Nghiên cứu máy soi chiếu hành lý bằng tia x quang loại có băng tải để ứng dụng trong công tác kiểm tra an ninh

TRẦN MẠNH HÀ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SỸ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU MÁY SOI CHIẾU HÀNH LÝ BẰNG TIA X-QUANG CĨ BĂNG TẢI ĐỂ ỨNG DỤNG TRONG CƠNG TÁC KIỂM TRA AN NINH TRẦN MẠNH HÀ 2015 - 2017 HÀ NỘI - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ NGHIÊN CỨU MÁY SOI CHIẾU HÀNH LÝ BẰNG TIA X-QUANG CĨ BĂNG TẢI ĐỂ ỨNG DỤNG TRONG CƠNG TÁC KIỂM TRA AN NINH HỌ VÀ TÊN TÁC GIẢ LUẬN VĂN : TRẦN MẠNH HÀ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ SỐ: 8520203 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS NGUYỄN ĐỨC THUẬN HÀ NỘI - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sỹ tự thân thực có hỗ trợ từ giáo viên hướng dẫn không chép cơng trình nghiên cứu người khác Các liệu thông tin thứ cấp sử dụng Luận văn có nguồn gốc trích dẫn rõ ràng Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm lời cam đoan này! Học viên Trần Mạnh Hà LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới thầy GS.TS Nguyễn Đức Thuận tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Công nghệ điện tử - viện Đại học mở Hà nội tạo điều kiện việc cung cấp tài liệu cho em tham khảo Sau em xin cảm ơn tất thầy cơ, bạn bè đóng góp ý kiến cho đề tài em tốt Học viên thực hiện: Trần Mạnh Hà TÓM TẮT LUẬN VĂN Đối tượng nghiên cứu: Máy soi chiếu hành lý tia X-quang loại có băng tải Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu đề tài áp dụng cho sân bay nội khu vực lăng bác Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu nguyên lý hoạt động cấu tạo máy soi chiếu hành lý tia X-quang loại có băng tải Phương pháp nghiên cứu: Sưu tầm, phân tích tài liệu, sách báo Internet, tổng hợp kiến thức có để viết luận văn Kết nghiên cứu luận văn Đưa giải pháp để nâng cao hiệu sử dụng Máy soi chiếu hành lý tia X-quang loại có băng tải cơng tác đảm bảo an ninh Cấu trúc luận văn: • Chương 1: Những khái niệm • Chương 2: Nguyên lý hoạt động máy soi chiếu hành lý tia X-quang cơng nghệ truyền qua • Chương 3: Ứng dụng máy soi chiếu hành lý tia X-quang công nghệ truyền qua cơng tác kiểm tra an ninh • Kết luận kiến nghị MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Lời cảm ơn Tóm tắt luận văn Mục lục MỞ ĐẦU .1 Chương Những khái niệm 1.1 Giới thiệu 1.2 Khái niệm tia X-quang 1.