荷物セキュリティ検査システム
荷物セキュリティ検査システムであって、システムを通過するように移動する検査対象物を検査するためのシステムにおいて、システムが、検査対象物を支持し且つ搬送し、システム内に検査対象物の移動経路を画定するための機械的搬送ユニットと、検査対象物を透過する放射線ビームを発生させるための放射線発生ユニットと、検査対象物を既に透過した放射線についての透過データを収集し且つ透過データを処理するためのデータ収集ユニットとを備え、検査対象物の移動経路が、互いに対して所定の角度で配置される少なくとも二つの直線状補助経路を備え、データ収集ユニットが、放射線ビームを検知するための少なくとも二つの検知器アレイを備え、各検知器アレイは、一つの直線状補助経路に対応し、各々の前記検知器アレイの検知面が、対応する前記直線状補助経路に平行に配置され、使用時において、放射線発生ユニットとデータ収集ユニットとが静止しているとともに、検査対象物が移動経路に沿って進み、且つ検査対象物が、少なくとも二つの直線補助経路上を回転することなく平行移動のみする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線イメージ処理に関し、より詳細には、荷物セキュリティ検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
セキュリティ検査は、対テロ行為及び薬物や密輸における不法取引と立ち向かうような分野において非常に重要である。米国の９／１１テロ攻撃の後で、世界中の国々が、ますますセキュリティ検査を重視し、空港、バス乗り場、税関及び埠頭のような公共の場において、旅行者の手荷物、物品及び貨物専用コンテナを厳重に検査する一連のセキュリティ検査対策が特にとられている。
【０００３】
現在、セキュリティ検査システムとして広範に使用される主流のイメージ処理技術は、放射線イメージ処理技術である。放射線（光子）の指数関数的減衰理論によると、放射線イメージ処理技術は、以下のように機能する。放射線源は検査対象物の片側から検査対象物に放射線を照射するように使用され、検査対象物を透過した後で、放射線は放射線収集手段によって検知され、放射線収集手段が、検知された放射線をデジタル形式の透過データに変換し、透過データが投影データと合成され、次にイメージとしてコンピュータに出力される。コンピュータは、収集データを処理し、イメージを合成し且つ再構成し、そのイメージを表示する。放射線イメージ処理技術を使用するセキュリティ検査システムは、断層撮影イメージ処理又はＸ線イメージ処理を実行し得る。断層撮影イメージ処理は、検査対象物の断層撮影イメージを示し、断層撮影イメージの複数のレイヤ（ｌａｙｅｒ）を三次元イメージに合成する。Ｘ線イメージ処理は、検査イメージの二次元透視イメージを示す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
断層撮影イメージ処理は、放射線ビームの透過投影データを取得するために、検査対象物への全方位にわたるＸ線照射を検知するような放射線収集手段を必要とするので、断層撮影イメージ処理セキュリティ検査システムは、一般にコンピュータ断層撮影（ＣＴ）装置を必要とし、検査対象物と放射線源との少なくとも一つが回転する必要がある。実用化において、セキュリティ検査システムは、一般に速いイメージ処理速度でオンライン・リアルタイム方式にて検査する必要がある。例えば、民間航空によって実施される物品は、税関において、０．５ｍ／秒の速度で検査され、そのため、ねじピッチが大きく更にスパイラル運動をするＣＴ装置では、前述の要件を満たすことが容易でない。その上、税関におけるコンテナのような大きなサイズの対象物については、コンテナ又は放射線源を回転させることが非常に難しい。更に、ＣＴ装置は、費用がかかる。上述の要因は、三次元イメージ処理のためにＣＴ装置を使用するセキュリティ検査システムが広く利用されることを阻んでいる。
【０００５】
断層撮影イメージ処理セキュリティ検査システムとは対照的に、Ｘ線イメージ処理セキュリティ検査システムは、空港、バス乗り場、税関、埠頭のような公共の場所において広く使用される。しかしながら、Ｘ線イメージ処理セキュリティ検査システムは、放射線の方向における対象物の重なりの影響を回避できず、且つ、Ｘ線イメージ処理セキュリティ検査システムの検査能力が著しく不十分であるため、放射線の方向における対象物の重なりの欠陥を解決できない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記を考慮して、本発明の主要目的は、セキュリティ検査システムの迅速なイメージ処理の要件を満たし且つ大きなサイズの対象物の困難な回転の問題とＸ線イメージ処理セキュリティ検査システムによる放射線の方向における対象物の重なりの欠陥とを解決する荷物セキュリティ検査システムを提供することである。
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明の技術的な解決法は、以下を満たす。
荷物セキュリティ検査システムであって、システムを通過するように移動する検査対象物を検査するためのシステムにおいて、システムが、以下を備える。検査対象物を支持し且つ搬送し、システム内に検査対象物の移動経路を画定するための機械的搬送ユニットと、検査対象物を透過する放射線ビームを発生させるための放射線発生ユニットと、検査対象物を既に透過した放射線についての透過データを収集し且つ透過データを処理するためのデータ収集ユニットと、を備え、検査対象物の移動経路が、互いに対して所定の角度で配置される少なくとも二つの直線状補助経路を備え、データ収集ユニットが、放射線ビームを検知するための少なくとも二つの検知器アレイを備え、各検知器アレイが一つの直線状補助経路に対応し、各々の検知器アレイの検知面が、対応する直線状補助経路に平行に配置される。使用時において、放射線発生ユニットとデータ収集ユニットとは、静止しているとともに、検査対象物が、その移動経路に沿って進み、且つ検査対象物が、少なくとも二つの直線状補助経路上を回転することなく平行移動のみする。
【０００８】
好ましくは、システムが、イメージ処理ユニットを更に備え、データ収集ユニットが、イメージ処理ユニットに出力するために収集された透過データを投影データに合成し、投影データが、イメージ処理ユニットによってイメージとして再構成される。
【０００９】
好ましくは、システムが、イメージ処理ユニットによって再構成されたイメージを表示するための表示ユニットを更に備える。
好ましくは、放射線発生ユニットが、全ての検知器アレイによって共有される一つの放射線源を備える、又は放射線発生ユニットが、複数の放射線源を備え、各検知器アレイが一つの放射線源に対応する。
【００１０】
好ましくは、機械的搬送ユニットが、検査対象物を支持し且つ搬送するための搬送手段と移動経路に沿った検査対象物の移動を制御するための制御手段とを備える。
好ましくは、機械的搬送ユニットは、検査対象物が、少なくとも二つの直線状補助経路の各々の上を回転することなく平行移動のみするように構成される。
【００１１】
好ましくは、機械的搬送ユニットは、検査対象物が、少なくとも二つの直線状補助経路の各々の上を回転することなく一定の速度で平行移動のみするように構成される。
好ましくは、検査対象物の移動経路が、少なくとも二つの直線状補助経路における隣接する直線状補助経路の間に結合部を更に備える。
【００１２】
好ましくは、機械的搬送ユニットは、検査対象物が、結合部において回転されることなく平行移動のみするように構成される。
好ましくは、機械的搬送ユニットは、検査対象物が、移動経路全体上を回転することなく平行移動のみするように構成される。
【００１３】
好ましくは、機械的搬送ユニットは、検査対象物が、移動経路全体上を回転することなく一定の速度で平行移動のみがされるように構成される。
好ましくは、放射線発生ユニットとデータ収集ユニットとが、移動経路の両側にそれぞれ設けられる。
【００１４】
好ましくは、データ収集ユニットは、以下を更に備える。検知器アレイによって検知さ
れた放射線ビーム信号を透過データに変換するための信号変換回路と、信号変換回路からの透過データを投影データに合成するためのデータ処理回路と、放射線ビーム信号を検知する検知器アレイと投影データを通じて透過データ処理回路との同期特性を制御するための論理制御回路とを備える。
【００１５】
好ましくは、検知器アレイが、直線アレイ検知器又は平面アレイ検知器である。
好ましくは、直線アレイ検知器が、等間隔又は等角度で配列され、平面アレイ検知器が、平面パネル検知器、筒状検知器又はＬ型状検知器である。
【００１６】
好ましくは、イメージ処理ユニットが、投影データを透視イメージ及び／又は断層撮影イメージとして再構成する。
好ましくは、イメージ処理ユニットが、直線フィルタ逆投影法アルゴリズムによる断層撮影イメージを発生させる。
【００１７】
好ましくは、検知器アレイが平面アレイ検知器であり、イメージ処理ユニットが複数の断層撮影イメージを三次元イメージとして更に合成する。
好ましくは、イメージ処理ユニットが、所定の視角における透視イメージ又は複数の視角における複数の透視イメージを形成するように投影データを合成する。
【００１８】
好ましくは、イメージ処理ユニットが、検知器の不整合、ハードニング（ｈａｒｄｅｎｉｇ）、散乱補正、金属アーチファクト補正、並びにイメージ処理及びパターン認識の五つの処理態様の一つ又は任意の組み合わせを採用することにより投影データを処理する。
【００１９】
好ましくは、イメージ処理とパターン認識が、イメージエンハンスメント、エッジ検出、及び危険物の知的識別の三つの処理様式からの一つ又は任意の組み合わせを含む。
好ましくは、それぞれの放射線源に関連する検知器アレイの検知面の開放角の合計が、実質上１８０度である。
