DE69716920T2

DE69716920T2 - Vorrichtung und verfahren zur siebung

Info

Publication number: DE69716920T2
Application number: DE69716920T
Authority: DE
Inventors: Ralph Benjamin
Original assignee: Imperial College of London
Current assignee: Ip2ipo Innovations Ltd
Priority date: 1996-07-18
Filing date: 1997-07-17
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2017-07-18
Also published as: EP0912907A1; DE69716920D1; GB2315546A; GB9615132D0; WO1998003888A1; EP0912907B1; ATE227430T1; US6163591A

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Rastern der Art, die zum Beispiel zum Rastern von Flugzeug-Handgepäck nach versteckten Waffen oder Sprengstoffvorrichtungen verwendet werden kann.
Es ist aus der veröffentlichten internationalen Patentanmeldung WO-A-93/09512 bekannt, eine objektbasierte 3D-Röntgenstrahl-Bildgebungstechnik vorzusehen, die auf dem Prinzip der Abbildung von Objekten/Bereichen in einem Gegenstand durch Erfassen von Unstetigkeiten in der Opazität gegenüber der Durchlässigkeit von Röntgenstrahlen aus unterschiedlichen Richtungen um den Gegenstand basiert. Diese Technik basiert auf dem Aufnehmen von etwa zehn Ansichten durch den Gegenstand, wobei jene Ansichten gleichmäßig in einem festen Winkel verteilt sind.
Während die oben genannte Bildgebungstechnik in der Lage ist, Waffen im Flugzeug- Handgepäck abzubilden, hat sie den Nachteil, dass die gleichmäßige Verteilung im festen Winkel der Ansichten ein äußerst spernges Gerät erfordert, um gepäckgroße Gegenstände zu verarbeiten, und für etwas anderes als den stückweisen Betrieb schlecht geeignet wäre.
Die veröffentlichte europäische Patentanmeldung EP-A-0 485 872 offenbart ein Sicherheits-Gepäckrastersystem mit einem Abschnitt, der mehrere Röntgenstrahlungsquellen und Liniendetektoren zum Erfassen der Strahlungsopazität in einer Reihe von ein zu testendes Objekt schneidenden Ebenen enthält. Die erfassten Signale werden verarbeitet, um eine Opazitätsabbildung des Objekts zu erzeugen.
Gemäß einem Aspekt sieht die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Rastern eines Gegenstandes vor, um Bereiche in dem Gegenstand mit unterschiedlicher Strahlungsopazität zu erfassen, wobei die Vorrichtung aufweist:
ein Fördersystem zum Befördern des Gegenstandes entlang eines Weges; und
eine Anordnung von Sensoren, wobei jeder Sensor eine Strahlungsquelle und einen Strahlungsdetektor aufweist, die auf gegenüber liegenden Seiten des Weges angeordnet sind und der Erzeugung von Durchlässigkeitssignalen dienen, die eine Strahlungsopazität zwischen der Strahlungsquelle und dem Strahlungsdetektor in einer den Weg schneidenden Ebene angeben, wobei die Sensoren an mehreren unterschiedlichen Stellen entlang des Weges verteilt und so angeordnet sind, dass sie den Gegenstand aus mehreren unterschiedlichen Winkelrichtungen über den Weg anstrahlen,
gekennzeichnet durch
einen Signalprozessor zum Verarbeiten der Durchlässigkeitssignale von der Anordnung der Sensoren, um Konturen eines maximalen lokalen Gradienten der Opazität innerhalb einer Ebene durch den Gegenstand zu erfassen, um Querschnittssignale zu erzeugen, die Grenzen in der Ebene zwischen den Bereichen mit unterschiedlicher Strahlungsopazität und entsprechend den Querschnittssignalen für mehrere Ebenen durch einen Bereich anzeigen; um zu erfassen, ob der Bereich mit einem oder mehreren festgelegten Rasterkriterien übereinstimmt.
Die Erfindung erkennt, dass eine Bildgebungstechnik basierend auf der Erfassung von Konturen oder einem maximalen lokalen Gradienten der Strahlungsopazität nicht die maximale 3D-Bildgebungsauflösung vorsehen muss und dennoch in der Lage ist, mögliche Sicherheitsgefahren zu sichten, und eine für einen kontinuierlichen Betrieb mit einer großen Anzahl zu rasternder Gegenstände besser geeignete Sensoranordnung anzupassen.
Während die Erfindung Formerkennungsalgorithmen als die festgelegten Rasterkriterien verwenden kann (z. B. um Handfeuerwaffen zu erfassen), ist es für die Erfassung von Substanzen wie beispielsweise Sprengstoffen bevorzugt, dass die festgelegten Rasterkriterien darin bestehen, ob die Bereiche aus einem Material mit einer Strahlungsopazität mit einer festgelegten Eigenschaft sind; wobei der Signalprozessor die Querschnittssignale in Kombination mit den Durchlässigkeitssignalen verwendet, um die Strahlungsopazität des Bereichs zu bestimmen.
Es wurde festgestellt, dass die Strahlungsopazität für das Material, durch welches die Strahlung läuft, charakteristisch ist, und demzufolge macht es diese Technik möglich, weitestgehend unabhängig von der Form, in welcher sie geformt, sind, nach Sprengstoffen zu rastern.
Diese Fähigkeit wird in den Ausführungsbeispielen weiter verbessert, in welchen wenigstens eine der Strahlungsquellen eine Strahlung bei wenigstens zwei Frequenzen erzeugt und die festgelegte Charakteristik eine Relativopazität bei den wenigstens zwei Strahlungsfrequenzen ist, die in einen festgelegten Relativopazitätsbereich fällt.
Während der Absolutwert der Opazität in Abhängigkeit von der genauen Stelle des untersuchten Bereichs in dem Gegenstand und der Natur der umliegenden Bereiche in dem Gegenstand fehlerhaft sein kann, wurde festgestellt, dass die Relativopazität bei zwei unterschiedlichen Strahlungsfrequenzen eine genaue Identifikation des Materials des Bereichs vorsieht.
Die Bestimmung der Opazität des Materials eines Bereichs wird verbessert, da die Erfindung in der Lage ist, die 3D-Form des Bereichs zu bestimmen, und so eine Durchdringtiefe einer bestimmten Strahlung durch das untersuchte Material zu berechnen und so die Absorption in umliegenden Bereichen zu kompensieren. Falls R unterschiedliche Bereiche durch diese Linie geschnitten werden, kann die Opazität keines Bereichs allein bestimmt werden: R unterschiedliche Linien dieser Art sind erforderlich, um die Opazität aller R Bereiche zu bestimmen.
Es können mehrer Messungen der Opazität des gleichen Unterbereichs durchgeführt werden und dann jene aus einer festgelegten Grenze fallenden von den anderen aussortiert werden, da diese Abweichung wahrscheinlich aufgrund eines topologischen Fehlers in der Formbestimmung vorliegt, welche bewirken kann, dass die Länge des Weges einer gegebenen Quelle-Sensor-Strahlung zwischen den durch sie durchdrungenen Bereichen falsch aufgeteilt ist. Wenn die fehlerhaften Messungen aussortiert worden sind, können die übrigen gemittelt werden.
