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両眼立体視・マルチエネルギー透過画像を用いて材料を識別する方法

国内特許コード P150011607
掲載日 2015年3月30日
出願番号 特願2008-199394
公開番号 特開2009-036769
登録番号 特許第5366467号
出願日 平成20年8月1日(2008.8.1)
公開日 平成21年2月19日(2009.2.19)
登録日 平成25年9月20日(2013.9.20)
優先権データ
  • 200710119871.5 (2007.8.2) CN
  • 200810081325.1 (2008.2.25) CN
発明者
  • 謝 亜麗
  • 苗 齊田
  • 彭 華
  • 康 克軍
  • 胡 海峰
  • 陳 志強
  • 曹 学光
  • 唐 傳祥
  • 顧 建平
  • 王 学武
  • 温 宏勝
  • 何 ▲ばい▼
  • 劉 燿紅
  • 孫 尚民
  • 宋 全偉
  • 林 津
  • 丁 先利
出願人
  • 同方威視技術股▲分▼有限公司
  • 清華大学
発明の名称 両眼立体視・マルチエネルギー透過画像を用いて材料を識別する方法
発明の概要 【課題】両眼立体視・マルチエネルギー透過画像を用いて材料を識別する方法を提供する。
【解決手段】両眼立体視・マルチエネルギー透過画像を用いて、放射線方向に重なっている物体に対して、その中で放射線吸収の主要成分である障害物を剥離し、本来放射線吸収の副次成分であるため明らかでなかった物体を明らかになるようにし、その材料属性(例えば有機物、混合物、金属等)が識別できる。本発明の方法によれば、放射線方向における非主要成分に対して材料識別ができ、これはコンテナに遮られている爆発物、麻薬等その他の有害物を自動識別することの基礎となる。
【選択図】図6
従来技術、競合技術の概要



放射線結像技術は、高エネルギーX線の透過能力によって、接触しない状態で物体の内部を透過し、物体の透過画像を取得する。大型物体の検査において、従来技術では、走査放射線結像の動作原理は放射源がX線を出射し、X線が被検体を透過し検出器によって受信された後、電気信号に変換され画像取得システムに入力され、画像取得システムが画像信号をコンピュータのディスプレイに入力して検出された画像を表示する。一般的には、放射線結像によって形成された透過画像はX線ビームが透過した物体全体の投影であって、深さ方向の情報が含まれてない。若し、複数の物体が放射線入射方向に沿って放置された場合、形成される走査画像は走査ビーム方向に沿って物体全体が重なって形成された画像であって、他の物体の後ろに遮られた物体に対して検査するのに不利であるとともに、透過画像の材料に対して識別することもできない。上記の問題を解決するために、放射線結像分野では、より成熟された主体再構築技術はPC断層走査技術を採用する。しかし、この技術には、設備が複雑で、コストが高いだけでなく、大型物体に対して高速に検査することが出来なく、通過率が低くて、更に、透過物体の材料が識別できないという欠点がある。





なお、両眼立体視放射線透過画像処理技術は、検出空間における異なる断層深さにある物体を画像から剥離することによって、障害物を除去する放射線結像技術である。この技術を利用して透過画像からいずれかの重なった物体を剥離すると、被障害物が画像で更に明確になるが、材料属性に対しては識別できない。マルチエネルギー透過画像識別技術は、特定の物体が異なるエネルギー放射線に対する減衰能力が異なるという特性を利用して、材料の属性、例えば、有機物、混合物、金属等を識別する放射線透過画像処理技術である。しかしながら、物体が重なったとき、この技術は減衰の主要部分を占める物体の属性しか識別できない。若し、識別しようとする物体が減衰全体量のほんの少ししか占めていない場合には、この技術を利用して物体の属性を識別することが出来ない。

