DE69629906T3

DE69629906T3 - Nachweis von sprengstoffen und anderer schmuggelware unter verwendung transmittierter und gestreuter röntgenstrahlung

Info

Publication number: DE69629906T3
Application number: DE69629906T
Authority: DE
Inventors: D. Kristoph KRUG; F. William AITKENHEAD; F. Richard EILBERT; H. Jeffrey STILLSON; A. Jay STEIN
Original assignee: L3 Communications Security and Detection Systems Inc
Current assignee: L3 Security and Detection Systems Inc
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1996-09-24
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2016-09-25
Also published as: ATE249621T1; WO1997012231A1; AU7372296A; DE69629906T2; DE69629906D1; ES2207686T5; EP0793804B2; EP0793804A1; WO1997012228A1; US5600700A; AU7513196A; EP0793804B1; EP0793804A4; ES2207686T3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Röntgenstrahleninspektionssysteme zum Untersuchen von Paketen oder Gepäckstücken. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Systeme, die Röntgenstrahlung, die von dem untersuchten Paket oder Gepäckstück gestreut wird, verwendet um Waffen, Sprengstoffe oder andere Schmuggelware zu detektieren.
Hintergrund der Erfindung
Über die letzten Jahre hinweg haben sich Röntgenstrahleninspektionssystemefür Gepäck von einfachen Röntgenstrahlenabbildungssystemen, die komplett abhängig von der Interpretation eines Bedienungspersonals waren, hin zu anspruchsvolleren automatischen Systemen entwickelt, die automatisch bestimmte Arten von Schmuggelware oder Formen von Objekten in Gepäckstücken, wie es z. B. in der DE-A-4 210 516 und EP-0459648 offenbart ist, entwickelt. Die anspruchsvolleren Inspektionssysteme setzten Einzelenergie- oder Doppelenergie-Röntgenstrahlung, die durch das untersuchte Gepäck gesendet wird, ein. Einige Systeme haben eine Einzelansichtquellendetektoranordnung verwendet, während andere Doppelansicht- oder Mehrfachansichtordnung verwenden. Die Einzel- oder Doppelansichtsysteme tasten im Allgemeinen Gepäck, während es sich auf dem Transportmittel bzw. -band bewegt ab, und zwar mittels eines Fächerstrahls oder eines abtastenden, schart gebündelten Strahls (scanning pencil beam) aus Röntgenstrahlen, um Projektionsbilder vorzusehen. Die Systeme der Mehrfachansicht-CT-Bauart tasten im Allgemeinen stationäres Gepäck ab und verarbeiten die Daten entsprechend der Absorption von Röntgenstrahlen, um eine Querschnittsansicht des Inhalts des Gepäcks zu rekonstruieren. Diese Systeme zeigen im Allgemeinen ihre Entscheidung durch Markieren von Objekten oder Regionen in dem untersuchten Gepäck in verschiedenen Farben.
Die Doppel-Energie-Inspektionssysteme können außerdem das Verhältnis der Dämpfungswerte bei den zwei Energien verwenden, um zwischen Niedrig-Z-Materialien (z.B. Kunststoffe), Hoch-Z-Materialien (z.B. Metallen) zu unterscheiden. Viele Inspektionssysteme können jedoch nicht Schmuggelware erkennen, wenn diese durch ein Material mit hoher Dichte, wie z.B. ein Metallblech, abgedeckt ist.
Um ein Material mit niedriger Dichte im Gepäck zu lokalisieren verwenden einige Inspektionssysteme beides, übertragene und gestreute Strahlung. Solche Systeme verwenden eine Röntgenstrahlenquelle, die sich auf einer Seite eines Inspektionsbereichs befindet, und einen Detektor, der sich auf der anderen Seite des Inspektionsbereichs befindet. Die Röntgenstrahlquelle sendet einen Fächerstrahl oder einen abtastenden gebündelten Strahl von Röntgenstrahlen, die durch das zu untersuchende Gepäckstück gesendet werden und durch den Detektor detektiert werden. Diese Systeme können ebenfalls einen Detektor für nach vorne gestreute Röntgenstrahlung verwenden, der sich in der Nähe des Detektors für übertragene Röntgenstrahlen befindet, um Photonen zu detektieren, die durch das beleuchtete Objekt aus dem Weg des übertragenen Strahls heraus gestreut werden. Ein Rückstreuungsdetektor bzw. Rückstreudetektor befindet sich im Allgemeinen auf derselben Seite wie die Röntgenstrahlenquelle und detektiert Photonen, die zurück aus dam Strahlenweg heraus durch das Objekt gestreut werden. Die Systeme können ein Übertragungsbild und beide Streubilder für eine Bedienungsperson anzeigen, die dann entscheidet, ob Schmuggelware im Gepäck befindlich ist, und zwar basierend auf der Form und Lage der dargestellten Gegenstände. Diese Systeme können ebenfalls digital das Streuungsbild manipulieren und einen ausgewählten Parameter, der einer bestimmten Schmuggelware zugeordnet ist, z. B. ein Hiehogramm, erzeugen, der dann mit einer vorbestimmten Charakteristik der getesteten Schmuggelware verglichen wird. Diese Systeme können ebenfalls einen Alarm auslösen, wenn die Schmuggelware detektiert ist.
Im Allgemeinen sind viele Röntgenstrahlenübertragungssysteme nicht in der Lage, effektiv Niedrig-Z-Materialien (wie z. B. Kunststoffe oder Plastiksprengstoffe) effektiv zu detektieren, insbesondere wenn diese Objekte mit einem dünnen Querschnitt geformt werden, da sie eine relativ geringe Dämpfung der Röntgenstrahlen bewirken. Andererseits sind einige Röntgenstrahlenstreuungssysteme nicht in der Lage beständig Waffen, Sprengstoffe oder Drogen, die sich tief in dem Gepäck angeordnet befinden, zu identifizieren. Einige Röntgenstrahlensysteme haben einen zu geringen Durchsatz für eine Verwendung als eine Reiheninspektionseinrichtung an dem Flughafen. Es besteht ein Bedarf nach einer Hochgeschwindigkeitsröntgenstrahlinspektionsvorrichtung, die zuverlässig Waffen und verschiedene Sprengstoffe (oder andere Schmuggelware) die verschiedene Formen und Größen besitzen und sich an einem beliebigen Ort in dem zu untersuchenden Gepäck befinden, zu detektieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Im Allgemeinen detektiert das Röntgenstrahleninspektionssystem verschiedene Arten von Schmuggelware (z.B. Waffen, Drogen, Geld, Plastiksprengstoffe wie C4, RDX; Semptex, Seismoplast, PE4 oder andere Sprengstoffe wie TNT, Dynamit, 4MX, PETN, ANFO) die sich im Gepäck befinden können, und zwar mittels der Detektierung von beiden, der Röntgenstrahlung die durch das Gepäck übertragen wird und die an dem Gepäck gestreut wird.
Eine Röntgenstrahlen- bzw. Röntgenstrahlinspektionsvorrichtung zum Detektieren eines spezifischen Materials von Interesse (typischerweise Schmuggelware) in Gegenständen verschiedener Größe und Formen beinhaltet ein Röntgenstrahlenquellensystem, das sich an dem Inspektionsbereich befindet und konstruiert ist, um ein zu prüfendes Gepäckstück oder ein Paket gegenüber einem Strahl von Röntgenstrahlung auszusetzen, so wie ein Röntgenstrahlungsdetektionssystem, das an dem Inspektionsbereich angeordnet ist und zum Detektieren von Röntgenstrahlung modifiziert durch den überprüften Gegenstand konstruiert ist, das einen Detektor für gestreute Röntgenstrahlung umfasst. Die Röntgenstrahlungsinspektionsvorrichtung beinhaltet außerdem einen Dimensionsdetektor der konstruiert ist, um eine ausgewählte Dimension des geprüften Gegenstandes zu messen, so wie ein Interfacesystem, das mit dem Röntgenstrahldetektionssystem verbunden ist und von diesem gestreute Röntgenstrahlungsdaten und von dem Dimensionsdetektor Dimensionsdaten empfängt, wobei das Interfacesystem konstruiert ist, um die gestreuten Röntgenstrahlungsdaten und die Dimensionsdaten anzufordern, und wobei die Räntgenstrahlungsinspektionsvorrichtung einen Computer beinhaltet, der betriebsmäßig mit dem Interfacesystem verbunden ist, um die angeforderten Röntgenstrahl- und Dimensionsdaten vom Intefacesystem zu empfangen. Der Computer ist programmiert, um die Daten für die Erkennung eines bestimmten Materials von Interesse in dem überprüften Gegenstand zu erkennen und das Vorhandensein in dem überprüften Gegenstand anzuzeigen.
Die Röntgenstrahlinspektionsvorrichtung beinhaltet einen oder mehrere Dimensionsdetektoren, die sich an verschiedenen Positionen an oder in der Nähe des Inspektionsbereichs befinden. Die Erfindung sieht verschiedene Typen von Dimensionsdetektoren vor, die optische Strahlung im UV- bis zum IR-Bereich oder Ultraschallbereich vorsieht. Alternativ kann der Dimensionsdetektor einen mechanischen Sensor verwenden, der eine Position oder eine ausgewählte Dimension des untersuchten Gegenstandes misst.
In einem Ausführungsbeispiel beinhaltet der Dimensionsdetektor eine optische Quelle, einen optischen Detektor und einen Prozessor. Die optische Quelle, die sich am Inspektionsbereich befindet, ist so konstruiert, dass sie optische Strahlung in dem Ultraviolett- bis Infrarotbereich in Richtung des überprüften Gegenstandes ausstrahlt. Der optische Detektor, der sich an dem Inspektionsbereich befindet, ist so konstruiert, dass er optische Strahlung, die zum Tell durch den untersuchten bzw. überprüften Gegenstand modifiziert ist, detektieren kann. Der Prozessor, der verbunden ist, um optische Daten von dem optischen Detektor zu empfangen, ist so konstruiert, dass er die ausgewählte Dimension des untersuchten Gegenstandes messen kann.
In einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst der Dimensionsdetektor einen Ultraschall-Transducer bzw. Wandler, der sich in der Nähe des Inspektionsbereichs befindet, und konstruiert ist, um Ultraschallwellen in Richtung des untersuchten Gegenstandes abzugeben, und um Ultraschallwellen, die von dem untersuchten Gegenstand, von dem Transportmittel oder einer anderen Oberfläche im Inspektionsbereich reflektiert werden, zu detektieren. Dieser Dimensionsdetektor umfasst ebenfalls einen Prozessor, der verbunden ist, um Ultraschalldaten von dem Ultraschallwandler zu empfangen und konstruiert ist, um die ausgewählte Dimension des untersuchten bzw. überprüften Gegenstandes zu messen.
Die Röntgenstrahlinspektionsvorrichtung beinhaltet eine oder mehrere Röntgenstrahlquellensysteme. Das Röntgenstrahlquellensystem strahlt Pulse eines Fächerstrahls von Röntgenstrahlung einer Energie, oder von zumindest zwei im Wesentlichen unterschiedlichen Energien, aus. Die Vorrichtung kann zwei Röntgenstrahlenquellensysteme verwenden, die zwei diskrete Fächerstrahlen ausstrahlen, die durch einen festen Abstand beabstandet sind. Diese Fächerstrahlen können auf dem überprüften Gegenstand in demselben Winkel gerichtet sein, oder es können verschiedene Inspektionswinkel verwendet werden. Alternativ kann das Röntgenstrahlquellensystem einen oder mehrere abtastende, gebündelte Röntgenstrahlen bzw. Röntgennadelstrahlen (scanning x-ray pencil beams) verwenden.
Die Röntgenstrahleninspektionsvorrichtung beinhaltet mehrere Röntgenstrahlendetektionssysteme, die gestreute oder übertragene und gestreute Röntgenstrahlung mittels mehrerer verschiedener Geometrien detektieren. Die gestreute Strahlung kann Schmuggelware identifizieren, die normalerweise keine bestimmte Form mit sich führt und nur leicht die übertragene Strahlung aufgrund ihrer Konfiguration, geringen Dichte oder niedrigen Atomzahl Z dämpft. Es können ein oder mehrere Röntgenstrahlenrückstreudetektionssysieme und ein oder mehrere Röntgenstrahlenvorwärtsstreudetektionssysteme, die Röntgenstrahlung, die in verschiedenen Winkeln von verschiedenen Oberflächen des überprüften Gegenstandes gestreut wird, detektieren. Jedes Detektionssystem beinhaltet eine oder mehrere Anordnungen von Röntgenstrahlendetektoren, die in einer linearen, kreisförmigen oder halbkugelförmigen Geometrie angeordnet sind. Jedes Detektionssystem kann ebenfalls mit einer Auslenkungseinheit verbunden sein, die konstruiert und angeordnet ist, um die Detektoranordnung in eine ausgewählte Position relativ zu dem Inspektionsbereich und dem geprüften Gegenstand zu bewegen bzw. zu rotieren.
Die Röntgenstrahlinspektionsvorrichtung beinhaltet eine Anzeige, die betriebsmäßig mit dem Computer verbunden ist, und für ein Anzeigen von ausgewählten Bilddaten, die einen ausgewählten Bereich des Gegenstandes darstellen, konstruiert und angeordnet ist. Das Bild wird aus den Röntgenstrahlübertragungsdaten, den Röntgenstrahlrückstreudaten oder den Röntgenstrahlvorwärtsstreudaten oder basierend auf einer Kombination hiervon erzeugt. Das Bild kann ebenfalls basierend auf einer ausgewählten Signatur eines bestimmten Materials von Interesse kreiert werden, wobei diese Signatur mittels der Röntgenstrahlübertragungsdaten, der Röntgenstrahlrückstreudaten oder der Röntgenstrahlvorwärtsstreudaten und den Dimensionsdaten berechnet wird. Die Röntgenstrahlinspektionsvorrichtung kann außerdem ein Benutzinterface enthalten, das betriebsmäßig mit dm Computer verbunden ist, und so konstruiert und angeordnet ist, dass es dem Bedienungspersonal ermöglicht, verschiedene Bilder des Bereichs des überprüften Gegenstandes zu erhalten. Das Benutzerinterface ermöglicht es außerdem einem Bedienungspersonal mit dem Erkennungsprozess zu interagieren und eine zusätzliche Entscheidung hinsichtlich des Vorliegens des spezifischen Materials von Interesse in dem überprüften Gegenstand zu treffen.
Die Röntgenstrahlinspektionsvorrichtung ist ein Präzisionsröntgenstrahlübertragungs- und Streudetektionsaufbau, der die Streuungsstrahlbilder bzw. Streustrahlbilder mit dem Übertragungsbild mittels einer Fächerstrahlgeometrie und einer einzigartigen bzw. eindeutigen Kollimation ausrichtet. Diese Kollimation erlaubt es die Daten der verschiedenen Detektionsanordnungen auf einer Bereich-zu-Bereich-Basis zu verarbeiten und zu vergleichen. Die Vorrichtung führt eine Serie von Auto-Kalibrierungs- und und Normalisierungssequenzen durch, um normalisierte Datensätze zu erzeugen und gleicht die gestreuten Daten relativ zu den übertragenen Dämpfungsdaten ab, um abgeglichene Streudaten zu erhalten, die intrinsische Materialinformationen besitzen. Die Normalisierungs- und Abgleichungssequenzen verwenden Dimensionsdaten, die von einem oder mehreren Dimensionsdetektoren geliefert werden. Die Vorrichtung verwendet dann diese räumlich korrelierten und abgeglätteten Präzisionsdaten um automatisch Gefahrenobjekte, wie z.B. dünne Flächen- bzw. Schichtelemente aus Sprengstoffen oder Schmuggelware, angeordnet in verschiedenen Konfigurationen und versteckt in Gepäck oder anderen Gegenständen, die von Terroristen oder Schmugglern benutzt werden, zu detektieren. Die Dimensionsdetektordaten sind ebenfalls nützlich für die Bewertung der Übertragungsstrahlungsdaten, z.B, durch eine verbesserte Genauigkeit der Massen- und Dichteschätzung dieser Objekte. Die Massen- und Dichteinformation dient dazu die Häufigkeit eines falschen Alarms zu senken und die Gefahrendetektierung zu verbessern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Seitenansicht einer Röntgenstrahlengepäckinspektionsvorrichtung.