Es kann praktisch sein, die meisten der Sensoren derart anzuordnen, dass sie Ebenen senkrecht zu der Bewegungsrichtung auf dem Fördersystem abbilden. Alternativ können die Betrachtungsachsen der Fächerstrahlquellen im zweidimensionalen Winkelraum quasi gleichmäßig verteilt sein, was eine bessere Ableitung der 3D-Bereichsgrenzen erlaubt, wenn auch mit dem Nachteil eines etwas komplexeren Systemaufbaus und einer komplexeren Verarbeitung.
Um die Fähigkeit zum Untersuchen dünner Materialschichten, welche manchmal so orientiert sein können, dass die Hauptsensoren keine genaue Bestimmung erzeugen können, zu verbessern, ist es bevorzugt, dass wenigstens zwei zusätzliche Sensoren so angeordnet sind, dass sie den Gegenstand in einer Ebene anstrahlen, die nicht senkrecht zu dem Weg des Gegenstandes entlang des Fördersystems verläuft.
Falls das Fördersystem mehrere Rollen aufweist, dann können die Sensoren praktischerweise zwischen den Rollen angeordnet sein.
Die Erfindung kann zum Rastern vieler unterschiedlicher Arten von Gegenständen verwendet werden, aber sie ist insbesondere zum Rastern von Flugzeug-Handgepäck und zum Rastern zur Identifizierung von Sprengstoffen in dem Gepäck geeignet.
Die verwendete Strahlungsquelle kann theoretisch verschiedene Formen haben, aber sie ist vorzugsweise eine Röntgenstrahlung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung können relativ kostengünstige Liniendetektoren als Strahlungsdetektoren verwenden, um die Gesamtkosten des Rastersystems zu reduzieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung ein Verfahren zum Rastern eines Gegenstandes vor, um Bereiche in dem Gegenstand mit unterschiedlicher Strahlungsopazität zu erfassen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Befördern des Gegenstandes entlang eines Weges; und
Erzeugen von Durchlässigkeitssignalen mit einer Anordnung von Sensoren, wobei jeder Sensor eine Strahlungsquelle und einen Strahlungsdetektor aufweist, die auf gegenüber liegenden Seiten des Weges verteilt sind und der Erzeugung von Durchlässigkeitssignalen dienen, die eine Strahlungsopazität zwischen der Strahlungsquelle und dem Strahlungsdetektor in einer den Weg schneidenden Ebene anzeigen, wobei die Sensoren an mehreren unterschiedlichen Stellen entlang des Weges verteilt und so angeordnet sind, dass sie den Gegenstand aus mehreren unterschiedlichen Winkelrichtungen über den Weg anstrahlen,
gekennzeichnet durch
eine Verarbeitung der Durchlässigkeitssignale von der Anordnung von Sensoren; um Konturen eines maximalen lokalen Gradienten der Opazität innerhalb einer Ebene durch den Gegenstand zu erfassen, um Querschnittssignale zu erzeugen, die irgendwelche Grenzen in der Ebene zwischen den Bereichen mit unterschiedlicher Strahlungsopazität und entsprechend den Querschnittssignalen für mehrere Ebenen durch einen Bereich anzeigen, um zu erfassen, ob der Bereich mit einem oder mehreren festgelegten Rasterkriterien übereinstimmt.
Es wird nun beispielhaft ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Quelle und eine 2D-Sensoranordnung für eine "Objekt-3D" - Auflösung;
Fig. 2 eine Quelle, einen Liniensensor und eine angestrahlte Tunnelscheibe für eine CT- (oder neuartige) Auflösung;
Fig. 3 zeitlich versetzte Quellenpositionen und eine Sensoranordnung mit Grenz- und Zwischen-Quellenpositionen für eine CT-Auflösung;
Fig. 4 drei um 120º versetzte CT-Quellensysteme (SO) und ihre Sensoren (SE);
Fig. 5 ein Tripel von Quellenpositionen und eine teilweise gemeinsame Sensoranordnung;
Fig. 6 koplanare und beabstandete Sensoren, die Strahlung nur bei -24º, 0º und +24º empfangen;
Fig. 7 drei zueinander verdrehte Betrachtungsebenen, die unterschiedliche Umrisse erzeugen;
Fig. 8 ein einfaches Objekt und seine Tangenten von fünfzehn gleichmäßig beabstandeten Quellenpositionen;
Fig. 9 Tangenten, die eine Konkavität in einem rekonstruierten Umriss definieren;
Fig. 10 eine ungleichmäßige Verteilung von Tangenten für ein exzentrisch positioniertes Objekt; und
Fig. 11 einen Extrafächer, der die Ebene mit konstantem Z-Wert für die Analyse dünner Schichten in dieser Ebene durchdringt.
Brauchen wir Obiekt 3D?
Die "Objekt-3D"-Technik (wie in der WO-A-93/09512 beschrieben) der objektbasierten 3D-Röntgenbildgebung, entwickelt am Imperial College, ist besser als erforderlich für das Rastern von Kabinengepäck; eine komplette 3D-Rekonstruktion basierend auf etwa zehn gleichmäßig in festen Winkeln verteilten Ansichten ist nicht notwendig. Drei senkrechte Ansichten sollten etwa ausreichend sein, um die Form irgendeiner Waffe zu offenbaren. Der Hauptbedarf besteht an lageunabhängigen Formerkennungsalgorithmen, die alle möglicherweise bedeutenden Waffen erkennen würden.
Objekt 3D ist auch besser als notwendig für das Rastern von Handgepäck; bei dieser Anwendung muss die 3D-Rekonstruktion nur gut genug sein, um eine Dichtebestimmung für die Identifikation von Substanzen zu erlauben.
In keiner Anwendung benötigen wir eine interaktive Echtzeit-Bildgebungshandhabung, und deshalb müssen wir nicht eine analytische Darstellung der Oberflächen in etwa dreieckige Facetten umwandeln.
In beiden Anwendungen würden die Anstrengungen, außerhalb eines kontinuierlichen Gepäck-"Tunnels" zu arbeiten, die Verwendung einer einzelnen Quelle und einer 2D- Sensoranordnung, die durch ein Dreharmsystem mit zwei Achsen positioniert ist, verhindern. Stattdessen würde eine Objekt 3D-Konstruktion etwa zehn separate feste Quellen und zehn extra große 2D-Sensoranordnungen erfordern. Siehe Fig. 1. Die gesamte Anordnung würde ein Volumen von wenigstens dem Dreifachen des Durchmessers des Tunnels selbst einnehmen, selbst wenn die Bildebene gegenüber dem Tunnel geneigt ist. Außerdem wäre es schwierig und teuer, den lokalen Querschnitt des Bewegungsbandmechanismus mit dem Sensorsystem kompatibel zu machen.
Die 2D-Sensoranordnungen müssten um ein Vielfaches größer als eine derzeit verwendete 2D-Anordnung sein. Obwohl diese Anforderung hauptsächlich durch Vergrößern der Größe der Sensorpixel erfüllt werden könnte, ohne unbedingt ihre Anzahl zu erhöhen, würde dies beinahe sicher eine teure spezielle Entwicklung erfordern, und es würde wahrscheinlich in einem sehr teuren Endsystem resultieren.
Andererseits sollte Objekt 3D wie in der medizinischen Anwendung exzellent zu der detaillierten interaktiven Untersuchung eines verdächtigen Gegenstandes innerhalb eines gegebenen diagnostisch wesentlichen Untervolumens im Anschluss an die primäre Massenrasterfunktion passen.