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động bóng phát tia X-quang: 1.3.1 Bóng phát tia X 1.3.2 Ống phát tia X 1.4 Khả tương tác xạ với vật chất 1.4.1 Hiện tượng hấp thụ 1.4.2.Hiện tượng ion hóa 10 1.5 Nguyên lý ghi nhận tia X 10 1.5.1 Ghi nhận phim 10 1.5.2 Ghi nhận chất phát huỳnh quang 11 1.5.3 Ghi nhận đầu dò điện tử 11 1.6 Lịch sử phát triển thành tựu 12 1.7 Kết luận chương .16 Chương Nguyên lý hoạt động máy soi chiếu hành lý tia X-quang công nghệ truyền qua 18 2.1 Công nghệ soi chiếu tia X truyền qua 18 2.2.Cấu tạo máy soi chiếu hành lý tia X-quang công nghệ truyền qua 18 2.2.1 Sơ đồ nguyên lý máy soi chiếu hành lý tia X -quang công nghệ truyền qua 18 3.2.2 Mô tả hệ thống 19 2.3 Kết luận chương .21 Chương 3: Ứng dụng máy soi chiếu hành lý tia X-quang công nghệ truyền quatrong công tác kiểm tra an ninh 23 3.1 Trong công tác kiểm tra an ninh hành lý 23 3.1.1 Mục đích 23 3.1.2 Đặc điểm .23 3.1.3 Biện pháp 24 3.2 Trong công tác kiểm tra an ninh địa điểm 24 3.2.1 Mục đích 24 3.2.2 Đặc điểm .24 3.2.3 Biện pháp 25 3.3 Thuận lợi khó khăn việc sử dụng soi chiếu công nghệ tia X-quang truyền qua 25 3.4 Một số nghiên cứu nâng cao khả phát hình ảnh máy soi chiếu tia X-quang truyền qua .25 3.4.1 Cơ sở xử lý nhận dạng ảnh 25 3.4.1.1 Hệ thống xử lý ảnh 25 3.4.1.2 Thu nhận ảnh 28 3.4.1.3 Phân tích ảnh 30 3.4.1.4 Nhận dạng ảnh 41 3.4.1 Phân tích hình ảnh thu qua máy soi tia X- quang có băng tải màu sắc 43 3.4.2 Phân tích hình ảnh góc độ soi chiếu khác 53 3.4.3 Phân tích hình ảnh X-quang từ trình kiểm tra thực tế 72 3.5.Đề xuất theo dõi ảnh chụp tia X-quang từ xa cho người giám sát .74 3.5.1 Mục đích 74 3.5.2 Nguyên lý vận hành .74 3.6 Kết luận chương 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 MỞ ĐẦU Trong bối cảnh tình hình an ninh giới khu vực diễn biến phức tạp Các hoạt động khủng bố diễn nhiều nước khu vực:Inđôneexxia, Philippin, Thái Lan, trở thành mối quan tâm hàng đầu nhiều quốc gia, sau kiện 11/09/2001 xảy Mỹ Ở Việt nam, an ninh trị giữ vững, ổn định Song lợi dụng bối cảnh quốc tế khu vực xuất nhiều yếu tố bất ổn, có tác động định đến tình hình nước, lực thù địch chế độ, bọn phản động, phần tử bất mãn hậu thuẫn kích động từ bên ngồi ln có âm mưu hoạt động chống phá Nhà nước ta, tổ quốc ta, nhằm gây ổn định trị, phá hoại mơi trường phát triển kinh tế, phá hoại sách đối ngoại rộng mở đất nước thách thức nói chung lực lượng An ninh Mặt khác, trình ứng dụng mạnh mẽ thành tựu khoa học kỹ thuật công nghệ vào lĩnh vực bảo vệ an ninh tăng thêm nhiều khả phòng ngừa, ngăn chặn hoạt động phá hoại, khủng bố nhiều khu vực khác Việc nghiên cứu, khai thác thiết bị có cơng nghệ u cầu đặt ra, đòi hỏi mang tính cấp thiết lực lượng An ninh Đề tài "Nghiên cứu máy soi chiếu hành lý tia X-quang có băng tải để ứng dụng cơng tác kiểm tra an ninh" xây dựng bối cảnh với mục tiêu nhằm giữ vững an ninh phát triển ổn định cho đất nước CHƯƠNG 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 Giới thiệu: Xã hội ngày phát triển, đời sống người dần tiến đại, kéo theo phát triển vũ bão khoa học kĩ thuật Các cơng trình nghiên cứu khoa học đời nhằm phục vụ tốt cho nhu cầu người Thời đại ngày - thời đại tầm cao trí tuệ, sản phẩm sinh hoạt người