基于X射线物质分类方法对容器中液体物质识别的研究

论文摘要

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

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题目的及研究意义
• 1.3 国内外危险品识别的研究状态和主要理论方法
• 1.4 研究的局限性
• 1.5 论文主要工作及内容安排
• 第2章 双能X射线透照探测理论基础
• 2.1 X射线源原理概述
• 2.1.1 X射线源的构成及特性
• 2.1.2 X射线光谱分析
• 2.1.3 X射线与物质的相互作用
• 2.1.4 X射线衰减规律
• 2.2 X射线阵列探测器原理及闪烁体特性研究
• 2.2.1 阵列探测器构成
• 2.2.2 探测器像素尺寸与分辨率的关系
• 2.2.3 探测器工作原理
• 2.2.4 闪烁体特性
• 2.3 X射线阵列探测器工作特性
• 2.3.1 探测器性能测试
• 2.3.2 探测器性能对物质分类的影响
• 2.4 X射线强度对物质分类的影响
• 第3章 物质分类原理及相关技术研究
• 3.1 物质分类基本原理
• 3.1.1 原子序数及有效原子序数
• 3.1.2 双能X射线透照成像物质分类原理
• 3.1.3 物质初步分类
• 3.2 信号灰度对物质分类的影响
• 3.2.1 信号灰度理论基础
• 3.2.2 对物质分类影响
• 3.3 物质分类伪彩色定义
• 3.3.1 伪彩色处理基本理论
• 3.3.2 彩色图像处理模型
• 3.4 不同原子序数物质射线衰减特征分析
• 3.4.1 射线衰减特性
• 3.4.2 不同物质高低能灰度特征
• 3.5 物质的真实灰度级的研究
• 3.5.1 真实灰度级与物质特征信息的关系
• 3.5.2 去除遮挡求解物质真实灰度级
• 3.5.3 去除多重物体重叠效应
• 3.6 本章小结
• 第4章 物质分类算法的实验研究
• 4.1 实验设计及数据采集
• 4.1.1 实验设备介绍
• 4.1.2 实验前设备测试与校准
• 4.1.3 实验数据的获取及处理
• 4.2 线扫描实验
• 4.2.1 曲线拟合
• 4.2.2 常见物质的识别曲线建立
• 4.3 本章小结
• 第5章 液态类物质分类方法研究
• 5.1 液态物质的分类方法
• 5.2 易燃液体识别的实验设计
• 5.2.1 线扫描实验结果
• 5.2.2 曲线拟合
• 5.2.3 实验验证
• 5.2.4 其他几种液体特征曲线的建立
• 5.3 容器中液体物质识别研究
• 5.3.1 安检设备简介和问题基本概述
• 5.3.2 识别高密度容器中的液体类别
• 5.3.3 问题模型
• 5.3.4 获得最优化过程的理想起点
• 5.3.5 得到优化结果
• 5.4 实验结果
• 5.5 本章结论
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