گزارش معرفی تکنیک پیشرفته تفکیک مواد در تصویربرداری پرتوی ایکس

۱.  مقدمه: مبانی امواج الکترومغناطیس و تولید پرتو ایکس

وبینار با مرور مفاهیم پایه‌ای آغاز شد:

• موج: آشفتگی یا نوسانی که انرژی را بدون جابجایی ماده منتقل می‌کند.
• انواع موج: مکانیکی (نیازمند محیط مادی) و الکترومغناطیسی (قابل انتشار در خلا).
• پرتو ایکس: نوعی موج الکترومغناطیسی (همراه با نور مرئی، امواج رادیویی، ماکروویو و گاما).

تولید پرتو ایکس:

2. آشکارسازی پرتو ایکس

از آنجا که پرتو ایکس قابل مشاهده نیست، از آشکارسازهای زیر استفاده می‌شود:

۳.  تصویربرداری عبوری (Transmission)

اساس کار: پرتو ایکس به سمت جسم فرستاده می‌شود ← برهمکنش با ساختار داخلی ← کاهش شدت پرتو ← ثبت توسط آشکارساز ← پردازش برای ایجاد تصویر.

انواع آشکارسازهای دیجیتال:

• آشکارسازهای خطی (Line Detector)
• آشکارسازهای فلت پنل (Flat-panel)

4. از فوتون تا سیگنال دیجیتال

اصلاحات اولیه :

• Offset Correction :  حذف سیگنال زمینه آشکارساز
• Gain Correction :  یکنواخت‌سازی حساسیت پیکسل‌ها

فرمول نرمال‌سازی:

۵.  ارتقای کیفیت تصویر خروجی

سه مرحله اصلی بهبود کیفیت:

در اسلایدها، مقایسه تصاویر در دو انرژی ۸۰ keV و ۱۶۰ keV نشان داده شده است که تفاوت آشکار در نفوذ و کنتراست را به تصویر می‌کشد.

۶.  قانون میرایی پرتو ایکس (قانون بیر-لامبرت)

که در آن:

• I0 ​ = شدت اولیه
• I  = شدت پس از عبور از ضخامت d
• μ  = ضریب تضعیف خطی (تابع انرژی پرتو و عدد اتمی ماده)

نکته کلیدی: ضریب تضعیف به انرژی فوتون و عدد اتمی ماده وابسته است. این وابستگی، پایه و اساس تکنیک تصویربرداری دو انرژی را تشکیل می‌دهد.

۷.  تکنیک دو انرژی – اصول و روش‌ها

ایده اصلی: با گرفتن دو تصویر از یک جسم در دو انرژی متفاوت (مثلاً ۸۰ keV و ۱۶۰ keV) و ترکیب هوشمندانه آنها، می‌توان مواد را بر اساس عدد اتمی تفکیک کرد.

ماتریس‌های کلیدی:

دسته‌بندی مواد بر اساس عدد اتمی:

۸.  کالیبراسیون و جدول جستجوی مواد (LUT)

• برای کالیبراسیون، از سه ماده در چندین ضخامت استفاده می‌شود.
• داده‌های حاصل، یک فضای دو بعدی ایجاد می‌کنند که در آن هر ماده یک ناحیه مشخص دارد.
• جدول جستجوی مواد (LUT – Look-Up Table) امکان اختصاص رنگ مجازی به هر دسته از مواد را فراهم می‌کند.

روش‌های ایجاد تمایز بین مواد:

• الگوریتم
• الگوریتم R-T
• الگوریتم log-log
• الگوریتم

(منحنی‌های تفکیک مواد در اسلایدها نشان داده شده است)

۹.  سیستم رنگی HSI برای نمایش تصاویر دو انرژی

به جای نمایش سطح خاکستری معمولی، از فضای رنگی HSI استفاده می‌شود:

در خروجی نهایی، هر رنگ نماینده یک دسته مواد خاص است و بیننده می‌تواند در یک نگاه تشخیص دهد که یک شیء از چه جنسی است.

۱۰.  قابلیت‌های ویژه تکنیک دو انرژی

۱۱.  روش‌های نوین – جدول دسته‌بندی پیشرفته مواد

در اسلایدها یک جدول جامع ۶ رنگی برای تفکیک مواد بر اساس عدد اتمی ارائه شده است:

۱۲.  نمونه تصاویر و نرم‌افزار

در وبینار، نمونه‌هایی از تصاویر دستگاه‌های بازرسی کانتینری نمایش داده شد.

نرم‌افزار تخصصی معرفی شده: نرم‌افزار دناکس برای پردازش تصاویر دو انرژی.

جمع‌بندی نهایی وبینار

این وبینار یک دوره تخصصی و کاربردی درباره تکنیک تصویربرداری دو انرژی (Dual Energy) بود که در بازرسی‌های امنیتی، فرودگاهی، گمرکی و صنعتی کاربرد گسترده دارد.

مشاهده ویدیو و فایل ارائه