1A zeigt in der Form eines Diagramms die Gesamtarchitektur des Detektionsalgorithmusses.
2 und 2A zeigen schematische Ansichten eines Rückstreuungsdetektors, der in der Vorrichtung der 1 verwendet wird.
2B zeigt in der Form eines Diagramms die Elektronik des Streu- bzw. Streuungsdetektors.
3 und 3A zeigen schematische Seitenansichten eines Vorwärtsstreudetektors, der in der Vorrichtung der 1 verwendet wird.
4 zeigt schematisch einen Übertragungsdetektor, der in Vorrichtung der 1 verwendet wird.
5 und 5A zeigen schematisch einen Dimensionsdetektor, der in der Vorrichtung der 1 eingesetzt wird.
5B zeigt Höhendaten eines Pakets, die durch den Dimensionsdetektor der 4 gemessen wurden.
5C zeigt schematisch eine alternative Ausführungsform des Dimensionsdetektors.
6 ist ein Schaltungsdiagramm einer Röntgenquelle die in der Vorrichtung der 1 verwendet wird.
7 ist ein Blockdiagramm, das Hardware und Datenorganisation der Vorrichtung der 1 anzeigt.
8 und 8A zeigen in der Form eines Diagramms die Kalibrierung und Normalisierung der gemessenen Daten.
9 zeigt schematisch eine weitere Röntgen- bzw. Röntgenstrahlungsquelle-Detektorgeometrie der Röntgenstrahlgepäckinspektionsvorrichtung der 1.
10 zeigt schematisch die Röntgenstrahlgepäckinspektionsvorrichtung, die einen Arbeitsplatz und einen separaten CT-Scanner für die weitere Inspektion beinhaltet.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Bezugnehmend auf 1 umfasst ein Röntgenstrahlinspektionssystem 10 ein Transportmittel 20 angetrieben durch einen Motor 21, und konstruiert zum Transport von Gepäckgegenständen oder Paketen (24A, 24B, 24C ...) von einem Ladebereich 26 durch einen Inspektionsbereich 30 zu einem Entladebereich 28. Der Inspektionsbereich 30 beinhaltet einen Satz von Photozellen 32, ein Röntgenstrahlquellensystem 40, drei Röntgendetektorsysteme 60, 80 und 100 und einen Dimensiondetektor 120. Gepäckgegenstände 24A, 24B, 24C haben die Maximalhöhe von 457 mm um zwischen der Transportmitteloberfläche und einer Begrenzungsplatte 22 und der Maximalbreite von 1016 mm hindurchzupassen. (Ein anderes Ausführungsbeispiel des in spektionssystems ist im Detail in dem U.S. Patent 5,319,547, das durch Bezugnahme aufgenommen ist, und zwar so, als wäre dessen Inhalt im Folgenden hier angeführt, offenbart.)
Das Inspektionssystem 10 beinhaltet außerdem ein Dateninterfacesystem und ein Computersystem, was alles im Detail in Verbindung mit der 7 beschrieben werden wird. Das Computersystem beinhaltet einen VME-basierten 80386 Hostcomputer, der mit einem Netzwerk von „Super-Mikro"-1860-basierten Computern verknüpft ist, und zwar mit einer Architektur, die zur erweiterbaren parallelen Datenverarbeitung in einer Multiple-Instruction Multiple Data (MIMD) Konfiguration konfiguriert ist. Die verarbeiteten Daten werden über den VME-Bus an eine intelligente Grafikkarte, die einen TMS34020 Grafikprozessor beinhaltet, geschickt. Die Bilddaten werden auf einem 1024 × 1280 Pixel, hochaufgelösten Monitor angezeigt.
Fotozellen 32, die sich am Eingang des Inspektionsbereichs 30 befinden, fühlen den Eintritt eines Gepäckgegenstandes oder Pakets ab und senden ein Steuersignal an das Computersystem über das Datenintertacesystem, Der Computer aktiviert den Dimensionsdetektor 120, der die Höhe (25H) des überprüften bzw. zu überprüfenden Gepäckstücks 24B registriert und außerdem dessen Breite (25W) und Länge (25L) detektieren kann. Das Computersystem aktiviert außerdem das Röntgenstrahlquellensystem 40, das gepulste Doppelenergie-Röntgenstrahlen 44, die in einen Fächerstrahl von Röntgenstrahlung 45 ausgerichtet bzw. kollimiert sind, und die das überprüfte Gepäck 24B treffen, aussendet. Die übertragene Röntgenstrahlung wird durch den Übertragungsdetektor 60 detektiert. Weiter wird die Röntgenstrahlung, die von den oberen Schichten des Gepäcks 24B gestreut wird, durch einen Rück-Streuungsdetektor 80 detektiert, und Röntgenstrahlung, die von den unteren Schichten des Gepäcks 24B gestreut wird, wird durch den Vorwärts-Streuungs-Detektor 100 detektiert.
Bezug nehmend auf die 1A verwenden die Erkennungsalgorithmen im Allgemeinen digitalisierte Übertragungsdaten 78, Rückstreuungs- bzw. Rückstreudaten 98, Vorwärtsstreuungs- bzw. Vorwärtsstreudaten 118 und Höhendaten 128. Die verschiedenen Algorithmen verwenden diese Datenquellen in verschiedenen Kombinationen, um Sprengstoffe und Sprengvorrichtungen oder Schmuggelware in einer Vielzahl von Zielkonfigurationen zu detektieren.
Bezug nehmend auf die 2 und 2A beinhaltet der Rückstreudetektor einen Kollimator 84, eine Anordnung von 21 Röntgenstrahldetektoren 86 und die entsprechende Elektronik. Rück-Streudetektor 80 befindet sich in einer abgeschirmten Box 81, und ist gerade außerhalb der Ebene des Röntgenfächerstrahls 45 montiert. Die Box 81 ist auf der hinteren Seite des Fächerstrahls 45 direkt über dem Transportmittelteil, der den Fächerstrahl 45 verlässt, montiert. Der Kollimator 84 ist aus einem dünnen, dichten Material (z. B. Blei, Zinn, Kupfer) fabriziert, und ist so konstruiert, dass er ein hohes Kollimationsverhältnis besitzt, Der Kollimator 84 definiert die Sicht eines jeden Detektors 86, wobei diese Sicht parallel zu der Sicht des Röntgenstrahlübertragungsdetektors 68 (unten beschrieben) ist bzw. zu sehen ist. Obwohl die Rückstrahlung in alle Richtungen gestreut ist, empfängt der jeder Röntgenstrahldetektor 86 Strahlung 85 die primär von dem oberen Teil des bestrahlten Gepäcks 24B gestreut wird. Weiterhin kann die Compton-Strahlung, die durch den Rück-Streudetektor 86 detektiert wird, mittels der Lage und Orientierung mit den Röntgenstrahldämpfungsdaten, die durch den Übertragungsdetektor 60 detektiert werden, korreliert werden.
Ebenfalls Bezug nehmend auf die 2B beinhaltet jeder Rückstreuröntgenstrahldetektor 86 einen Nal-Kristall 87 (oder einen anderen Szintillationskristall bzw. -schirm oder -papier), der sich an dem Detektionsfenster einer Fotoelektronenvervielfacherröhre (photomultiplier tube (PMT)) 88 verbunden mit einem Hochspannungsbiasnetzwerk 89A und einer Energieversorgung 89 angeordnet ist. Die Energieversorgung 89 ist eine Versorgung der DC-DC-Wandlerbauart. Innerhalb der Box 81 und verbunden mit jeder PMT 88 sind Konditionierungs-, Verstärkungs- und Verarbeitungsschaltungen. Die Schaltungen beinhalten einen Vorverstärker 91, einen Integrator 92, eine Abtast- und Halteschaltung 93, einen Multiplexer 95 und einen Analog-zu-Digital-Wandler 97. Die Rückstreuungsröntgenstrahlung 85 trifft erregt im Kristall 87 sichtbares Licht, das durch PMT 88 detektiert wird. Das Detektorsignal wird durch Vorverstärker 91 verstärkt und über eine ausgewählte Sammelzeit durch Integrator 92 integriert. Eine Abtast- und Halteschaltung 93 (sample and hold circuit) behält das integrierte Signal bis es durch einen Acht-Kanal-Mulitplexer 95, der Detektorsignale von sieben Detektoren empfängt, ausgelesen wird. Nachdem das verarbeitete Analogsignal durch einen Analog-zu-Digital-Wandler 97 digitalisiert wird, werden digitalisierte Daten 98 an die Streu-Interface Baugruppe (scatter Interface board (SCIB)) gesendet.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann eine Auslenkungseinheit 82 an der Box 81 befestigt sein. Die Auslenkungseinheit 82 bewegt den Detektor 80 auf eine ausgewählte Position relativ zu dem Inspektionsbereich und Gepäck 24B. Die Auslenkeinheit beinhaltet eine Servoanordnung, die auf Signale von dem Dimensiondetektor 120 anspricht, und die die Box 81 auf einer Schiene 83 bewegt. Durch Bewegung des Streudetektors bzw. Streuungsdetektors 80 auf eine ausgewählte Position werden die Streudetektordaten hinsichtlich des variablen Abstands von der Oberfläche des Gepäcks 24B zu der Detektoranordnung 86 kompensiert. Diese Kompensierung erhöht das Signalzu-Rausch-Verhältnis in den Streudaten und verbessert somit die Detektionswahrscheinlichkeit von Gefahrenobjekten in Gepäck mit verschiedenen Größen.
Bezug nehmend auf 3 beinhaltet ein Vorwärts-Streuungsdetektor 100 einen Kollimator 104, einen Anordnung von 28 Röntgenstrahlendetektoren 106 und die entsprechende Elektronik. Vorwärtssteuerungsdetektor 100 befindet sich in einer abgeschirmten Box 101 montiert unterhalb der Platte bzw. Deck 19, und zwar gerade außerhalb der Ebene des Röntgenfächerstrahls 45 und gerade oberhalb des Übertragungsdetektors 60. Das meiste der Röntgenstrahlung, die an dem Boden des Gepäcks 24B ankommt, wird direkt zum Detektor 60 übertragen, wobei jedoch ein Teil der Strahlung in alle Richtungen gestreut wird, Ebenfalls Bezug nehmend auf 3A ist der Kollimator 104 so konstruiert, dass die Sicht eines jeden Röntgenstrahldetektors 106 so eingestellt ist, dass er Röntgenstrahlen 105 empfängt, die von den ersten zwei Zentimetern bis drei Zentimetern der Bodenoberfläche des Gepäcks 24B gestreut werden. Weiterhin stellt Kollimator 104 die Sicht eines jeden Detektors 106 so ein, dass sie parallel zu der Sicht einer ausgewählten Anzahl von Röntgenstrahlenübertragungsdetektoren 68 ist. Somit können die Stellen, die durch die Detektoranordnung 106 beobachtet werden können, räumlich zu den Stellen korreliert werden, die durch die Hauptdetektoranordnung 68 beobachtet werden. Jeder Röntgenstrahldetektor 106 beinhaltet einen CdWO₄-Kristall 108 (oder einen anderen Szintillationskristall oder -papier), der sich an dem Detektionsfenster einer Fotoelektrodenvervielfacherröhre (photo multiplier tube (PMT)) 110, verbunden mit einer Hochspannungsenergieversorgung 112, angeordnet ist. Die Vorwärtsstreuungsdetektoranordnung 106 verwendet eine Elektronik ähnlich zu der Elektronik der Rückstreuungsdetektoranordnung 86, gezeigt in der 2B.
Bezug nehmend auf die 4 beinhaltet der Röntgenstrahlenübertragungsdetektor 60 eine L-geformte Anordnung 68 von 960 Detektoren, die konstruiert sind um den Röntgenfächerstrahl 45 in hohen und niedrigen Energiebändern, übertragen durch Gepäck 24B zu detektieren. Jeder Detektor beinhaltet eine Fotodiode mit großer Fläche 70, wobei ein Szintillationsmaterial 72 über dessen aktive Fläche mit einem optisch transparenten Epoxy geklebt ist. Ähnlich wie für die Streuungsdetektoren wandelt, wenn die Anordnung 68 Röntgenstrahlung ausgesetzt ist, das Szintillationsmaterial, einige der Röntgenstrahlen in sichtbare Photonen um, die dann durch die Fotodioden 70 detektiert werden und in kleine elektrische Ströme umgewandelt werden. Dieses Signal wird durch einen Vorverstärker 74 verstärkt und die Ausgabe wird an einen Multiplexer 76 gesendet, Der Multiplexer verteilt acht Signale gleichzeitig über acht analoge Busse an die Analog-zu-Digital-(A/D)-Umwandlungsbaugruppe 77 (7).
Der Übertragungsdetektor 60 liefert an eine Detektor-Interface-Baugruppe (DIB) 160 der 7 einen digitalisierten Strom von Werten (78), die Hoch- und Niedrig-Röntgenstrahlungsbanddetektionswerte und optionale „dark current" bzw. Dunkelstrom"-Werte (die auch ein Nachglühen des Szintillators beinhalten) für jeden Detektor pro Röntgenstrahlenpuls repräsentieren. Die DIB-Baugruppe kann eine Dunkelstromsubtrahierung ausführen, um Hoch(H)- und Tief-(L)-Röntgendaten, die hinsichtlich des Dunkelstromes korrigiert sind, zu erzeugen. Ähnlich kann die SCIB-Baugruppe Hoch-(H)- und Tief-(L)-Röntgenstreuungsdaten, die hinsichtlich des Dunkelstromes korrigiert sind und durch den Vorwärtsstreuungsdetektor und den Rückwärtsstreuungsdetektor detektiert werden, erzeugen.
Bezug nehmend auf die 5 und 5A ist der Dimensionsdetektor 120 ein optischer Detektor, der eine Anordnung aus 40 IR-Licht emittierenden Dioden (LEDs) 122 und aus 40 entsprechenden positionsempfindlichen Dioden (position sensitive diodes (PSDs)) 127 beinhaltet; die Anordnung operiert wie folgt. Jede LED 122 emittiert einen gepulsten IR-Strahl 124 mit einer konstanten Frequenz, der durch eine Fokussierlinse 123 tritt und die obere Oberfläche des Transportmittels 20 oder des Gepäcks 24B bestrahlt. Das reflektierte IR-Licht (124A) wird durch eine Linse 126 fokussiert und durch PSD 127 detektiert. Ein optischer Kollimator 125 kann verwendet werden, um die gegenseitige Beeinflussung zwischen den individuellen LEDs zu reduzieren. PSD 127 gibt Analogspannungssignale Va (127A) und Vb (127B) entsprechend einer Stelle des Strahls auf ihrer Oberfläche aus. In einem Differentialdetektionsschema werden die Spannungssignale verstärkt (128A, 128B) und synchron (129A, 129B) mit der „an"-Pulszeit der LEDs detektiert. Die Ausgabe der Detektionsstufe wird dann tiefpassgefiltert (130A, 130B) und an einen Analog-zu-Digital-Wandler 131 mittels eines Signaldemultiplexers vorgesehen.
Diese Signale repräsentieren die gesamtoptische Leistung empfangen durch die PSD und die Position des fokussierten Lichtstrahls entlang der Länge der PSD. Das Verhältnis einer jeden Kanalsignatur zu der Gesamtsumme von beiden Kanälen stellt die Position der Mitte der Lichtenergie relativ zu dem aktiven Gebiet der PSD dar. Die Abstandsdaten werden mittels einer Triangulation durch einen Prozessor wie folgt berechnet:
wobei

