соответствии с другим вариантом осуществления взаимозависимость N, σ и k можно хранить в системе и ее можно регулярно или в любое время обновлять при изменении дозы исходного уровня окружающей среды или состояния устройства, например, при замене рентгеновского аппарата.
В соответствии с дополнительными вариантами осуществления можно примерно определить, в каких частях или на каких частях тела человека (участках) могут переносить детектируемое радиоактивное вещество, после определения того, что в теле или на теле человека переносят радиоактивное вещество. В соответствии с примером фоновое изображение можно разделить на множество частей, например, вдоль вертикального направления или вдоль ближайшей части тела. Затем для каждой из разделенных частей вычисляют среднее значение яркости пикселей. Можно определить, что радиоактивное вещество скрыто в части тела человека, соответствующей части фонового изображения, имеющей наибольшее среднее значение яркости, например части тела человека, которая находится ближе всего к части фонового изображения с наибольшим средним значением яркости. В соответствии с другими вариантами осуществления среднее значение яркости, вычисленное для каждой из разделенных частей, можно сравнить с предварительно заданным значением и можно определить, что радиоактивное вещество переносят в частях тела человека, соответствующих разделенным частям, имеющим среднее значение яркости, превышающее предварительно заданное значение.
В соответствии с дополнительными вариантами осуществления датчик 3 обычно является не единственным датчиком, а комбинацией нескольких модулей-датчиков, особенно в устройствах для инспекции тела человека на основе обратного рассеивания при практическом применении. Как показано на Фиг. 5, терминал 5 для обработки данных может извлекать характерный параметр, такой как различие средних значений пикселей, из данных от различных модулей-датчиков 301, 302, 303 и 304, временные характеристики сканирования и т.п. После анализа при помощи определенного алгоритма (такого, как алгоритм центра формы) терминал 5 для обработки данных может определить, переносят ли различные части тела человека радиоактивное вещество, или вероятность перенесения радиоактивного вещества каждой из частей. В соответствии с другими вариантами осуществления среднее значение яркости пикселя, вычисленное для каждого из модулей-датчиков, можно сравнить с предварительно заданным значением и можно определить, что радиоактивное вещество переносят в частях тела человека, соответствующих модулям-датчикам, имеющим среднее значение яркости, превышающее предварительно заданное значение.
При помощи описанных выше вариантов осуществления можно эффективно расширить объем применения устройства для инспекции тела человека на основе обратного рассеивания, улучшить детекцию радиоактивного вещества, переносимого в теле или на теле человека, и усовершенствовать эффекты инспекции без усложнения аппаратной части, уменьшения скорости сканирования или ухудшения качества изображения.
Несмотря на то, что настоящее раскрытие описано на основании нескольких типичных вариантов осуществления, специалистам в настоящей области техники будет понятно, что термины применяют в иллюстративных целях и в целях объяснения и они не предназначены для ограничения. Настоящее раскрытие можно реализовать на практике в различных формах без отклонения от идеи или сути настоящего раскрытия. Следует понимать, что варианты осуществления не ограничены любой из описанных выше подробностей и в целом должны быть интерпретированы в рамках идеи и объема, которые определены приведенной ниже формулой изобретения. Таким образом, подпадающие в объем формулы изобретения модификации и альтернативы и их эквиваленты должны охватываться объемом настоящего раскрытия, который определен прилагаемой формулой изобретения.