引言

　　先進(jìn)技術(shù)（AdvanceTechnologyAT）X射線安檢設(shè)備的概念是由美國(guó)FAA/TSA在2000年后首先提出的，是指采用先進(jìn)的X射線檢測(cè)硬件和先進(jìn)的炸藥/液體自動(dòng)探測(cè)軟件組成X射線安檢系統(tǒng)。為此，美國(guó)FAA/TSA提出了相應(yīng)的先進(jìn)技術(shù)（AT）X射線安檢設(shè)備的檢測(cè)方法。第一代先進(jìn)技術(shù)（AT1）X射線安檢設(shè)備的檢測(cè)方法主要針對(duì)交運(yùn)行李X射線安檢設(shè)備，真實(shí)雙能量X射線探測(cè)方式是對(duì)第一代先進(jìn)技術(shù)（AT1）X射線安檢設(shè)備的硬件要求。在滿足硬件條件下，炸藥探測(cè)能力則通過(guò)一套嚴(yán)格的檢測(cè)方法進(jìn)行測(cè)試。滿足第一代先進(jìn)技術(shù)（AT1）X射線安檢設(shè)備要求的設(shè)備有德國(guó)海曼公司的HI-SCAN10065EDS、美國(guó)L-3公司VIS-HR、公安部一所的EDS-T10080等。2008年美國(guó)TSA推出了第二代先進(jìn)技術(shù)（AT2）X射線安檢設(shè)備的概念，第二代先進(jìn)技術(shù)（AT2）X射線安檢設(shè)備的檢測(cè)方法主要針對(duì)手提行李X射線安檢設(shè)備，多視角X射線探測(cè)方式是對(duì)第二代先進(jìn)技術(shù)（AT2）X射線安檢設(shè)備的硬件要求，在滿足硬件條件下，除了進(jìn)行炸藥探測(cè)外還增加了液體探測(cè)能力的測(cè)試。滿足第二代先進(jìn)技術(shù)（AT2）X射線安檢設(shè)備要求的設(shè)備有美國(guó)rapiscan公司的620DV、德國(guó)海曼公司的HI-SCAN6040aTiX、公安部的FISCANEDS-MV6040等。AT1和AT2X射線安檢設(shè)備的參數(shù)規(guī)格不一致，特點(diǎn)和工作環(huán)境也各不相同，為此本文對(duì)此進(jìn)行綜述，介紹其設(shè)備結(jié)構(gòu)、原理、特點(diǎn)和使用范圍，同時(shí)對(duì)AT1和AT2設(shè)備也做了針對(duì)性的探討與比較，最后對(duì)AT技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)提出展望。（漢中安防監(jiān)控）

　　一、第一代先進(jìn)技術(shù)（AT1）X射線安檢設(shè)備概述

　　(一)AT1X射線安檢設(shè)備的原理

　　真實(shí)雙能量X射線探測(cè)方式是對(duì)第一代先進(jìn)技術(shù)（AT1）X射線安檢設(shè)備的硬件要求，在危險(xiǎn)品自動(dòng)探測(cè)過(guò)程中，因?yàn)槲镔|(zhì)對(duì)不同能量X射線的衰減率上存在差異，所以利用高低能量的雙能X射線對(duì)物質(zhì)材料進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別。通?？梢詫⑻囟ㄎ镔|(zhì)對(duì)高能X射線的衰減量比上低能X射線的衰減量，或者低能比上高能。由于這一比值因不同材料而不同，因此可以作為區(qū)分物質(zhì)的一種重要手段，并用K值來(lái)表示這一比值，且K值與物質(zhì)的原子序數(shù)Z值有著十分密切的聯(lián)系。真實(shí)雙能量X射線探測(cè)方式采用兩套高能和低能兩套獨(dú)立的X射線源和探探測(cè)器系統(tǒng)，分別產(chǎn)生的高能X射線和低能X射線用于材料探測(cè)，其原理圖如圖1所示。真實(shí)雙能量X射線探測(cè)方式的技術(shù)特點(diǎn)是X射線能譜上不混疊，因此具有較高的材料分辨精度。而常規(guī)的雙能量X射線安檢設(shè)備均采用一個(gè)X射線源對(duì)應(yīng)高能和低能兩套探測(cè)器的探測(cè)方式，即夾心探測(cè)的工作模式，因此與真實(shí)雙能量X射線探測(cè)方式相比，夾心探測(cè)的工作模式材料分辨精度較低。