Ist CT eine durchführbare Alternative?

Strahlungsdosis

Da CT auf Pixeln basiert, benötigt es eine Größenordnung von 1.000 Ansichten, die jeweils eine Betrachtung von 1.000 unterschiedlichen Punktlinien aufweisen, um ein Schnittbild mit einer hohen Auflösung (1.000 · 1.000 Pixel) zu erzeugen. Außerdem bringt die Anforderung, etwa 1.000 unabhängige Pixel in jedem "Strahl" aufzulösen, die Anforderung für sehr hohe Signal-Rausch-Verhältnisse und damit sehr hohe Quellenpegel in jeder dieser 1.000 Ansichten mit sich. Diese sehr hohen Strahlungsdosen bringen die Anforderung für eine sehr intensive und teure Rasterung mit sich. Sie bringen auch Quellenpegel mit sich, die selbst mit fluidgekühlten Drehelektroden-Röntgenröhren teuer und schwierig zu erzeugen sind. Vor allem sind die involvierten Strahlungsniveaus wahrscheinlich für die Besitzer des Gepäcks nicht akzeptierbar.

Physikalischer Aufbau

Bei der angenommenen Bandgeschwindigkeit von 500 mm/s würde eine axiale Auflösung von 1 mm für ein CT-Schrägspuraufzeichnungssystem eine Drehung mit 500 U/sec (30.000 U/min), d. h. ein w von 3.140 erfordern. Bei einem Radius von 1 m würde dies einer Zentrifugalbeschleunigung von 106 G entsprechen: kaum machbar. Jedoch sollte es die Vorwärtsbewegung des Gepäcks entlang des Bandes möglich machen, die Messfunktion unter einer Anzahl von Ebenen senkrecht zu der Bewegungsrichtung zu verteilen, wobei eine Anzahl fester Quellen und Linienanordnungen in jeder Ebene ist. Tatsächlich könnte mit einer ziemlich teuren speziellen Röntgenröhre der Elektronenstrahl elektrisch zwischen einer Anzahl von nahe beabstandeten Zielpositionen geschaltet werden und eine geeignete, etwas ausgedehnte Liniensensoranordnung könnte zwischen diesen Quellen zeitlich geteilt werden.
Da eine Quelle bei oder nahe einer Ecke des Tunnels zu positionieren sein kann, muss ihr Fächerwinkel etwas weniger als 90º betragen. Wir nehmen ihn zu 70º an. Wir betrachten eine Röntgenröhre, die unter Verwendung eines solchen Fächerstrahlwinkels von 70º je Quelle 60 Quellenpositionen gleichmäßig über 20º verteilt berücksichtigen kann. Die Bleimaske wird dann den Fächerstrahl auf 90º beschränken, von dem gleichzeitig nur 70º verwendet werden würden. Analog würde die Sensoranordnung einen Kreisbogen von 90º überdecken (oder mehrere gerade Liniensegmente; die den Kreisbogen annähern, aufweisen), von denen gleichzeitig nur 70º verwendet werden würden. Siehe Fig. 2. Die Quelle und der Sensor würden gemeinsam 110º des Umfangs belegen, und daher könnten drei solche Systeme in einer Ebene mit einer gemeinsamen Überdeckung von 60º aufgenommen werden. Siehe Fig. 3. Daher wären insgesamt sechs solche Ebenen erforderlich, wahrscheinlich zwischen aufeinander folgenden Rollen der Rollenspur unterhalb des kontinuierlichen Förderbandes aufgenommen. So würde das gesamte Winkelmaß der Sensoren "nur" 6 · 3 · 110º = 5,5 · 360º betragen, aber diese Sensoren müssten eine ziemlich hochentwickelte Zeiteinteilung haben. Ferner wären 18 sehr komplexe und weiterentwickelte, 60-Wege-Höchstleistungs-Schaltröntgenröhren erforderlich.
Möglicherweise ernste Bedenken bestehen darin, dass die meisten der Sensoren Röntgenstrahlung empfangen müssten, die über einen 20º-Bereich von Fächerwinkeln ankommen. Obwohl diese Toleranz auf die X/Y-Ebene des Fächers beschränkt ist, ist es nicht sicher, dass es ausreichend Sicherheit gegenüber seitlich gestreuten Röntgenstrahlen vorsehen würde, um das hohe Signal-Rausch-Verhältnis (Kontrast), das für die CT-Verarbeitung erforderlich ist, zu erzielen. Daher kann es sich in der Praxis als unmöglich erweisen, eine so starke Sensorteilung und einen gemeinsamen Mehrziel-Röntgenröhrenbetrieb wie oben gefordert, zu erzielen.
Daher schließen wir, dass
CT für das Rastern von Flugzeug-Handgepäck eine drastische Anpassung, z. B. wie oben ausgeführt, benötigen würde;
die sehr hohe Strahlungsdosis der CT hoher Auflösung wahrscheinlich bei dieser Massen- Rasteranwendung nicht akzeptierbar ist;
eine CT-Auflösung eine beträchtliche Anzahl sehr komplexer und teurer spezialisierter, noch zu entwickelnder Röntgenröhren benötigen würde;
es unsicher ist, ob diese Auflösung den für die CT-Verarbeitung erforderlichen Kontrast (Signal-Rausch-Verhältnis) erzielen würde. Im Grenzfall muss eine viel größere Anzahl von einzelnen Betrachtungsquellen und Sensoren vorgesehen werden, was in einem großen Anstieg der mechanischen Länge und der bereits sehr hohen finanziellen Kosten einer CT-Lösung resultiert.