K₁: ist ein horizontaler Abstand der Detektorlinse 126 zu LED 122 multipliziert mit dem senkrechten Abstand der Linse 126 zu PSD 127;
K₂: ist eine PSD Positionsumwandlungskonstante;
K₃: ist eine Mittelpunktkonstante, wenn Va – Vb – Za + Zb = 0 ist;
K₄: ist ein Abstand der Detektorlinse zu dem Messungs-O-Punkt;
Za = ZLEDa + ZaDb: ist eine Detektorkanal-A-Nullausgabe;
Zb = ZLEDb + ZaDb: ist eine Detektorkanal-B-Nullausgabe; und
Va und Vb: sind Ausgabespannungen aus der PSD.

Wenn das Gepäck 24B sich auf dem Transportmittel 20 bewegt, sammelt der Dimensionsdetektor 120 für jeden Pixel die Abstandsdaten. Wenn der Abstand zwischen der Transportmitteloberfläche und jeder Laserdiode bekannt ist, kann ein Prozessor die detektierten Daten wieder berechnen um die Höhendaten des Gepäcks 24B zu erhalten. Die Höhendaten (d. h. die Oberflächentopologie) des sich bewegenden Gepäcks, und zwar gemessen durch den Dimensionsdetektor 120, werden in der 5b gezeigt. Die Höhenauflösung des Dimensionsdetektors 120 ist ungefähr 1 cm bis 2 cm. Wenn ein Pixel einen unnormalen Wert oder einen „keine Daten"-Wert zurückgibt, schätzt das System den fehlenden Wert anhand einer Durchschnittsbildung der Daten der umgebenden Pixel.
Da die zu untersuchenden Gegenstände verschiedene Höhen und Größen besitzen, sind die Streustrahlungsdetektoreffizienzen stark abhängig von dem Abstand zwischen dem Streuungszielobjekt und dem Streuungsdetektor. Der Dimensionsdetektor liefert die Abstandsdaten, die verwendet werden um die Streudetektordaten zu normalisieren, um hinsichtlich des variierenden Abstandes von der Oberfläche des geprüften Gepäckstückes zu kompensieren. Die Normalisierung verbessert die Detektionswahrscheinlichkeit von Gefahrenobjekten in Gepäck von verschiedenen Größen.
Bezug nehmend auf 6 beinhaltet das Röntgenstrahlquellensystem 40 eine Röntgenstrahlsteuerung 41, die eine Röntgenstrahlquelle 42, die gepulste Strahlen von Röntgenstrahlung in Hoch- und Niedrigenergiebändern mit dunklen Intervallen (keine Röntgenstrahlung) zwischen den Pulsen erzeugt, auslöst. Die Röntgenstrahlquelle 42 beinhaltet einen Hochspannungswandler 46 mit einer nominalen Primärspannung von 300 Volt (Spitze) und mit zwei Sekundärspannungen von 75 kV, die jeweils mit einer Anordnung von Hochspannungsdioden 47 verbunden sind. Diese Dioden sind mit einer Röntgenstrahlenerzeugungsröhre 43 verbunden, so dass während eines Satzes von alternativen Halbzyklen, beide Wandlersekundärspannungen (150 kV) über die Röntgenstrahlenröhre verbunden sind. Während des anderen Satzes von Halbzyklen ist nur eine der Sekundärspannungen (75 kV) an die Röntgenstrahlengenerierungsröhre 43 angelegt. Alle obigen Quellenkomponenten sind innerhalb eines Öltanks montiert und im isolierenden Öl untergetaucht.
Die Röntgenstrahlungssteuerungsbaugruppe 41 empfängt AC-Spannung von dem Leistungsverteilungssystem und -timing, Steuerungs- und Verriegelungssignale von der System-Schnittstelle-Baugruppe (system interface board). Steuerungsbaugruppe 41 liefert Erregungsspannungen an den HV- bzw. Hochspannungswandler 46, der dann basierend auf der Spannung, die sich über die Röntgenstrahlungsgenerierungsröhre 43, und zwar überwacht durch eine Widerstandsspannungsteilerschaltung 48, entwickelt hat, eingestellt wird. Steuerungsbaugruppe 41 überwacht außerdem den Röhrenstrorn während des Niedrigenergiepulses von Röntgenstrahlen mittels Nebenschlusswiderstand bzw. Widerstands-Shunt 49 und verwendet den erhaltenen Wert um die Röhrenheiz- bzw. Filamentspannung über den Filamentwandler 50 einzustellen, um den Röntgenstrahlenröhrenstrom auf einem konstanten Wert zu halten. Die Röntgenstrahlensteuerung liefert Status- und Abrufsignale an den Hostcomputer.
Die Inspektionsvorrichtung verwendet außerdem Kalibrierungstransportvorrichtungen bzw. Kalibrierungs-Shuttle, die neben der Röntgenstrahlenquelle angeordnet sind, um eine programmierbare Einführung von Hintergrund- oder Vordergrundmaterialien in den Strahl während einer Kalibrierungssequenz zu ermöglichen. Der Zweck der Kalibrierungstransportvorrichtungen ist es, die Stabilität der Vorrichtung zu überprüfen, da jede Probe aus bekannten Materialien innerhalb bestimmter spezifischer Grenzwerte gemessen werden sollte, und weiter dienen sie zum Überwachen von langfristigen Driften bzw. Abweichungen. Die Transportvorrichtungen enthalten eine Auswahl von Materialien im Bereich von Niedrig-Z-Materialien (Kunststoffen) bis zu Hoch-Z-Materialien (Metallen), die alle in Streifen mit mehreren verschiedenen Dicken hergestellt sind.
Die Inspektionsvorrichtung verwendet eine Filtertrommel (filter drum) die ein motorgetriebener rotierender Zylinder aus Lexan oder anderem Kunststoff ist und mit Messingstreifen ausgekleidet ist, und zwar ausgerichtet entlang seiner langen Achse. Die Streifen werden in den Röntgenstrahlungsstrahl bzw. Röntgenstrahl eingeführt, um einen Filter zu bewirken, und zwar nur für die hohen Röntgenstrahlenpulse (150 kVP). Ein Zeit- bzw. Timing-Rad (timing wheel) bestehend aus einer Scheibe mit geschlitzten Löchern, die um den Umfang herum angeordnet sind und mechanisch mit der Filtertrommel gekoppelt sind, bewirkt zusammen mit einer optischen Unterbrecherschaltung, dass Niedrig-Strahl- und Hoch-Strahl-Timingpulse an die System-Schnittstellen-Baugruppe (system intertace board (SIB)) und schlussendlich an die Röntgenstrahlenquelle und die Detektoranordnungselektronik ausgegeben werden. Eine der Zeitscheibenlöcher ist ein Doppelloch, das einen synchronisierenden Doppelpuls an die System-Schnittstelle-Baugruppe vorsieht, was somit das System mit einer Positionsreferenz hinsichtlich eines spezifischen Satzes von Filtertrommelstreifen versorgt, und zwar zur Kalibrierung des Systemtimings für individuelle Filterstreifen. Diese Anordnung wird von einem Line-Synchronous- bzw. Zeilensynchronmotor angetrieben, und somit sind alle Timingpulse und Röntgenstrahlenpulse zu der Zeilenfrequenz (line frequency) synchronisiert, was ein Maß der Zeilenfrequenzzurückweisung (line frequency rejection) von Systemfehlern ist.
7 zeigt in der Form eines Diagramms die Hardwareorganisierung und die Bewegung der Daten die durch den Übertragungsdetektor 60, Streudetektoren 80 und 100, und Dimensionsdetektor 120 detektiert werden. Die Streu- und Dimensionsdetektoren senden die Daten über bidirektionale Kommunikationsverbindungen an eine Streu-Schnittstellen-Baugruppe (scatter interface board (SCIB)) 150. Der Übertragungsdetektor 60 sendet eine Sequenz von Spannungen, die die Antworten der individuellen Detektoren darstellen, an die Analog-zu-Digital, bidirektionale Kommunikationsverbindung. Beide, die SCIB 150 und die DIB 160 sehen Timing- und Sequenziersignale zu und von den angeschlossenen Detektoranordnungen, basierend auf Signalen, empfangen von einer System-Schnittstellen-Baugruppe (system interface board (SIB)) 180 vor. Die Signale werden zwischen der DIS und der SCIB durch eine System-Zwischenverbindungsbaugruppe (system interconnect board) 190 verteilt.
Eine Transputer-Baugruppe, die BO14 (195), empfängt Daten von der DIB Baugruppe 160, trifft Anfangsentscheidungen dahingehend, ob die Übertragungsdaten „Luft" oder gescanntem Gepäck zugeordnet werden können. Der Transputer führt ebenfalls eine Luftsubtraktion aus und sendet dann die verarbeiteten Daten zu der „Skylink" Schnittstellenkarte 199, die auf die erste 1860 Verarbeitungskarte 205 gesteckt ist.
Die SCIB-Baugruppe beinhaltet einen DSP Prozessor (Motorola DSP 56166), der hinsichtlich der Programmierung und Sequenzierung bequem und flexibel ist. Die Datenrate in dem SCIB liegt auf einem Pegel, der eine ausreichende Verarbeitungsleistung ermöglicht. Der gesamte SCIB Speicher ist über den VME Bus 192 lesbar, um Speicher- und Detektoranordnungsdiagnosen ausführen zu können. Der Prozessorspeicher wird durch den Hostcomputer (80386) gebootet, und benötigt keine on-board Firmware. Die Abstands-Vorwärtsstreuungs- und Rückwärtsstreuungsdaten, die zu der SCIB gesendet werden, stehen in dem SCIB Datentransfer RAM zur Verfügung. Von dem SCIB wird auf der VME Backplane über eine schnelle VME Busschnittstelle zugegriffen und eingeschrieben, und zwar durch kommerziell verfügbare 1860 Prozessorbaugruppen 205, 215, die als VME-Bus-Master agieren.
Die 1860 Prozessorbaugruppe 1 (205) bis 4 (215) kommunizieren über die VME 192 und die VSB 210 Busse, um sich die benötigte Rechenarbeit auf vier Prozessoren aufzuteilen. Die Entscheidung, die durch die automatische Software erstellt wird, wird an die Videokarte und die Videoanzeige kommuniziert.
Die Entscheidungs- und Taschenbildinformation kann optional zu Computernetzwerken gelenkt werden, die mit Gepäckkontrollsystemen und Bildschirmarbeitsplätzen (workstations) kommunizieren.
Die System-Zwischenverbindungs-Baugruppe 190 trägt I/O-Signale zu und von den Detektoranordnungen und verteilt diese an die DIB und die SCIB und sieht weiterhin synchronisierende Signale von der SIB Baugruppe an die DIB und SCIB Baugruppen vor. Die Systemzwischenverbindungsbaugruppe enthält außerdem Schaltungen, die die Systemseriennummer und Systemkennung vorsieht und die Intaktheit aller Kabelverriegelungen, inkl. der Kabelverriegelung der Streusystemkabel und der Detektorsystemkabel, abliest. Die Systemkennung (system ID) und das Kabelverriegelungsschieberegister ist mit der SIB über den P2 VME Verbinder verbunden und wird durch die 80386 CPU gelesen.
Im Allgemeinen verwendet der Erkennungsalgorithmus, der in der 1A gezeigt ist, digitalisierte Übertragungsdaten 78, Rückstreudaten 98, Vorwärtsstreudaten 118 und Abstandsdaten 128. Die Rohdaten werden mittels fabrikgemessener Werte und/oder täglicher Kalibrierungswerte sowie mittels Vor-Scan-„Luft" und „Dunkel"-Momentanwerte kalibriert. Die Rückstreudaten 98 werden zusätzlich mittels Abstandsdaten 128 normalisiert und die Vorwärtsstreudaten werden zusätzlich mittels der Übertragungsdaten 78 normalisiert, und zwar wie es im Detail später beschrieben wird. Weiterhin eliminiert der Algorithmus durch ein weiteres Verarbeiten von Daten, die nur „Luft" zuzuschreiben sind; solche Daten zeigen Absorptionswerte unterhalb eines ausgewählten Luftschwellenwertes auf.
Insbesondere, wie es in den 8 und 8A gezeigt ist, führt eine 1860 Baugruppe und/oder SCIB 150 Kalibrierungsprozeduren für die akquirierten Streu- und Abstandsdaten durch. Zu vorausgewählten Zeitpunkten führt das System Kalibrierungssequenzen für die Röntgenstrahldetektoren 60, 80 und 100 und Dimensionsdetektor 120 gegenüber einem leeren Transportmittel 20 aus, um die Ab-Fabrik-Kalibrierung zu ergänzen. Diese Kalibrierung wird ausgeführt, um potentielle Drift aufgrund von externen Einflüssen zu berücksichtigen. Weiterhin können die Kalibrierungssequenzen Fehler des Gerätes detektieren, wenn die detektierten Kalibrierungswerte sich wesentlich von den Ab-Fabrik-Kalibrierungswerten unterscheiden.
Dimensionsdetektor 120 führt zu vorausgewählten Zeiten eine Kalibirierungssequenz gegenüber einem leeren Transportmittel bzw. Transportband 20 aus, um „tägliche Vor-Scan-Kalibrierungsdaten" (226) zu sammeln. Diese Datensätze werden zusammen mit den „Ab-Fabrik-Kalibrierungsdaten" (224) in einer „Anpassungs-Kalibrierungs -Prozedur verwendet, um einen Satz von „angepassten Kalibrierungsdaten" (228) zu erhalten. Diese Kalibrierungsmessungen werden verwendet um Positionierungswerte von Abständen und Winkeln von IR LEDs 122 und PSDs 127 zu verifizieren. Ein Satz von „Rohabstandsdaten" (230) wird in einer Detektionsprozedur mit Gepäck 24B auf dem sich bewegenden Transportmittel 20 detektiert. Der Prozessor „säubert" die akquirierten Abstandsdaten (232) dann, um schlechte Pixel (die Artefakte, bewirkt durch eine sich schnell ändernde IR Reflektivität oder durch Flächen mit sehr geringer Reflektivität sein können) zu ersetzen. Der Prozessor kalibriert dann die Abstandsdaten mittels der „angepassten Kalibrierungsdaten" (228), was die maximalen und minimalen Abstandswerte einstellt und berechnet die „angepassten Abstandsdaten" (270). Der Prozessor kann außerdem Füllprozeduren oder Glättungsprozeduren (238) verwenden.
Rückstreudetektor 80 führt ebenfalls zu vorausgewählten Zeiten eine Kalibrierungssequenz gegenüber einem leeren Transportmittel 20 aus, um „tägliche Vor-Scan-Kalibrierungsdaten" (256) zu sammeln. Nachdem Rückstreudetektor 80 „Rohrückstreudaten" (250) mit Gepäck 24B auf dem sich bewegenden Transportmittel 20 detektiert, ersetzt der Prozessor schlechte Pixel (252) in dem detektierten Datensatz. „Die täglichen Vor-Scan-Kalibrierungsdaten" (256) werden zusammen mit den „Ab-Fabrik-Kalibrierungsdaten" (254) in einer Kalibrierungsprozedur, die den Maßstab (scale) und den Offset in den „kalibrierten Rückstreudaten" (258) einstellt, verwendet. Die Originalgroße bzw. der Vollmaßstab wird so eingestellt, dass die Kalibrierungsdaten sich auf einem Bruchteilslevel, z. B. 15% Level, befinden; es können jedoch andere Skalen bzw. Maßstäbe verwendet werden, wie z. B. eine nicht gleichförmige Skala entlang der Zeilen der detektierten Daten. Der Prozessor normalisiert dann die kalibrierten Rückstreudaten (258) mittels einer Rückstreunormalisierungs (back scatter normalization (BSN))-Nachschlagetabelle (242). Die BSN-Nachschlagetabelle beinhaltet Werte, die die Antwort der Röntgenstrahlrückstreudetektoren reflektiert, und zwar inklusive der Geometrie des Kollimators 84. Ein Ausführungsbeispiel der BSN-Nachschlagetabelle beinhaltet Werte, die für eine dünne Plexiglasplatte, montiert auf variierenden Höhen von dem Transportband (z. B. 0'', 2'', 4'' ... 18'' (Inch)) detektiert werden. Für jeden Pixel gibt die BSN-Nachschlagetabelle einen Wert entsprechend der abstandsangepassten Daten (240) zurück; dieser Wert wird mit den kalibrierten Rückstreudaten (258) multipliziert, um „normalisierte Rückstreudaten" (260) zu erhalten. Somit berücksichtigen die normalisierten Rückstreudaten ebenfalls variierende Detektoreffizienzen aufgrund von Raumwinkelvariationen bezüglich des Abstandes der inspizierten Oberfläche zu den individuellen Rückstreudetektoren, so wie auch aufgrund von elektronischen Abweichungen in der Verstärkung und dem Offset, und kompensiert ferner hinsichtlich des sich variierenden Sichtwinkels und -feldes der einzelnen Rückstreukollimatoren.