　　圖1雙能X射線自動(dòng)探測(cè)設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)成

　?。ǘ〢T1X射線安檢設(shè)備

　　1.德國(guó)海曼公司的HI-SCAN10065EDS設(shè)備

　　HI-SCAN10065EDS設(shè)備（如圖2所示）集成了兩套獨(dú)立的X光源，可對(duì)X光源的兩個(gè)能譜進(jìn)行徹底分離，從而最佳區(qū)分不同材料的特性，尤其是可根據(jù)爆炸物的化學(xué)成份進(jìn)行爆炸物探測(cè)，系統(tǒng)識(shí)別行李內(nèi)有可疑物品時(shí)，將產(chǎn)生一幅X光圖像，并自動(dòng)在圖像中的可疑區(qū)域加上紅框。該設(shè)備既可以單機(jī)獨(dú)立使用，也可集成到行李處理系統(tǒng)中，主要用于第一級(jí)安檢。該設(shè)備主要特點(diǎn)有：

　?。?）清晰的圖像和1500個(gè)箱包/小時(shí)的吞吐量；

　?。?）低維護(hù)平臺(tái)和輻射量少；

　?。?）符合歐洲民用航空協(xié)會(huì)（ECAC）的要求；

　?。?）高可靠性的自動(dòng)探測(cè)爆炸物系統(tǒng)。

　　圖2HI-SCAN10065EDS

　　2.公安部一所的EDS-T10080

　　FISCANEDS-T10080是最新型的檢查交運(yùn)行李的真實(shí)雙能量X射線安全檢查設(shè)備（如圖3所示），該設(shè)備采用以雙路系統(tǒng)控制和計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理與顯示技術(shù)為核心的最新技術(shù)、采用頂照式雙X射線源、雙探測(cè)器的結(jié)構(gòu)，獲得了能譜單色性能較好的雙能量X射線，保證了對(duì)材料的高分辨率，使得圖像更為清晰、鮮明，更便于對(duì)被檢測(cè)物品的識(shí)別。該設(shè)備的主要特點(diǎn)有：

　　（1）自動(dòng)爆炸物探測(cè)能力；

　　（2）能夠通過(guò)雙能計(jì)算被檢物的有效原子序數(shù)；

　?。?）通過(guò)了美國(guó)FAA/TSA測(cè)試，符合FAA/TSA對(duì)炸藥探測(cè)設(shè)備的技術(shù)要求，并獲得了產(chǎn)品認(rèn)證；

　　（4）能夠通過(guò)學(xué)習(xí)擴(kuò)充炸藥數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　圖3FISCANEDS-T10080

　　3.L-3公司VIS-HR

　　L-3VIS-HR是高精度自動(dòng)爆炸物檢測(cè)系統(tǒng)（EDS）（如圖4所示），該多級(jí)系統(tǒng)能做出快速而準(zhǔn)確地自動(dòng)決定，并為圖像分析員提供做出2級(jí)決定所需的數(shù)據(jù)，同時(shí)繼續(xù)檢查行李，不會(huì)因此而中斷行李流和分類流程，同時(shí)輕型VIS-HR也能夠滿足快速?gòu)?qiáng)大爆炸物檢測(cè)。該設(shè)備的特點(diǎn)有：

　?。?）清晰的圖像和高達(dá)1800個(gè)箱包/小時(shí)的吞吐量；

　　（2）緊湊型自動(dòng)EDS，是符合歐盟2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)中占用空間最小的一種；

　?。?）通過(guò)民事航空局的技術(shù)部（STAC）的歐盟委員會(huì)規(guī)則（EC）2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證；