【００２０】
本発明によるセキュリティ検査システムは、上述の技術的な解決法から理解されるように以下の有利な効果を有する。
１．本発明は、円形軌道スキャン又はスパイラル軌道スキャンの代わりに直線状補助経路スキャンを採用しているので、検査対象物が実質的に直線移動し、円形又はスパイラル移動で生じる遠心力の問題を考慮する必要がない。こうして、迅速なイメージ処理が達成でき、検査対象物のイメージ処理速度が実質的に向上する。検査対象物をイメージ化するための時間が、税関において検査される物品の検査速度のための要件を大いに満たすように減少する、その結果、空港によって検査される物品の検査速度が更に向上する。システムは、市場における前途有望な用途の未来及び価値を有する。
【００２１】
２．本発明は、検査対象物が実質的に直線移動を実行するように、円形軌道スキャン又はスパイラル軌道スキャンの代わりに直線状補助経路スキャンを採用しているので、大きなサイズの対象物は回転させる必要がなく、その結果、大きなサイズの対象物の困難な回転についての問題を解決する。
【００２２】
３．検査対象物の断層撮影イメージと三次元イメージとが、本発明によって取得できるので、本発明は、従来のＸ線イメージ処理セキュリティ検査システムによるイメージ化の場合における対象物の重なりの問題を望ましく解決する。更に、単一の又は複数の視点からの従来の透視イメージは、本発明によって取得できる、本発明のシステムは、先ず、取得された透視イメージを通じて検査対象物の予備検査を実施することができ、潜在的な疑わしい領域が、疑わしい領域の更なる検査をもたらすように検出されるときに、断層撮影イメージ処理を実行する。
【００２３】
４．検査対象物又は放射線源は、本発明により回転させる必要がないので、先行技術のセキュリティ検査システムにおける検査対象物の直線透過の特徴が利用され、本発明のシステムは、機械的な構造において非常に簡素であり、費用が低い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下の実施形態は、本発明を例示するために用いられ且つ本発明の保護範囲を制限するものではない。
本発明の基本的な考えは、以下の通りである。検査対象物の移動経路は、互いに対して所定の角度で配置される少なくとも二つの直線状補助経路を備える。少なくとも二つの検知器アレイが、直線状補助経路の一つにそれぞれ対応して配置され、各々の検知器アレイの検知面は、対応する直線状補助経路に平行に配置され、使用時において、放射線発生ユニットとデータ収集ユニットとは静止したままであり、検査対象物は移動経路に沿って進み、且つ検査対象物は少なくとも二つの直線状補助経路上を回転することなく平行移動のみする。このように、検査対象物は、少なくとも二つの直線状補助経路上で回転しないので、少なくとも二つの検知器アレイの検知面は、互いに所定の角度で配置され、検査対象物は、少なくとも二つの検知器アレイに対して異なる角度となる。このように、本発明によるシステムは、検査対象物のコンピュータ断層撮影イメージ化をもたらすのと同時に、異なる角度において検査対象物の従来のＸ線イメージ化をもたらすように、より大きな角度範囲から検査対象物の透過投影データを取得できる。特に、それぞれの放射線源に対する検知器アレイの開放角の合計がほぼ１８０度のときに、全方向における検査対象物の透過投影データを、正確な断層撮影イメージが取得できるように入手できる。
【００２５】
図１は、本発明による荷物セキュリティ検査システムの技術的な解決法の全体を示すブロック図である。図１に示されるように、システムは、放射線発生ユニット１０１と機械的搬送ユニット１０２とデータ収集ユニット１０３とイメージ処理ユニット１０４と表示ユニット１０５とを備える。
【００２６】
放射線発生ユニット１０１は、検査対象物を透過する放射線ビームを発生させるために使用され、放射線ビームが、検査対象物を透過した後でデータ収集ユニット１０３に到達する。放射線発生ユニット１０１は、Ｘ線管、加速器放射線源又はアイソトープ源とし得る。ほぼ１８０度の開放角で放射線ビームを発生させるために、放射線発生ユニット１０１は、通常二つ以上の放射線源を使用することができる。その上、放射線発生ユニット１０１は、放射線の整合及び放射線に対する保護のための補助装置ユニットを更に備えることができ、放射線の開放角がデータ収集ユニットにおける検知器アレイをカバーすることを保証できる。
【００２７】
機械的搬送ユニット１０２は、検査対象物を支持し且つ搬送するために使用され、システム内に検査対象物の移動経路を画定する。機械的搬送ユニット１０２によって画定される通路は、互いに対して所定の角度に配置される少なくとも二つの直線状補助経路を含み、後で、図３及び図７を参照して詳細に記載される。機械的搬送ユニットは、検査対象物を支持し且つ搬送する搬送手段と、移動経路に沿った検査対象物の移動を制御するための制御手段とを備える。機械的搬送ユニット１０２は、データ収集ユニット１０３の検知面に平行な方向、すなわちデータ収集ユニット１０３における検知器アレイの検知面に平行な方向に検査対象物を搬送する。二つ以上の直線状補助経路に沿った検査対象物の移動中、各々の直線状補助経路において、制御手段は、検査対象物が平行移動するよう、検査対象物をデータ収集ユニットの検知面に平行な方向に一定の速度で搬送するように搬送手段を制御する。
【００２８】
更に、二つの隣接する直線状補助経路の間の結合部において一定の速度で移動するとき
、検査対象物は回転しない。一般に、搬送手段は、搬送ベルト、チェイン、ローラ等とすることができ、制御手段は電気モータとし得る。
【００２９】
データ収集ユニット１０３は、検査対象物を透過する放射線ビームの透過データを検知するために使用され、検知される透過データをイメージ処理ユニット１０４に出力するための投影データに合成する。データ収集ユニット１０３は、少なくとも検知器アレイと信号変換回路とデータ処理回路及び論理制御回路とを備える。検知器アレイは、検査対象物を透過する放射線ビーム信号を検知するために使用され、検知される放射線ビーム信号は、信号変換回路を介して透過データに変換され、信号変換回路からの透過データが、データ処理回路によって投影データに合成される。更に、放射線ビーム信号を検知する検知器アレイと投影データを伝送するデータ処理回路との同期特性は、論理制御回路によって制御される。
【００３０】
データ集積回路１０３は、二つの検知器アレイを少なくとも含み、検知器アレイの数は直線状補助経路の数と同一である。更に、検知器アレイの検知面は、対応する直線状補助経路に平行である。このように、直線状補助経路は、互いに対して所定の角度で配置されるので、検知器アレイは、互いに対して特定角度で対応して配置される。更に、検査対象物が移動経路上を平行移動するので、放射線ビームが、異なる角度で検査対象物を突き抜けてそれぞれの検知器アレイに到達できるように、少なくとも二つの検知器アレイに対してそれぞれ異なる角度である。できる限り全方向において透過データを取得するために、検知器アレイの検知面とそれぞれの放射線源との角度の合計は、好ましくは概略１８０度である。しかし、正確性をきたすための要件が減じる場合には、合計は１８０度より小さくされ得る。
【００３１】
検知器アレイは、直線アレイ検知器又は平面アレイ検知器とすることができる。直線アレイ検知器は、互いに等間隔又は等角度に配列される。平面アレイ検知器は、平面パネル検知器、筒状検知器又はＬ型状検知器とすることができ、Ｌ型状検知器が図２に示される。平面パネル検知器又は筒状検知器と比較すると、Ｌ型状検知器は、同じ高さの対象物をカバーするとき、Ｌ型状検知器実質的に検知器の数を削減できる。直線アレイ検知器又は平面アレイ検知器は、固体検知器、ガス検知器又は半導体検知器とすることができる。検知器アレイは、一般に、放射線源の反対側に配置され、検査対象物の移動経路が検知器アレイと放射線源との間にある。
【００３２】
二つの直線状補助経路においてスキャンを行う荷物セキュリティ検査システムでは、二つの検知器アレイが必要とされ、二つの検知器アレイの検知面によって形成される角度は、０度より大きく且つ１８０度より小さい。一般に、二つの検知器アレイの検知面は、９０度の角度を形成する。二つの検知器アレイの位置関係が、本発明の第一の実施形態による二つの直線状補助経路においてイメージ処理を行う荷物セキュリティ検査システムの平面図である図３に示される。
【００３３】
複数の直線状補助経路においてスキャンを行う荷物セキュリティ検査システムにおいて、複数の検知器アレイの間の位置関係が、本発明の第二の実施形態による複数の直線状補助経路においてイメージ処理を行う荷物セキュリティ検査システムの平面図である図７に例示される。
【００３４】
二以上の直線状補助経路においてスキャンを行う荷物セキュリティ検査システムでは、検査対象物の特定の直線状補助経路上に複数の検知器アレイがある場合、検知器アレイの個々の区分の全長Ｋは、放射線源から検知器アレイまでの垂直距離Ｔに関係する。距離Ｔがより大きくなるのに応じて全長Kは大きくなり、Φ，Ｋ，Ｔは式Ｋ＝２ＴｔａｎΦ／２
を満たす。概略１８０度の投影データを取得するために、放射線ビーム開放角Φと直線区
分の数Ｎとは、式Φ＝１８０／Ｎを満たす。変数Φ，Ｋ及びＴの物理的意味は、図３又は図７に示される。
【００３５】
検知器アレイが透過データを検知するとき、透過データを検知するための時間間隔Δｔは等しいので、検査対象物は一定の速度で移動する。検査対象物の移動速度をｖとすると、本発明による荷物セキュリティ検査システムにおいて透過データを検知する検知器アレイの空間等価サンプリングの間隔は、Δｄ＝ｖΔｔである。更に、全ての検知器アレイは、同期して収集データを処理する、データ収集ユニットが、イメージ処理ユニット１０４に出力するために、収集した透過データを投影データに合成する。投影データは、イメージ処理ユニットによって断層撮影イメージ及び／又は透視イメージとして再構成される。最後に、イメージ処理ユニットによって再構成されるイメージが、表示ユニットによって表示される。