ứng dụng tinh tế phát minh khoa học Mỗi ngành khoa học có ứng dụng cụ thể số lĩnh vực định Vật lý học ngành cống hiến cho nhân loại phát minh mà tác dụng đời sống khơng nhỏ Được biết đến phát quan trọng lịch sử, việc phát minh tia X phương pháp chụp X-quang, mang lại ứng dụng tuyệt vời giúp phát hỗ trợ chẩn đoán, điều trị bệnh đạt hiệu độ xác cao Không mang lại giá trị ứng dụng lớn y học, tia X sử dụng việc kiểm tra an ninh sân bay Tại Mỹ, nhiều năm trở lại đây, thiết bị quét X-quang sử dụng nhằm phát vũ khí đồ vật nguy hiểm không phép mang lên máy bay Tia X cho kết phát đồ vật kim loại xác Bằng cách sử dụng thiết bị gia tốc phân tử làm tăng tốc độ chuyển động electron đạt mức tốc độ ánh sáng chúng phát tia phóng xạ Cũng cách chiếu tia X này, nhà khoa học sử dụng để kiểm tra cấu trúc nguyên tử loại vật liệu, kể chất liệu nhân tạo vật liệu tự nhiên 1.2 Khái niệm tia X-quang 1.2.1 Khái niệm tia X- quang Định nghĩa: Tia X hay X-quang hay tia Rơntgen dạng sóng điện từ Nó có bước sóng khoảng từ 0,01 đến 10 nanômét tương ứng với dãy tần số từ 30 Petahertz đến 30 Exahertz lượng từ 120eV đến 120 keV (Bước sóng ngắn tia tử ngoại dài tia gamma) 10 xanh lợt ảnh bên trái giúp ta nhận lưỡi dao bén Tuy nhiên góc soi ảnh bên phải khó phát dao Phát Hiện Súng: Hình 3.42: Ảnh chụp X-quang súng Thơng thường đễ nhận súng hình dáng L đặc biệt làm kim loại Tuy nhiên yếu tố sau làm khó nhận súng : Hình 3.43: Ảnh chụp X-quang loại súng Vị trí súng ảnh soi khơng thể rõ dạng đặc trưng hình L; Khơng phải phần súng làm kim loại Một số phần 73 làm chất dẻo, nhựa ảnh soi trở nên khơng rõ; 3.Loại súng có hình dạng đặc biệt khơng phổ biến, khó phát Mẫu Súng 1: Hình 3.44: Ảnh chụp X-quang súng góc chụp khác Lưu ý súng này, có số phận hiển thị màu xanh lam Những chi tiết làm thép Từ góc soi nằm ngang, thấy ổ đạn rỗng khơng có đạn Phần chì đầu viên đạn rõ với màu tối sẫm Báng súng ảnh soi dài ảnh thật vị trí tưương đối với tia X tạo nên ảnh có độ phóng đại Góc soi nghiêng dấu gần hết chi tiết quen thuộc súng khó nhận dạng Mẫu Súng 2: Hình 3.45: Ảnh chụp X-quang súng p64 góc chụp khác 74 Lưu ý kiểu súng này, phận có màu xanh lam Chúng làm thép Từ góc soi nằm ngang thấy băng đạn trống rỗng khơng có đạn Phần chì đầu viên đạn rõ với màu tối sẫm Báng súng ảnh soi dài ảnh thật vị trí tương đối với tia X tạo nên ảnh có độ phóng đại Góc soi nghiêng dấu gần hết chi tiết quen thuộc súng khó nhận dạng Mẫu Súng 3: Hình 3.46: Ảnh chụp X-quang súng dài góc chụp khác Lưu ý ảnh súng này, có số chi tiết có màu xanh lam Chúng làm thép Phần thân súng có màu vàng xanh Băng đạn chưa nhét vào buồng đạn trước cò súng trống Báng súng ảnh soi dài ảnh thật vị trí tương đối với tia X tạo nên ảnh có độ phóng đại Góc soi nghiêng dấu gần hết chi tiết quen thuộc súng khó nhận dạng Mẫu Súng 4: Lưu ý ảnh súng này, có chi tiết có màu xanh lam Nó làm thép.