　?。?）提供VIS-HR升級(jí)包。

　　圖4L-3公司VIS-HR

　　二、第二代先進(jìn)技術(shù)（AT2）X射線安檢設(shè)備概述

　?。ㄒ唬〢T2X射線安檢設(shè)備的原理

　　多視角X射線探測(cè)方式是對(duì)第二代先進(jìn)技術(shù)（AT2）X射線安檢設(shè)備的硬件要求，該類設(shè)備的探測(cè)視角不但充分滿足了安檢人員從各種角度觀察包裹的需求，而且也為確定可疑物品的空間輪廓提供了大量的信息，從而可以計(jì)算物體的密度，并能得到更為精確的材料值。AT2X射線檢查設(shè)備是在單視角的基礎(chǔ)上在通道方向上依次部署多組射線源-探測(cè)器設(shè)備，如圖5所示，每組射線源-探測(cè)器設(shè)備對(duì)應(yīng)一個(gè)視角。視角的排布由通道空間的聯(lián)立掃描角度和安檢員便于觀察來(lái)決定。這些視角至少有一個(gè)是雙能的，以獲得物質(zhì)的材料信息。包裹進(jìn)入通道，依次進(jìn)過(guò)每組射線源-探測(cè)器設(shè)備，形成圖像數(shù)據(jù)。

　　圖5多視角X射線自動(dòng)探測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖

　?。ǘ〢T2X射線安檢設(shè)備

　　1.公安部第一研究所的EDS-MV6040

　　FISCANEDS-MV6040擁有先進(jìn)的雙能X射線材料分辨技術(shù)與靜態(tài)截面斷層重建技術(shù)，利用雙能量X射線圖像獲得行李物品的材料特征，通過(guò)多視角投影圖像重建物品的截面，進(jìn)行危險(xiǎn)區(qū)分割、背景剔除、匹配等算法分析處理，獲得物品的密度特征，從而在材料與密度兩維特征上達(dá)到對(duì)物品的準(zhǔn)確物性探測(cè)，達(dá)到對(duì)隨身攜帶行李的可疑物品的快速檢測(cè)。該設(shè)備的主要特點(diǎn)是：

　　（1）采用4視角多能量X射線探測(cè)方式；

　　（2）能夠通過(guò)多個(gè)視角探測(cè)被檢物的有效原子序數(shù)和密度；

　?。?）較好的液體探測(cè)能力；

　　（4）能夠顯示多個(gè)視角的高質(zhì)量、高分辨率圖象，具有超強(qiáng)的圖像處理功能；

　?。?）能夠通過(guò)學(xué)習(xí)擴(kuò)充炸藥和液體數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　圖6EDS-MV6040

　　2.L-3公司的ACX?6.4-MV系統(tǒng)

　　作為AT2機(jī)的領(lǐng)先者，L-3公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種具有可靠性和運(yùn)作效率的準(zhǔn)確性檢測(cè)系統(tǒng)，它擁有對(duì)危險(xiǎn)物品的敏感檢測(cè)設(shè)備，采用自動(dòng)威脅檢測(cè)算法，具有自動(dòng)警報(bào)功能，減少了錯(cuò)誤警報(bào)，提高了安檢站處理效率。ACX?6.4-MV（如圖7所示）將業(yè)內(nèi)最精密的爆炸物威脅檢測(cè)算法與強(qiáng)大的多視角檢查技術(shù)相結(jié)合，從而捕捉箱包或物體的3幅視角的數(shù)據(jù)，為操作員提供任意兩幅高品質(zhì)圖像。它既符合TSA檢查站和空運(yùn)貨物的要求，也滿足通過(guò)歐盟C類LEDS認(rèn)證，同時(shí)作為先進(jìn)的隨身行李X光安檢系統(tǒng)，該設(shè)備還獲得了DFT的認(rèn)可。該設(shè)備的主要特點(diǎn)是：