【００３６】
イメージ処理ユニット１０４は、データ収集ユニット１０３から受け取った投影データを直線フィルタ逆投影法のアルゴリズムによる断層撮影イメージとして再構成する。このアルゴリズムによって、全ての直線状補助経路のスキャンから取得する投影データが再構成され、全ての再構成は、最高解像度の断層撮影イメージを形成するために共に組み入れられる。これは、以下により立証される。
【００３７】
検知器アレイがデータ収集ユニット１０３内にある場合、データｐ（ｌ，ｔ，ｚ）は、対象物がＸ方向において座標位置ｌに移動するときに、ｚｔｈのレイヤ中のｔに配置される検知器によって収集された投影値を表し、ｔ，ｚは共に、検知器アレイが対象物の直線移動の中心線と対応した後の値である。更に、Dは、放射線源から直線移動の中心線まで
の距離であり、±ｔｍは、Ｘ軸において検知器アレイの最大及び最小の位置を表し、放射線を受けた対象物
【００３８】
【数１】
の概算推定値
【００３９】
【数２】
は以下の通りである。
【００４０】
【数３】
であって、
【００４１】
【数４】
【００４２】
【数５】
【００４３】
【数６】
【００４４】
【数７】
ｈは回旋中心であり、
【００４５】
【数８】
を満たす理論値を有する。
Ｓ−Lフィルタ関数が一般に用いられ、関数ｈの離散形式は、
【００４６】
【数９】
である。
【００４７】
直線フィルタ逆投影法アルゴリズムは、データ収集方向ｌにおいて受け取った投影本体データの効果的なフィルタ処理によって特徴づけられ、検知器の方向ｔにおいて受け取った投影本体データを逆投影法処理で実現するように集積する。これらの特徴が、直線状スキャン経路によって決定される。収集データを平行なビームとして再転換するリビンニング（ｒｅｂｉｎｎｉｎｇ）方法と比較すると、直線フィルタ逆投影法アルゴリズムは、再構成するイメージの分解能をより良く維持するように各々の検知される有効な投影データを十分に使用でき、リビンニング方法よりはるかに低くなるデータ欠失の検出感度を発揮する。
【００４８】
イメージ処理ユニット１０４が、データ収集ユニットから受け取る投影データを断層撮影イメージとして再構成し、再構成処理は以下を含む。イメージ処理ユニットが、直線フィルタ逆投影法アルゴリズムを使用することによって、データ収集方向においてデータ収集ユニットから受け取る投影データのフィルタ処理を生じさせ、断層撮影イメージを生成するように、検知器方向におけるフィルタ処理された投影データを逆投影法で実現するように集積する。イメージ処理ユニット１０４は、生成する断層画面を３−Ｄイメージとして更に合成できる。
【００４９】
イメージ処理ユニット１０４が、データ収集ユニットから受け取る投影データを透視イメージとして再構成し、再構成処理は以下を含む。イメージ処理ユニットは、データ収集ユニットから受け取る投影データを、個々の透視又は複数の透視から透視イメージを形成するように合成する。前述の合成処理において、イメージ処理ユニットは、二つ以上の検知器アレイにおいてデータの特定の列又はより多くの列を使用することによってデータを合成できる。
【００５０】
更に、データ収集ユニットから受け取る投影データをイメージとして再構成するイメージ処理ユニット１０４の処理は、以下の五つの処理態様のうちの一つの又は任意の組み合わせを採用することによって、データ収集ユニットから受け取る透過投影本体データを処理する工程を更に備える。その処理方法は、検知器の不整合補正、ビームハードニング（ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）補正、散乱補正、金属アーチファクト補正、並びにイメージ処理及びパターン認識である。イメージ処理及びパターン認識は、以下の三つのうちの一つの又は任意の組み合わせを含む。それは、イメージエンハンスメント、エッジ検出、及び危険物知的識別である。
【００５１】
イメージ処理ユニット１０４は、コンピュータ装置、コンピュータワークステーション又はコンピュータ一群とし得る。
表示ユニット１０５は、イメージ処理ユニット１０４によって入力される３−Dイメー
ジ又は透視イメージを表示するために使用される。表示ユニット１０５は、ブラウン管（ＣＴＲ）ディスプレイ又は液晶ディスプレイとし得る。
【００５２】
実施形態１
図３は、本発明の第一の実施形態による二つの直線状補助経路においてイメージ処理を行う荷物セキュリティ検査システムの平面図である。この実施形態において、二つのＸ線源があり、すなわち、線源Ｉと線源ＩＩとが、放射線発生ユニット１０１として提供される。線源Ｉと線源ＩＩとは、Ｘ線管、加速器放射線源又はアイソトープ源とし得る。特定のタイプのＸ線源が、検査対象物の大きさおよび実用の用途によって使用される。Ｘ線源は、放射線ビームを開放角９０度以内に照射し、水平方向において検査対象物を照射する。
【００５３】
機械的搬送ユニット１０２における制御手段は、一定の速度で移動補助経路Ｉと移動補助経路ＩＩとに沿って平行移動するように、検査対象物を運ぶ搬送手段を制御し、更に、検査対象物が、移動補助経路Ｉと移動補助経路ＩＩとの結合部において一定の速度で移動するときに回転しない。
【００５４】
データ収集ユニット１０３は、線源Ｉと線源ＩＩとの反対側にそれぞれ配置される二組の平面アレイ検知器である。平面アレイ検知器の検知面は、機械的搬送ユニット１０２の搬送手段の伝送プラットフォームが配置される箇所の面に垂直である。二組の平面アレイ検知器の検知面は、９０度の角度を形成する。
【００５５】
イメージ処理ユニット１０４は、セキュリティ検査システム全体の制御、データ送信、イメージ再構成及びデータ処理のような作業を実行するコンピュータワークステーションである。
【００５６】
データ収集ユニット１０３の二組の平面アレイ検知器によって検知する透過投影本体データが、コンピュータワークステーションに入力された後で、コンピュータワークステーションが、直線フィルタ逆投影法アルゴリズムによって、受け取った投影データを、検査イメージの透視イメージ、断層撮影イメージ又は３−Dイメージとして再構成し、再構成
された透視イメージ、断層撮影イメージ又は３−Dイメージをディスプレイ上に表示する
。
【００５７】
図４は、図３の荷物セキュリティ検査システムの単一の直線状補助経路の上のスキャン処理を示す概略図である。Ｘ線源は、水平の開放角Φを有する放射線ビームを、水平方向において、一定の速度で搬送ベルト上を移動する検査対象物に照射するように放射し、検査対象物を透過した後の放射線ビームは、平面アレイ検知器の検知面に到達する。平面アレイ検知器の検知面は、放射線ビームの透過投影データを検知し、コンピュータに出力するために、それら透過投影データを放射線ビームの投影データに合成する。コンピュータは、直線フィルタ逆投影法アルゴリズムにより、受け取った投影データのイメージ再構成を実行し、次にディスプレイ上に再構成イメージを表示する。この実施形態において、荷物セキュリティ検査システムが直線フィルタ逆投影法のアルゴリズムを使用することによって断層撮影イメージを再構成する場合、ＸＹ平面における収集データの断層撮影イメージが図５に示され、システムによって取得された再構成された断層撮影イメージと透視イメージとが図６に示される。
【００５８】
図５は、手荷物モデルを使用することによるシミュレート実験結果に関する図であり、中心レイヤにおける再構成結果を示す。図５−１は、このモデルの元の図であり、図５−２は、ｘｙ平面において再構成された断層撮影イメージの概略図である。
【００５９】
図６において、上側部分に連続的に配列される四つの図は、それぞれ、手荷物モデルの再構成前と後との元の図、ｘｚ平面及びｙｚ平面における透視イメージを示す概略図であり、図６−１は、手荷物モデルの再構成前の、ｘｚ平面の中心レイヤにおける元の図の概
略図であり、図６−２は、手荷物モデルの再構成後の、ｘｚ平面の中心レイヤにおける透視イメージの概略図であり、図６−３は、手荷物モデルの再構成前の、ｙｚ平面の中心レイヤにおける元の図の概略図であり、図６−４は、手荷物モデルの再構成後の、ｙｚ平面の中心レイヤにおける透視イメージの概略図である。図６−５は、手荷物モデルの再構成後の、ｘｚ平面における透視イメージの概略図である。
実施形態２
図７は、本発明の第二の実施形態による複数の直線状補助経路においてイメージ処理を行う荷物セキュリティ検査システムの平面図である。
【００６０】
この実施形態では、セキュリティ検査システム全体のスキャン処理は、四つの直線状補助経路からなる。四つのＸ線源、すなわち、放射線発生ユニットとして提供される線源Ｉ、線源ＩＩ、線源ＩＩＩ、線源ＩＶである。線源Ｉ、線源ＩＩ、線源ＩＩＩ、線源ＩＶは、Ｘ線管、加速器放射線源又はアイソトープ源とし得る。特定のタイプのＸ線源は、検査対象物の大きさ及び実用の用途によって使用される。
【００６１】
各々のＸ線源は、放射線ビームを開放角４５度以内に照射し、検知器アレイの検知面と対応する線源との間に形成される角度の合計が、１８０度である。
機械的搬送ユニットにおける制御手段は、移動補助経路Ｉ、移動補助経路ＩＩ、移動補助経路ＩＩＩ、及び移動補助経路ＩＶに沿って検査対象物を一定の速度で平行移動するように運ぶための搬送手段を制御する。更に、検査対象物は、移動補助経路の結合部において一定の速度で移動するときに回転しない。
【００６２】
データ収集ユニット４は、線源Ｉ、線源ＩＩ、線源ＩＩＩ、線源ＩＶの反対側にそれぞれ配置された４組の平面アレイ検知器である。平面アレイ検知器の検知面は、機械的搬送ユニットの搬送手段の伝送プラットフォームが配置される箇所の面に垂直である。隣接する二組の平面アレイ検知器の検知面は、１３０度の角度を形成する。
