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先進技術X射線安檢設備發展現狀

時間:2016-12-12 14:23來源:未知 作者:漢中安防 點擊:
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引言

  先進技術(AdvanceTechnologyAT)X射線安檢設備的概念是由美國FAA/TSA在2000年后首先提出的,是指采用先進的X射線檢測硬件和先進的炸藥/液體自動探測軟件組成X射線安檢系統。為此,美國FAA/TSA提出了相應的先進技術(AT)X射線安檢設備的檢測方法。第一代先進技術(AT1)X射線安檢設備的檢測方法主要針對交運行李X射線安檢設備,真實雙能量X射線探測方式是對第一代先進技術(AT1)X射線安檢設備的硬件要求。在滿足硬件條件下,炸藥探測能力則通過一套嚴格的檢測方法進行測試。滿足第一代先進技術(AT1)X射線安檢設備要求的設備有德國海曼公司的HI-SCAN10065EDS、美國L-3公司VIS-HR、公安部一所的EDS-T10080等。2008年美國TSA推出了第二代先進技術(AT2)X射線安檢設備的概念,第二代先進技術(AT2)X射線安檢設備的檢測方法主要針對手提行李X射線安檢設備,多視角X射線探測方式是對第二代先進技術(AT2)X射線安檢設備的硬件要求,在滿足硬件條件下,除了進行炸藥探測外還增加了液體探測能力的測試。滿足第二代先進技術(AT2)X射線安檢設備要求的設備有美國rapiscan公司的620DV、德國海曼公司的HI-SCAN6040aTiX、公安部的FISCANEDS-MV6040等。AT1和AT2X射線安檢設備的參數規格不一致,特點和工作環境也各不相同,為此本文對此進行綜述,介紹其設備結構、原理、特點和使用范圍,同時對AT1和AT2設備也做了針對性的探討與比較,最后對AT技術發展趨勢提出展望。(漢中安防監控

  一、第一代先進技術(AT1)X射線安檢設備概述

  (一)AT1X射線安檢設備的原理

  真實雙能量X射線探測方式是對第一代先進技術(AT1)X射線安檢設備的硬件要求,在危險品自動探測過程中,因為物質對不同能量X射線的衰減率上存在差異,所以利用高低能量的雙能X射線對物質材料進行自動識別。通?梢詫⑻囟ㄎ镔|對高能X射線的衰減量比上低能X射線的衰減量,或者低能比上高能。由于這一比值因不同材料而不同,因此可以作為區分物質的一種重要手段,并用K值來表示這一比值,且K值與物質的原子序數Z值有著十分密切的聯系。真實雙能量X射線探測方式采用兩套高能和低能兩套獨立的X射線源和探探測器系統,分別產生的高能X射線和低能X射線用于材料探測,其原理圖如圖1所示。真實雙能量X射線探測方式的技術特點是X射線能譜上不混疊,因此具有較高的材料分辨精度。而常規的雙能量X射線安檢設備均采用一個X射線源對應高能和低能兩套探測器的探測方式,即夾心探測的工作模式,因此與真實雙能量X射線探測方式相比,夾心探測的工作模式材料分辨精度較低。

 

  圖1雙能X射線自動探測設備系統構成

 。ǘ〢T1X射線安檢設備

  1.德國海曼公司的HI-SCAN10065EDS設備

  HI-SCAN10065EDS設備(如圖2所示)集成了兩套獨立的X光源,可對X光源的兩個能譜進行徹底分離,從而最佳區分不同材料的特性,尤其是可根據爆炸物的化學成份進行爆炸物探測,系統識別行李內有可疑物品時,將產生一幅X光圖像,并自動在圖像中的可疑區域加上紅框。該設備既可以單機獨立使用,也可集成到行李處理系統中,主要用于第一級安檢。該設備主要特點有:

 。1)清晰的圖像和1500個箱包/小時的吞吐量;

 。2)低維護平臺和輻射量少;

 。3)符合歐洲民用航空協會(ECAC)的要求;

 。4)高可靠性的自動探測爆炸物系統。

 

  圖2HI-SCAN10065EDS

  2.公安部一所的EDS-T10080

  FISCANEDS-T10080是最新型的檢查交運行李的真實雙能量X射線安全檢查設備(如圖3所示),該設備采用以雙路系統控制和計算機數字圖像處理與顯示技術為核心的最新技術、采用頂照式雙X射線源、雙探測器的結構,獲得了能譜單色性能較好的雙能量X射線,保證了對材料的高分辨率,使得圖像更為清晰、鮮明,更便于對被檢測物品的識別。該設備的主要特點有:

 。1)自動爆炸物探測能力;

 。2)能夠通過雙能計算被檢物的有效原子序數;

 。3)通過了美國FAA/TSA測試,符合FAA/TSA對炸藥探測設備的技術要求,并獲得了產品認證;