Đây loại súng bắn viên hoạt động tầm ngắn Khơng có đạn súng Góc nhìn nghiêng cho thấy họng súng 75 Hình 47: Ảnh chụp X-quang súng bút góc chụp khác Mẫu Súng 5: Hình 3.48: Ảnh chụp X-quang súng AK góc chụp khác Trong súng hầu hết phận màu xanh lam Chúng làm thép Từ góc nhìn ngang thấy băng đạn chưa gắn vào súng Góc nhìn nghiêng khơng cho thấy rõ chi tiết súng Mẫu Súng 6: Khẩu súng có kiểu dáng khác thường Các phận màu xanh lam làm thép Từ góc nhìn ngang thấy phần màu xanh Chúng làm hợp kim nhôm ảnh X-quang nằm ngang cho thấy súng ngắn so với ảnh thực vị trí tương ứng súng với tia X soi Vị trí thường khuyếch đại ảnh theo chiều dọc khơng theo chiều ngang Góc nhìn từ xuống không cho thấy rõ chi tiết súng 76 Hình 3.49: Ảnh chụp X-quang súng dài góc chụp khác Phát Hiện Bom, Chất Nổ: Hình 3.50: Ảnh chụp X-quang bẫy nổ Hầu hết loại bom bao gồm : Chất nổ, Kíp, Ngòi nổ Bộ phận kích nổ thường có chức đnh giờ, có nguồn phận khí A: Khối chữ nhật màu cam chất nổ Bên trái kíp nổ Đồng hồ dùng làm định Nguồn 02 viên pin tiểu; B: Khối chữ nhật màu cam chất nổ Bên phải kíp nổ Đồng hồ dùng làm định giờ.Nó có hình mạch địện tử với dây dẫn Nguồn 02 viên pin tiểu; C: 03 màu cam chất nổ Bên trái ngòi nổ Đồng hồ dùng làm định Nguồn 02 viên pin tiểu; 77 D: Thanh màu cam chất nổ Phía kíp nổ Đồng hồ dùng làm định Nguồn cung cấp 01 viên pin mỏng kim loại có màu xanh Mẫu hành lý có bom: Hình 3.51: Ảnh chụp X-quang hành lý có bom Quả bom dấu hộp kim loại Thành hộp tạo nên lớp màu xanh phủ lên vật dấu Có hai khối hữu ngòi nổ bút chì xuất khối Một đồng hồ định phía bên trái hai viên pin phía Bức ảnh hiển thị hai loa bên tay trái Loa ngồi ảnh thơng thường hiển thị qua máy soi: thùng loa loa Trong loa lại thùng loa khơng trống Có khối hữu số dây dẫn Cần phải kiểm tra 78 Hình 3.52: Ảnh chụp X-quang máy quay video Thiết bị điện tử có phần kim loại tạo nên màu xanh đậm phần lớn ảnh Phía sau thấy khối hữu có màu xanh pha trộn tín hiệu phần kim loại khối hữu Khối hữu cóvị trí bất thường Thơng thường khơng thấy khối chất hữu ruột thiết bị điện tử Cần phải kiểm tra Đây ảnh máy quay video khơng có pin Pin thường gắn vào phía sau máy Qua màu xanh lợt máy quay, thấy khối cam/ xanh dấu ngăn chứa băng Nếu cuộn băng từ, vệt đậm đặc có hình tròn khơng phải hình vng Khối vng khơng liên qua đến linh kiện điện tử khác cần phải kiểm tra 79 3.4.4 Phân tích hình ảnh X-quang từ trình kiểm tra thực tế Đây hành lý đưa trực tiếp qua máy soi chiếu tia X-quang loại có băng tải truyền qua buổi kiểm tra lên máy bay Hình 3.53: vali có chất nổ trong, có lẫn vải quần áo, vali đặt nằm ngang máy soi Hình 3.54: vali có chất nổ trong, có dao gọt hoa quả, vali đặt nằm ngang máy soi 80 Hình 3.55: vali có chất nổ trong, có dao gọt hoa