【００６３】
イメージ処理ユニットは、セキュリティ検査システム全体の制御、データ送信、イメージ再構成、データ処理のような作業を実行するためのコンピュータワークステーションである。
【００６４】
データ収集ユニットの４組の平面アレイ検知器によって検知する投影データが、コンピュータワークステーションに入力された後で、コンピュータワークステーションは、受け取った投影データを直線フィルタ逆投影法アルゴリズムにより、検査イメージの透視イメージ、断層撮影イメージ、又は３−Ｄイメージとして再構成し、再構成された透視イメージ、断層撮影イメージ、又は３−Ｄイメージをディスプレイ上に表示する。
【００６５】
この実施形態において、直線フィルタ逆投影法アルゴリズムによって再構成する断層撮影イメージの結果又は直線フィルタ逆投影法アルゴリズムによって再構成される断層撮影イメージ及び透視イメージは、上記の実施形態１におけるものと同一である。簡潔にするために、これ以上の詳細な説明はここではしない。
【００６６】
上述の記載は、本発明の実施形態のみを示し、本発明を制限するために使用されない。本発明において開示される内容によれば、当業者は、本発明の保護範囲に全て含まれ得るべき同一の、代替の解決手段を明らかに考え得る。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明による複数の直線状補助経路上においてイメージ処理を行う荷物セキュリティ検査システムの技術的な解決手段の全体を示すブロック図である。
【図２】L型状平面アレイ検知器の概略図である。
【図３】本発明の第一の実施形態による二つの直線状補助経路においてイメージ処理を行う荷物セキュリティ検査システムの平面図である。
【図４】図３の荷物セキュリティ検査システムにおける単一の直線状補助経路上でのスキャン処理を示す概略図である。
【図５】三次元イメージが、図３に基づく直線フィルタ逆投影法アルゴリズムを使用することによって再構成されるときの、ｘｙ平面における収集データの断層撮影イメージの概略図である。
【図６】図３に基づく直線フィルタ逆投影法アルゴリズムを使用することによって再構成される断層撮影イメージと本発明のシステムによって取得される透視イメージとを示す。
【図７】本発明の第二の実施形態による複数の直線状補助経路においてイメージ処理を行う荷物セキュリティ検査システムの平面図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線イメージ処理に関し、より詳細には、荷物セキュリティ検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
セキュリティ検査は、対テロ行為及び薬物や密輸における不法取引と立ち向かうような分野において非常に重要である。米国の９／１１テロ攻撃の後で、世界中の国々が、ますますセキュリティ検査を重視し、空港、バス乗り場、税関及び埠頭のような公共の場において、旅行者の手荷物、物品及び貨物専用コンテナを厳重に検査する一連のセキュリティ検査対策が特にとられている。
【０００３】
現在、セキュリティ検査システムとして広範に使用される主流のイメージ処理技術は、放射線イメージ処理技術である。放射線（光子）の指数関数的減衰理論によると、放射線イメージ処理技術は、以下のように機能する。放射線源は検査対象物の片側から検査対象物に放射線を照射するように使用され、検査対象物を透過した後で、放射線は放射線収集手段によって検知され、放射線収集手段が、検知された放射線をデジタル形式の透過データに変換し、透過データが投影データと合成され、次にイメージとしてコンピュータに出力される。コンピュータは、収集データを処理し、イメージを合成し且つ再構成し、そのイメージを表示する。放射線イメージ処理技術を使用するセキュリティ検査システムは、断層撮影イメージ処理又はＸ線イメージ処理を実行し得る。断層撮影イメージ処理は、検査対象物の断層撮影イメージを示し、断層撮影イメージの複数のレイヤ（ｌａｙｅｒ）を三次元イメージに合成する。Ｘ線イメージ処理は、検査イメージの二次元透視イメージを示す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
断層撮影イメージ処理は、放射線ビームの透過投影データを取得するために、検査対象物への全方位にわたるＸ線照射を検知するような放射線収集手段を必要とするので、断層撮影イメージ処理セキュリティ検査システムは、一般にコンピュータ断層撮影（ＣＴ）装置を必要とし、検査対象物と放射線源との少なくとも一つが回転する必要がある。実用化において、セキュリティ検査システムは、一般に速いイメージ処理速度でオンライン・リアルタイム方式にて検査する必要がある。例えば、民間航空によって実施される物品は、税関において、０．５ｍ／秒の速度で検査され、そのため、ねじピッチが大きく更にスパイラル運動をするＣＴ装置では、前述の要件を満たすことが容易でない。その上、税関におけるコンテナのような大きなサイズの対象物については、コンテナ又は放射線源を回転させることが非常に難しい。更に、ＣＴ装置は、費用がかかる。上述の要因は、三次元イメージ処理のためにＣＴ装置を使用するセキュリティ検査システムが広く利用されることを阻んでいる。
【０００５】
断層撮影イメージ処理セキュリティ検査システムとは対照的に、Ｘ線イメージ処理セキュリティ検査システムは、空港、バス乗り場、税関、埠頭のような公共の場所において広く使用される。しかしながら、Ｘ線イメージ処理セキュリティ検査システムは、放射線の方向における対象物の重なりの影響を回避できず、且つ、Ｘ線イメージ処理セキュリティ検査システムの検査能力が著しく不十分であるため、放射線の方向における対象物の重なりの欠陥を解決できない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記を考慮して、本発明の主要目的は、セキュリティ検査システムの迅速なイメージ処理の要件を満たし且つ大きなサイズの対象物の困難な回転の問題とＸ線イメージ処理セキュリティ検査システムによる放射線の方向における対象物の重なりの欠陥とを解決する荷物セキュリティ検査システムを提供することである。
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明の技術的な解決法は、以下を満たす。
荷物セキュリティ検査システムであって、システムを通過するように移動する検査対象物を検査するためのシステムにおいて、システムが、以下を備える。検査対象物を支持し且つ搬送し、システム内に検査対象物の移動経路を画定するための機械的搬送ユニットと、検査対象物を透過する放射線ビームを発生させるための放射線発生ユニットと、検査対象物を既に透過した放射線についての透過データを収集し且つ透過データを処理するためのデータ収集ユニットと、を備え、検査対象物の移動経路が、互いに対して所定の角度で配置される少なくとも二つの直線状補助経路を備え、データ収集ユニットが、放射線ビームを検知するための少なくとも二つの検知器アレイを備え、各検知器アレイが一つの直線状補助経路に対応し、各々の検知器アレイの検知面が、対応する直線状補助経路に平行に配置される。使用時において、放射線発生ユニットとデータ収集ユニットとは、静止しているとともに、検査対象物が、その移動経路に沿って進み、且つ検査対象物が、少なくとも二つの直線状補助経路上を回転することなく平行移動のみする。
【０００８】
好ましくは、システムが、イメージ処理ユニットを更に備え、データ収集ユニットが、イメージ処理ユニットに出力するために収集された透過データを投影データに合成し、投影データが、イメージ処理ユニットによってイメージとして再構成される。
【０００９】
好ましくは、システムが、イメージ処理ユニットによって再構成されたイメージを表示するための表示ユニットを更に備える。
好ましくは、放射線発生ユニットが、全ての検知器アレイによって共有される一つの放射線源を備える、又は放射線発生ユニットが、複数の放射線源を備え、各検知器アレイが一つの放射線源に対応する。
【００１０】
好ましくは、機械的搬送ユニットが、検査対象物を支持し且つ搬送するための搬送手段と移動経路に沿った検査対象物の移動を制御するための制御手段とを備える。
好ましくは、機械的搬送ユニットは、検査対象物が、少なくとも二つの直線状補助経路の各々の上を回転することなく平行移動のみするように構成される。
【００１１】
好ましくは、機械的搬送ユニットは、検査対象物が、少なくとも二つの直線状補助経路の各々の上を回転することなく一定の速度で平行移動のみするように構成される。
好ましくは、検査対象物の移動経路が、少なくとも二つの直線状補助経路における隣接する直線状補助経路の間に結合部を更に備える。
【００１２】
好ましくは、機械的搬送ユニットは、検査対象物が、結合部において回転されることなく平行移動のみするように構成される。
好ましくは、機械的搬送ユニットは、検査対象物が、移動経路全体上を回転することなく平行移動のみするように構成される。
【００１３】
好ましくは、機械的搬送ユニットは、検査対象物が、移動経路全体上を回転することなく一定の速度で平行移動のみがされるように構成される。
好ましくは、放射線発生ユニットとデータ収集ユニットとが、移動経路の両側にそれぞれ設けられる。
【００１４】
好ましくは、データ収集ユニットは、以下を更に備える。検知器アレイによって検知さ
れた放射線ビーム信号を透過データに変換するための信号変換回路と、信号変換回路からの透過データを投影データに合成するためのデータ処理回路と、放射線ビーム信号を検知する検知器アレイと投影データを通じて透過データ処理回路との同期特性を制御するための論理制御回路とを備える。
