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先进技术X射线安检设备发展现状

时间:2016-12-12 14:23来源:未知 作者:汉中安防 点击:
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引言

  先进技术(AdvanceTechnologyAT)X射线安检设备的概念是由美国FAA/TSA在2000年后首先提出的,是指采用先进的X射线检测硬件和先进的炸药/液体自动探测软件组成X射线安检系统。为此,美国FAA/TSA提出了相应的先进技术(AT)X射线安检设备的检测方法。第一代先进技术(AT1)X射线安检设备的检测方法主要针对交运行李X射线安检设备,真实双能量X射线探测方式是对第一代先进技术(AT1)X射线安检设备的硬件要求。在满足硬件条件下,炸药探测能力则通过一套严格的检测方法进行测试。满足第一代先进技术(AT1)X射线安检设备要求的设备有德国海曼公司的HI-SCAN10065EDS、美国L-3公司VIS-HR、公安部一所的EDS-T10080等。2008年美国TSA推出了第二代先进技术(AT2)X射线安检设备的概念,第二代先进技术(AT2)X射线安检设备的检测方法主要针对手提行李X射线安检设备,多视角X射线探测方式是对第二代先进技术(AT2)X射线安检设备的硬件要求,在满足硬件条件下,除了进行炸药探测外还增加了液体探测能力的测试。满足第二代先进技术(AT2)X射线安检设备要求的设备有美国rapiscan公司的620DV、德国海曼公司的HI-SCAN6040aTiX、公安部的FISCANEDS-MV6040等。AT1和AT2X射线安检设备的参数规格不一致,特点和工作环境也各不相同,为此本文对此进行综述,介绍其设备结构、原理、特点和使用范围,同时对AT1和AT2设备也做了针对性的探讨与比较,最后对AT技术发展趋势提出展望。(汉中安防监控

  一、第一代先进技术(AT1)X射线安检设备概述

  (一)AT1X射线安检设备的原理

  真实双能量X射线探测方式是对第一代先进技术(AT1)X射线安检设备的硬件要求,在危险品自动探测过程中,因为物质对不同能量X射线的衰减率上存在差异,所以利用高低能量的双能X射线对物质材料进行自动识别。通常可以将特定物质对高能X射线的衰减量比上低能X射线的衰减量,或者低能比上高能。由于这一比值因不同材料而不同,因此可以作为区分物质的一种重要手段,并用K值来表示这一比值,且K值与物质的原子序数Z值有着十分密切的联系。真实双能量X射线探测方式采用两套高能和低能两套独立的X射线源和探探测器系统,分别产生的高能X射线和低能X射线用于材料探测,其原理图如图1所示。真实双能量X射线探测方式的技术特点是X射线能谱上不混叠,因此具有较高的材料分辨精度。而常规的双能量X射线安检设备均采用一个X射线源对应高能和低能两套探测器的探测方式,即夹心探测的工作模式,因此与真实双能量X射线探测方式相比,夹心探测的工作模式材料分辨精度较低。

 

  图1双能X射线自动探测设备系统构成

  (二)AT1X射线安检设备

  1.德国海曼公司的HI-SCAN10065EDS设备

  HI-SCAN10065EDS设备(如图2所示)集成了两套独立的X光源,可对X光源的两个能谱进行彻底分离,从而最佳区分不同材料的特性,尤其是可根据爆炸物的化学成份进行爆炸物探测,系统识别行李内有可疑物品时,将产生一幅X光图像,并自动在图像中的可疑区域加上红框。该设备既可以单机独立使用,也可集成到行李处理系统中,主要用于第一级安检。该设备主要特点有:

  (1)清晰的图像和1500个箱包/小时的吞吐量;

  (2)低维护平台和辐射量少;

  (3)符合欧洲民用航空协会(ECAC)的要求;

  (4)高可靠性的自动探测爆炸物系统。

 

  图2HI-SCAN10065EDS

  2.公安部一所的EDS-T10080

  FISCANEDS-T10080是最新型的检查交运行李的真实双能量X射线安全检查设备(如图3所示),该设备采用以双路系统控制和计算机数字图像处理与显示技术为核心的最新技术、采用顶照式双X射线源、双探测器的结构,获得了能谱单色性能较好的双能量X射线,保证了对材料的高分辨率,使得图像更为清晰、鲜明,更便于对被检测物品的识别。该设备的主要特点有:

  (1)自动爆炸物探测能力;

  (2)能够通过双能计算被检物的有效原子序数;

  (3)通过了美国FAA/TSA测试,符合FAA/TSA对炸药探测设备的技术要求,并获得了产品认证;