Basis der vorgeschlagenen Technik

Es wird daher nun vorgeschlagen, einige der Konzepte, Techniken und Fertigkeiten, die in Zusammenhang mit "Objekt 3D" entwickelt wurden, zusammen mit einigen der oben zur Anpassung von CT an die Gepäckrasterung entwickelten Ideen und einige völlig neue Ideen in einem radikal anderen Ansatz zur Röntgenrasterung von Handgepäck einzusetzen. Dies bringt einen physikalischen Aufbau ähnlich einer drastisch verkleinerten Version des neuen CT-Projekts, das oben für diese Anmeldung vorgeschlagen und erläutert wurde, zusammen mit einem aus dem am Imperial College für die "objektbasierte 3D-Röntgenbildgebung" angepassten Verarbeitungsprojekt ("Objekt 3D").
Das Basissensorsystem würde für diesen Zweck zum Beispiel 15 Fächerstrahl- Röntgenquellen und Linienanordnungen aufweisen, ähnlich jenen, die derzeit für die Rasterung von Flugzeuggepäck verwendet werden, aber gleichmäßig in ID-Winkelrichtung verteilt. (Die Wahl der Anzahl von Fächern wird in einem späteren Abschnitt vollständig erläutert). Im wesentlichen aus den gleichen Gründen wie jene oben im Zusammenhang mit CT erläuterten, ist es nicht machbar, einen Schrägspurmechanismus zu verwenden, um die 15 Betrachtungsrichtungen über ein einzeln drehendes Quellen- Sensor-Paar zu verwenden. Daher würden wie bei unserer Lösung für CT alle Fächer in der X/Y-Ebene senkrecht zu der Z-Richtung der Bewegung des Bandes fixiert werden, aber sie können in fünf Gruppen von jeweils drei Quellen (mit einem gemeinsamen Sensor) in fünf aufeinander folgenden Rollen-Zwischenspalten des Bandtransportmechanismus aufgenommen werden.
Die Betrachtungsachsen unserer geforderten 15 Quellen würden um 360º/15 = 40º getrennt sein. Angenommen, die der Quelle n zugewandte Sensoranordnung ist in einem um die Quelle zentrierten Kreisbogen gekrümmt oder weist stattdessen mehrere, den Kreisbogen annähernde gerade Liniensegmente auf, so dass alle Sensorelemente (nahe genug) zu der Quelle n gerichtet sind. Daher unterscheidet sich die Strahlung von den zwei Nachbarquellen (n-1) und (n+1) nur um 24º von dieser Betrachtungsrichtung. So könnte diese Sensoranordnung durch Verlängern der Anordnung von zum Beispiel 70º auf 70º + (2 · 24º) = 118º, siehe Fig. 5, zwischen den drei aufeinander folgend angeregten Quellen (n-1), n und (n+1) zeitlich geteilt werden. Diese wären wahrscheinlich unabhängige getrennte Quellen. (Eine einzelne spezielle Röntgenröhre, deren Elektronenstrahl elektronisch zwischen drei Zielorten geschaltet wird, ist wahrscheinlich nicht kosteneffektiv.) Da jedes solche Tripel für drei von unseren 15 um 24º beabstandeten Betrachtungsachsen verantwortlich ist, könnten fünf identische solche Tripel, die gegeneinander um 72º gedreht sind, in aufeinander folgenden Rollenzwischenspalten aufgenommen werden, um 360º zu überdecken.
Wie nachfolgend erläutert, können die Quellenfächerwinkel 70º betragen, und der Sensor kann gekrümmt oder aus zum Beispiel drei geraden Linien zusammengesetzt sein, so dass er etwa senkrecht zu den einfallenden Strahlen ist. Selbst dann wäre die Außenhülle des Systems ein Zylinder von etwa 2,25 m Durchmesser.
Eine Verringerung dieses Durchmessers könnte erreicht werden durch Erkennen, dass die meisten der zu untersuchenden Objekte in dem unteren Teil des Tunnels auftreten und auch dass ihre seitliche Position wahrscheinlicher im wesentlichen mittig als stark gegen die Tunnelwand verschoben ist. Daher kann es akzeptabel sein, die Überdeckung zu der oberen rechten und linken Ecke des Tunnels abzubauen, in dem die seitlich versetzten Quellen näher nach innen und weiter nach unten bewegt werden und die Position der obersten Quellen gesenkt wird. Objekte in einer der oberen Ecken des Tunnels können dann vier Tangentenlinien in ihrer oberen Ecke verfehlen: jeweils eine von den zwei Fächern, deren Betrachtungsrichtung grob senkrecht zu den relevanten Tunnelwänden ist, und jeweils eine von den zwei Fächern, deren Betrachtungsrichtung grob senkrecht zu der Diagonalen durch diese Ecke (von entgegengesetzten Richtungen) ist.
Es braucht nur zwei parallele Bleiplatten, um die gesamte gekrümmte Linierlsensoranordnung von einer Seitenstreuung außerhalb der Ebene ihrer drei Fächer abzuschirmen, und so sollte die Z-Achsentrennung zwischen diesen fünf Fächertripeln eine Störung durch Seitenstreuung zwischen Tripeln vermeiden. Da die drei Fächer in einem Tripel durch fortlaufenden Betrieb in der Zeitdomäne getrennt sind, wird es auch zwischen ihnen keine gegenseitige Störung durch Seitenstreuung geben. Somit müssen wir uns nur um eine Seitenstreuung in einem einzelnen Fächer kümmern. Wie nachfolgend erläutert, macht es die Natur der Bildverarbeitung in unserem Projekt relativ anspruchslos bezüglich des Kontrasts.
Angenommen, dass selbst dies möglicherweise problematisch ist, bemerken wir, dass das rechte und linke äußere 24º-Segment jeder 118º-Anordnung nur jeweils einer Quelle dienen würde. Daher könnte eine Bleiabschirmung vor den Sensoren an jedem Sensorelement durch ein Loch in Linie mit der dieses Element mit der entsprechenden Quelle verbindenden Richtung durchdrungen werden. Für die nächstinneren rechten und linken 24º-Segmente der Linienanordnung gehört jedes Element zu unterschiedlichen Zeiten zu einer von zwei Quellen und benötigt daher zwei passend gerichtete Löcher durch seinen Bleischirm. Siehe Fig. 5. Analog gehören die innersten 22º-Elemente zu unterschiedlichen Zeiten zu drei Quellen und benötigen daher drei passend gerichtete Löcher durch ihren Bleischirm. Somit könnte schlechtestenfalls eine Seitenstreuung über zwei enge Löcher von beispielsweise 20 Durchmesser, d. h. jeweils 0,001 Sterad aus einem gesamten möglicherweise relevanten festen Winkel von zum Beispiel 1 Sterad empfangen werden, Dies wäre somit komplett vernachlässigbar. Fig. 6 zeigt, wie wir unter Verwendung von zwei geeignet getrennten Abschirmungen die drei gewünschten Strahlungsrichtungen aber keine anderen zulassen können. Sie zeigt, dass der für die dreifache Teilung einer vorzugsweise gemeinsamen Sensoranordnung gezahlte Preis dann eine Verringerung im Flächenwirkungsgrad (von zum Beispiel 80%) auf 50% ist. Da wir es mit einer Linienanordnung zu tun haben, stören die Seitenwände der Abschirmung keine gewünschte Strahlung. Falls erforderlich, kann die Abschirmung für eine spaltfreie Abdeckung des Liniensensors ohne Beeinflussung dieses Flächenwirkungsgrades in Schwingungen versetzt werden.
Die Anzahl der Fächerbetrachtungen für CT würde etwa 1/60 der für ein hochauflösendes CT-System erforderlichen betragen, und die Röntgenintensität in jeder dieser Fächerbetrachtungen würde etwa 1/10 der für CT erforderlichen betragen. Die Strahlendosis für unser Projekt würde noch etwa das 15-fache der bei einer normalen Gepäckuntersuchung benutzten sein. Nichtsdestotrotz könnte es wahrscheinlich filmsicher gemacht werden und sollte für den Benutzer und die allgemeine Öffentlichkeit für eine routinemäßige Gepäckrasterung akzeptierbar sein.