quả, vali đặt nằm dọc máy soi Hình 3.56: Vali có số mạch điện nguồn pin máy, khơng có vũ khí vật liệu nổ 81 3.5 Đề xuất theo dõi ảnh chụp tia X-quang từ xa cho người giám sát: 3.5.1 Mục đích Khi có nhiều máy soi chiếu tia X-quang loại có băng tải truyền qua hoạt động nhiều địa điểm khác nhau, cần phòng kiểm tra an ninh để tập hợp hình soi chiếu máy địa điểm để quan sát phân tích hình ảnh, cho kết luận cách xác nhanh Nâng cao khả an toàn cho người vận hành hành lý soi chiếu phát có bom, mìn, 3.5.2.Ngun lý vận hành Hình 3.57: Xem hình ảnh soi chiếu tia x-quang từ xa Máy soi chiếu tia X-quang truyền qua loại có băng tải sau có hình ảnh soi chiếu chuyển hình ảnh cho người giám sát ngồi phòng an ninh cách máy soi từ 1km trở lên xem thông qua USB phát wifi gắn máy soi, phát hành lý nghi ngờ, người giám sát người vận hành trao đổi để có kết luận xác 82 3.6 Kết luận chương Xử lý ảnh lĩnh vực mà ngày phát triển ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác nhờ vào phát triển ngày mạnh mẽ hệ thống máy tính, thuật tốn cơng trình nghiên cứu khác nhiều nhà khoa học giới Một ứng dụng phổ biến với việc nhận dạng xử lý ảnh việc phân tích hình ảnh X-quang thu qua máy soi chiếu hành lý công tác đảm bảo an ninh Để đối phó với phương thức thủ đọan có nguy xâm hại ngày cao kẻ địch liều lĩnh đột nhập đưa bom, mìn, chất nổ loại vũ khí khác vào khu vực cần đảm bảo an ninh, hành động khơng phép tìm hiểu, tò mò để lấy tin diễn khu vực diễn kiện quan trọng không củng cố, nâng cao người mà cần phải tiếp cận, trang bị thiết bị kiểm tra an ninh đại, sử dụng thành tựu công nghệ tiên tiến Việc ứng dụng máy soi chiếu tia X-quang loại có băng tải để ứng dụng công tác kiểm tra an ninh bước tăng cường khả phòng chống, phát hiện, ngăn chặn vơ hiệu hóa hoạt động phá hoại, góp phần giữ vững an ninh trị, ổn định cho đất nước phát triển 83 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Sau sáu tháng nghiên cứu thực luận văn tốt nghiệp, thực với hướng dẫn nhiệt tình thầy hướng dẫn, tơi thực hoàn thành luận văn " Nghiên cứu máy soi chiếu hành lý tia X -quang có băng tải để ứng dụng công tác kiểm tra an ninh" Qua trình nghiên cứu thực luận văn tơi có kiến thức tia x, cấu tạo, nguyên lý hoạt động máy soi chiếu tia x - quang sử dụng công nghệ truyền qua, kỹ thuật soi chiếu kiểm tra hàng hóa X, cách phân tích hình ảnh qua máy soi chiếu màu sắc, hình dạng kinh nghiệm rút từ thực tiễn làm việc Từ kiến thức trên, kết hợp với việc nắm bắt tình hình hoạt động khủng bố phá hoại giới, khu vực nước, việc nghiên cứu giải pháp khoa học công nghệ, thấy việc đảm bảo an ninh từ trước đến tốt chủ yếu dựa vào biện pháp nghiệp vụ khác biện pháp dùng trang thiết bị kỹ thuật Quá trình áp dụng biện pháp dùng trang thiết bị nghiệp vụ thiếu đồng bộ, chưa khép kín, hiệu chưa cao, chưa