A csomagvizsgáló röntgenberendezések használatakor a kezelő a monitorján megjelenített kép alapján hoz döntést arról, hogy a vizsgált tétel – csomag, táska, vagy poggyász – tartalmaz-e bármilyen, fenyegetést jelentő tárgyat vagy nem.
A korszerű berendezések – a repülőterek igényeit kiszolgálandó – már automatikus elemzéssel, tárgy- és eszközfelismeréssel segítik az operátorok munkáját, sőt akár önállóan, emberi segítség nélkül is elvégzik az átvizsgálást és kizárólag a fenyegetést jelentő vagy gyanús csomag képe jelenik meg az operátori képernyőn.
Természetes intelligencia, azaz mi alapján dönt az ember?
A klasszikus, egy röntgengenerátorral felszerelt csomagvizsgáló gép, kétdimenziós képet állít elő a vizsgált tételről. A megjelenített felvétel részleteit különböző, de meghatározott színekkel jeleníti meg. A színek 3-6 csoportja a vizsgált tárgyak anyagára tesz utalást (alapesetben: szerves, szervetlen, fém), valamint a színek tónusa az anyagszerkezetre, a röntgensugár elnyelés mértékére szolgáltat információt. A kétdimenziós képből az anyag térfogatára csak becsléseket tudunk kapni, ami a kezelő absztrakciós képességétől függ.
A fenyegetést jelentő tárgyak és az azokat rejtő csomagok felderítése, azonosítása három tényezőtől függ.
Ez a három komponens határozza meg, hogy az adott tétel vizsgálata milyen kihívások elé állítja az operátort:
1. A tárgy anyaga és térbeli megjelenése (elforgatása):
2. A tárgy szuperpozíciója, vagyis más tárgyak általi takarása:
3. A vizsgált tétel, táska tartalmának összetettsége:
A tárgyak azonosítása általában az alábbi eredménnyel zárul:
- A kezelő magabiztosan felismeri és azonosítja a vizsgált tárgyat (fenyegetés/nem fenyegetés).
- A kezelő nem tudja azonosítani a vizsgált tárgyat, de:
- nem talál benne gyanút ébresztő részleteket,
- felmerül benne a gyanú, hogy fenyegetést jelenthet (nem olyan, mint lenni szokott, olyan tárgyak vannak együtt, amelyek gyanúsak stb.), tovább vagy újra vizsgál, esetleg másodlagos ellenőrzést alkalmaz.
Egy humán operátor a vizsgálat során egyértelműen a szemmel látott kép, a tárgyak anyagát jelentő színek, formák, alakzatok alapján dönt. Az automatikus támogatások megerősítik a döntéseit vagy eleve felhívják a figyelmét a gyanús tárgyakra, részletekre, anyagokra. A berendezések alap funkciói segítik ezt a munkát.
A vizsgálat során fontos, hogy a keresett tárgy olyan szögben legyen megjelenítve, hogy ad1. felismerhető legyen, ad2. lehetőség szerint ne takarja el másik tárgy, ad3. vizsgált tétel tartalma minél rendezettebb, áttekinthetőbb legyen.
A klasszikus csomagvizsgáló röntgenberendezés leegyszerűsítve úgy működik, mint egy fénymásoló szkennere, csak itt a sugárzást kibocsátó forrás és a „szkenner”, vagyis detektorsor fix, miközben a vizsgált tétel futószalagon mozog. Az elnevezése is ez, „line scanner”. Az egynézetes csomagvizsgáló röntgengép egy röntgengenerátort tartalmaz. A kezelő a megjelenített kép vizsgálatakor kétdimenziós képet kap a csomagról, a benne található tárgyakról. A vizsgálat sikerességét nagyban befolyásolja a megjelenített kép feldolgozhatósága.
A tárgyak felismerése esetében fontos a jó kontraszt, a minél tisztább, zajmentesebb kép. Még a legjobb képmegjelenítés esetében is nehéz azonban a felismerés, azonosítás, amennyiben a fentebb felsorolt három vizsgálati tényező valamelyike nem optimális. Elég csak arra gondolni, hogy egy kés megjelenhet a monitoron úgy ahogy elképzeljük késként – széles penge, markolat -, de megjelenhet úgy is, hogy szinte csak egy vékony vonalat látunk a képernyőn. Ezt a felismerést nehezítheti még a szuperpozíció és a táska, csomag összetettsége.