Objektrekonstruktion

Wenn das Gepäck entlang der Fördervorrichtung an den Fächern vorbeiläuft, erzeugt jeder Fächer einen Umriss jedes Objekts, einzigartig für die Betrachtungsrichtung dieses Fächers. Siehe Fig. 5. In Zusammenhang mit dem "Objekt 3D" hat das Imperial College bereits wesentliche Fortschritte erzielt bei:
Segmentierungstechniken zur Identifizierung von geschlossenen Konturen;
Kantenextraktionsverfahren und Kantenverbindungstechniken zum optimalen Definieren der Grenzen dieser geschlossenen Konturen;
Techniken zum Verknüpfen der unterschiedlichen Ansichten des gleichen Objekts zur Identifizierung dieses Objekts durch die gemeinsame Position ihrer Anfangs- und Endpunkte in der Z-Richtung der Förderbewegung. (Tatsächlich erzeugen alle Paare von Ansichten gemeinsame 3D-Stellen für die Endpunkte des gegebenen Objekts in der Z- Richtung).
Somit wird die komplette 3D-Information über die Form und das Dichteprofil des Objekts aufgerufen und komplett benutzt, um die beste Rekonstruktion des projizierten Umrisses des Objektes aus der Richtung der relevanten Quelle zu bestimmen. "Innenkanten", d. h. Unstetigkeitsstellen in der projizierten Aggregatsdichte innerhalb des Umrisses werden auch bemerkt, aber sie werden in dieser Stufe in eine "kalte Speicherung" gesetzt.
An jeder unterscheidbaren Z-Position zwischen den Endpunkten der Z-Achse eines gegebenen Objekts definieren gegebene projizierte Umrissansichten somit zwei Punkte. Für jeden dieser zwei projizierten Punkte berechnen wir dann die sie mit der Quellenposition verbindende Linie. Diese definiert eine Ortslinie tangential zu dem gegebenen Objekt in der X/Y-Ebene für den gegebenen Z-Wert. Daher definieren die 15 Ansichten gemeinsam 30 solcher Tangenten, die gemeinsam eine polygonale Näherung an den wahren Umriss des Objekts in der gegebenen Z-Achsenposition bilden. Es gibt mehrere Schnittpunkte dieser Ortslinien, aber das eingeschlossene Polygon ist durch den innersten Satz von Linien eindeutig und einfach definiert. Siehe Fig. 8.
Leicht gekrümmte Bereiche in diesem Polygon werden dann durch Anpassen einer B- Splinefunktion oder einer anderen geeigneten Polynomtangente an die Mittelpunkte der Seiten dieses Polygons abgeschätzt, unter Verwendung der für "Objekt 3D" entwickelten Anpassungstechniken mit B-Splinefunktion. Eine scharfe Ecke oder Kante in dem Objekt, an der sich der Tangentenwinkel um mehr als etwa 12º (d. h. 360º/30) ändert, wird durch den Schnittpunkt von zwei oder mehr Tangenten markiert. Mit anderen Worten schrumpfen dann eine oder mehr Seiten des Polygons auf Null. Diese Ecken werden deshalb automatisch in dem obigen Kurvenanpassungs-Algorithmus eingeschlossen.
Somit wird die Position von Ecken exakt in 3D definiert, aber die genaue Form von leicht gekrümmten Bereichen muss aus ihrer Polygonnäherung abgeleitet werden.
Einschnitte, Ausstülpungen und andere Komplikationen der Form erzeugen die zusätzlichen "Innenkanten" des Objekts, die wir oben in den "kalten Speicher" abgelegt haben. Betrachte einen einfachen konkaven Einschnitt von dem eingeschlossenen Umriss. Seine Innenkante erzeugt einen zusätzlichen Satz von Ortstangenten. Diese sind äquivalent zu einem Abschnitt eines klar monoton gekrümmten konvexen Objekts, und somit haben auch seine Tangenten einen durchschnittlichen Abstand von 360º/30 = 12º. Siehe Fig. 9. Daher wird seine Kurve durch die innerste Folge dieser Ortslinien bestimmt, welche die Konkavität tangieren. Es kann dann eine Glättung an den Übergang zwischen der Konkavität und dem eingeschlossenen Hauptumriss angewendet werden.
Komplexere Formen können in monoton gekrümmte Segmente heruntergebrochen werden, und damit haben diese analog im Mittel um 12º beabstandete Tangenten. Die Anzahl von Tangenten wird demgemäß kaum erhöht, aber das Problem des Definierens des Herunterbrechens der Gesamtform in seine monoton gekrümmten Segmente wird überproportional erhöht und dies ist derzeit Gegenstand weiterer Studien.
Für ein rundes Objekt in der Mitte des Tunnels unterscheiden sich die rechten Tangentenrichtungen von den 15 Quellen gleichmäßig um 360º/15 = 24º voneinander, und ebenso die 15 linken Tangenten. Falls der dem Objekt gegenüber liegende Winkel an den Quellen ein ungeradzahliges Vielfaches von 12º ist, sind die zwei Sätze von 15 Tangenten perfekt gleichmäßig verschachtelt, mit identischen Abständen von 12º. Im allgemeinen sind die Objekte natürlich weder perfekt rund, noch sind sie mittig im Tunnel platziert, noch liegen sie genau einer ungeradzahligen Vielfachen von 12º an den Quellen gegenüber. Daher haben wir nach wie vor einen mittleren Außenwinkel von 12º in dem definierenden Polygon, aber mit deutlichen Schwankungen von einer Ecke zu der nächsten. Siehe Fig. 10. Auf der Basis der begrenzten Papierversuche erwarten wir jedoch, dass die vorgeschlagenen insgesamt 15 Betrachtungsrichtungen eine ausreichende Grenze für diese Schwankungen erlauben, um eine Ableitung der Formen aller relevanten Objekte aus den resultierenden Polygonen richtig zu ermöglichen.

