CT式液体安检成像及物质识别研究

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液态危险物对公共安全造成了威胁,对其准确检测非常迫切。本论文研究X-CT式液体安检技术,主要工作是基于硬件平台的性能研究、重建图像伪影及校正方法研究。  论文介绍了硬件平台的组成及各部分的功能,主要包括X射线源、准直器、探测器和数据采集系统。通过实验研究各部分的性能并提出改进方案,主要包括4个实验,1.X射线源的不稳定性,实验证明该不稳定性具有重复性,针对其重复性的特点,本论文采用了曲线拟合的方法来描述X射线源与时间的关系。2.X射线源的多能级性,实验证明X射线的多能级造成射束硬化,重建图像产生杯状伪影,并影响物质识别。3.系统的信噪比,论文研究了数据采集部分中AD的积分时间、X射线源的电压和束流值对信噪比的影响。4.探测器的一致性,由于晶体本身的特点和做工差异,造成系统中160个探测器的响应不一致。通过线性归一化校正,不一致性得到了大幅度改善,但是并不能完全消除,最终造成重建图像出现环状伪影,经论证该类伪影的影响可忽略。  论文介绍了重建算法理论,主要有三种重建算法:反投影重建算法,滤波反投影重建算法(FBP),迭代重建算法。其中反投影重建算法是理论基础,本论文主要采用FBP算法和迭代法进行图像重建,并分别研究了影响重建图像质量的因素。通过把被测液体放置在不同位置,进行多次测量,用两种算法分别重建图像和计算液体衰减系数,研究了算法的稳定性。选择不同浓度的酒精作为被测物,研究两种算法是否会影响分辨液体。  硬件性能研究的实验中,得出X射线的多能级会造成射束硬化。论文最后研究了射束硬化对液体识别的影响,并提出钢板校正和线性校正方法。通过测试塑料瓶、玻璃瓶和金属瓶盛装水和不同浓度酒精的密度,验证了这两种方法的有效性。
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