産業上の利用分野



本発明は、放射線結像技術分野に関し、特に両眼立体視・マルチエネルギー透過画像を用いて材料を識別する方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
両眼立体視・マルチエネルギー透過画像を用いて材料識別及び結像を行う方法であって、
1)一定の角度をなす2つのX線を被検体に透過させることによって、左透過画像及び右透過画像を取得し、前記左透過画像及び右透過画像のそれぞれを分割し、物体テンプレートを取得するステップと、
2)前記左透過画像及び右透過画像における前記物体テンプレートのマッチングを行うことにより、深さ方向における複数の断層を含む断層画像を生成するステップと、
3)いずれかのエネルギーの前記左透過画像及び右透過画像に対し前記ステップ1)および2)を繰り返して、いずれかのエネルギーにおける断層画像をそれぞれ取得するステップと、
4)各断層ごとに、異なるエネルギーの断層画像を合併して、所定のエネルギーのうち全てのエネルギーによる各断層の断層画像を取得するステップと、
5)各断層において前記合併された断層画像の階調再構築を行うステップと、
6)各断層において前記合併された断層画像における階調再構築に成功した物体に対して材料識別を行うステップと、を含むことを特徴とする方法。

【請求項2】
前記ステップ1)において、エッジ抽出アルゴリズムを用いて前記左透過画像及び右透過画像を分割することを特徴とする請求項1に記載の方法。

【請求項3】
前記左透過画像及び右透過画像を分割するステップは、
1)画像のエッジを抽出するステップと、
2)画像の閉鎖エッジを取得するステップと、
3)取得した閉鎖エッジに対して画像の分割を行うステップと、を更に含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。

【請求項4】
前記ステップ2)において、分割の結果に対してマッチングを行う時に、左分割結果及び右分割結果の幾何的特徴に応じてマッチングを行うことを特徴とする請求項1に記載の方法。

【請求項5】
前記ステップ2)において、分割の結果に対してマッチングを行うことは、
以上の物体の属性集合に、対応する重みを割り当てるステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。

【請求項6】
前記ステップ2)において、透過画像の深さ方向における断層画像を生成することは、左側面図、右側面図のマッチング結果及び対応する絶対視差値によって実現されることを特徴とする請求項1に記載の方法。

【請求項7】
前記ステップ5)において、各断層において前記合併された断層画像を再構築するステップは、前記合併された断層画像の各断層において、背景エリアと直接隣接する一番外部側の物体の階調値を背景エリアの階調値から引く演算を行い、さらに、二番目外層の物体に対して同様な処理を行い、マッチングされた物体の全てが完了するまで、上記の過程を繰り返すことを特徴とする請求項1に記載の方法。

【請求項8】
前記ステップ5)において、各断層において前記合併された断層画像を再構築することは、
1)物体を利用して階調再構築の候補となる物体集合を生成するステップと、
2)前記物体集合から1の物体を特定するステップと、
3)特定した物体に背景と隣接したエッジがあるかを確認するステップと、
4)特定した物体に背景と隣接するエッジがあると、物体の階調を再構築し、物体が他の物体に遮られたら、その障害物の階調を再構築するステップと、
5)画像から当該物体を除去するステップと、を含み、
全ての物体の階調再構築が完了されるまでステップ2)からステップ5)を繰り返して、物体集合中の物体に対して階調再構築を行うことを特徴とする請求項1に記載の方法。

【請求項9】
前記画像のエッジを抽出するステップにおいて、Sobelエッジ検出演算子とCannyエッジ検出演算子とを共に用いてエッジを抽出することを特徴とする請求項3に記載の方法。

【請求項10】
前記Sobelエッジ検出演算子は、デジタル画像{f(i,j)}の各ピクセルに対して上、下、左、右の隣接ピクセル階調の重みの差を調査し、一番近い隣接ピクセルの重みは大きくて、二番目に近い隣接ピクセルの重みは小さいことを特徴とする請求項9に記載の方法。

【請求項11】
前記Cannyエッジ検出演算子を用いてエッジを抽出するステップは、
1)ガウスフィルターを利用して画像の平滑化を行うステップと、
2)第一次偏導関数の有限差分を利用して勾配の大きさ及び方向を計算するステップと、
3)勾配の大きさに対して非最大抑制を行うステップと、
4)二重閾値アルゴリズムを利用して、エッジを検出・連結するステップと、を含む請求項9に記載の方法。

【請求項12】
前記ステップ1)において、画像の閉鎖エッジを取得する時に、エッジピクセルの勾配の大きさ又は勾配の方向での類似性によってそれを連結することを特徴とする請求項4に記載の方法。