Erläuterung Objekt-Rekonstruktion

Bei "Objekt 3D" mit n gleichmäßig in festem Winkel verteilten Betrachtungsachsen erzeugt jedes von n(n-1)/2 Paaren von Ansichten ein Minimum von zwei klaren, genau definierten 3D-Punkten, die gleichmäßig über die Objektoberfläche verteilt sind. In dem hier diskutierten System dagegen sind die Betrachtungsachsen in einer einzigen Ebene verteilt. Die n(n-1)/2 Paare von Ansichten erzeugen darin nach wie vor genaue 3D-Stellen von jeweils zwei Punkten, aber sie sind alle die gleichen Endpunkte der z-Achse des Objekts! Diese redundante Verschwendung von potentiellen Informationen ist der Preis, den wir für die Einsparung an Hardware und an Raumbedarf zahlen.
Die Rekonstruktion von komplexen Formen stellt dann ein neues Problem. Es ist insofern einfacher als bei "Objekt 3D" als das Problem nur in 2D-Schnitten auftritt; aber es ist insofern komplizierter als die Eingangsinformationen nur Tangenten aufweisen und außer für scharfe Ecken nicht die explizite genaue Position jedes Punktes enthalten.
Mit gegebenen korrekten 2D-Querschnitten erlangt man die 3D-Rekonstruktion selbst von ziemlich komplexen Objekten durch Kontinuität und Korrelation in der Z-Richtung unter Verwendung von etablierten Techniken zum Aufbauen fester Formen aus einem Stapel von Querschnitten. Somit haben wir diesbezüglich ein einfacheres Problem als bei der direkten 3D-Objektrekonstruktion. Tatsächlich gibt es einen Bereich zur Verwendung dieser Kontinüität in der Z-Richtung, so dass einfache Querschnitte (oder andere mit großem Vertrauen rekonstruierte Querschnitte) die 2D-Rekontruktion von nahegelegenen komplexeren führen können. Wie nachfolgend gezeigt, hängen wir jedoch in der Tat nicht von einer genauen 3D-Rekonstruktion aller Merkmale von komplexen Objekten ab. Objekte; die ein zu kleines Volumen und/oder eine zu komplexe Form haben, um potentielle Sprengstoffe zu bilden, können als solche erkannt werden, und sie müssen dann nicht komplett rekonstruiert werden. Dies bringt das Risiko mit sich, dass ein dichter Rekonstruktionsstrahl durch ein solches Objekt läuft und daher ein fehlerhaftes Ergebnis erzeugt. Jedoch können solche fehlerhaften Ergebnisse erkannt und aus unserem redundanten Satz von Dichteproben entfernt werden, wie in Abschnitt F unten erläutert. Die Berechnung der Objektrekonstruktion sollte ziemlich anders, aber in gewisser Weise weniger anspruchsvoll als für "Objekt 3D" sein:
B-Splinefunktion-Querschnittsumrisse, abgeleitet aus Tangentenpolygonen, 3D-Formen, abgeleitet aus einem fortlaufenden Stapel solcher Querschnitte, anstelle von:
Identifikation und 3D-Lokalisierung von gemeinsamen Punkten,
3-Linien-Näherung zum Umreißen von Segmenten zwischen solchen 3D-Punkten,
Erzeugung eines Oberflächennetzes,
Ableitung von Sätzen von dreieckigen Facetten, welche die Oberfläche jeder Masche dieses Oberflächennetzes darstellen.

Objektdichtebestimmung

Die Ableitung einer 2D-Querschnittsform aus einem Satz von Tangenten kann einige Fehler bei der Wiedergabe von Ausstülpungen oder Einschnitten in der X/Y-Ebene einführen. Daher können einige der vielen Schätzungen einer röntgenspezifischen Dichte des Objekts aufgrund von falschen Annahmen der relevanten Durchdringungstiefe der Strahlen durch ein oder mehrere vorbeigeführte Objekte fehlerhaft sein.
Wir reduzieren dieses Risiko durch Auswählen unserer Abtaststrahlpositionen, um die Anzahl von durchdrungenen Objekten zu minimieren. Diesem Zwang unterworfen suchen wir eine Position als so mittig wie möglich in der gegebenen Projektion des Objekts. Wir erzielen dies durch Schrumpfen des projizierten Umrisses des Objekts senkrecht zu diesem Umriss mit einer konstanten Rate bis er auf einen einzelnen Punkt im oder am Umfang des Subbereichs der wenigsten Überlappungen kollabiert. Wir führen diesen Vorgang für jedes Objekt in jeder der 15 Ansichten separat durch. Mit den sich ergebenden 15 Faltungsabtastungen erhalten wir 15 unabhängige Schätzungen der Dichte jedes unserer Objekte. Solange zum Beispiel mindestens vier von diesen übereinstimmende Ergebnissen abgeben, können wir sicher annehmen, dass diese tatsächlich die wahre spezifische Dichte des Objekts (und von beliebigen anderen Objekten, die durch diese abtastenden Strahlen durchdrungen werden) darstellen. Wir können die (bis zu 11) anderen nicht miteinander übereinstimmenden Messungen vernachlässigen, da sie offensichtlich auf lokalen Störungen in der 3D-Rekonstruktion wenigstens eines der durch ihre Abtaststrahlen durchdrungenen Objekte basieren. Falls nötig; kann die Anzahl der Dichteabtastungsstrahlen einfach auf eine beliebige Anzahl erhöht werden, die, erforderlich ist, um ein eindeutiges Histogramm zu erzeugen, das den richtigen gemeinsamen Wert von den gestreuten falschen Werten unterscheidet.
Wir können dann die Schätzung durch Mitteln des richtigen Untersatzes von Daten verfeinern, wobei wir alle durch das Verhältnis O/A gewichten, mit O = Aggregatdichte des relevanten Objekts}; A = {Aggregatdichte aller Objekte, die von dem gegebenen Abtaststrahl durchdrungen werden}.

Somit kann eine gute Dichteabschätzung aus einer mittelmäßigen Rekonstruktion der Objektform abgeleitet werden.

Die obige Erläuterung sollte sehr zufriedenstellend mit massiven Objekten fertig werden. Jedoch ist sie für den wichtigen Spezialfall von dünnen Objekten nicht hinreichend. Ihr Umriss ist in 3D aus selbst nur zwei von unseren 15 Quellenansichten wohldefiniert. Jedoch gibt es keinen praktischen Weg, ihre Dichte mit hoher Bruchgenauigkeit zu messen.
Dünne Objekte sind wichtig, da Sprengstoff im Futter eines Koffers versteckt werden kann. Glücklicherweise scheint es unwahrscheinlich, dass ein Bogen aus Sprengstoff so perfekt an den kompletten Umriss des Futters einer Seite eines Koffers angepasst werden kann, dass das Röntgensystem nicht eine separate Kante aus dem Sprengstoffbogen erfassen kann. Da andererseits die Dicke dieses Bogens nur in weiten Toleranzen geschätzt werden kann, ist seine röntgenspezifische Dichte etwas unbestimmt.
Jedoch, kann es wohl annehmbar sein, einen Alarm auszulösen bei Auftreten:
eines dünnen Bogens,
in (nahem) Oberflächenkontakt mit einem etwas größeren dünnen Bogen (der "Rand" des Koffers),
innerhalb der (etwas weiten) Dichte von potentiellen Sprengstoffbögen.
Andere Maßnahmen können dann einbezogen werden, um diese seltenen verdächtigen Gegenstände zu untersuchen.