lường hết phát triển nhanh chóng phương thức phá hoại bọn tội phạm, dựa phát triển khoa học, công nghệ Và vậy, có hành động phạm tội mức độ tinh vi, nguy hiểm cao lực lượng an ninh khó đối phó Về khả áp dụng máy soi chiếu tia X-quang loại có băng tải vào công tác an ninh phần đạt hiệu mặt phòng chống tội phạm, góp phần nâng cao độ an tồn, độ tin cậy lực lượng an ninh khoa học kỹ thuật tiên tiến Tuy nhiên để nâng cao hiệu hoạt động máy soi chiếu tia x quang, người giao nhiệm vụ sử dụng máy soi chiếu tia X-quang loại có băng tải cơng tác an ninh phải đào tạo bản, phải nắm vững kiến thức máy soi cách phân tích hình ảnh để đáp ứng u cầu nghiệp vụ 84 Dù vậy, việc " Nghiên cứu máy soi chiếu hành lý tia X -quang có băng tải để ứng dụng công tác kiểm tra an ninh" nhiều điều cần đầu tư, nghiên cứu nâng cấp để hoàn thiện nhằm ứng dụng thực tế công việc đảm bảo an ninh an toàn xã hội Kiến nghị: Từ kết mở hướng việc phát triển đề tài mà thời gian qua chưa thể thực nhiều yếu tố khách quan, là: - Nghiên cứu vi mạch cho phép điều khiển máy soi quan sát hình ảnh soi chiếu từ xa thông qua hệ thống wifi để đảm bảo an ninh, an toàn cho người vận hành - Nghiên cứu, nâng cao phần mềm cho máy soi để đánh dấu vật cấm theo ý muốn hành lý đồ vật soi chiếu, hình ảnh âm - Một vấn đề cần thiết việc tiến hành nghiên cứu phải kết hợp chặt chẽ với thực tế trình kiểm tra an ninh địa điểm khác để kết nghiên cứu phù hợp với tình hình thực tiễn 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu hướng dẫn sử dụng máy soi hàng hóa L3, rapiscan Bảo vệ xạ ion hóa an tồn nguồn xạ, ấn phẩm số 115 quan lượng nguyên tử quốc tế phát hành năm 1996 Tập san Varans-cục an toàn xạ hạt nhân, cấu tạo nguyên lý hoạt động máy X-quang ngày 2/8/2016 Đỗ Quý Sơn (chủ biên) Huỳnh Văn Trung, Cơ sở hóa học phóng xạ, nhà xuất khoa học kỹ thuật Hoàng Hưu Thư (chủ biên) Phan Văn Thích, Phạm Văn Thiều, Cơ sở vật lý - tập sáu: quang học vật lý lượng tử, Nhà xuất giáo dục năm 1998 Survey of explosives detection technologies and equipment 2004 Heimann smith X-ray Inspection units Hi-scan 6040i with HitraX Electronics Fiscan cmex-b6550 X-ray Inspection System, operator manual 86 87 ... vào khoang soi hàng tia X phát 30 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MÁY SOI CHIẾU HÀNH LÝ BẰNG TIA X- QUANG CÔNG NGHỆ TRUYỀN QUA TRONG CÔNG TÁC KIỂM TRA AN NINH 3.1 Trong công tác kiểm tra an ninh hành lý 3.1.1... chiếu hành lý tia X- quang cơng nghệ truyền qua • Chương 3: Ứng dụng máy soi chiếu hành lý tia X- quang công nghệ truyền qua công tác kiểm tra an ninh • Kết luận kiến nghị MỤC LỤC Trang Lời cam đoan... Nguyên lý hoạt động máy soi chiếu hành lý tia X- quang công nghệ truyền qua 18 2.1 Công nghệ soi chiếu tia X truyền qua 18 2.2.Cấu tạo máy soi chiếu hành lý tia X- quang công nghệ