Imaginea Radioscopică a Sistemelor de Scanare cu Raze X

1. Capitol introductiv

1.1. Motivația lucrării

Există două categorii majore de materiale ilicite: droguri și explozivi. Majoritatea materialelor ilicite, în special explozibilii prezintă amenințări la adresa publicului larg. Atacurile teroriste asupra aeronavelor prin utilizarea de explozivi, în special explozivi din plastic, au reprezentat o amenințare majoră la adresa securității naționale. Pentru a contracara amenințarea teroristă, prima metoda de apărare este de a folosi dispozitive de detectare a explozivilor.

Dispozitivul de sortare trebuie să aibă capacitatea de a caracteriza materialele din recipiente sau pungi. Deoarece materialele ilicite, cum ar fi explozivii din plastic pot fi turnate în aproape orice formă și plasate în interiorul oricărui obiect, materialul nu poate fi pur și simplu caracterizat prin utilizarea informațiilor despre forma acestuia. Este necesar un dispozitiv pentru a caracteriza un material la nivel molecular si atomic.

Atracția față de o tehnologie cu raze X este aceea că, în comparație cu alte tipuri de tehnologii, sistemele cu raze X cu o singură vedere sunt relativ ieftine și accesibile. Deși tehnologiile cu raze X cu raze multiple și CT (tomografia computerizată) pot avea o precizie mai mare a detectării decât tehnologiile cu raze X cu o vedere, capacitatea lor de detecție nu poate îndeplini cerințele stabilite de Administrația Federală a Aviației (FAA). Ele sunt, de asemenea, foarte scumpe. Așadar, accentul pe îmbunătățirea tehnologiilor cu raze X cu o vedere este semnificativă pentru detectarea materialelor ilicite.

Fig 1.1. - Dispozitiv de scanare cu raze X folosit în securitatea aeroportuară, sursa 9

1.2. Introducere

Materialele ilicite pot face separația între metal, materiale anorganice și alte materiale organice inofensive. Nivelele adevărate de gri ale unui obiect sunt importante în a fi cunoscute, deoarece caracteristicile materialelor pot fi calculate numai folosind nivele de gri. Tipurile de materiale din care sunt confecționate obiectele pot fi determinate în mod unic.

Nivelul de gri măsurat este denumit nivelul adevărat de gri al unui obiect. Dacă media este folosită pentru a calcula nivelul adevărat de gri al unui obiect, atunci un obiect are doar un nivel adevărat de gri pentru un singur mod de detectare. Un obiect ar avea patru niveluri de gri, dacă obiectul ar fi măsurat în patru modalități de detectare.

Numărul de obiecte care pot apărea într-un bagaj al pasagerilor este adesea foarte mare. Diferite obiecte pot apărea într-o pungă în orientări arbitrare și cele mai multe dintre ele sunt suprapuse cu alte obiecte. Materialele ilicite sunt în mod obișnuit amestecate cu obiectele inofensive care se întâlnesc uzual, ceea ce face ca detectarea lor să fie foarte dificilă. Abilitatea de a elimina efectele suprapuse este absolut esențială pentru caracterizarea materialului. Prin eliminarea efectelor de suprapunere a obiectului, nivelul real al unui obiect este dezvăluit.

Deși utilizarea de niveluri de gri este diferită pentru fiecare tehnologie, sistemul de procesare a imaginilor pentru eliminarea efectelor de fundal este de fapt necesar pentru aproape orice tip de detectare cu raze X. Din nefericire, majoritatea sistemelor existente nu reușesc să dezvolte sisteme sofisticate de procesare a imaginilor. De fapt, nu există lucrări publicate cunoscute care să definească în mod clar conceptul de niveluri de gri. Nu există niciun algoritm publicat care să încerce în mod explicit să rezolve această problemă. Acest lucru se datorează faptului că majoritatea companiilor consideră că îmbunătățirile în componentele hardware, cum ar fi sursa de raze X și detectorii, vor juca un rol mai important în îmbunătățirea acurateței detectării decât în dezvoltarea software-ului de procesare a imaginilor. Cu toate acestea, există întotdeauna anumite limite în ce măsură se poate îmbunătăți precizia de detectare a sistemului doar prin utilizarea unor componente hardware mai bune. Această viziune începe să se schimbe, deoarece este evident că modurile mai bune de procesare a imaginii care pot elimina efectele suprapuse vor contribui în mod semnificativ la îmbunătățirea acurateței detecției.