Dualspannung-Materialklassifikation

Wir erhöhen auch die diagnostische Fähigkeit des routinemäßigen Rastersystems durch die Verwendung eines Dualspannungsbetriebs: das Verhältnis der "Dichten" des gleichen Objekts, beobachtet in dem gleichen Strahlengang bei zwei unterschiedlichen Röntgenspannungen, ist unabhängig von der angenommenen Durchdringungstiefe durch dieses Objekt, vorausgesetzt dass die gleiche Annahme für beide Spannungen gemacht wird.
Wenn wir annehmen können, dass die Seite des Koffers, die mit Sprengstoff "gefüttert" ist, äußerst wahrscheinlich horizontal auf dem Beförderungssystem zu liegen kommt, können wir den Dualspannungsbetrieb auf den vertikalen "Fächer" begrenzen. Es kann entweder durch das Vorsehen eines zusätzlichen Fächers der X/Y-Ebene der vertikalen Achse; der mit der alternativen Spannung arbeitet, oder durch Umschalten der gegebenen einzelnen Quelle und des Sensors zwischen den zwei Modi erreicht werden.
Falls wir uns jedoch auch um vertikale Oberflächen kümmern müssen, können diese in beliebiger Orientierung auftreten. Angenommen, dass es sehr unwahrscheinlich ist, dass eine Seite eines Koffers exakt in unserer X/Y-Ebene liegt (wo der Weg der beinahe tangentialen Abtaststrahlen zu unsicher sein kann), sollte es (auf den ersten Blick) normalerweise ausreichend sein, den Dualspannungsbetrieb auch für eine. Quelle der beinahe horizontalen (X-Richtung) Betrachtungsachse (in der X/Y-Ebene) vorzusehen.
Falls ziemlich genau in der X/Y-Ebene des Beförderungssystems liegende dünne Bögen wahrscheinlich ein bedeutendes Problem darstellen; müssen wir vielleicht einen zusätzliche (16.) Fächer der horizontalen Achse und vertikalen Ebene bei zum Beispiel 60º zu der Z-Achse (der Förderrichtung) vorsehen und dies zu einem noch weiteren Fall eines Dualspannungsbetriebs machen: Siehe Fig. 11.
Wenn (wie üblich) viele Objekte einander überlappen, müssen wir die zwei unterschiedlichen spezifischen Dichten (für die zwei Spannungen) für alle überlappenden Objekte ableiten, und daher müssen wir (wie oben erwähnt) sicherstellen, dass unsere Abtaststrahlen richtige Ergebnisse liefern. Mit nur zwei oder drei Dualspannungsfächern kann es nicht möglich sein, diesen Vorgang zu garantieren.
Profitierend von der aus dem vollen Satz von 15 (oder 16) Sensoren abgeleiteten 3D- Forminformation, sollte es jedoch möglich sein, geeignete Dichteabtaststrahlen in der Betrachtung der Mittelquellen unserer fünf Tripel zu definieren, wodurch der Dualspannungsbetrieb auf diese fünf Quellen und Sensoren und auf die spezielle bei 60º zu der Z-Achse, falls benutzt, beschränkt werden.
Die Dualspannungstechnik für die Materialklassifizierung aus dem Verhältnis der "spezifischen Dichten" der Dualspannung kann dann natürlich für alle Objekte verwendet werden. Das Basissystem von zum Beispiel 15 einzelnen Spannungsfächern würde dann noch für die Identifikation und die Formrekonstruktion von Objekten erforderlich sein. Jedoch kann die Genauigkeitsspezifikation für die Rekonstruktion der Formen dieser Objekte dann weiter nachlassen.

Zusammenfassung

Ein auf "Objekt 3D" basiertes Projekt würde, obwohl es leistungsmäßig "ideal" ist, zu groß und zu teuer sein, um eine optimale Lösung für dieses Problem zu bilden.
Ein System basierend auf CT könnte die erforderliche Durchsatzrate nur erreichen, wenn es die Form des hier vorgeschlagenen neuen Aufbaus mit mehreren festen Sensoren annimmt. Jedoch würde es dann zu groß und zu teuer sein und eine zu hohe Strahlungsdosis involvieren, um eine annehmbare Lösung zu bilden.
Die hier vorgeschlagene Alternative basiert auf einer Anpassung der Quellen und Sensoren, die bereits für die Rasterung für Gepäck in Verwendung sind, aber verwendet, diese in deutlich größerer Anzahl.
Die Lösung ist mit existierenden Beförderungssystemen kompatibel - vorausgesetzt nur, dass der relevante Bereich des Bandes für Röntgenstrahlen angemessen durchlässig ist. (Sein Restsignal kann aufgenommen und von den beobachtenden Bildern abgezogen werden).
Der Raumbedarf ist ziemlich bescheiden und sollte deshalb für den Benutzer annehmbar sein.
Wir können die Tatsache ausnutzen, dass wir nur versuchen, das Material, aus dem die Objekte gemacht sind, zu klassifizieren anstelle ihre Form mit sehr hoher Genauigkeit zu rekonstruieren, um eine deutliche Vereinfachung bei der Informationssammlung und bei der Signal- und Datenverarbeitung zu erzielen.
Das Vorhandensein von verdächtigen dünnen Bögen kann erfasst und durch einen Alarm angezeigt werden.
Falls erforderlich, können jedoch dünne Bögen oder tatsächlich alle Objekte durch einen Dualspannungsbetrieb klassifiziert werden.
Falls ein Einzelspannungsbetrieb annehmbar ist, existieren 15 Fächerstrahlquellen und Linienanordnungen.
Wenn wir den Dualspannungsbetrieb mit einschließen, würde dies auf fünf von den 15 Fächern, möglicherweise zusammen mit einem speziellen Fächer, der bei zum Beispiel 60º zu der X-und der Z-Achse orientiert ist, beschränkt sein.
Es scheint wahrscheinlich, dass das vorgeschlagene System kommerziell mit annehmbaren Kostengrenzen hergestellt werden kann.
Das System ist wahrscheinlich filmsicher.
Zumindest in bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung wird das zu rasternde Gepäck auf einem als Tunnel bezeichneten Beförderungssystem befördert. An der Außenseite dieses Tunnels sind an verschiedenen Positionen entlang seiner Länge und um seinen Querschnitt Quellen von Durchdringungsstrahlen angeordnet. Die Strahlung von jeder Quelle quert den Tunnel und wird durch eine Sensoranordnung auf der gegenüber liegenden Seite des Tunnels erfasst, aber nicht notwendigerweise in der gleichen axialen Position entlang des Tunnels. In manchen Fällen können mehrere Quellen einen Teil oder eine gesamte gemeinsame Sensoranordnung auf einer Zeiteinteilungsbasis benutzen. Die Strahlung von jeder Quelle wird auf einen Bogen oder Fächer beschränkt, der einen Teil oder den gesamten Querschnitt des Tunnels schneidet, so dass der entsprechende Sensor auf eine Linienanordnung anstelle einer Flächenanordnung beschränkt werden kann. Der Durchlauf des Gepäcks durch einen solchen Bogen oder einen Fächer von Strahlung erzeugt Informationen in dem relevanten Sensor, die in ein projiziertes Bild umgewandelt werden können. In diesem Bild wird jedes Objekt oder jeder identifizierbare Teil eines Objekts durch seinen Umriss und sein Aggregat-Opazitätsprofl für die gegebene Art oder die gegebenen Arten der Durchdringungsstrahlung identifiziert. Die spezifische Opazität eines Objekts oder eines gewünschten Teils eines Objekts kann auch aus diesen Daten abgeleitet werden. Alle obigen Informationen können dann mit verschiedenen Entscheidungskriterien überprüft werden.