【００１５】
好ましくは、検知器アレイが、直線アレイ検知器又は平面アレイ検知器である。
好ましくは、直線アレイ検知器が、等間隔又は等角度で配列され、平面アレイ検知器が、平面パネル検知器、筒状検知器又はＬ型状検知器である。
【００１６】
好ましくは、イメージ処理ユニットが、投影データを透視イメージ及び／又は断層撮影イメージとして再構成する。
好ましくは、イメージ処理ユニットが、直線フィルタ逆投影法アルゴリズムによる断層撮影イメージを発生させる。
【００１７】
好ましくは、検知器アレイが平面アレイ検知器であり、イメージ処理ユニットが複数の断層撮影イメージを三次元イメージとして更に合成する。
好ましくは、イメージ処理ユニットが、所定の視角における透視イメージ又は複数の視角における複数の透視イメージを形成するように投影データを合成する。
【００１８】
好ましくは、イメージ処理ユニットが、検知器の不整合、ハードニング（ｈａｒｄｅｎｉｇ）、散乱補正、金属アーチファクト補正、並びにイメージ処理及びパターン認識の五つの処理態様の一つ又は任意の組み合わせを採用することにより投影データを処理する。
【００１９】
好ましくは、イメージ処理とパターン認識が、イメージエンハンスメント、エッジ検出、及び危険物の知的識別の三つの処理様式からの一つ又は任意の組み合わせを含む。
好ましくは、それぞれの放射線源に関連する検知器アレイの検知面の開放角の合計が、実質上１８０度である。
【００２０】
本発明によるセキュリティ検査システムは、上述の技術的な解決法から理解されるように以下の有利な効果を有する。
１．本発明は、円形軌道スキャン又はスパイラル軌道スキャンの代わりに直線状補助経路スキャンを採用しているので、検査対象物が実質的に直線移動し、円形又はスパイラル移動で生じる遠心力の問題を考慮する必要がない。こうして、迅速なイメージ処理が達成でき、検査対象物のイメージ処理速度が実質的に向上する。検査対象物をイメージ化するための時間が、税関において検査される物品の検査速度のための要件を大いに満たすように減少する、その結果、空港によって検査される物品の検査速度が更に向上する。システムは、市場における前途有望な用途の未来及び価値を有する。
【００２１】
２．本発明は、検査対象物が実質的に直線移動を実行するように、円形軌道スキャン又はスパイラル軌道スキャンの代わりに直線状補助経路スキャンを採用しているので、大きなサイズの対象物は回転させる必要がなく、その結果、大きなサイズの対象物の困難な回転についての問題を解決する。
【００２２】
３．検査対象物の断層撮影イメージと三次元イメージとが、本発明によって取得できるので、本発明は、従来のＸ線イメージ処理セキュリティ検査システムによるイメージ化の場合における対象物の重なりの問題を望ましく解決する。更に、単一の又は複数の視点からの従来の透視イメージは、本発明によって取得できる、本発明のシステムは、先ず、取得された透視イメージを通じて検査対象物の予備検査を実施することができ、潜在的な疑わしい領域が、疑わしい領域の更なる検査をもたらすように検出されるときに、断層撮影イメージ処理を実行する。
【００２３】
４．検査対象物又は放射線源は、本発明により回転させる必要がないので、先行技術のセキュリティ検査システムにおける検査対象物の直線透過の特徴が利用され、本発明のシステムは、機械的な構造において非常に簡素であり、費用が低い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下の実施形態は、本発明を例示するために用いられ且つ本発明の保護範囲を制限するものではない。
本発明の基本的な考えは、以下の通りである。検査対象物の移動経路は、互いに対して所定の角度で配置される少なくとも二つの直線状補助経路を備える。少なくとも二つの検知器アレイが、直線状補助経路の一つにそれぞれ対応して配置され、各々の検知器アレイの検知面は、対応する直線状補助経路に平行に配置され、使用時において、放射線発生ユニットとデータ収集ユニットとは静止したままであり、検査対象物は移動経路に沿って進み、且つ検査対象物は少なくとも二つの直線状補助経路上を回転することなく平行移動のみする。このように、検査対象物は、少なくとも二つの直線状補助経路上で回転しないので、少なくとも二つの検知器アレイの検知面は、互いに所定の角度で配置され、検査対象物は、少なくとも二つの検知器アレイに対して異なる角度となる。このように、本発明によるシステムは、検査対象物のコンピュータ断層撮影イメージ化をもたらすのと同時に、異なる角度において検査対象物の従来のＸ線イメージ化をもたらすように、より大きな角度範囲から検査対象物の透過投影データを取得できる。特に、それぞれの放射線源に対する検知器アレイの開放角の合計がほぼ１８０度のときに、全方向における検査対象物の透過投影データを、正確な断層撮影イメージが取得できるように入手できる。
【００２５】
図１は、本発明による荷物セキュリティ検査システムの技術的な解決法の全体を示すブロック図である。図１に示されるように、システムは、放射線発生ユニット１０１と機械的搬送ユニット１０２とデータ収集ユニット１０３とイメージ処理ユニット１０４と表示ユニット１０５とを備える。
【００２６】
放射線発生ユニット１０１は、検査対象物を透過する放射線ビームを発生させるために使用され、放射線ビームが、検査対象物を透過した後でデータ収集ユニット１０３に到達する。放射線発生ユニット１０１は、Ｘ線管、加速器放射線源又はアイソトープ源とし得る。ほぼ１８０度の開放角で放射線ビームを発生させるために、放射線発生ユニット１０１は、通常二つ以上の放射線源を使用することができる。その上、放射線発生ユニット１０１は、放射線の整合及び放射線に対する保護のための補助装置ユニットを更に備えることができ、放射線の開放角がデータ収集ユニットにおける検知器アレイをカバーすることを保証できる。
【００２７】
機械的搬送ユニット１０２は、検査対象物を支持し且つ搬送するために使用され、システム内に検査対象物の移動経路を画定する。機械的搬送ユニット１０２によって画定される通路は、互いに対して所定の角度に配置される少なくとも二つの直線状補助経路を含み、後で、図３及び図７を参照して詳細に記載される。機械的搬送ユニットは、検査対象物を支持し且つ搬送する搬送手段と、移動経路に沿った検査対象物の移動を制御するための制御手段とを備える。機械的搬送ユニット１０２は、データ収集ユニット１０３の検知面に平行な方向、すなわちデータ収集ユニット１０３における検知器アレイの検知面に平行な方向に検査対象物を搬送する。二つ以上の直線状補助経路に沿った検査対象物の移動中、各々の直線状補助経路において、制御手段は、検査対象物が平行移動するよう、検査対象物をデータ収集ユニットの検知面に平行な方向に一定の速度で搬送するように搬送手段を制御する。
【００２８】
更に、二つの隣接する直線状補助経路の間の結合部において一定の速度で移動するとき
、検査対象物は回転しない。一般に、搬送手段は、搬送ベルト、チェイン、ローラ等とすることができ、制御手段は電気モータとし得る。
【００２９】
データ収集ユニット１０３は、検査対象物を透過する放射線ビームの透過データを検知するために使用され、検知される透過データをイメージ処理ユニット１０４に出力するための投影データに合成する。データ収集ユニット１０３は、少なくとも検知器アレイと信号変換回路とデータ処理回路及び論理制御回路とを備える。検知器アレイは、検査対象物を透過する放射線ビーム信号を検知するために使用され、検知される放射線ビーム信号は、信号変換回路を介して透過データに変換され、信号変換回路からの透過データが、データ処理回路によって投影データに合成される。更に、放射線ビーム信号を検知する検知器アレイと投影データを伝送するデータ処理回路との同期特性は、論理制御回路によって制御される。
【００３０】
データ集積回路１０３は、二つの検知器アレイを少なくとも含み、検知器アレイの数は直線状補助経路の数と同一である。更に、検知器アレイの検知面は、対応する直線状補助経路に平行である。このように、直線状補助経路は、互いに対して所定の角度で配置されるので、検知器アレイは、互いに対して特定角度で対応して配置される。更に、検査対象物が移動経路上を平行移動するので、放射線ビームが、異なる角度で検査対象物を突き抜けてそれぞれの検知器アレイに到達できるように、少なくとも二つの検知器アレイに対してそれぞれ異なる角度である。できる限り全方向において透過データを取得するために、検知器アレイの検知面とそれぞれの放射線源との角度の合計は、好ましくは概略１８０度である。しかし、正確性をきたすための要件が減じる場合には、合計は１８０度より小さくされ得る。
【００３１】
検知器アレイは、直線アレイ検知器又は平面アレイ検知器とすることができる。直線アレイ検知器は、互いに等間隔又は等角度に配列される。平面アレイ検知器は、平面パネル検知器、筒状検知器又はＬ型状検知器とすることができ、Ｌ型状検知器が図２に示される。平面パネル検知器又は筒状検知器と比較すると、Ｌ型状検知器は、同じ高さの対象物をカバーするとき、Ｌ型状検知器実質的に検知器の数を削減できる。直線アレイ検知器又は平面アレイ検知器は、固体検知器、ガス検知器又は半導体検知器とすることができる。検知器アレイは、一般に、放射線源の反対側に配置され、検査対象物の移動経路が検知器アレイと放射線源との間にある。
【００３２】
二つの直線状補助経路においてスキャンを行う荷物セキュリティ検査システムでは、二つの検知器アレイが必要とされ、二つの検知器アレイの検知面によって形成される角度は、０度より大きく且つ１８０度より小さい。一般に、二つの検知器アレイの検知面は、９０度の角度を形成する。二つの検知器アレイの位置関係が、本発明の第一の実施形態による二つの直線状補助経路においてイメージ処理を行う荷物セキュリティ検査システムの平面図である図３に示される。