A csomagröntgen színezéssel segíti az operátor munkáját, de az igazi támogatás az, ha a fenyegetést jelentő anyagokat (például robbanóanyagot) jelzi a kezelőnek. Ehhez azonban képesség kell az anyag megkülönböztetésre, vagyis az anyagdiszkriminációra. Amikor a röntgensugár áthatol az anyagon, egy része elnyelődik, szóródik attól függően, hogy milyen atomszámú anyagon ment keresztül. Az azonosításban fontos szerepet játszik az anyag sűrűsége (a robbanóanyagok sűrűségi tartománya megközelítőleg a 0,3-1,9 g/cc között található) és vastagsága. Ezek a kölcsönhatások jellemzőek az adott anyagokra, bizonyos átfedésekkel. Például hasonló elnyelésűek lehetnek olyan szerves vagy szervetlen anyagok is, amelyek nem robbanóanyagok.
A robbanóanyagok azonosítása szempontjából fontos a röntgensugár elnyelés mértékének és szóródásának (Compton effektus) pontos detektálása, az úgynevezett Zeff meghatározása. Az effektív atomszámnak (Zeff) két jelentése van; egy atom effektív atomszáma, és egy atom átlagos atomszáma vegyület vagy anyagkeverék esetében. A mi szempontunkból a második meghatározás fontos, mint jellemző energetikai anyagszám. Egy anyag jellemezhető a tömegcsillapítási együtthatóval, amely meghatározza, hogy a különböző energiaszintű röntgensugárnyalábok hogyan képesek áthatolni az anyagon. Ezt az értéket detektálva az eltérő energiájú röntgensugarak felhasználhatók egy adott anyag összetételének azonosítására, vagyis a szkennelt tárgy összetételének meghatározására. Erre a feladatra fejlesztették ki az 1990-es évek közepétől a kettős energiájú röntgensugaras képalkotást. Az effektív atomszám, effektív-Z vagy Zeff, kifejezhető két különböző energiájú röntgensugár azonos pontra adott vetületéből. Ezt követően általában egy táblázatból, adatbázisból rendelnek a mért értékekhez anyagprofilt, a megjelenítésnél pedig színeket, adott esetben riasztást vagy figyelemfelkeltő kereteket.
Itt kiemelten fontos a vizsgálatot végző elemző algoritmusok pontossága, azon képessége, hogy nagy biztonsággal tudják megkülönböztetni a hasonló értéken detektált fenyegetést jelentő és ártalmatlan anyagot.
A Zeff meghatározásakor minden esetben figyelembe kell venni a vizsgált táskában, csomagban a sugár haladási irányában elhelyezkedő tárgyak egymáshoz való viszonyát. A csomagvizsgáló röntgenberendezések a vizsgált terület szempontjából az ott található anyagok közül azt a színt fogják használni, amelyek jelenléte, így az abszorpciója, kölcsönhatása jelentősebb. Az egy irányból, egy nézetből történő átvilágítás esetén az egymáson lévő jelentősebb, nagyobb elnyelésű tárgyak „kitakarhatják” a kisebb elnyelésűeket. A berendezések egy bizonyos mennyiség, tömeg felett megfelelő anyagdiszkrimináció segítségével képesek detektálni a robbanószert, de egy nézet esetében nem mindig kapunk egyértelmű meghatározást, a berendezés felhívja a kezelő figyelmét arra, hogy a jelzett terület, tárgy tartalmazhat robbanóanyagot.
A detektált tartományba nem csak a robbanóanyagok tartozhatnak bele, hanem más szerves anyagok is. A vizsgálat szempontjából fontos, hogy a röntgensugár „útjában” lévő anyagról minél pontosabb adatokat kapjunk a megfelelő anyagdiszkriminációhoz. Amikor egygenerátoros röntgennel vizsgálunk, az egyes tárgyak egymásról történő leválasztása nem lehetséges. A felismerési algoritmusok pontossága nem minden esetben növelhető a kívánt mértékre.