Ähnlich sammelt der Vorwärtsstreudetektor 60 „tägliche Vor-Scan-Kalibrierungsdaten" (268), die mit leerem Transportmittel detektiert werden und „Rohvorwärtsstreudaten" (262). Der Prozessor ersetzt schlechte Pixel in den „Vorwärtsstreudaten" (262) und kalibriert ferner Daten mittels der „Ab-Fabrik-Kalibrierungsdaten" (266) und den täglichen „Vor-Scan-Kalibrierungsdaten" (268). Die „täglichen Vor-Scan-Kalibrierungsdaten" definieren den größtmöglichen Maßstab und die Daten, die mit keinen Röntgenstrahlen gemessen werden definieren die Null. Der größtmögliche Maßstab wird auf eine Art und Weise eingestellt, dass die Kalibrierungsdaten sich auf einem Bruchteilpegel, z. B. 50% Pegel, befinden; andere Maßstäbe inklusive einem nicht gleichförmigen Maßstab über die Zeilen der detektierten Daten hinweg, sind jedoch auch möglich. Weiterhin kann der Prozessor ebenfalls einen Algorithmus zum „Entfernen schlechter Pixel" auf beide Rückstreu- und Vorwärtsstreudaten anwenden. Dieser Algorithmus entfernt verschiedene Rauschdaten, wie z. B. Daten, die aufgrund von kosmischer Strahlung bewirkt werden.
Die neu skalierten „kalibrierten Vorwärtsstreudaten" (270) werden dann mittels Übertragungsanordnungsdaten normiert bzw. abgeglichen (equalized) um Unterschiede in der Absorption verschiedener Objekte und Inhalte innerhalb des Gepäcks 24B zu berücksichtigen. Da in der Röntgenstrahlenquellen-Detektoranordnung der 1 der Abstand zu der vorderen Streuoberfläche durch die Position des Transportmittels 20 definiert und festgelegt ist, wird keine Höhennormalisierung der „kalibrierten Vorwärtsstreudaten" (270) benötigt. Bei anderen Anordnungen (wie z. B. die Quellen-Detektoranordnung, die in dem U.S. Patent 5,319,547 offenbart ist) wäre es jedoch nötig, die „kalibrierten Vorwärtsstreudaten" (270) zu normalisieren. Diese Normalisierung verwendet eine Vorwärtsstreunormalisierungstabelle (271) (forward scatter normalization (FSN) table) und „angepasste Abstandsdaten" (269), die gemessene lokale Abstände zwischen der Vorderstreuoberfläche des zu prüfenden Gepäcks und der Vorwärtsstreudetektoranordnung 106 beinhalten.
Die „kalibrierten Vorwärtsstreudaten" (270) hängen stark von dem Röntgenstrahlenfluss (x-ray flux) ab, der die Vorderstreuoberfläche erreicht, und dieser Röntgenstrahlfluss wiederum hängt von den Objekten innerhalb des Gepäcks 24B ab. Daher werden die „kalibrierten Vorwärtsstreudaten" (270) (oder normalisierten Vorwärtsstreudaten (272)) durch „kalibrierte Übertragungsdaten" (280), die durch Übertragungsdetektoren 68 detektiert werden, abgeglichen. Diese Abgleichung (equalization) hat die Form von: Hfront = (((RawHfront/NormHfrontair)·(exp(beta·Htrans) – 1)·factoryHfront-Scale)wobei
Hfront die abgeglichenen Vorderstreudaten für Hochenergiepulse sind; RawHfront die rohen Vorderstreudaten (unabgeglichenen) sind; NormHfrontair die Vor-Scan gemessen Luftdaten sind; Beta eine Konstante die gleich 0,0028 = (logo 819) ist;
Htrans die Übertragungsdaten für die Hochenergiepulse sind; Factory HfrontScale gleich (factory Hfrontair/FactonHfrontCal) ist, wobei FactonHfrontCal die gemessene Antwort für eine 1/4'' (Inch) Plexiglasscheibe ist.
Die Niedrigenergiedaten werden ähnlich mittels der Niedrigenergiedaten und -messungen abgegli chen. Die „abgeglichenen Vorwärts-Streudaten" (282) sind ziemlich unabhängig von den Inhalten und der Größe des Gepäcks 24B. Die „normalisierten Rückstreudaten" (260), die „abgeglichenen Vorwärtsstreudaten" (284) und die „kalibrierten Übertragungsdaten" (280) werden in dem Erkennungsalgorithmus verwendet, der ein spezifisches Material von Interesse erkennt. Der Erkennungsalgorithmus beinhaltet mehrere Highlevelalgorithmen, die erst Allgemein und später im Detail beschrieben werden.
Der Objektisierungsalgorithmus (140) gruppiert Pixel in Aggregate, die Bereiche genannt werden, und die weiter in Objekte verarbeitet werden. Die Verarbeitung beginnt mit einer Bereichsbildung, die versucht die Pixeldaten in Bereiche mit ähnlichen Datenwerten zu partitionieren. Dieses reduziert die Anzahl von Datenelementen, die separat in späteren Stufen des Algorithmusses gehandhabt werden müssen, und zwar um einen Faktor von 10 bis 100. Bereiche, die bestimmte Schwellenwertkriterien, wie z. B. Größe und Materialzusammensetzung erfüllen werden weiter zu Objekten verarbeitet, die Konfiguration von Material mit ähnlicher Zusammensetzung darstellen, und die wahrscheinlich reale Gegenstände oder Komponenten von Gegenständen in dem inspizierten Gepäck darstellen.
Die Übertragungsdaten werden räumlich korreliert, und zwar mit beiden, den Rückstreudaten und den Vorwärtsstreudaten, um Vergleiche und Berechnungen zwischen verschiedenen Datentypen entsprechend demselben Bereich des geprüften Gegenstandes zu erlauben. Dieser Objektisierungsalgorithmus verwendet viele heuristische Hinweise von allen gescannten Bildern, wie z. B. Kanten, Formen, Materialanalyse und weitere, um individuelle Bereiche und Objekte in dem geprüften Gepäck genau zu erkennen und zu definieren.
Dann werden die Erkennungsroutinen verwendet. Diese Objekte werden mit mehreren Algorithmen, die als Module bezeichnet werden, bewertet, die verschiedene physikalische Parameter, wie z. B. Materialzusammensetzung (142), Gesamtobjektmasse (132a), geschätzte Massedichte (132b), Vorder- oder Rückstreurückwerte und bestimmte Objektkonfigurationen und Heuristiken, wie z. B. dünne, flächenähnliche Objekte, die in Verkleidungen und unter Oberflächen (133) versteckt sind, genau misst (und zwar mit einer viel höheren Genauigkeit als die Bereichsinformation). Jedes Modul hat eine Anzahl von Parametern (131), die deren Betrieb und Ausführung leiten. Diese Parameter, die vor Ort von jemandem mit Supervisorlevel-Zugriff auswählbar sind, bieten einen Bereich von Masse und Empfänglichkeitseinstellungen für verschiedene Gefahrenarten (z. B. Sprengstoffe, Drogen, Geld, etc.). Diese Parameter stellen wirksam die gegenseitige Abstimmung von Falschalarm und Detektion ein und erlauben es der Maschine vor Ort konfiguriert zu werden um eine große Vielzahl von Betriebs- und Detektionsanforderungen zu erfüllen.
Diese Algorithmusmodule senden die gemessenen und abgeleiteten Objektwerte zu einem Gefahrenentscheidungsmodul (135), das Entscheidungen auf einer Objekt-zu-Objekt-Basis gemäß den Entscheidungsparametereinstellungen 131 trifft. Das Gefahrenentscheidungsmodul kann einem Gepäckkontrollsystem signalisieren; um automatisch die Gegenstände, die zumindest ein Gefahrenobjekt besitzen, zurückzuweisen oder umzulenken.
Wiederum Bezug nehmend auf 10 sortiert Transportmittel 20 automatisch die geprüften Gepäckgegenstände mittels eines Schiebers 290. Die Gepäckgegenstände, die keine Gefahrenobjekte besitzen werden zum abschließenden Ziel 292 freigegeben. Die „verdächtigen" Gepäckgegenstände werden zur weiteren Inspektion zu einem CT Scanner 294 oder einer anderen Inspektionsvorrichtung geschickt. Ein angeschlossener Bildschirmarbeitsplatz 296 inklusive einer Benutzerschnittstelle erlaubt es einem Bedienungspersonal 298, Bilder der zurückgewiesenen Gegenstände oder des Gepäcks zu manipulieren und anzuschauen und basierend auf seiner Entscheidung zurückgewiesene Gegenstände freizugeben oder diese weiter zu einem weiteren Inspektionsgebiet zur Handuntersuchung oder zur weiteren Inspektion mittels Computertomografie zu senden.
Da die Inspektionsvorrichtung polychromatische Strahlung verwendet, muss der Algorithmus die Energieverschiebung berücksichtigen, wenn die Strahlung durch Materialien in dem zu prüfenden Gegenstand gefiltert wird, d. h. „Strahlaufhärtung" bzw. „beam hardening". Wie im Stand der Technik (z. B. Lehmann et al., „Generalized Image Combinations in Dual KVP Digital Radiography", Medical Physics, Vol. 8, Seite 659, 1981 und darin zitierte Literaturnachweise) kann die Absorption eines jeden Materials als eine lineare Kombination von zwei Basismaterialien ausgedrückt werden. Diese Transformation dient dazu die gemessenen Röntgenstrahlenintensitäten bei den zwei Energien auf eine äquivalente Darstellung in der Dicke der zwei Basismaterialien zu konvertieren. Die gemessenen Röntgenstrahlenintensitäten sind nicht-linear hinsichtlich einerzunehmenden Dicke der Materialien aufgrund des Effektes der Röntgenstrahlaufhärtung; die Basismaterialiendarstellung ist Jedoch vollständig linear hinsichtlich einer zunehmenden Dämpfung und liefert eine Messung von Materialeigenschaften, die unabhängig von sich überlagernden Materialien und Dichten ist. Der vorliegende Algorithmus verwendet Eisen, ein Material mit hoher Atomzahl, und Bor, ein Material mit niedriger Atomzahl, als Basismaterialien. Bor (B) und Eisen (iron (1)) wurden ausgewählt, da ihre Atomzahl die Atomzahlen der häufigsten Objekte, die in Gepäck zu erwarten sind, umklammert. (Um eine genaue Auflösung bei niedrigen Energien zu gewährleisten, wird ein „Pseudoeisen"-Konzept anstelle des Eisens verwendet.) In dem Bor und „Pseudoeisen"-(was im Folgenden als Eisen bezeichnet wird)-Basisset haben Absorptionsdaten des Eisens eine Transformation (B = 0,1) und Absorptionsdaten des reinen Bors eine Transformation (B, I = 0). Detektierte Intensitäten bei hohen und niedrigen Energien (In, 1,) werden transformiert, um einen Satz von (H, L) Werten wie folgt zu generieren: H = log10 (Iho/Ih)·819 L = log10 (Ilo/Il)·819wobei I_h und I_l, detektierte Röntgenstrahlenintensitäten bei hohen bzw. niedrigen Energien sind, I_ho und I_lo detektierte Röntgenstrahlenintensitäten bei den hohen bzw. niedrigen Energien sind, und zwar ungedämpft durch das geprüfte Gepäck, d. h. kein Gepäck in dem Fächerstrahl, und 819 ist eine Skalierungskonstante. Die Transformation von (H, L) auf (B, 1) wird dann ausgeführt durch Ablesen von B und 1 Werten aus der CBI Nachschlagetabelle, die im Detail im Anhang 1 beschrieben ist.
Die Inspektionsvorrichtung nimmt Daten für alle Pixel und das Computersystem berechnet die (H, L) Daten. Die (B, I) Daten werden dann mittels der BI Tabelle nachgeschaut und die Information wird dann zu dem Pixeldatensatz addiert. Der Computer kann außerdem eine 1 oder 2-dimensionale Filterung, Durchschnittsbildung oder andere Verarbeitung der Pixel (H, L, B, I) Daten durchführen, um die Anzahl der verarbeiteten Pixel zu reduzieren.
Eine „Bereichsbildungs"-Prozedur gruppiert kleine Gruppen von ähnlichen Pixeln zusammen und berechnet deren Gesamt- bzw. aggregierte Eigenschaften. Die „Bereichsbildungs"-Prozedur mittelt im Grunde die Daten über viele Pixel; dies wird benötigt aufgrund des hohen Rauschens in dem Bild. Wenn die Daten jedoch über unähnliche Pixel oder über Pixel, die zu verschiedenen Objekten gehören gemittelt werden, dann wird der Mittelungsprozess in hohem Maße schädlich. Zuerst wird ein Satz von Seed- bzw. Keimpunkten generiert, von denen ausgehend die Bereiche wachsen werden. Die Keimpunkte können mittels verschiedener Verfahren ausgewählt werden, z. B. durch Auslegen eines vorbestimmten 3 × 3 Pixelgitters oder durch Anordnung von Keimen nur in Gebieten, wo der Gradient der Dämpfungswerte niedrig ist, wie z. B. auf einem „Flachstück". Die Durchschnittswerte von (H, L) werden dann über eine 3 × 3 Box für Jeden Keimpunkt berechnet.
Den Bereichen wird es dann erlaubt zu wachsen, und zwar durch Untersuchung von Nachbarpixeln um zu sehen, ob diese innerhalb bestimmter Bereiche dieser Keimwerte, z. B. das Doppelte des erwarteten Rauschens (aufgrund von Photonenzählstatistiken) bei beiden Hoch- und Niedrigenergiedämpfungen liegen. Zusätzliche Bedingungen können ebenfalls angewendet werden. Wenn die Nachbarpixel dies tun, werden sie zu dem wachsenden Bereich addiert und deren Werte in die Bereichswerte akkumuliert. Bei einer bestimmten Größe, z. B. 10 oder 50 Zeilen, wird der Bereich in seinem Wachsen angehalten und wird dann als ausgereift angesehen. Jede Region bzw. Bereich wird entweder als flacher Bereich oder als Anstiegsbereich mittels einer Gradientenberechnung, wie z. B. Sobel, charakterisiert. Pixel, die nicht die Bereichswachstumskriterien erfüllen, verbleiben unerkannt.
Eine „P-Raumabbildungs"-Prozedur bildet die (B, 1) Daten auf einen P-Raum ab, der verschiedene Materialtypen darstellt, jedoch unabhängig von den Dicken eines Jeden Materials ist (d. h. der P-Wert ist konstant für verschiedene Dicken):
wobei
eine Zielmaterialeigenschaft ist, die unabhängig von der Dicke ist, und wobei 5000 eine Skalierungskonstante ist. Für jeden Bereich werden P-Werte zu den (H, L, B, 1) Daten in dem Bereichsdatensatz addiert.
Eine Akzeptier-Punkte"-Prozedur detektiert akzeptierte Punkte, die in einem flachen Bereich liegen, und benachbarte Bereiche mit einem wesentlich niedrigeren B-Wert besitzen. Auf diese Art und Weise wird eine Gefahrensubstanz an der Kante eines Objektes oder in einem Bereich mit sich verändernder Dicke detektiert. Die akzeptierten Punkte werden dann in einer Substanzdetektierprozedur gezählt.
Eine Kompositionsanalysebewertungsprozedur (composition analysis scoring procedure) bewertet bzw. zählt einen ausgewählten Bereich unter Bezugnahme auf andere benachbarte Bereiche. Die Bewertung beginnt ausgehend von einem Bereich, der einen akzeptierten Punkt beinhaltet und dieser Bereich wird mit benachbarten Bereichen verglichen. Der Bereich selber und der Bereich, dem gegenüber bewertet wird, müssen eine Anzahl von ausgewählten Kriterien, wie z. B. Minimalgrößen und Dämpfungen erfüllen, bevor eine Bewertung ausgeführt wird. Beim Vergleich von zwei Bereichen wird die Bewertung durch ein konstantes minus ΔP gegeben, wobei ΔP = P_T – P_B ist (d. h. die Veränderung in den P-Werten von einem Bereich zu dem anderen). Die Bewertung ist gleich 100 – ΔP. Die Bewertung arbeitet nach außen hin und zwar in Stufen aus gehend von der Mitte des Bereichs von Interesse. Sobald ein akzeptabler Bereich mit einer positiven Bewertung gefunden wird, fährt die Bewertung nur bis zum Ende der momentanen Stufe fort. Der Bereich mit der besten Bewertung bei der momentanen Stufe ist die Bewertung des Bereichs.
Eine „Schnellwachstums"-Prozedur wandelt mehrere Bereiche in einen größeren Bereich um, was ein Proto-Objekt sein würde. Da die oben beschriebene Bewertung an den Kanten eines Objektes (der in Bereichen eines Objektes, wo sich die Dicke verändert) stattfindet, wird eine Evolutionsprozedur benötigt, um das Objekt zu füllen und um höhere Statistiken zu akkumulieren als die, die innerhalb eines einzelnen Bereichs zur Verfügung stehen. Die „Schnellwachstums"-Prozedur beginnt ausgehend von Bereichen, die eine Minimalbewertung erlangt haben und zu in der Nähe liegenden Bereichen wachsen, die die folgenden Kriterien erfüllen:

(1) Ein Bereich muss aufwärts bzw. bergauf von dem fördernden (sponsoring) Bereich liegen; oder
(2) Wenn ein Bereich abwärts bzw. bergab liegt, darf er nicht hinsichtlich des B niedriger als das B des Hintergrundes, gegenüber dem die Keimregion bewertet wurde, liegen;
(3) Wenn er abwärts liegt, muss er sich hinsichtlich des Bs von dem fördernden Bereich um weniger als 10% des Bs des fördernden Bereichs liegen;
(4) Die Differenz in B zwischen ihm und des fördernden Bereichs darf nicht einen Schwellenwert, z. B. 0,6, überschreiten;
(5) Die Differenz in dem gefilterten P zwischen einem Bereich und dem fördernden Bereich darf nicht einen Schwellenwert, z. B. 400, überschreiten.

Die neuen Wachstumsbereiche dürfen nicht mehr als einen festgelegten Abstand, z. B. 40 Zeilen bzw. Linien, von dem Originalbereich beabstandet sein.
Eine „Gefahrenpotential"-Prozedur bewertet die „Gefahrenpotential"-Funktion über einen gesamten Wachstumsbereich. Diese Funktion erzeugt eine Bewertung und einen Fehler- bzw. Bias-Wert basierend auf der Größe des Gradienten in P dividiert durch den Gradienten in H. Wenn der Wachstumsbereich einer wahren Gefahrensubstanz entspricht, werden die Bewertungen hoch sein und wird der Fehler niedrig. Wenn der Wachstumsbereich einer Substanz mit einem niedrigen Alphawert, der nicht der zur Diskussion stehende Alphawert ist, entspricht, dann sollte die Bewertung niedriger sein und der Fehler würde höher sein. „Gefahrenpotential" liefert außerdem eine heuristische Messung der physikalischen Dichte des Objekts. Dichtere Objekte tendieren dazu höhere „Gefahrenpotential"-Bewertungen zu erzeugen, während alle anderen Parameter gleich sind. Auf diese Art und Weise bewertet die „Gefahrenpotential"-Prozedur Wachstumsregionen, um sie für eine weitere Verarbeitung entweder zu qualifizieren oder zu disqualifizieren.
Solche Bereiche, die die „Gefahrenpotential"-Prozedur überleben, werden fürs Objekt-„Stricken" verarbeitet. Dieses Modul sucht nach Wachstumsbereichen, die ein Teil desselben Objektes sein können, jedoch mit einem anderen Objekt (wie z. B. einem Kleiderbügel) überlagert sind, was das Objekt in zwei separate Wachstumsbereiche dividiert. Diese Wachstumsbereiche werden zusammen „gestrickt", wenn sie bestimmte Kriterien bezüglich zueinander erfüllen. Das Ziel der „Strick"-Prozedur ist es, Gesamtobjekte zu erstellen, obwohl andere überlappende Materialien und Objekte vorliegen, um so die „Gefahrenobjekt"-Detektionsalgorithmen und Schwellenwerte anwenden zu können.
Die „Gefahrenobjekt"-Detektionsalgorithmen wenden die Algorithmenparametereinstellungen auf verschiedene gemessene Charakteristiken eines jeden identifizierten Objektes an um eine Gefahrenobjektentscheidung zu treffen. Kriterien, wie z. B. Objektmasse, geschätzte Dichte, Kompositionsanalyse (Z_off), Textur, Form und Hintergrund, und Konfigurationscharakteristiken, wie z. B. Durcheinander (clutter) und Anordnung (was ein Anzeichen für einen Zünder oder Elektronik sein könnte), werden bewertet, um zu einer Entscheidung für Jedes Objekt zu gelangen.
Der Algorithmus kann ein Objekt, das aus einem bestimmten Material von Interesse hergestellt ist und sich in dem geprüften Gegenstand befindet, erkennen, und zwar mittels Röntgenstrahlen, die durch das Zielobjekt gesendet oder von diesem gestreut wurden, und mittels Röntgenstrahlen, die nah am, Jedoch nicht durch das Zielobjekt gesendet wurden, um auf effektive Weise die Wirkungen von darunter liegenden oder darüber liegenden Materialien zu entfernen. Dieses Erkennen kann beginnen durch Identifizieren einer Kante des Zielobjektes und "durch ein abschließendes, fortschreitendes Untersuchen benachbarter Pixel.
Ein „Zünd- bzw. Sprengkapsel"-oder Zünderdetektoralgorithmus untersucht das Bild nach Elementen, die eine annähernde zylindrische Form besitzen, was den Mantel einer Zündkapsel oder eines internen Verzögerungselementes darstellen würde. Eine weitere Unterscheidung wird basierend auf den Dimensionen bzw. Abmaßen des Zylinders, sowie den absoluten Dämpfungswerten, der Dämpfung relativ zu dem Hintergrund, und dem H/L-Verhältnis getroffen. Ein zusätzlicher Detektionsmodus existiert, der nur nach kleinen Volumina von schweren Metallen, wie z. B. Bleiazid oder Bleistyphnat sucht, die oft in Sprengkapseln zu finden sind. Solche Volumina sind durch hohe lokale Gradienten in H und L mit einem relativ großen H/L-Verhältnis charakterisiert.
Die „Dünnschicht"- bzw. Flächenelement-Sprengstoffdetektionsalgorithmen zielen auf verschiedene Konfigurationen von Schicht- bzw. Flächensprengstoff (sheet explosive) (oder alternativ nach anderer Schmuggelware durch Einstellung geeigneter Parameter 131) in dem Gepäck. Die individuellen Module suchen nach verschiedenen Konfigurationen inklusive der folgenden Konfigurationen:

(a) Schichtsprengstoff in einer Tasche des Gepäcks;
(b) Schichtsprengstoffauskleidung einer Seite des Gepäcks;
(c) Schichtsprengstoff in der Mitte des Gepäcks; oder
(d) Schichtsprengstoff hochkant gesehen.

Jede dieser Konfigurationen wird durch spezifische Signaturen detektiert, die in verschiedenen Kombinationen der Vorwärtsstreudaten der Hoch-(H)- und Tief-(L)-Energien, der Rückstreu-H- und -L-Daten der Übertragungs-H- und -L-Daten und den Dimensionsdaten vorliegen. Diese Kombinationen beinhalten Daten, die von einer Verarbeitungssequenz angewendet auf die Basisdaten her resultiert und zwar wie folgt:

(a) der Gradient der Vorwärtsstreuung L und Rückwärtsstreuung L wird quadriert; diese Signatur betont dünne, dichte Materialien auf den Oberflächen;
(b) Übertragungs-„Schichkanten"-Betrag und Richtung, die für Kanten mit kleinem Gradienten in den Übertragungsdaten (H, L oder H + L) berechnet werden, was eine Linie von Pixeln herleitet, die senkrecht zu der ausgewählten Kante sind, und „P"-Mittelung der Pixel auf den niederwertigen und höhenwertigen Seiten der ausgewählten Kanten, und zwar separat, anschließendes Durchführen der ΔP-Berechnung, und Markieren aller Kantenpixel, die eine ausreichend kleine Differenz besitzen;
(c) Schätzen der Vorwärtsstreudaten und der Rückwärtsstreudaten basierend auf den H und L Dämpfungen der Übertragungsdaten (was eine Materialienanalyse ermöglicht) und Annehmen einer gleichförmigen Verteilung; oder
(d) Streuverhältnis von H/L für beide Vorwärtsstreudaten und Rückwärtsstreudaten; dies ist eine Signatur einer Röntgenstrahlmaterialeigenschaft äquivalent zu der effektiven Atomzahl (Z_off) für das Objekt, das die gestreuten Röntgenstrahlen bewirkt.

Die Datensätze der oben beschriebenen Verarbeitungssequenzen werden kombiniert, um neue Eigenschaften des inspizierten Gepäcks wie folgt zu kreieren:

1. anomale Streuung relativ zur anderen Seite des Gepäcks;
2. anomale Streuung relativ zum geschätzten Strahlungsertrag;
3. „Übertragungsschicht"-Pixel, räumlich korreliert mit hohen „Schichtstreuungs"-Signalen von zumindest einer Seite des geprüften Gepäcks;
4. „Übertragungsschicht"-Pixel mit koordinierten Kanten (geraden Linien); und
5. hoher Streuungsertrag, wobei das Streuungsverhältnis innerhalb eines gegebenen Bereichs liegt.

Wenn ein Objekt den Satz von Entscheidungsparametern erfüllt oder sie überschreitet, wird das Objekt in dem Bild, das zu dem angefügten Bildschirmarbeitsplatz gesendet wird, identifiziert, und zwar mit einer roten Farbüberlagerung für eine Masse und einer grünen Farbüberlagerung für Schichten, was dem angezeigten Objekt in dem Graustufenröntgenbild überlagert wird. Zusätzlich wird eine Nachricht oder ein Signal zu einem Transportmittelsteuersystem gesendet um den Gepäckgegenstand in die richtige Richtung zum geeigneten Ziel für eine weitere Inspektion zu lenken.
Alternative Ausführungsbeispiele:
Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet eine alternative Röntgenstrahlenquellendetektorgeometrie, die in der 9 gezeigt ist. Das Röntgenstrahlenquellensystem 40, das sich unterhalb des Transportmittels 20 befindet, sendet Fächerstrahl 45 in Richtung durch das zu prüfende Gepäck 24B in Richtung des Röntgenstrahlübertragungsdetektionssystems 60. Die Röntgenstrahlung, die von den Bodenschichten des Gepäcks 24B gestreut wird, wird durch die Rückstreudetektionssysteme 80 und 80A detektiert. Die Röntgenstrahlung, die von den oberen Schichten des Gepäcks 24B gestreut wird, wird durch das Vorwärtsstreudetektionssystem 100 detektiert.
Der Dimensionsdetektor 120 hat mehrere alternative Ausführungsbeispiele. Zum Beispiel, Bezug nehmend auf 5C, beinhaltet eine andere Bauart des optischen Dimensionsdetektors 120 eine Anordnung von gepulsten 40 IR Laserdioden 122, die sequenziell Infrarotstrahlen 124 abstrahlen, die die obere Oberfläche des Transportmittels 20 oder des Gepäcks 248 bestrahlen. Das reflektierte IR Licht wird durch zwei CCD Kameras 136 und 138, die auf jeder Seite der IR Anordnung montiert sind, detektiert. Die Abstandsdaten werden durch Triangulation mittels eines Prozessors basierend auf der Geometrie der beleuchtenden IR Diode und des Signals, empfangen von den CCD Kameras 136 und 138, berechnet. Während das Gepäck 24B sich auf dem Transportmittel 20 bewegt, sammelt der Dimensionsdetektor 120 für jeden Pixel die Abstandsdaten entsprechend zu der Oberfläche, die durch die CCD Kamera abgetastet bzw. gescannt wird.