【００３３】
複数の直線状補助経路においてスキャンを行う荷物セキュリティ検査システムにおいて、複数の検知器アレイの間の位置関係が、本発明の第二の実施形態による複数の直線状補助経路においてイメージ処理を行う荷物セキュリティ検査システムの平面図である図７に例示される。
【００３４】
二以上の直線状補助経路においてスキャンを行う荷物セキュリティ検査システムでは、検査対象物の特定の直線状補助経路上に複数の検知器アレイがある場合、検知器アレイの個々の区分の全長Ｋは、放射線源から検知器アレイまでの垂直距離Ｔに関係する。距離Ｔがより大きくなるのに応じて全長Kは大きくなり、Φ，Ｋ，Ｔは式Ｋ＝２ＴｔａｎΦ／２
を満たす。概略１８０度の投影データを取得するために、放射線ビーム開放角Φと直線区
分の数Ｎとは、式Φ＝１８０／Ｎを満たす。変数Φ，Ｋ及びＴの物理的意味は、図３又は図７に示される。
【００３５】
検知器アレイが透過データを検知するとき、透過データを検知するための時間間隔Δｔは等しいので、検査対象物は一定の速度で移動する。検査対象物の移動速度をｖとすると、本発明による荷物セキュリティ検査システムにおいて透過データを検知する検知器アレイの空間等価サンプリングの間隔は、Δｄ＝ｖΔｔである。更に、全ての検知器アレイは、同期して収集データを処理する、データ収集ユニットが、イメージ処理ユニット１０４に出力するために、収集した透過データを投影データに合成する。投影データは、イメージ処理ユニットによって断層撮影イメージ及び／又は透視イメージとして再構成される。最後に、イメージ処理ユニットによって再構成されるイメージが、表示ユニットによって表示される。
【００３６】
イメージ処理ユニット１０４は、データ収集ユニット１０３から受け取った投影データを直線フィルタ逆投影法のアルゴリズムによる断層撮影イメージとして再構成する。このアルゴリズムによって、全ての直線状補助経路のスキャンから取得する投影データが再構成され、全ての再構成は、最高解像度の断層撮影イメージを形成するために共に組み入れられる。これは、以下により立証される。
【００３７】
検知器アレイがデータ収集ユニット１０３内にある場合、データｐ（ｌ，ｔ，ｚ）は、対象物がＸ方向において座標位置ｌに移動するときに、ｚｔｈのレイヤ中のｔに配置される検知器によって収集された投影値を表し、ｔ，ｚは共に、検知器アレイが対象物の直線移動の中心線と対応した後の値である。更に、Dは、放射線源から直線移動の中心線まで
の距離であり、±ｔｍは、Ｘ軸において検知器アレイの最大及び最小の位置を表し、放射線を受けた対象物
【００３８】
【数１】
の概算推定値
【００３９】
【数２】
は以下の通りである。
【００４０】
【数３】
であって、
【００４１】
【数４】
【００４２】
【数５】
【００４３】
【数６】
【００４４】
【数７】
ｈは回旋中心であり、
【００４５】
【数８】
を満たす理論値を有する。
Ｓ−Lフィルタ関数が一般に用いられ、関数ｈの離散形式は、
【００４６】
【数９】
である。
【００４７】
直線フィルタ逆投影法アルゴリズムは、データ収集方向ｌにおいて受け取った投影本体データの効果的なフィルタ処理によって特徴づけられ、検知器の方向ｔにおいて受け取った投影本体データを逆投影法処理で実現するように集積する。これらの特徴が、直線状スキャン経路によって決定される。収集データを平行なビームとして再転換するリビンニング（ｒｅｂｉｎｎｉｎｇ）方法と比較すると、直線フィルタ逆投影法アルゴリズムは、再構成するイメージの分解能をより良く維持するように各々の検知される有効な投影データを十分に使用でき、リビンニング方法よりはるかに低くなるデータ欠失の検出感度を発揮する。
【００４８】
イメージ処理ユニット１０４が、データ収集ユニットから受け取る投影データを断層撮影イメージとして再構成し、再構成処理は以下を含む。イメージ処理ユニットが、直線フィルタ逆投影法アルゴリズムを使用することによって、データ収集方向においてデータ収集ユニットから受け取る投影データのフィルタ処理を生じさせ、断層撮影イメージを生成するように、検知器方向におけるフィルタ処理された投影データを逆投影法で実現するように集積する。イメージ処理ユニット１０４は、生成する断層画面を３−Ｄイメージとして更に合成できる。
【００４９】
イメージ処理ユニット１０４が、データ収集ユニットから受け取る投影データを透視イメージとして再構成し、再構成処理は以下を含む。イメージ処理ユニットは、データ収集ユニットから受け取る投影データを、個々の透視又は複数の透視から透視イメージを形成するように合成する。前述の合成処理において、イメージ処理ユニットは、二つ以上の検知器アレイにおいてデータの特定の列又はより多くの列を使用することによってデータを合成できる。
【００５０】
更に、データ収集ユニットから受け取る投影データをイメージとして再構成するイメージ処理ユニット１０４の処理は、以下の五つの処理態様のうちの一つの又は任意の組み合わせを採用することによって、データ収集ユニットから受け取る透過投影本体データを処理する工程を更に備える。その処理方法は、検知器の不整合補正、ビームハードニング（ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）補正、散乱補正、金属アーチファクト補正、並びにイメージ処理及びパターン認識である。イメージ処理及びパターン認識は、以下の三つのうちの一つの又は任意の組み合わせを含む。それは、イメージエンハンスメント、エッジ検出、及び危険物知的識別である。
【００５１】
イメージ処理ユニット１０４は、コンピュータ装置、コンピュータワークステーション又はコンピュータ一群とし得る。
表示ユニット１０５は、イメージ処理ユニット１０４によって入力される３−Dイメー
ジ又は透視イメージを表示するために使用される。表示ユニット１０５は、ブラウン管（ＣＴＲ）ディスプレイ又は液晶ディスプレイとし得る。
【００５２】
実施形態１
図３は、本発明の第一の実施形態による二つの直線状補助経路においてイメージ処理を行う荷物セキュリティ検査システムの平面図である。この実施形態において、二つのＸ線源があり、すなわち、線源Ｉと線源ＩＩとが、放射線発生ユニット１０１として提供される。線源Ｉと線源ＩＩとは、Ｘ線管、加速器放射線源又はアイソトープ源とし得る。特定のタイプのＸ線源が、検査対象物の大きさおよび実用の用途によって使用される。Ｘ線源は、放射線ビームを開放角９０度以内に照射し、水平方向において検査対象物を照射する。
【００５３】
機械的搬送ユニット１０２における制御手段は、一定の速度で移動補助経路Ｉと移動補助経路ＩＩとに沿って平行移動するように、検査対象物を運ぶ搬送手段を制御し、更に、検査対象物が、移動補助経路Ｉと移動補助経路ＩＩとの結合部において一定の速度で移動するときに回転しない。
【００５４】
データ収集ユニット１０３は、線源Ｉと線源ＩＩとの反対側にそれぞれ配置される二組の平面アレイ検知器である。平面アレイ検知器の検知面は、機械的搬送ユニット１０２の搬送手段の伝送プラットフォームが配置される箇所の面に垂直である。二組の平面アレイ検知器の検知面は、９０度の角度を形成する。
【００５５】
イメージ処理ユニット１０４は、セキュリティ検査システム全体の制御、データ送信、イメージ再構成及びデータ処理のような作業を実行するコンピュータワークステーションである。
【００５６】
データ収集ユニット１０３の二組の平面アレイ検知器によって検知する透過投影本体データが、コンピュータワークステーションに入力された後で、コンピュータワークステーションが、直線フィルタ逆投影法アルゴリズムによって、受け取った投影データを、検査イメージの透視イメージ、断層撮影イメージ又は３−Dイメージとして再構成し、再構成
された透視イメージ、断層撮影イメージ又は３−Dイメージをディスプレイ上に表示する
。
【００５７】
図４は、図３の荷物セキュリティ検査システムの単一の直線状補助経路の上のスキャン処理を示す概略図である。Ｘ線源は、水平の開放角Φを有する放射線ビームを、水平方向において、一定の速度で搬送ベルト上を移動する検査対象物に照射するように放射し、検査対象物を透過した後の放射線ビームは、平面アレイ検知器の検知面に到達する。平面アレイ検知器の検知面は、放射線ビームの透過投影データを検知し、コンピュータに出力するために、それら透過投影データを放射線ビームの投影データに合成する。コンピュータは、直線フィルタ逆投影法アルゴリズムにより、受け取った投影データのイメージ再構成を実行し、次にディスプレイ上に再構成イメージを表示する。この実施形態において、荷物セキュリティ検査システムが直線フィルタ逆投影法のアルゴリズムを使用することによって断層撮影イメージを再構成する場合、ＸＹ平面における収集データの断層撮影イメージが図５に示され、システムによって取得された再構成された断層撮影イメージと透視イメージとが図６に示される。
【００５８】
図５は、手荷物モデルを使用することによるシミュレート実験結果に関する図であり、中心レイヤにおける再構成結果を示す。図５−１は、このモデルの元の図であり、図５−２は、ｘｙ平面において再構成された断層撮影イメージの概略図である。
【００５９】
図６において、上側部分に連続的に配列される四つの図は、それぞれ、手荷物モデルの再構成前と後との元の図、ｘｚ平面及びｙｚ平面における透視イメージを示す概略図であり、図６−１は、手荷物モデルの再構成前の、ｘｚ平面の中心レイヤにおける元の図の概
略図であり、図６−２は、手荷物モデルの再構成後の、ｘｚ平面の中心レイヤにおける透視イメージの概略図であり、図６−３は、手荷物モデルの再構成前の、ｙｚ平面の中心レイヤにおける元の図の概略図であり、図６−４は、手荷物モデルの再構成後の、ｙｚ平面の中心レイヤにおける透視イメージの概略図である。図６−５は、手荷物モデルの再構成後の、ｘｚ平面における透視イメージの概略図である。