Claims

1. Vorrichtung zum Rastern eines Gegenstandes, um Bereiche in dem Gegenstand mit unterschiedlicher Strahlungsopazität zu erfassen, wobei die Vorrichtung aufweist:

ein Fördersystem zum Befördern des Gegenstandes entlang eines Weges; und

eine Anordnung von Sensoren, wobei jeder Sensor eine Strahlungsquelle (SO1, SO2', SO3) und einen Strahlungsdetektor (SE1, SE2, SE3) aufweist, die auf gegenüber liegeiitien Seiten des Weges angeordnet sind und der Erzeugung von Durchlässigkeitssignalen dienen, die eine Strahlungsopazität zwischen der Strahlungsquelle und dem Strahlungsdetektor in einer den Weg schneidenden Ebene angeben, wobei die Sensoren an mehreren unterschiedlichen Stellen entlang des Weges verteilt und so angeordnet sind, dass sie den Gegenstand aus mehreren unterschiedlichen Winkelrichtungen über den Weg anstrahlen,

gekennzeichnet durch

einen Signalprozessor zum Verarbeiten der Durchlässigkeitssignale von der Anordnung von Sensoren, um Konturen eines maximalen lokalen Gradienten der Opazität innerhalb einer Ebene durch den Gegenstand zu erfassen, um Querschnittssignale zu erzeugen, die Grenzen in der Ebene zwischen den Bereichen mit unterschiedlicher Strahlungsopazität und entsprechend den Querschnittssignalen für mehrere Ebenen durch einen Bereich anzeigen, um zu erfassen, ob der Bereich mit einem oder mehreren festgelegten Rasterkriterien übereinstimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der eines der festgelegten Rasterkriterien ist, ob die Bereiche aus einem Material mit einer Strahlungsopazität mit einer festgelegten Charakteristik sind, wobei der Signalprozessor die Querschnittssignale in Kombination mit den Durchlässigkeitssignalen benutzt, um die Strahlungsopazität des Bereichs zu bestimmen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die festgelegte Charakteristik eine in einen festgelegten Opazitätsbereich fallende Opazität ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der wenigstens eine der Strahlungsquellen eine Strahlung bei wenigstens zwei Frequenzen erzeugt und die festgelegte Charakteristik eine Relativopazität bei den wenigstens zwei Strahlungsfrequenzen ist, die in einen festgelegten Relativopazitätsbereich fällt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 und 4, bei der der Signalprozessor einen Bestimmungsvorgang mit der Verwendung der Querschnittssignale zur Bestimmung einer Durchdringtiefe in dem Bereich für die Strahlung entlang einer vorgegebenen Linie durch den Bereich und dann der Verwendung eines Durchlässigkeitssignals, das der der vorgegebenen Linie folgenden Strahlung und der bestimmten Durchdringtiefe entspricht, durchführt, um eine Strahlungsopazität des den Bereich bildenden Materials zu bestimmen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der der Signalprozessor mehrere Bestimmungsvorgänge entsprechend unterschiedlichen vorgegebenen Linien durch den Bereich durchführt, um mehrere Werte für die Strahlungsopazität des den Bereich bildenden Materials hervorzubringen, und dann eine Teilmenge der Werte aus dem Satz, deren Werte nahe beieinander liegen, auszuwählen; wobei die Werte aus der Teilmenge gemittelt werden, um einen Wert hervorzubringen, auf dem die Rasterung basiert.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Fördersystem den Gegenstand mit einer bekannten Geschwindigkeit entlang des Weges bewegt und die an mehreren unterschiedlichen Stellen entlang des Weges verteilten Sensoren so gesteuert werden, dass sie jeweilige Durchlässigkeitssignale zu solchen Zeiten erzeugen, dass die Durchlässigkeitssignale als mehrere Gruppen von Durchlässigkeitssignalen verarbeitet werden können, wobei jede Gruppe von Durchlässigkeitssignalen einer der mehreren Ebenen durch den Gegenstand entspricht.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die mehreren Ebenen senkrecht zu dem Weg des Gegenstandes entlang des Fördersystems verlaufen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, mit wenigstens zwei zusätzlichen Sensoren, die so angeordnet sind, dass sie den Gegenstand in einer Ebene anstrahlen, die nicht senkrecht zu dem Weg des Gegenstandes entlang des Fördersystems verläuft.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Fördersystem mehrere Rollen aufweist und die Sensoren zwischen den Rollen verteilt sind.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Gegenstand ein Gegenstand des Flugzeug-Handgepäcks ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die festgelegten Rasterkriterien den Sprengstoff aufweisenden Bereich anzeigen.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Strahlung Röntgenstrahlung aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Strahlungsdetektor einen Liniendetektor aufweist:

15. Verfahren zum Rastern eines Gegenstandes, um Bereiche in dem Gegenstand mit unterschiedlicher Strahlungsopazität zu erfassen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

Befördern des Gegenstandes entlang eines Weges; und

Erzeugen von Durchlässigkeitssignalen mit einer Anordnung von Sensoren; wobei

jeder Sensor eine Strahlungsquelle und einen Strahlungsdetektor aufweist, die auf gegenüber liegenden Seiten des Weges verteilt sind und der Erzeugung von Durchlässigkeitssignalen dienen, die eine Strahlungsopazität zwischen der Strahlungsquelle und dem Strahlungsdetektor in einer den Weg schneidenden Ebene angeben, wobei die Sensoren an mehreren unterschiedlichen Stellen entlang des Weges verteilt und so angeordnet sind, dass sie den Gegenstand aus mehreren unterschiedlichen Winkelrichtungen über den Weg anstrahlen,

gekennzeichnet durch

eine Verarbeitung der Durchlässigkeitssignale von der Anordnung von Sensoren, um Konturen eines maximalen lokalen Gradienten der Opazität innerhalb einer Ebene durch den Gegenstand zu erfassen, um Querschnittssignale zu erzeugen, die irgendwelche Grenzen in der Ebene zwischen den Bereichen mit unterschiedlicher Strahlungsopazität und entsprechend den Querschnittssignalen für mehrere Ebenen durch einen Bereich anzeigen, um zu erfassen, ob der Bereich mit einem oder mehreren festgelegten Rasterkriterien übereinstimmt.