Alternativ ist der Dimensionsdetektor 120 ein optischer Detektor, der einen oder zwei „Lichtvorhänge" beinhaltet, die quer zum Eingang des 30 Inspektionsbereichs positioniert ist. Jeder Lichtvorhang beinhaltet einen Satz von Laserdioden (oder LEDs oder andere kollimierte Lichtquellen) die auf einer Seite des Inspektionsbereichs positioniert sind, und den entsprechenden Satz von Lichtdetektoren (z. B. Dioden) die auf der gegenüberliegenden Seite des Inspektionsbereichs positioniert sind. Wenn das Gepäck 24B auf dem Transportmittel 20 transportiert wird, wird das Licht des Lichtvorhangs an Stellen entsprechend den Dimensionen des Gepäcks blockiert. Basierend auf diesen Stellen bestimmt der optische Detektor die Größe des Gepäcks 24B.
Alternativ beinhaltet der Dimensionsdetektor 120 einen Ultraschalldetektor, wie z. B. Ultraschallsysteme, die von Migatron Corp., 935 Dieckman Rd., Woodstock, IL 60098 verfügbar sind. Der Ultraschalldetektor beinhaltet einen oder mehrere Ultraschallsender (d. h. piezoelektrische Quarze, die bei einer gewünschten Frequenz in Resonanz schwingen), die Ultraschallwellen in Richtung des sich bewegenden Gepäcks 24B ausstrahlen. Ein Ultraschallempfänger, der derselbe piezoelektrische Quarz alternativ betrieben als ein Transducer und Empfänger sein kann, detektiert Wellen, die von der Oberfläche des Gepäcks 24B reflektiert werden. Ein Prozessor bestimmt die Abstandsdaten basierend auf der Frequenzverschiebung zwischen abgestrahlter und detektierter Wellen. Die diskreten Abstandsdaten von dem Detektor zu dem sich bewegenden Gepäck 24B werden durch einen kommerziell verfügbaren Näherungssensor RPS-1001200/300/325 gekoppelt an eine RPS-500 Analogmesskarte (hergestellt durch Migatron) gekoppelt. Um über die Oberfläche des zu messenden Gepäcks zu scannen, kann der Ultraschalldetektor einige Transducer beinhalten, die linear beabstandet sind oder kann eine Anordnung von Transducern beinhalten. Alternativ kann der Ultraschalldetektor eine Anordnung von phasengesteuerten Transducern beinhalten, die als Sender und Detektoren operieren und die über die Oberfläche des gemessenen Gepäcks tasten.
Alternativ ist der Dimensionsdetektor 120 ein mechanischer Sensor, der einen Satz von „Fingern" beinhaltet, die durch das sich bewegende Gepäck ausgelenkt oder gebogen werden. Der Detektor berechnet die Abstandsdaten basierend auf der Auslenkung bzw. Verschiebungs- oder Biegewinkel der Finger.
Alternativ kann der Rückstreudetektor 80 oder Vorwärtsstreudetektor 60 einer von mehreren alternativen Detektorbauarten sein, wie z. B. ein System, das jedes einzelne Röntgenstrahlphoton und dessen Energie mittels eines Pulshöhenanalysators und eines Energieproportional-Szintillators misst.
Alternativ kann die Rückstreudetektoranordnung 80, inklusive Nal-Kristallen 37, durch einen oder eine kleine Anzahl von langen Szintillatoren ausgetauscht werden, die dieselbe Fläche wie die in der implementierten Anordnung überwachen. Die Positionsabfühlung wird dadurch erreicht, das zwei oder mehrere PMTs den bzw. die Szintillator(en) betrachten. Individuellen Szintillationsereignisse werden verarbeitet, und die Position der Szintillation wird basierend auf der relativen Stärke der verschiedenen PMT Signale rekonstruiert.
Alternativ kann der Vorwärtsstreudetektor oder -anordnung 100 inklusive CdWO₄-Kristalle 106 durch einen oder eine kleine Anzahl von langen Szintillatoren ausgetauscht werden, die dieselbe Fläche wie die implementierte Anordnung überwachen. Die Positionsabfühlung wird mittels zwei oder mehrerer PMTs erreicht, die den bzw. die Szintillator(en) betrachten. Individuelle Szintillationsereignisse werden verarbeitet und die Position der Szintillation wird basierend auf der relativen Stärke der verschiedenen PMT Signale rekonstruiert.
Alternativ kann die Abtast- und Halteschaltung 93 durch einen Pulshöhenanalysator und weitere zugeordnete Schaltungen zur Verarbeitung individueller Röntgenstrahlenszintillationen von Kristallen 87 ausgetauscht werden. Die Spektralantwort kann in dem Detektionsprozess helfen, und zwar dadurch dass es wahrscheinlicher ist, dass Niedrigenergiestreuröntgenstrahlen aus der Nähe des oberen Endes des geprüften Gegenstandes herstammen. Außerdem können Materialien aus schwerem Metall (hohes Z) innerhalb des Gegenstandes charakteristische Fluoreszenz erzeugen, die unter geeigneten Umständen als eine Spektralspitze erscheinen wird.
Alternativ kann die Abtast- und Halteschaltung 93 für Vorderstreuung durch einen Pulshöhenanalysator und weitere zugeordnete Schaltungen zur Verarbeitung individueller Rötgenstrahlenszintillationen von Kristallen (crystals) 106 ausgetauscht werden. Die Spektralantwort kann in dem Detektionsprozess helfen, und zwar dadurch dass Spektralspitzen beobachtet werden können, die Charakteristiken von bestimmten Sprengstoffen oder anderem Schmuggelwarenmaterial besitzen. Außerdem können Materialien aus schwerem Metall (hohes Z) innerhalb des Gegenstandes charakteristische Fluoreszenz erzeugen, die unter geeigneten Umständen als eine Spektralspitze erscheinen wird.
Alternativ kann die Rückstreudetektoranordnung 86 Filtrationsmaterial vor einigen oder allen Detektoren besitzen um ausgewählte Spektralkomponenten dieser empfangenen Streustrahlung zu betonen.
Alternativ kann die Vorwärtsstreudetektoranordnung 106 Filtrationsmaterial vor einigen oder allen Detektoren besitzen um ausgewählte spektrale Komponenten der empfangen Streustrahlung zu betonen.
Alternativ kann Filtrationsmaterial vor dem Röntgenstrahlenquellensystem 40 oder in ausgewählten Positionen auf der rotierenden Filtertrommel innerhalb des Röntgenstrahlenquellensystems platziert werden.
Alternativ können mehrere Rückstreudetektoranordnungen 80 mit verschiedenen Abständen von der Strahlebene und/oder mit verschiedenem Filtrationsmaterial vor den Detektoren verwendet werden.
Alternativ können mehrere Vorwärtsstreudetektoranordnungen 100 mit verschiedenen Abständen von der Strahlebene und/oder mit verschiedenem Filtrationsmaterial vor den Detektoren verwendet werden.
Anhang I
Absorptionsdaten eines jeden anderen Materials, die nun in (H, L) Termen ausgedrückt werden, werden schnell mittels einer BI-Nachschlagetabelle, die die entsprechenden Dicken von Bor und Eisen (I, B) formulieren, transformiert. Die BI-Nachschlagetabelle wurde generiert um wichtige physikalische Prozesse in der Generierung, Absorption, Streuung und Detektion der Röntgenstrahlung zu berücksichtigen. Das generierte primäre Spektrum der Röntgenstrahlen spiegelt die Produktion von Bremsstrahlung und charakteristischer Strahlung in der Anode, und zwar modifiziert durch die Absorption der Glasröhre, so wie die Filterung innerhalb der Röhre (Lohmann-Modell 160125HA) wieder. Ein adäquates Modell der Bremsstrahlung und der charakteristischen Strahlung, die von der Wolfram-Anode abgestrahlt wird, wird in H. E. Johns und J. R. Cunningham in „The Physics of Radiology", C. C. Thomas, 4. Auflage, 1983, vorgesehen. Das Strahlungsmodell beinhaltet außerdem abgestrahlte K-Alpha- und K-Beta-Fluoreszenz. Wie oben beschrieben strahlt das Quellensystem Strahlungspulse mit 75 kVp und 150 kVp Spannungspotential ab. Wenn die Vorrichtung mit 60 Hz operiert, hat jeder Puls eine Dauer von ungefähr 8 ms mit Ansteige- und Fallzeiten von ungefähr 0,5 ms und einem gewissen „Overshooting" bzw. Überschwingen. Die Transienten- und Überschwingungseffekte verbreitern das Röntgenstrahlenspektrum in einem geringen Grade. Dieser Effekt wurde empirisch mittels einem bimodalen kVp-Modell zum Behandeln von nicht konstanten Anodenspannungen modelliert. Das Bimbodal-kVp-Modell wurde separat auf die Hoch- und Niedrig-Strahlen angewendet.
Der Absorptionsprozess härtet das Röntgenstrahlenspektrum durch selektives Entfernen von Niedrigenergiephotonen aus dem Strahl auf, d. h. eine Filtration von Niedrigenergien. Die Röntgenstrahlenröhre hat eine inhärente Filtration aufgrund der Absorption in dem Glas der Röhre, die Berylliumfenster und der Wolframanode selber. Das primäre Strahlspektrum, das aus der Röhre austritt, ist in Fewell et al. (Fewell, T. R., R. E. Shuping and K. R. Nawkins, Jr., 1981; Handbook of computed tomography X-ray spectra, Bureau of Radiological Health, HHs Veröffentlichung FDA 81-8162, Seiten 101) beschrieben. Es gibt eine zusätzliche Filtration aufgrund der Anordnung der Inspektionsvorrichtung, die ebenso berücksichtigt wird. Die Filtration aufgrund der Luft ist ein relativ unwichtiger Faktor, der ignoriert wird.
Das Modell berücksichtigt außerdem die Ausgabeantwort des Detektors und die zugeordnete Elektronik. Ein Elektronikoffset bzw. -versatz wird durch Subtraktion des Dunkelstromsignals, abgetastet zwischen Pulsen und akkumuliert über einen identischen Zeitraum, entfernt (alternativ in Abhängigkeit von dem Röntgenstrahlendetektor kann das Dunkelstromsignal bevor das geprüfte Gepäck abgetastet wird, akkumuliert werden.) Somit ist die lineare Dämpfung mit dem Dunkelstrom (dark current) ein Maß für den Röntgenstrahlenfluss, der auf den Detektor trifft. Die Detektoreffizienz wurde berücksichtigt. Wenn CdWO₄ szintillierende Kristalle verwendet werden, ist die Detektionseffizienz fast 100%. Wenn GdOS₂ szintillierendes Papier verwendet wird, ist die Detektionseffizienz viel niedriger, insbesondere für Hochenergieröntgenstrahlen. Monte Carlo Simulationen werden verwendet um die Detektoreffizienz für verschiedene Einfallswinkel, verschiedene Szintillatorendicken und Arten von verschiedenen Röntgenstrahlenenergien verwendet.
Die tatsächliche Detektorausgabeantwort R_D(E) hängt von dem absorbierten Energiebetrag, der Umwandlungseffizienz in sichtbares Licht, und der Effizienz des optischen Detektors ab. Die Detektionsausgabe aufgrund von Photonen mit Energie, E, mit einer Zieldicke, t, ist dann: O(E, t) = kl(E)exp(–tFμF(E)/ρF)exp(–tTμT(E)/ρT)RD(E)wobei