【請求項13】
前記ステップ3)において、特定した物体に背景と隣接するエッジがあると、物体の階調を再構築し、障害物があると、同時に障害物の階調を再構築し、物体集合及び画像から当該物体を除去することを特徴とする請求項8に記載の方法。

【請求項14】
エネルギーの両眼立体視透過画像に対して、階調再構築、オリジナル画像物体除去を行って、物体再構築階調画像を生成し、エネルギーの階調画像の再構築を完了するステップと、
次のエネルギーを選択して上記のステップを繰り返し、最後に全てのエネルギーの物体再構築階調画像を1つの集合に統合するステップと、を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。

【請求項15】
前記ステップ6)における識別は、
左側面図、右側面図のそれぞれのマッチングされた、各エネルギーの階調が再構築された物体に対して、順番に階調差異分析、材料識別、カラー画像生成の処理を行うステップと、
全ての物体の処理を完了した後、断層の順番に応じて異なる断層における各物体の識別効果画像に統合するステップと、
を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。

【請求項16】
放射線源(1)、左検出器アレイ(4)、右検出器アレイ(5)、左画像取得システム(6)、右画像取得システム(7)及びコンピュータ処理システム(8)を備える両眼立体視・マルチエネルギー走査放射線結像システムであって、
前記放射線源(1)は、マルチエネルギーX線の発生器であって、エネルギーの異なるX線ビームを発生することができるものであり、
前記左検出器アレイ(4)は、エネルギーの異なるX線を受信して電気信号に変換し左画像取得システム(6)に入力するものであり、
前記右検出器アレイ(5)は、エネルギーの異なるX線を受信して電気信号に変換し右画像取得システム(7)に入力するものであり、
前記左画像取得システム(6)は、左検出器アレイ(4)からの電気信号を受信し、当該電気信号から左画像データを取得するものであり、
前記右画像取得システム(7)は、右検出器アレイ(5)からの電気信号を受信し、当該電気信号から右画像データを取得するものであり、
前記コンピュータ処理システム(8)は
1)前記左画像取得システム(6)及び前記右画像取得システム(7)からの左、右画像データを受信し、前記左、右画像データに基づいて左透過画像及び右透過画像を取得し、前記左透過画像及び右透過画像のそれぞれを分割し、物体テンプレートを取得するステップと、
2)前記左透過画像及び右透過画像における前記物体テンプレートのマッチングを行うことにより、深さ方向における複数の断層を含む断層画像を生成するステップと、
3)いずれかのエネルギーの前記左透過画像及び右透過画像に対し前記ステップ1)および2)を繰り返して、いずれかのエネルギーにおける断層画像をそれぞれ取得するステップと、
4)各断層ごとに、異なるエネルギーの断層画像を合併して、所定のエネルギーのうち全てのエネルギーによる各断層の断層画像を取得するステップと、
5)各断層において前記合併された断層画像の階調再構築を行うステップと、
6)各断層において前記合併された断層画像における階調再構築に成功した物体に対して材料識別を行うステップと
を実行するものであることを特徴とする両眼立体視・マルチエネルギー走査放射線結像システム。

【請求項17】
放射線源(1)から出射したX線を受信し、対称または非対称の、一定の夾角をなす2つのX線を出射するビームコントローラ(2)をさらに備えることを特徴とする請求項16に記載の両眼立体視・マルチエネルギー走査放射線結像システム。

【請求項18】
前記ビームコントローラ(2)は、両スリットコリメータであることを特徴とする請求項17に記載の両眼立体視・マルチエネルギー走査放射線結像システム。

【請求項19】
前記両スリットコリメータには、放射線源から出射されるX線を対称または非対称の、一定の夾角をなすビームセクタにする2つのコリメーションスリットが設けられていることを特徴とする請求項18に記載の両眼立体視・マルチエネルギー走査放射線結像システム。

【請求項20】
前記検出器アレイは、「L」型検出器であることを特徴とする請求項16に記載の両眼立体視・マルチエネルギー走査放射線結像システム。

【請求項21】
前記コンピュータ処理システム(8)は、左、右画像データに基づいて、コンピュータのディスプレイに検出された物体の画像をそれぞれ表示することもできることを特徴とする請求項16に記載の両眼立体視・マルチエネルギー走査放射線結像システム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
分野
  • 物理学
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