実施形態２
図７は、本発明の第二の実施形態による複数の直線状補助経路においてイメージ処理を行う荷物セキュリティ検査システムの平面図である。
【００６０】
この実施形態では、セキュリティ検査システム全体のスキャン処理は、四つの直線状補助経路からなる。四つのＸ線源、すなわち、放射線発生ユニットとして提供される線源Ｉ、線源ＩＩ、線源ＩＩＩ、線源ＩＶである。線源Ｉ、線源ＩＩ、線源ＩＩＩ、線源ＩＶは、Ｘ線管、加速器放射線源又はアイソトープ源とし得る。特定のタイプのＸ線源は、検査対象物の大きさ及び実用の用途によって使用される。
【００６１】
各々のＸ線源は、放射線ビームを開放角４５度以内に照射し、検知器アレイの検知面と対応する線源との間に形成される角度の合計が、１８０度である。
機械的搬送ユニットにおける制御手段は、移動補助経路Ｉ、移動補助経路ＩＩ、移動補助経路ＩＩＩ、及び移動補助経路ＩＶに沿って検査対象物を一定の速度で平行移動するように運ぶための搬送手段を制御する。更に、検査対象物は、移動補助経路の結合部において一定の速度で移動するときに回転しない。
【００６２】
データ収集ユニット４は、線源Ｉ、線源ＩＩ、線源ＩＩＩ、線源ＩＶの反対側にそれぞれ配置された４組の平面アレイ検知器である。平面アレイ検知器の検知面は、機械的搬送ユニットの搬送手段の伝送プラットフォームが配置される箇所の面に垂直である。隣接する二組の平面アレイ検知器の検知面は、１３０度の角度を形成する。
【００６３】
イメージ処理ユニットは、セキュリティ検査システム全体の制御、データ送信、イメージ再構成、データ処理のような作業を実行するためのコンピュータワークステーションである。
【００６４】
データ収集ユニットの４組の平面アレイ検知器によって検知する投影データが、コンピュータワークステーションに入力された後で、コンピュータワークステーションは、受け取った投影データを直線フィルタ逆投影法アルゴリズムにより、検査イメージの透視イメージ、断層撮影イメージ、又は３−Ｄイメージとして再構成し、再構成された透視イメージ、断層撮影イメージ、又は３−Ｄイメージをディスプレイ上に表示する。
【００６５】
この実施形態において、直線フィルタ逆投影法アルゴリズムによって再構成する断層撮影イメージの結果又は直線フィルタ逆投影法アルゴリズムによって再構成される断層撮影イメージ及び透視イメージは、上記の実施形態１におけるものと同一である。簡潔にするために、これ以上の詳細な説明はここではしない。
【００６６】
上述の記載は、本発明の実施形態のみを示し、本発明を制限するために使用されない。本発明において開示される内容によれば、当業者は、本発明の保護範囲に全て含まれ得るべき同一の、代替の解決手段を明らかに考え得る。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明による複数の直線状補助経路上においてイメージ処理を行う荷物セキュリティ検査システムの技術的な解決手段の全体を示すブロック図である。
【図２】L型状平面アレイ検知器の概略図である。
【図３】本発明の第一の実施形態による二つの直線状補助経路においてイメージ処理を行う荷物セキュリティ検査システムの平面図である。
【図４】図３の荷物セキュリティ検査システムにおける単一の直線状補助経路上でのスキャン処理を示す概略図である。
【図５】三次元イメージが、図３に基づく直線フィルタ逆投影法アルゴリズムを使用することによって再構成されるときの、ｘｙ平面における収集データの断層撮影イメージの概略図である。
【図６】図３に基づく直線フィルタ逆投影法アルゴリズムを使用することによって再構成される断層撮影イメージと本発明のシステムによって取得される透視イメージとを示す。
【図７】本発明の第二の実施形態による複数の直線状補助経路においてイメージ処理を行う荷物セキュリティ検査システムの平面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷物セキュリティ検査システムであって、該システムを通過するように移動する検査対象物を検査するためのシステムにおいて、
前記検査対象物を支持し且つ搬送し、前記システム内に前記検査対象物の移動経路を画定するための機械的搬送ユニットと、
前記検査対象物を透過する放射線ビームを発生させるための放射線発生ユニットと、
前記検査対象物を既に透過した放射線についての透過データを収集し且つ前記透過データを処理するためのデータ収集ユニットと、を備え、
前記検査対象物の前記移動経路が、互いに対して所定の角度で配置される少なくとも二つの直線状補助経路を備え、
前記データ収集ユニットが、放射線ビームを検知するための少なくとも二つの検知器アレイを備え、各検知器アレイは一つの直線状補助経路に対応し、各々の前記検知器アレイの検知面が、対応する前記直線状補助経路に平行に配置され、
使用時において、前記放射線発生ユニットと前記データ収集ユニットとが静止しているとともに、前記検査対象物が移動経路に沿って進み、且つ前記検査対象物が前記少なくとも二つの直線状補助経路上を回転することなく平行移動のみすることを特徴とするシステム。
【請求項２】
イメージ処理ユニットを更に備え、
前記データ収集ユニットは、前記イメージ処理ユニットに出力するために前記収集された透過データを投影データに合成し、
該投影データは、前記イメージ処理ユニットによってイメージとして再構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記イメージ処理ユニットによって再構成される前記イメージを表示するための表示ユニットを更に備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記放射線発生ユニットが、全ての検知器アレイによって共有される一つの放射線源を備える、又は、
前記放射線発生ユニットが複数の放射線源を備え、各検知器アレイが一つの放射線源に対応する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記機械的搬送ユニットが、前記検査対象物を支持し且つ搬送するための搬送手段と、前記移動経路に沿った前記検査対象物の移動を制御するための制御手段とを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記機械的搬送ユニットは、前記検査対象物が前記少なくとも二つの直線状補助経路の各々の上を回転することなく平行移動のみするように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記機械的搬送ユニットは、前記検査対象物が前記少なくとも二つの直線状補助経路の各々の上を回転することなく一定の速度で平行移動のみするように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記検査対象物の前記移動経路が、前記少なくとも二つの直線状補助経路における隣接する直線状補助経路の間に結合部を更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記機械的搬送ユニットは、前記検査対象物が前記結合部において回転することなく平行移動のみするように構成される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記機械的搬送ユニットは、前記検査対象物が前記移動経路全体上を回転することなく平行移動のみするように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記機械的搬送ユニットは、前記検査対象物が前記移動経路全体上を回転することなく一定の速度で平行移動のみするように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記放射線発生ユニットと前記データ収集ユニットとが、前記移動経路の両側にそれぞれ設けられる、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記データ収集ユニットが、
前記検知器アレイによって検知された前記放射線ビーム信号を前記透過データに変換するための信号変換回路と、
該信号変換回路からの前記透過データを前記投影データに合成するためのデータ処理回路と、
放射線ビーム信号を検知する前記検知器アレイと前記投影データを伝送する前記データ処理回路との同期特性を制御するための論理制御回路と、
を更に備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記検知器アレイが、直線アレイ検知器又は平面アレイ検知器である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記直線アレイ検知器が等間隔又は等角度で配列され、前記平面アレイ検知器が平面パネル検知器、筒状検知器又はＬ型状検知器である、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記イメージ処理ユニットが、前記投影データを透視イメージ及び断層撮影イメージの一方又は両方として再構成する、請求項２に記載のシステム。
【請求項１７】
前記イメージ処理ユニットが、直線フィルタ逆投影法アルゴリズムによる前記断層撮影イメージを生成する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記検知器アレイが平面アレイ検知器であり、前記イメージ処理ユニットが複数の断層撮影イメージを三次元イメージとして更に合成する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記イメージ処理ユニットが、所定の視角における透視イメージ又は複数の視角における複数の透視イメージを形成するように前記投影データを合成する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