k: = Proportionalitätskonstante;
O(E, t): = Detektorausgabe;
(E): = Strahlstärke vor der Filtration;
t_F, t_T: = Dicke (gm/cm³) für Filter und Zielmaterial;
μ_F/ρ_F: = Massedämpfungskoeffizent für Filtration (inklusive der Inhärenten);
μ_T/ρ_T: = Massedämpfungskoeffizient für das Ziel;
R_D(E): = Detektorelektronikausgabeantwort für ein eintreffendes Photon der Energie E.

Mittels Intergrierung über alle Energien in dem Strahl (0 bis E-max) ist die Ausgabe für ein polychromatisches Spektrum von Röntgenstrahlenphotonen gegeben durch:
Die logarithmische Dämpfung, M, aufgrund des Zielmateriais ist dann M = –In[O(t)/O(0)].
Für einen Doppelenergieröntgenstrahl wird sich die logarithmische Dämpfung für die Hoch- und Niedrig-Energiestrahlen, H (oder M_H) oder L (oder M_L) sich aufgrund der Differenzen in ihren Strahlstärkenspektra I(E) und der unterschiedlichen Filtration, die für die zwei Strahlen verwendet wird, unterscheiden. Die Dämpfungen H und L wurden mittels des obigen mathematischen Strahlmodells und geeigneter numerischer Näherungen und numerischer Integrationstechniken berechnet. Die berechneten Dämpfungen wurden gegenüber Messungen bewertet, die von AI und Plexiglas kalibrierungsgestuften Keilen erhalten wurden.
Es gibt mehrere numerische Artefakte, die in gewissem Maße die H und L Werte von ihren „wahren" Werten, d. h. Werte die unbeeinflusst sind von Zählungsstatistiken, elektronischem Rauschen und endlichem dynamischem Bereich, verzerren. Einige dieser Effekte sind (1) Nicht-Linearität in der Linearzu-Log-Abbildung, (2) Clipping bzw. Abschneiden, (3) Luftsubtraktion, (4) elektronisches Rauschen, (5) Versatz in der Linear-zu-Log-Umwandlung, und (6) Digitalisierungseffekte. Die BI-Tabelle reflektiert diese Effekte. Eine Umwandlungstabelle wurde generiert um die wahren" Dämpfungen in solche zu übersetzen, die durch Mittelung vieler gemessener Replikate erwartet werden.
Die BI-Tabelle wurde in einem Dreistufenprozess generiert. In dem ersten Schritt wurden H und L Dämpfungswerte für ein parametrisiertes Netz aus Bor- und Eisendicken berechnet. Zur Berechnung von Filtrationsdicken und Detektionseffizienzen, wurde angenommen, dass der Strahl so ausgerichtet ist, dass er mit einem Winkel von 10° auftrifft und hypothetische Ziele aus 16 möglichen Bardicken und 19 sich überlagernden Eisendicken bestehen. Die Berechnung produzierte eine Gesamtzahl von 304 (H, L) Dämpfungen, die vollständig den relevanten BI-Raum abdecken.
In dem zweiten Schritt wurden die 304 (H, L) Dämpfungen (vorgesehen in der Tabelle 1) mit bekannten BI-Dicken verwendet, um BI-Dicken zu interpolieren, die an jedem Punkt auf einem (H, L) Gitter auftreten würden. Das Gitter wurde definiert durch Beabstanden von H und L in zwei K-Einheit-Intervallen in dem 0 bis 400 K-Einheit-Bereich, mit vier K-Einheit-Intervallen in dem 404 bis 1000 K-Einheit-Bereich und mit acht K-Einheit-Intervallen in dem 1008 bis 3000 K-Einheiten-Bereich. Die (H, L) Gitterpunkte wurden dann in eine Datei zusammen mit den interpolierten Schätzungen für den zugewiesenen B- und I-Wert ausgegeben. Nur Gitterpunkte, die innerhalb des physikalischen Bereichs von Interesse liegen, wurden verwendet.
In dem dritten Schritt wurde die Ausgabedatei von N-L-B-I-Daten sequenziell neu geordnet, zuerst nach aufsteigendem H-Wert, und zweitens nach aufsteigendem L-Wert. Diese Datei wurde dann als eine kompaktere binäre Datei (compact binary file (CBI file)) umgeschrieben. Die zuletzt genannte Datei kann hinsichtlich geringer empirischer Verschiebungen im Alpha korrigiert werden, und zwar was bei anvisiertem Detektionsmaterial hinter signifikanten Absorberdicken auftritt. Gleichzeitig wurde die Datei erweitert, um (H, L) Gitterpunkte mit negativen Werten für Bor zur enthalten. Dies war nötig, da z. B. ein Eisenabsorber (B = 0), der Zufallsmessfehlern in H und L ausgesetzt ist, dazu tendiert, positive und negative B Datenwerte mit gleicher Wahrscheinlichkeit zu produzieren. Außerdem benötigen Materialien wie z. B. Kupfer mit einem Z, das größer ist als das Z von Eisen, negative Borwerte um adäquat dargestellt zu werden. Tabelle I Table I