　?。?）成熟的基于MVT-HR檢查行李系統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)爆炸技術(shù)，散射檢測(cè)增強(qiáng)?技術(shù)提供了優(yōu)于板材炸藥的自動(dòng)檢測(cè)；

　　（2）多個(gè)獨(dú)立的X射線源，每一個(gè)不同的視角，提供最好的能見(jiàn)度；

　　（3）與現(xiàn)有設(shè)備緊湊結(jié)合；

　?。?）最好的成像與透明色，沒(méi)有“光環(huán)”效應(yīng)或其他扭曲；

　　（5）控制方式采用觸摸操作（專利技術(shù)）；

　?。?）吞吐率高，每小時(shí)能夠掃描700個(gè)；

　　（7）對(duì)于網(wǎng)絡(luò)威脅圖像注入，擁有最佳的威脅掃描的分辨率。

　　圖7ACX?6.4-MV

　　3.Rapiscan公司的620DV

　　Rapiscan公司的620DV是一種先進(jìn)的安檢站檢查的檢查系統(tǒng)，它是為航空和其他高安全性應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它配備了一個(gè)長(zhǎng)640毫米寬430毫米的高開(kāi)放式通道，并采用創(chuàng)新的雙視角技術(shù)生成一個(gè)對(duì)檢測(cè)對(duì)象的水平和垂直方向的視角，通過(guò)提供兩個(gè)視角，它為安檢員提供了一個(gè)豐富的空間立體信息，這就減少了需要重新定位和重新掃描包裹的時(shí)間，從而提高了檢測(cè)率和吞吐量，如圖8所示。620DV也符合歐盟C類LEDS標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也獲得了TSA的認(rèn)證。該設(shè)備的主要特點(diǎn)是：

　?。?）產(chǎn)生多個(gè)視圖的被掃描對(duì)象，從而使安檢員有更多的機(jī)會(huì)識(shí)別爆炸物和其他潛在的威脅，從而加快篩選過(guò)程，同時(shí)提高機(jī)場(chǎng)的安全；

　　（2）含有功能豐富的OS600系統(tǒng)軟件，快速鎖定潛在威脅的位置；

　?。?）能夠精確探測(cè)液體炸藥；

　?。?）安裝方便，維護(hù)簡(jiǎn)單；

　　（5）可配備一個(gè)自動(dòng)存儲(chǔ)箱和轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，無(wú)需操作員收集和整理箱。

　　圖8620DV

　　4.德國(guó)海曼公司的6040aTiX

　　HI-SCAN6040aTiX是一種高性能的多方位監(jiān)察系統(tǒng)，可以對(duì)旅客隨身攜帶行李自動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的探測(cè)和查明，它使用幾個(gè)獨(dú)立的高能射線源，每一個(gè)射線源都配有極為精密、高端的X射線感應(yīng)裝置，如圖9所示。由于使用了優(yōu)化算法，它的誤報(bào)率得以極大降低，從而使其探測(cè)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其它相同類型的自動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)使用最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，系統(tǒng)甚至可以在不妨礙正常安全檢查工作的情況下，實(shí)時(shí)進(jìn)行復(fù)雜的分析。它的雙視角工作模式使得評(píng)估過(guò)程快速并且可靠，同時(shí)它也通過(guò)最新的技術(shù)，使得安全性得到極大的提高。該設(shè)備的主要特點(diǎn)有：

