DualXTRAX：滨松X射线双能成像软硬件解决方案
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在食品检测等领域，X射线无损检测有助于发现异物，提升产品质量。但包装好的食物等样品本身薄厚不均，互相重叠，会加大异物识别的难度。
所以要在厚度变化很大的物体中区分出不同的物质，就需要更多的信息，滨松DualXTRAX软硬件方案中，采用双能X射线线阵扫描相机获取两个能量范围X射线的成像数据+对应的算法完美地解决了这一问题。
借此方案，我们为您提供免费打样服务，点击此处，填写问卷，进行预约。
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当X射线穿过物体时，其强度会随着穿透距离的增加而衰减，衰减的剧烈程度又和组成物体的材料成分相关。假设X射线穿透单一成分的物体，在进入物体前其强度为I0，穿过一段距离L后，X射线的强度I变为：
图1 X射线穿透物品衰减的公式与示意图
式中μ为该能量的X射线穿透物体的衰减系数，和构成物体的成分相关。穿透物体后的X射线被X射线探测器探测到后，转化成数字图像信号，其灰度值正比于X射线的强度。
在X射线无损检测中，我们不仅可以通过形状识别特定结构，还可以基于不同物质的衰减系数μ不同，反推出物体内部的成分，获得更多的信息。（更多X射线成像基础，请参考：《如何获得一张满意的X射线图像》）
图2 不同成分对于不同能量的X射线衰减系数并不相同，透过率也不同
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X射线无损检测（Non-Destructive Testing , NDT）是工业生产当中非常重要的检测手段，利用X射线的穿透以及吸收特性，可以在不对被测物进行破坏的情况下对被测物的缺陷，如裂纹、空洞、夹杂物等进行检测。
在实际的X射线无损检测场景中，被测物体往往包含多种物质成分，且薄厚不均，因此如果想利用X射线图像寻找特定的结构有时并不简单。
例如，在如图3所示的X射线图像上，我们希望找到区域A中的鸡骨头，但区域A和区域B对应的灰度值几乎相同，我们无法简单地通过图像灰度值做出判断。
图3 鸡肉+鸡骨头样品中，普通X射线成像和滨松DualXTRAL成像效果对比图
所以要在厚度变化很大的物体中区分出不同的物质，就需要更多的信息，滨松DualXTRAX软硬件方案中，采用双能X射线线阵扫描相机获取两个能量范围X射线的成像数据，配合对应的算法完美地解决了这一问题，在图3的案例中。
滨松双能X射线线阵扫描相机C11800系列采用双层传感器，可以同时分别响应X射线当中的低能部分和高能部分，获得了两个能量X射线的穿透图像信息。再结合与硬件设计（如闪烁体厚度所导致的高低能能谱具体参数）对应的算法，可以消除物体厚度对灰度值的影响，最终得到的图像中，物体内部不同成分所对应的灰度值就不一样了（如图3右），完全排除了样品厚度（图1中的L，图3中鸡肉的薄厚）对成像效果的影响。
图4 双能X射线相机原理示意图
在滨松中国的实验室中，我们已经采用滨松DualXTRAX方案，成功实现了高分辨率（1 mm）、高速（最快100 m/min）、精准的异物检测。案例展示如图。
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案例一：坚果混合沙粒
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在本案例中，直径大约2 mm-5 mm的沙粒混在坚果中，由于坚果之间有非常多的重叠，在单能X射线成像中，坚果部分的灰度值起伏非常剧烈，因此无法有效地从图像中分离出沙粒。但是在滨松DualXTRAX成像方案中，经过双能相机采集和算法处理，由于坚果厚度造成的图像灰度值区别被消除，沙粒因此很容易地被检测出来。
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案例二：鸡肉混合鸡骨
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在本案例中，在鸡肉当中混合了各种形状，尺寸从3 mm-40 mm不等的鸡骨，在传统单能X射线成像中，由于鸡肉厚度的不同导致图像灰度值起伏很大，很难区分出其中的鸡骨。但是在滨松Dual XTRAX成像方案中，鸡骨和其他异物都可以被单独标出。
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案例三：鸡肉混合鸡骨和沙粒
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在本案例中，鸡肉当中混合了大小从1 mm-5 mm不等，厚度为1 mm左右的鸡骨碎屑，在最终成像的图像中选取一段线形ROI，如右图，绘制黄色线段区域的灰度值曲线，可以看到有明显的灰度值下降，可以以此为依据识别1-2 mm的鸡骨。
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