Claims

Eine Röntgenstrahleninspektionsvorrichtung zum Detektieren eines speziellen interessierenden Materials in Gepäckstücken oder Paketen, wobei folgendes vorgesehen ist: Transportmittel konstruiert und angeordnet zur Bewegung der Gepäckstücke oder Pakete zu einem Inspektionsbereich; ein Röntgenstrahlenquellensystem angeordnet am Inspektionsbereich und konstruiert zur Aussetzung eines zu prüfenden Gepäckstückes oder eines Pakets gegenüber einem Strahl von Röntgenstrahlung; ein Röntgenstrahlungsdetektionssystem angeordnet an dem Inspektionsbereich und konstruiert zum Detektieren von Röntgenstrahlen modifiziert durch den überprüften Gegenstand oder das Gepäckstück; ein Dimensionsdetektor zur Messung einer ausgewählten Dimension des geprüften Gegenstandes; ein Interface-System verbunden mit dem Röntgenstrahldetektionssystem und dem Dimensionsdetektor zum Empfang vom Röntgenstrahlendetektionssystem Daten gestreuter Röntgenstrahlen und vom Dimensionsdetektor Dimensionsdaten, wobei das Interfacesystem zur Anforderung der Daten gestreuter Röntgenstrahlenen und der Dimensionsdaten konstruiert ist; ein Computer betriebsmäßig verbunden mit dem Interface-System und die angeforderten Röntgenstrahl- und Dimensionsdaten vom Interfacesystem empfangend, wobei der Computer programmiert ist, um die Daten zur Erkennung des bestimmten interessierten Materials in dem überprüften Gegenstand zu verwenden; und wobei der Computer ferner programmiert ist, das Vorhandensein des bestimmten interessierenden Materials anzuzeigen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Dimensionsdetektor folgendes aufweist: eine optische Quelle angeordnet nahe dem Inspektionsbereich und konstruiert zur Emission von optischer Strahlung im Ultraviolett- bis Infrarotbereich zu dem überprüften Gegenstand; einen optischen Detektor angeordnet nahe dem Inspektionsbereich und konstruiert zum Detektieren der erwähnten optischen Strahlung; und ein Prozessor verbunden zum Empfang optischer Daten von dem optischen Detektor und konstruiert oder aufgebaut um die erwähnte ausgewählte Dimension des überprüften Gegenstandes zu messen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Dimensionsdetektor folgendes aufweist: eine Anordnung von optischen Quellen angeordnet nahe dem Inspektionsbereich, und wobei jede optische Quelle aufgebaut ist um optische Strahlung zu dem überprüften Gegenstand zu senden; eine Anordnung optischer Detektoren angeordnet nahe dem Inspektionsbereich, wobei der erwähnte optische Detektor aufgebaut ist zur Detektion der erwähnten optischen Strahlung reflektiert von einer ausgewählten Oberfläche des überprüften Gegenstandes; und ein Prozessor verbunden zum Empfang optischer Daten von der erwähnten Anordnung von optischen Detektoren und aufgebaut zur Messung der ausgewählte Dimension des überprüften Gegenstandes.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei ferner folgendes vorgesehen ist: eine Dimensionsselbsteichvorrichtung (Autokalibrator) aufgebaut zur Anweisung des Dimensionsdetektors zur Ausführung einer Selbsteichungssequenz ohne Gepäckgegenstand oder Paket in dem Inspektionsbereich und Vorsehen für den Computer von „Luft"-Dimensionsdaten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Röntgenstrahlenquellensystem, das Röntgenstrahlendetektionssystem und der Computer ferner derart aufgebaut und angeordnet sind, dass Selbsteichungssequenzen ausgeführt werden und Röntgenstrahleneichungsdaten erfasst werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Röntgenstrahlenquellensystem ferner aufgebaut ist zur Emission eines Fächerstrahls von Röntgenstrahlung von mindestens zwei im wesentlichen unterschiedlichen Energien.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Röntgenstrahlendetektionssystem eine Anordnung von Röntgenstrahlentransmissions- oder -übertragungsdetektoren aufweist konstruiert und positioniert zum Detektieren der Röntgenstrahlung übertragen durch den überprüften Gegenstand.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Anordnung von Übertragungsdetektoren ferner derart konstruiert ist, dass gesondert Röntgenstrahlenstrahlung übertragen durch den überprüften Gegenstand bei zwei im wesentlichen unterschiedlichen Energien detektiert wird; und wobei der Computer ferner derart aufgebaut ist, um gesondert Hochenergieübertragungsdaten und Niederenergieübertragungsdaten detektiert durch die Anordnung zu empfangen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei ferner eine Selbsteichvorrichtung (Autokalibrator) derart aufgebaut ist, dass das Röntgenstrahlenquellensystem, das Röntgenstrahlenübertragungsdetektionssystem und der erwähnte Computer angewiesen sind, eine Selbsteichungs- oder Autokalibrationssequenz auszuführen, wobei die Röntgenstrahlenübertragungsdetektoren dem Computer „Dunkelstrom"-Daten liefern, während das Röntgenstrahlensystem keine Röntgenstrahlen emittiert.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei ferner eine Selbsteichvorrichtung derart aufgebaut ist, dass das Röntgenstrahlenquellensystem, die Röntgenstrahlenübertragungsdetektoren und der Computer angewiesen sind eine Autokalbrationssequenz auszuführen, wobei das Röntgenstrahlenquellensystem die erwähnte X-Strahlungsstrahlung emittiert, und zwar ohne einen Gepäckgegenstand oder ein Paket in dem Inspektionsbereich, und wobei die Röntgenstrahlenübertragungsdetektoren dem Computer „Luft"-Übertragungsdaten bei jeder der erwähnten Energien liefern.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die erwähnte Anordnung des Röntgenstrahlendetektionssystems eine Anordnung von Röntgenstrahlenrückstreudetektoren aufweist, und zwar konstruiert und positioniert zur Detektion der Röntgenstrahlung die von dem überprüften Gegenstand rückgestreut wird, um so Röntgenstrahlenrückstreudaten von mindestens einer Energie zu erhalten.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei ferner eine Versetzungseinheit mit der erwähnten Anordnung von Rückstreudetektoren verbunden ist, und Daten aufnimmt von dem Dimensionsdetektor, wobei die Versetzungseinheit derart aufgebaut und angeordnet ist, um die Anordnung der Rückstreudetektoren in eine ausgewählte Position basierend auf Daten von dem Detektionsdetektor zu bewegen.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei ferner eine Anordnung von Rückstreukollimatoren vor der erwähnten Anordnung von Röntgenstrahlenrückstreudetektoren angeordnet ist, und wobei jeder der Rückstreukollimatoren derart konstruiert und aufgebaut ist, dass ein Sichtwinkel des entsprechenden Rückstreudetektors beschränkt wird, um rückgestreute Daten von der oberen Oberfläche des Gegenstandes zu empfangen.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Dimensionsdetektor ferner derart konstruiert ist, dass er Abstandsdaten entsprechend Positionen der Rückstreudetektoren misst, wobei die Abstandsdaten Abstände aufweisen von jedem erwähnten Rückstreudetektor zu einer Oberfläche des überprüften Gegenstandes, wobei die Oberfläche sich innerhalb des Sichtwinkels des entsprechenden Detektors befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei ferner ein Rückstreunormalisierer angeschaltet ist, um die Abstandsdaten von dem Dimensionsdetektor zu empfangen, und wobei der Normalisierer derart konstruiert und angeordnet ist, dass die Röntgenstrahlenrückstreudaten unter Verwendung der Abstandsdaten normalisiert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei der Rückstreunormalisierer ferner eine Rückstreunormalisierungstabelle aufweist, und wobei der Normalisierer ferner derart konstruiert ist, dass er die Röntgenstrahlenrückstreudaten durch Verwendung der Daten aus der Tabelle normalisiert.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei der Rückstreunormalisierer eine Nachschautabelle aufweist, die Abstandsdaten enthält, und zwar von jedem Rückstreudetektor zu einer Oberfläche des überprüften Gegenstandes, wobei die Oberfläche innerhalb des Sichtwinkels des entsprechenden Rückstrahldetektors liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Anordnung des Röntgenstrahlendetektionssystems eine Anordnung der Röntgenstrahlvorwärtsstreudetekoren aufweist, und zwar konstruiert und positioniert zur Detektion der Röntgenstrahlstrahlung vorwärts gestreut von dem untersuchten Gegenstand um Röntgenstrahlvorwärtsstreudaten von mindestens einer Energie zu erhalten.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei ferner eine Versetzungs- oder Verschiebeeinheit mit der Anordnung von Vorwärtsstreudetektoren verbunden ist und Daten empfängt vom Dimensionsdetektor, wobei die Verschiebungs- oder Versetzungseinheit derart konstruiert und angeordnet ist, dass die Anordnung der Vorwärtsstreudetektoren zu einer ausgewählten Position bewegt wird, und zwar basierend auf Daten von dem Dimensionsdetektor.
Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, wobei ferner eine Anordnung von Vorwärtsstreukollimatoren vor der Anordnung von Röntgenstrahlenvorwärtsstreudetektoren angeordnet ist, wobei jeder der Vorwärtsstreukollimatoren konstruiert und angeordnet derart ist, dass ein Sichtwinkel des entsprechenden Vorwärtsstreudetektors begrenzt ist um Daten zu empfangen, die von der Vorwärtsstreuoberfläche des Gegenstandes vorwärts gestreut sind.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei der Dimensionsdetektor ferner derart konstruiert ist, dass er Abstandsdaten misst, und zwar entsprechend den Positionen der Vorwärtsstreudetektoren, wobei die Abstandsdaten Abstände von jedem der Vorwärtsstreudetektoren zu einer Oberfläche des untersuchten Gegenstandes umfassen, der innerhalb des entsprechenden Sichtwinkels des Detektors liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei ferner ein Vorwärtsstreunormalisierer angeschaltet ist, um die erwähnten Abstandsdaten zu empfangen, und zwar von dem Dimensionsdetektor, und wobei der Normalisierer derart aufgebaut und angeordnet ist, dass er die Röntgenstrahlenvorwärtsstreudaten unter Verwendung der Abstandsdaten normalisiert.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei der Vorwärtsstreunormalisierer ferner eine Vorwärtsstreunormalisierungstabelle aufweist, wobei der Normalisierer ferner derart ausgelegt ist, dass er die Röntgenstrahlenvorwärtsstreudaten durch Verwendung der Daten aus der Tabelle normalisiert.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei der Vorwärtsstreunormalisierer eine Nachschautabelle aufweist, die Abstandsdaten von jedem Vorwärtsstreudetektor zu der Oberfläche des untersuchten Gegenstandes enthält, wobei die erwähnte Oberfläche innerhalb des Sichtwinkels des entsprechenden Vorwärtsstreudetektors liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei ferner ein zweites Röntgenstrahlendetektionssystem vorgesehen ist, welches eine Anordnung aus Röntgenstrahlübertragungsdetektoren aufweist, ausgelegt und positioniert zum Detektieren der durch den untersuchten Gegenstand übertragenen Röntgenstrahlstrahlung.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei ferner ein Equalizer (Ausgleichsmittel) angeschaltet ist zum Empfang von Röntgenstrahlübertragungsdaten von der Anordnung der Röntgenstrahlübertragungsdetektoren, wobei der Equalizer derart aufgebaut und angeordnet ist, dass er die Vorwärtsstreudaten equalisiert, und zwar durch Lokalisieren aus den Übertragungsdaten von hochabsorbierenden Zonen des Gegenstandes und durch Rechnungslegung für die reduzierten Werte in den Vorwärtsstreudaten in den erwähnten Zonen.
Ein Röntgenstrahleninspektionsverfahren zum Detektieren eines bestimmten interessierenden Materials in Gegenständen des Gepäcks (Gepäckgegenstände) oder Paketen, wobei folgendes vorgesehen ist: sequentielles Bewegen von Gegenständen des Gepäcks oder von Paketen auf einem Transportmittel durch einen Inspektionsbereich oder eine Inspektionszone; sequentielles Aussetzen in der Inspektionszone von einem der erwähnten Gegenstände einem Strahl von Röntgenstrahlung; Detektieren der durch den überprüften Gegenstand modifizierten Röntgenstrahlung durch ein Röntgenstrahlungsdetektionssystem; Messen einer ausgewählten Dimension des untersuchten Gegenstandes durch Verwendung eines Dimensionsdetektors; Ordnen bzw. Anfordern von Daten gestreuter Röntgenstrahlen detektiert durch das Röntgenstrahlendetektionssystem und von Dimensionsdaten detektiert durch den Dimensionsdetektor; Erkennen durch Computerbearbeitung des bestimmten interessierenden Materials durch Verwenden der geordneten bzw. angeforderten Röntgenstrahldaten und der Dimensionsdaten; und Automatisches Anzeigen des Vorhandenseins des bestimmten interessierenden Materials in dem untersuchten Gegenstand.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei ferner der Schritt des Berechnens eines Abstandes von einer Oberfläche des Gegenstandes zu einem Detektor des Röntgenstrahldetektionssystems, welches die Oberfläche beobachtet, und zwar basierend auf den Dimensionsdaten.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei der Aussetzungsschritt des Emittierens eines fächerartigen Strahls von Röntgenstrahlung umfasst, und zwar von mindestens zwei im wesentlichen unterschiedlichen Energien.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei der Detektierschritt das Detektieren vom überprüften Gegenstand zurückgestreuter Röntgenstrahlstrahlung umfast, um Röntgenstrahlrückstreudaten von mindestens einer Energie zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei ferner das Kollimieren der rückgestreuten Röntgenstrahlung vorgesehen ist, und zwar durch Platzieren einer Anordnung von Rückstreukollimatoren vor der erwähnten Anordnung von Röntgenstrahldetektoren.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei ferner die Messung von Abstandsdaten vorgesehen ist, und zwar von jedem Rückstreudetektor zu einer Oberfläche des überprüften Gegenstandes der innerhalb des entsprechenden Sichtwinkels des Detektors liegt.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei ferner die Normalisierung der Röntgenstrahlrückstreudaten unter Verwendung der erwähnten Abstandsdaten vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei der Detektierschritt das Detektieren von Röntgenstrahlung vorwärts gestreut von dem überprüften Gegenstand umfasst, und zwar zum Erhalt von Daten der Röntgenstrahlvorwärtsstreuung von mindestens einer Energie.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei ferner die Kollimierung der vorwärts gestreuten Röntgenstrahlung vorgesehen ist, und zwar durch Platzieren einer Anordnung von Vorwärtsstreukollimatoren vor der Anordnung von Röntgenstrahldetektoren.
Verfahren nach Anspruch 35, wobei ferner die Messung von Abstandsdaten vorgesehen ist, und zwar von jedem der Vorwärtsstreudetektoren zu einer Oberfläche des überprüften Gegenstandes innerhalb dem Sichtwinkel des entsprechenden Detektors.
Verfahren nach Anspruch 36, wobei ferner die Normalisierung der Röntgenstrahlvorwärtsstreudaten unter Verwendung der erwähnten Abstandsdaten vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Computer programmiert ist zur Identifikation, basierend auf den georderten oder geordneten Röntgenstrahl- und Dimensionsdaten, einer Zone des Gegenstandes die gestreute Strahlung emittiert, die charakteristisch ist für das erwähnte bestimmte interessierende Material in dem überprüften Gegenstand.