　　（1）液體炸藥探測(cè)能力；

　?。?）集成的放射傳感器（可選）；

　?。?）靜態(tài)CT斷層掃描技術(shù)；

　　（4）通過(guò)獨(dú)立視角對(duì)物質(zhì)密度和有效原子序數(shù)進(jìn)行分析；

　?。?）兩個(gè)高分辨率視角（雙視角）；

　?。?）高分辨率XADA傳感器技術(shù)；

　?。?）可識(shí)別的用戶接口和操作。

　　圖96040aTiX

　　三、AT1和AT2X射線安檢設(shè)備的比較

　　AT2機(jī)比AT1機(jī)擁有更清晰、更明確的圖像，能夠?qū)ο到y(tǒng)的增強(qiáng)算法和程序進(jìn)行升級(jí)，該設(shè)備也已經(jīng)趨于小型化，并擁有較高的檢查速度，這更有利于它們代替AT1機(jī)；AT2機(jī)自動(dòng)識(shí)別能力遠(yuǎn)超過(guò)AT1機(jī)，多個(gè)視角的數(shù)據(jù)為物品的空間形態(tài)分析提供了豐富的空間立體信息，每個(gè)視角的投影數(shù)據(jù)聯(lián)立可計(jì)算物質(zhì)的密度信息，同時(shí)有助于減少物品遮擋重疊帶來(lái)的探測(cè)困難。AT1機(jī)雖然探測(cè)速度快，但不具備密度計(jì)算能力，僅靠材料信息常常將材料值接近的安全物品和危險(xiǎn)品混淆起來(lái)，例如各種水果等。相比之下，AT2機(jī)能提供物質(zhì)“材料一密度”二維信息，提高了物質(zhì)的分辨能力，使可靠的自動(dòng)探測(cè)成為可能；此外，AT2機(jī)還有一個(gè)更穩(wěn)定的、易維護(hù)的平臺(tái)和一個(gè)更小的外形的爆炸物探測(cè)系統(tǒng)。不僅如此，AT2系統(tǒng)還提供了最新的技術(shù)能力，比如自動(dòng)檢測(cè)算法、威脅圖像投影、可選擇的視角位置、散裝爆炸算法等。

　　表1AT1和AT2X射線安檢設(shè)備的比較

　　四、AT2X射線安檢設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)

　　目前，面對(duì)日益嚴(yán)峻的恐怖威脅，多視角安檢設(shè)備已經(jīng)在世界各國(guó)廣泛使用，正全面淘汰老式的單視角的AT1機(jī)。例如在2010年10月基地組織陰謀企圖在空中炸毀美國(guó)的貨機(jī)，它利用激打印機(jī)在墨盒內(nèi)裝了高爆太安400克，連續(xù)通過(guò)了幾個(gè)機(jī)場(chǎng)的AT1機(jī)而沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，這是基地組織最復(fù)雜的炸彈裝置，而在AT2機(jī)就能檢測(cè)出來(lái)，世界各大安檢設(shè)備生產(chǎn)商正在努力或已經(jīng)推出了更新型號(hào)的多視角安檢設(shè)備來(lái)滿足用戶更高的要求。實(shí)現(xiàn)快速化、自動(dòng)化、精確化、多目標(biāo)的檢查是國(guó)際上對(duì)安檢設(shè)備發(fā)展的目標(biāo)，但是由于多視角設(shè)備成本高、輻射劑量大、三維視圖的重建還存有一定問(wèn)題，因此在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，傳統(tǒng)的安檢設(shè)備仍將部分存在，多種技術(shù)融合的檢查方式是安檢設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)。在此背景下，確保乘客和安檢員沒(méi)有受到過(guò)多的X射線輻射劑量，實(shí)現(xiàn)液態(tài)爆炸物的快速探測(cè)、遠(yuǎn)距離探測(cè)、隱蔽探測(cè)是安檢技術(shù)的研究熱點(diǎn)。液態(tài)安檢技術(shù)的產(chǎn)品和設(shè)備與全球日趨嚴(yán)峻的安全形勢(shì)、日益提高的安全需求之間還存在比較大的差距，從目前國(guó)內(nèi)外的情況來(lái)看，即使美國(guó)、英國(guó)、以色列等這樣防范嚴(yán)密的國(guó)家也沒(méi)有成熟的探測(cè)液體炸彈的技術(shù)，于是AT2機(jī)的高精度液體探測(cè)就成為制造廠商追逐的新目標(biāo)，使得它能夠更加精確地計(jì)算物質(zhì)的材料值和密度，具備較強(qiáng)的在包裹內(nèi)、容器內(nèi)探測(cè)燃爆物的能力，成為新一代的安檢設(shè)備的主力。