 。4)能夠通過學習擴充炸藥數據庫。

 

  圖3FISCANEDS-T10080

  3.L-3公司VIS-HR

  L-3VIS-HR是高精度自動爆炸物檢測系統(EDS)(如圖4所示),該多級系統能做出快速而準確地自動決定,并為圖像分析員提供做出2級決定所需的數據,同時繼續檢查行李,不會因此而中斷行李流和分類流程,同時輕型VIS-HR也能夠滿足快速強大爆炸物檢測。該設備的特點有:

 。1)清晰的圖像和高達1800個箱包/小時的吞吐量;

 。2)緊湊型自動EDS,是符合歐盟2級標準的系統中占用空間最小的一種;

 。3)通過民事航空局的技術部(STAC)的歐盟委員會規則(EC)2級標準認證;

 。4)提供VIS-HR升級包。

 

  圖4L-3公司VIS-HR

  二、第二代先進技術(AT2)X射線安檢設備概述

 。ㄒ唬〢T2X射線安檢設備的原理

  多視角X射線探測方式是對第二代先進技術(AT2)X射線安檢設備的硬件要求,該類設備的探測視角不但充分滿足了安檢人員從各種角度觀察包裹的需求,而且也為確定可疑物品的空間輪廓提供了大量的信息,從而可以計算物體的密度,并能得到更為精確的材料值。AT2X射線檢查設備是在單視角的基礎上在通道方向上依次部署多組射線源-探測器設備,如圖5所示,每組射線源-探測器設備對應一個視角。視角的排布由通道空間的聯立掃描角度和安檢員便于觀察來決定。這些視角至少有一個是雙能的,以獲得物質的材料信息。包裹進入通道,依次進過每組射線源-探測器設備,形成圖像數據。

 

  圖5多視角X射線自動探測裝置結構示意簡圖

 。ǘ〢T2X射線安檢設備

  1.公安部第一研究所的EDS-MV6040

  FISCANEDS-MV6040擁有先進的雙能X射線材料分辨技術與靜態截面斷層重建技術,利用雙能量X射線圖像獲得行李物品的材料特征,通過多視角投影圖像重建物品的截面,進行危險區分割、背景剔除、匹配等算法分析處理,獲得物品的密度特征,從而在材料與密度兩維特征上達到對物品的準確物性探測,達到對隨身攜帶行李的可疑物品的快速檢測。該設備的主要特點是:

 。1)采用4視角多能量X射線探測方式;

 。2)能夠通過多個視角探測被檢物的有效原子序數和密度;

 。3)較好的液體探測能力;

 。4)能夠顯示多個視角的高質量、高分辨率圖象,具有超強的圖像處理功能;

 。5)能夠通過學習擴充炸藥和液體數據庫。

 

  圖6EDS-MV6040

  2.L-3公司的ACX?6.4-MV系統

  作為AT2機的領先者,L-3公司已經開發出一種具有可靠性和運作效率的準確性檢測系統,它擁有對危險物品的敏感檢測設備,采用自動威脅檢測算法,具有自動警報功能,減少了錯誤警報,提高了安檢站處理效率。ACX?6.4-MV(如圖7所示)將業內最精密的爆炸物威脅檢測算法與強大的多視角檢查技術相結合,從而捕捉箱包或物體的3幅視角的數據,為操作員提供任意兩幅高品質圖像。它既符合TSA檢查站和空運貨物的要求,也滿足通過歐盟C類LEDS認證,同時作為先進的隨身行李X光安檢系統,該設備還獲得了DFT的認可。該設備的主要特點是:

 。1)成熟的基于MVT-HR檢查行李系統的自動檢測爆炸技術,散射檢測增強?技術提供了優于板材炸藥的自動檢測;

 。2)多個獨立的X射線源,每一個不同的視角,提供最好的能見度;

 。3)與現有設備緊湊結合;

 。4)最好的成像與透明色,沒有“光環”效應或其他扭曲;

 。5)控制方式采用觸摸操作(專利技術);

 。6)吞吐率高,每小時能夠掃描700個;

 。7)對于網絡威脅圖像注入,擁有最佳的威脅掃描的分辨率。

 

  圖7ACX?6.4-MV

  3.Rapiscan公司的620DV

  Rapiscan公司的620DV是一種先進的安檢站檢查的檢查系統,它是為航空和其他高安全性應用而設計的。它配備了一個長640毫米寬430毫米的高開放式通道,并采用創新的雙視角技術生成一個對檢測對象的水平和垂直方向的視角,通過提供兩個視角,它為安檢員提供了一個豐富的空間立體信息,這就減少了需要重新定位和重新掃描包裹的時間,從而提高了檢測率和吞吐量,如圖8所示。620DV也符合歐盟C類LEDS標準,同時也獲得了TSA的認證。該設備的主要特點是:

 。1)產生多個視圖的被掃描對象,從而使安檢員有更多的機會識別爆炸物和其他潛在的威脅,從而加快篩選過程,同時提高機場的安全;

 。2)含有功能豐富的OS600系統軟件,快速鎖定潛在威脅的位置;

 。3)能夠精確探測液體炸藥;

 。4)安裝方便,維護簡單;

 。5)可配備一個自動存儲箱和轉移系統,無需操作員收集和整理箱。

 

  圖8620DV

  4.德國海曼公司的6040aTiX

  HI-SCAN6040aTiX是一種高性能的多方位監察系統,可以對旅客隨身攜帶行李自動進行實時的探測和查明,它使用幾個獨立的高能射線源,每一個射線源都配有極為精密、高端的X射線感應裝置,如圖9所示。由于使用了優化算法,它的誤報率得以極大降低,從而使其探測能力遠遠優于其它相同類型的自動探測系統,通過使用最先進的計算機技術,系統甚至可以在不妨礙正常安全檢查工作的情況下,實時進行復雜的分析。它的雙視角工作模式使得評估過程快速并且可靠,同時它也通過最新的技術,使得安全性得到極大的提高。該設備的主要特點有:

 。1)液體炸藥探測能力;

 。2)集成的放射傳感器(可選);

 。3)靜態CT斷層掃描技術;

 。4)通過獨立視角對物質密度和有效原子序數進行分析;

 。5)兩個高分辨率視角(雙視角);

 。6)高分辨率XADA傳感器技術;

 。7)可識別的用戶接口和操作。

 

  圖96040aTiX

  三、AT1和AT2X射線安檢設備的比較

  AT2機比AT1機擁有更清晰、更明確的圖像,能夠對系統的增強算法和程序進行升級,該設備也已經趨于小型化,并擁有較高的檢查速度,這更有利于它們代替AT1機;AT2機自動識別能力遠超過AT1機,多個視角的數據為物品的空間形態分析提供了豐富的空間立體信息,每個視角的投影數據聯立可計算物質的密度信息,同時有助于減少物品遮擋重疊帶來的探測困難。AT1機雖然探測速度快,但不具備密度計算能力,僅靠材料信息常常將材料值接近的安全物品和危險品混淆起來,例如各種水果等。相比之下,AT2機能提供物質“材料一密度”二維信息,提高了物質的分辨能力,使可靠的自動探測成為可能;此外,AT2機還有一個更穩定的、易維護的平臺和一個更小的外形的爆炸物探測系統。不僅如此,AT2系統還提供了最新的技術能力,比如自動檢測算法、威脅圖像投影、可選擇的視角位置、散裝爆炸算法等。

  表1AT1和AT2X射線安檢設備的比較

 
適用對象
傳送速度
輻射劑量
視角
液體炸藥探測能力
計算物質密度
EDS
誤報率
AT1機
交運行李
0.5米/秒
<5微格瑞
單視角
較大
AT2機
手提行李
0.2米/秒
5~15個微格瑞
多視角

  四、AT2X射線安檢設備發展趨勢

  目前,面對日益嚴峻的恐怖威脅,多視角安檢設備已經在世界各國廣泛使用,正全面淘汰老式的單視角的AT1機。例如在2010年10月基地組織陰謀企圖在空中炸毀美國的貨機,它利用激打印機在墨盒內裝了高爆太安400克,連續通過了幾個機場的AT1機而沒有被發現,這是基地組織最復雜的炸彈裝置,而在AT2機就能檢測出來,世界各大安檢設備生產商正在努力或已經推出了更新型號的多視角安檢設備來滿足用戶更高的要求。實現快速化、自動化、精確化、多目標的檢查是國際上對安檢設備發展的目標,但是由于多視角設備成本高、輻射劑量大、三維視圖的重建還存有一定問題,因此在較長時間內,傳統的安檢設備仍將部分存在,多種技術融合的檢查方式是安檢設備的發展趨勢。在此背景下,確保乘客和安檢員沒有受到過多的X射線輻射劑量,實現液態爆炸物的快速探測、遠距離探測、隱蔽探測是安檢技術的研究熱點。液態安檢技術的產品和設備與全球日趨嚴峻的安全形勢、日益提高的安全需求之間還存在比較大的差距,從目前國內外的情況來看,即使美國、英國、以色列等這樣防范嚴密的國家也沒有成熟的探測液體炸彈的技術,于是AT2機的高精度液體探測就成為制造廠商追逐的新目標,使得它能夠更加精確地計算物質的材料值和密度,具備較強的在包裹內、容器內探測燃爆物的能力,成為新一代的安檢設備的主力。

 

 

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(責任編輯:漢中安防)

 

 

文章作者:漢中安防監控
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