  (4)能够通过学习扩充炸药数据库。

 

  图3FISCANEDS-T10080

  3.L-3公司VIS-HR

  L-3VIS-HR是高精度自动爆炸物检测系统(EDS)(如图4所示),该多级系统能做出快速而准确地自动决定,并为图像分析员提供做出2级决定所需的数据,同时继续检查行李,不会因此而中断行李流和分类流程,同时轻型VIS-HR也能够满足快速强大爆炸物检测。该设备的特点有:

  (1)清晰的图像和高达1800个箱包/小时的吞吐量;

  (2)紧凑型自动EDS,是符合欧盟2级标准的系统中占用空间最小的一种;

  (3)通过民事航空局的技术部(STAC)的欧盟委员会规则(EC)2级标准认证;

  (4)提供VIS-HR升级包。

 

  图4L-3公司VIS-HR

  二、第二代先进技术(AT2)X射线安检设备概述

  (一)AT2X射线安检设备的原理

  多视角X射线探测方式是对第二代先进技术(AT2)X射线安检设备的硬件要求,该类设备的探测视角不但充分满足了安检人员从各种角度观察包裹的需求,而且也为确定可疑物品的空间轮廓提供了大量的信息,从而可以计算物体的密度,并能得到更为精确的材料值。AT2X射线检查设备是在单视角的基础上在通道方向上依次部署多组射线源-探测器设备,如图5所示,每组射线源-探测器设备对应一个视角。视角的排布由通道空间的联立扫描角度和安检员便于观察来决定。这些视角至少有一个是双能的,以获得物质的材料信息。包裹进入通道,依次进过每组射线源-探测器设备,形成图像数据。

 

  图5多视角X射线自动探测装置结构示意简图

  (二)AT2X射线安检设备

  1.公安部第一研究所的EDS-MV6040

  FISCANEDS-MV6040拥有先进的双能X射线材料分辨技术与静态截面断层重建技术,利用双能量X射线图像获得行李物品的材料特征,通过多视角投影图像重建物品的截面,进行危险区分割、背景剔除、匹配等算法分析处理,获得物品的密度特征,从而在材料与密度两维特征上达到对物品的准确物性探测,达到对随身携带行李的可疑物品的快速检测。该设备的主要特点是:

  (1)采用4视角多能量X射线探测方式;

  (2)能够通过多个视角探测被检物的有效原子序数和密度;

  (3)较好的液体探测能力;

  (4)能够显示多个视角的高质量、高分辨率图象,具有超强的图像处理功能;

  (5)能够通过学习扩充炸药和液体数据库。

 

  图6EDS-MV6040

  2.L-3公司的ACX?6.4-MV系统

  作为AT2机的领先者,L-3公司已经开发出一种具有可靠性和运作效率的准确性检测系统,它拥有对危险物品的敏感检测设备,采用自动威胁检测算法,具有自动警报功能,减少了错误警报,提高了安检站处理效率。ACX?6.4-MV(如图7所示)将业内最精密的爆炸物威胁检测算法与强大的多视角检查技术相结合,从而捕捉箱包或物体的3幅视角的数据,为操作员提供任意两幅高品质图像。它既符合TSA检查站和空运货物的要求,也满足通过欧盟C类LEDS认证,同时作为先进的随身行李X光安检系统,该设备还获得了DFT的认可。该设备的主要特点是:

  (1)成熟的基于MVT-HR检查行李系统的自动检测爆炸技术,散射检测增强?技术提供了优于板材炸药的自动检测;

  (2)多个独立的X射线源,每一个不同的视角,提供最好的能见度;

  (3)与现有设备紧凑结合;

  (4)最好的成像与透明色,没有“光环”效应或其他扭曲;

  (5)控制方式采用触摸操作(专利技术);

  (6)吞吐率高,每小时能够扫描700个;

  (7)对于网络威胁图像注入,拥有最佳的威胁扫描的分辨率。

 

  图7ACX?6.4-MV

  3.Rapiscan公司的620DV

  Rapiscan公司的620DV是一种先进的安检站检查的检查系统,它是为航空和其他高安全性应用而设计的。它配备了一个长640毫米宽430毫米的高开放式通道,并采用创新的双视角技术生成一个对检测对象的水平和垂直方向的视角,通过提供两个视角,它为安检员提供了一个丰富的空间立体信息,这就减少了需要重新定位和重新扫描包裹的时间,从而提高了检测率和吞吐量,如图8所示。620DV也符合欧盟C类LEDS标准,同时也获得了TSA的认证。该设备的主要特点是:

  (1)产生多个视图的被扫描对象,从而使安检员有更多的机会识别爆炸物和其他潜在的威胁,从而加快筛选过程,同时提高机场的安全;

  (2)含有功能丰富的OS600系统软件,快速锁定潜在威胁的位置;

  (3)能够精确探测液体炸药;

  (4)安装方便,维护简单;

  (5)可配备一个自动存储箱和转移系统,无需操作员收集和整理箱。

 

  图8620DV

  4.德国海曼公司的6040aTiX

  HI-SCAN6040aTiX是一种高性能的多方位监察系统,可以对旅客随身携带行李自动进行实时的探测和查明,它使用几个独立的高能射线源,每一个射线源都配有极为精密、高端的X射线感应装置,如图9所示。由于使用了优化算法,它的误报率得以极大降低,从而使其探测能力远远优于其它相同类型的自动探测系统,通过使用最先进的计算机技术,系统甚至可以在不妨碍正常安全检查工作的情况下,实时进行复杂的分析。它的双视角工作模式使得评估过程快速并且可靠,同时它也通过最新的技术,使得安全性得到极大的提高。该设备的主要特点有:

  (1)液体炸药探测能力;

  (2)集成的放射传感器(可选);

  (3)静态CT断层扫描技术;

  (4)通过独立视角对物质密度和有效原子序数进行分析;

  (5)两个高分辨率视角(双视角);

  (6)高分辨率XADA传感器技术;

  (7)可识别的用户接口和操作。

 

  图96040aTiX

  三、AT1和AT2X射线安检设备的比较

  AT2机比AT1机拥有更清晰、更明确的图像,能够对系统的增强算法和程序进行升级,该设备也已经趋于小型化,并拥有较高的检查速度,这更有利于它们代替AT1机;AT2机自动识别能力远超过AT1机,多个视角的数据为物品的空间形态分析提供了丰富的空间立体信息,每个视角的投影数据联立可计算物质的密度信息,同时有助于减少物品遮挡重叠带来的探测困难。AT1机虽然探测速度快,但不具备密度计算能力,仅靠材料信息常常将材料值接近的安全物品和危险品混淆起来,例如各种水果等。相比之下,AT2机能提供物质“材料一密度”二维信息,提高了物质的分辨能力,使可靠的自动探测成为可能;此外,AT2机还有一个更稳定的、易维护的平台和一个更小的外形的爆炸物探测系统。不仅如此,AT2系统还提供了最新的技术能力,比如自动检测算法、威胁图像投影、可选择的视角位置、散装爆炸算法等。

  表1AT1和AT2X射线安检设备的比较

 
适用对象
传送速度
辐射剂量
视角
液体炸药探测能力
计算物质密度
EDS
误报率
AT1机
交运行李
0.5米/秒
<5微格瑞
单视角
较大
AT2机
手提行李
0.2米/秒
5~15个微格瑞
多视角

  四、AT2X射线安检设备发展趋势

  目前,面对日益严峻的恐怖威胁,多视角安检设备已经在世界各国广泛使用,正全面淘汰老式的单视角的AT1机。例如在2010年10月基地组织阴谋企图在空中炸毁美国的货机,它利用激打印机在墨盒内装了高爆太安400克,连续通过了几个机场的AT1机而没有被发现,这是基地组织最复杂的炸弹装置,而在AT2机就能检测出来,世界各大安检设备生产商正在努力或已经推出了更新型号的多视角安检设备来满足用户更高的要求。实现快速化、自动化、精确化、多目标的检查是国际上对安检设备发展的目标,但是由于多视角设备成本高、辐射剂量大、三维视图的重建还存有一定问题,因此在较长时间内,传统的安检设备仍将部分存在,多种技术融合的检查方式是安检设备的发展趋势。在此背景下,确保乘客和安检员没有受到过多的X射线辐射剂量,实现液态爆炸物的快速探测、远距离探测、隐蔽探测是安检技术的研究热点。液态安检技术的产品和设备与全球日趋严峻的安全形势、日益提高的安全需求之间还存在比较大的差距,从目前国内外的情况来看,即使美国、英国、以色列等这样防范严密的国家也没有成熟的探测液体炸弹的技术,于是AT2机的高精度液体探测就成为制造厂商追逐的新目标,使得它能够更加精确地计算物质的材料值和密度,具备较强的在包裹内、容器内探测燃爆物的能力,成为新一代的安检设备的主力。

 

 

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(责任编辑:汉中安防)

 

 

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