Tehát elengedhetetlen a legtöbb információ biztosítása az operátor számára és a lehető legjobb anyagmegkülönböztetés kihívásainak megoldása.
Több generátor többet lát – a dual view röntgenberendezés
A meglévő egy generátort a futószalag alatt helyezkedik el, a másik pedig 90 fokban elfordítva a futószalag mellett. Az átvizsgált tételről így már két képet is kapunk.
A két, egymáshoz képest elfordított nézet – a késes példánál maradva – már sokkal nagyobb eséllyel fogja a vizsgált tárgyat a kezelő számára megfelelő állásban megjeleníteni. A tárgyfelismerés esélye javul, a tételek vizsgálata felgyorsul, valamint nem kell a vizsgált csomagot újból (elforgatva, vagy megmozgatva) átvizsgálni. A kétnézetes berendezések bizonyították, hogy azokban az esetekben, ahol a három felderítési tényező negatívan befolyásolta a felismerést, a kétnézetes berendezéseken jobb eredményeket értek el a kezelők. Vagyis a bonyolult, nagy kihívást jelentő tételek átvizsgálása során nagy előnyt jelent a két nézet, gyorsabb, magabiztosabb az azonosítás, nem kell visszaküldeni, átmozgatni a vizsgált tételt.
Kétnézetes csomagröntgen képmegjelenítése
A két röntgensugár már alkalmas arra is, hogy pontosabban meg lehessen határozni a vizsgált tárgy, anyag dimenzióját a csomagon belül. A vizsgálat során így már lehetőség van a detektált elnyelési adatokat elemző algoritmusok pontosabb beállítására, így az anyagazonosítás precízebb lesz. A korszerű, kétnézetes Smiths Detection HI-SCAN 6040 DV vagy HI-SCAN 7555 DV csomagvizsgáló röntgenberendezések az európai légiközlekedésvédelmi előírások (ECAC) minősítése alapján önállóan, kiegészítő keresés, robbanóanyag-nyom detektor használat nélkül is alkalmazhatóak a légiközlekedésvédelemben. Ez annak köszönhető, hogy a pontos detektálás alapjára fejlesztett algoritmusok képesek a nagyon kis eltérésű Zeff arányszámok megkülönböztetésére és szétválasztására. A kétnézetes technológia a mesterséges intelligencia alapú tárgy azonosítás magabiztos alkalmazását is lehetővé teszi.
Az anyagdiszkrimináció további lépcsői azok a – jellemzően repülőtereken használt – röntgenberendezések, amelyek akár öt különböző irányból induló röntgensugárral világítják át a csomagokat. Természetesen az operátor nem mind az öt képet kell, hogy elemezze, hiszen itt a cél a tárgyak kiterjedésének minél pontosabb meghatározása, amely alapján az anyagazonosítás történik. A fejlesztés iránya itt egy régebbi technológia újbóli felhasználása, és annak alapján egy újfajta anyagdiszkriminációs röntgen alapú eljárás kifejlesztése, amelyet a Smiths Detection a közeljövőben bevezet a légiközlekedésvédelemben.
Az operátor munkáját a tárgyak azonosításában legjobban azok a röntgenberendezések támogatják, amelyek a komputertomográfia technológiát használva, háromdimenzióban teszik lehetővé az elemzést, a vizsgált csomagban lévő tárgyakat így gyakorlatilag külön-külön is ki lehet választani, elforgatva, szeletelve vizsgálni. A CT technológia tökéletes terep a A.I. alapú tárgyfelismerő algoritmusok fejlesztésére, ilyen például az iCMORE.
A kétnézetes röntgenberendezések jelentős előnyt biztosítanak az ellenőrzés során a fenyegetést jelentő tárgyak azonosításában, a vizsgálat gyorsaságában, az anyagdetektálás pontosságában és a mesterséges intelligencia alkalmazhatóságában is.
Dudás József
operatív igazgató