前記イメージ処理ユニットが、検知器の不整合、ハードニング、散乱補正、金属アーチファクト補正、並びにイメージ処理及びパターン認識の五つの処理態様の一つ又は任意の組み合わせを採用することにより前記投影データを処理する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２１】
前記イメージ処理及びパターン認識が、イメージエンハンスメント、エッジ検出、及び危険物知的識別の三つの処理態様の一つ又は任意の組み合わせを含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
それぞれの放射線源と関連する検知器アレイの前記検知面の開放角の合計が、実質上１８０度である、請求項４に記載のシステム。
【請求項１】
荷物セキュリティ検査システムであって、該システムを通過するように移動する検査対象物を検査するためのシステムにおいて、
前記検査対象物を支持し且つ搬送し、前記システム内に前記検査対象物の移動経路を画定するための機械的搬送ユニットと、
前記検査対象物を透過する放射線ビームを発生させるための放射線発生ユニットと、
前記検査対象物を既に透過した放射線についての透過データを収集し且つ前記透過データを処理するためのデータ収集ユニットと、を備え、
前記検査対象物の前記移動経路が、互いに対して所定の角度で配置される少なくとも二つの直線状補助経路を備え、
前記データ収集ユニットが、放射線ビームを検知するための少なくとも二つの検知器アレイを備え、各検知器アレイは一つの直線状補助経路に対応し、各々の前記検知器アレイの検知面が、対応する前記直線状補助経路に平行に配置され、
使用時において、前記放射線発生ユニットと前記データ収集ユニットとが静止しているとともに、前記検査対象物が移動経路に沿って進み、且つ前記検査対象物が前記少なくとも二つの直線状補助経路上を回転することなく平行移動のみすることを特徴とするシステム。
【請求項２】
イメージ処理ユニットを更に備え、
前記データ収集ユニットは、前記イメージ処理ユニットに出力するために前記収集された透過データを投影データに合成し、
該投影データは、前記イメージ処理ユニットによってイメージとして再構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記イメージ処理ユニットによって再構成される前記イメージを表示するための表示ユニットを更に備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記放射線発生ユニットが、全ての検知器アレイによって共有される一つの放射線源を備える、又は、
前記放射線発生ユニットが複数の放射線源を備え、各検知器アレイが一つの放射線源に対応する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記機械的搬送ユニットが、前記検査対象物を支持し且つ搬送するための搬送手段と、前記移動経路に沿った前記検査対象物の移動を制御するための制御手段とを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記機械的搬送ユニットは、前記検査対象物が前記少なくとも二つの直線状補助経路の各々の上を回転することなく平行移動のみするように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記機械的搬送ユニットは、前記検査対象物が前記少なくとも二つの直線状補助経路の各々の上を回転することなく一定の速度で平行移動のみするように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記検査対象物の前記移動経路が、前記少なくとも二つの直線状補助経路における隣接する直線状補助経路の間に結合部を更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記機械的搬送ユニットは、前記検査対象物が前記結合部において回転することなく平行移動のみするように構成される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記機械的搬送ユニットは、前記検査対象物が前記移動経路全体上を回転することなく平行移動のみするように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記機械的搬送ユニットは、前記検査対象物が前記移動経路全体上を回転することなく一定の速度で平行移動のみするように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記放射線発生ユニットと前記データ収集ユニットとが、前記移動経路の両側にそれぞれ設けられる、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記データ収集ユニットが、
前記検知器アレイによって検知された前記放射線ビーム信号を前記透過データに変換するための信号変換回路と、
該信号変換回路からの前記透過データを前記投影データに合成するためのデータ処理回路と、
放射線ビーム信号を検知する前記検知器アレイと前記投影データを伝送する前記データ処理回路との同期特性を制御するための論理制御回路と、
を更に備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記検知器アレイが、直線アレイ検知器又は平面アレイ検知器である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記直線アレイ検知器が等間隔又は等角度で配列され、前記平面アレイ検知器が平面パネル検知器、筒状検知器又はＬ型状検知器である、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記イメージ処理ユニットが、前記投影データを透視イメージ及び断層撮影イメージの一方又は両方として再構成する、請求項２に記載のシステム。
【請求項１７】
前記イメージ処理ユニットが、直線フィルタ逆投影法アルゴリズムによる前記断層撮影イメージを生成する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記検知器アレイが平面アレイ検知器であり、前記イメージ処理ユニットが複数の断層撮影イメージを三次元イメージとして更に合成する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記イメージ処理ユニットが、所定の視角における透視イメージ又は複数の視角における複数の透視イメージを形成するように前記投影データを合成する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
前記イメージ処理ユニットが、検知器の不整合、ハードニング、散乱補正、金属アーチファクト補正、並びにイメージ処理及びパターン認識の五つの処理態様の一つ又は任意の組み合わせを採用することにより前記投影データを処理する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２１】
前記イメージ処理及びパターン認識が、イメージエンハンスメント、エッジ検出、及び危険物知的識別の三つの処理態様の一つ又は任意の組み合わせを含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
それぞれの放射線源と関連する検知器アレイの前記検知面の開放角の合計が、実質上１８０度である、請求項４に記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５−１】
【図５−２】
【図６−１】
【図６−２】
【図６−３】
【図６−４】
【図６−５】
【図７】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５−１】
【図５−２】
【図６−１】
【図６−２】
【図６−３】
【図６−４】
【図６−５】
【図７】
【図４】
【公表番号】特表２００９−５３６３２０（Ｐ２００９−５３６３２０Ａ）
【公表日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５０８０９１（Ｐ２００９−５０８０９１）
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＮ２００７／００１４１３
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１２８２１６
【国際公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【出願人】（５０２１９２５４６）清華大学 (20)
【出願人】（５０３４１４７５１）同方威視技術股▲分▼有限公司 (18)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＮ２００７／００１４１３
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１２８２１６
【国際公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【出願人】（５０２１９２５４６）清華大学 (20)
【出願人】（５０３４１４７５１）同方威視技術股▲分▼有限公司 (18)
【Ｆターム（参考）】
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