基于缪子透射成像的材料甄别方法、装置、电子设备与存储介质

1.一种材料甄别方法，其特征在于，包括：获取待甄别内部材料的待测对象的实测缪子径迹通量数据以及宇宙线缪子通量模型，其中，所述实测缪子径迹通量数据包括利用缪子探测器在不同点位所实际测量的不同径迹方向上的宇宙线缪子穿透所述待测对象后的实测缪子通量，所述宇宙线缪子通量模型包括不同径迹方向上的宇宙线缪子射入所述待测对象之前的初始缪子通量；根据所述实测缪子径迹通量数据、所述宇宙线缪子通量模型以及所述待测对象对应的体素离散网格，确定所述待测对象对应的实测缪子阻止本领矩阵，所述体素离散网格包括对所述待测对象所离散化出的多个体素，所述实测缪子阻止本领矩阵包括所述待测对象内不同体素对宇宙线缪子的实际阻止本领；获取所述待测对象的多种先验材料组合，并根据所述宇宙线缪子通量模型，多次模拟不同径迹方向上的宇宙线缪子在采用每种先验材料组合的待测物体中的穿透过程，得到每种先验材料组合对应的多组模拟缪子径迹通量数据，每种先验材料组合包括预估的多种材料类型以及不同材料类型的分布区域，所述模拟缪子径迹通量数据包括不同径迹方向上的模拟缪子通量；根据所述多种先验材料组合中每种先验材料组合对应的多组模拟缪子径迹通量数据、所述宇宙线缪子通量模型以及所述待测对象对应的体素离散网格，确定每种先验材料组合对应的多个模拟缪子阻止本领矩阵，每种先验材料组合对应的每个模拟缪子阻止本领矩阵包括采用每种先验材料组合的待测对象内不同体素对宇宙线缪子的模拟阻止本领；根据所述实测缪子阻止本领矩阵以及所述多种先验材料组合中每种先验材料组合对应的多个模拟缪子阻止本领矩阵，确定每种先验材料组合与所述待测对象内实际材料组合的符合程度，所述实际材料组合包括所述待测对象实际包含的多种材料类型以及不同材料类型的分布区域；根据所述多种先验材料组合中每种先验材料组合与所述待测对象内实际材料组合的符合程度，确定所述待测对象的材料甄别结果，所述材料甄别结果表征所述待测对象内的实际材料组合。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述实测缪子径迹通量数据、所述宇宙线缪子通量模型以及所述待测对象对应的体素离散网格，确定所述待测对象对应的实测缪子阻止本领矩阵，包括：根据所述实测缪子径迹通量数据与所述宇宙线缪子通量模型，确定实测缪子最小能量矩阵，所述实测缪子最小能量矩阵包括不同径迹方向上宇宙线缪子穿透所述待测对象并被所述缪子探测器探测到所需的最小能量；根据所述实测缪子径迹通量数据与所述待测对象对应的体素离散网格，确定实测缪子径迹长度矩阵，所述实测缪子径迹长度矩阵包括不同径迹方向上宇宙线缪子在所述待测对象中不同体素中的径迹长度；根据所述实测缪子最小能量矩阵与所述实测缪子最小能量矩阵，确定所述待测对象的实测缪子阻止本领矩阵。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述宇宙线缪子通量模型，多次模拟不同径迹方向上的宇宙线缪子在采用每种先验材料组合的待测物体中的穿透过程，得到每种先验材料组合对应的多组模拟缪子径迹通量数据，包括：针对任一种先验材料组合，根据所述先验材料组合，建立所述待测对象的几何模型，所述几何模型表征采用所述先验材料组合时的待测对象；采用蒙特卡洛模拟技术根据所述宇宙线缪子通量模型，在所述几何模型上多次模拟不同径迹方向上的宇宙线缪子在采用所述先验材料组合的待测物体中的穿透过程，得到所述先验材料组合对应的多组模拟缪子径迹通量数据。 4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述根据所述多种先验材料组合中每种先验材料组合对应的多组模拟缪子径迹通量数据、所述宇宙线缪子通量模型以及所述待测对象对应的体素离散网格，确定每种先验材料组合对应的多个模拟缪子阻止本领矩阵，包括：针对任一种先验材料组合，根据所述先验材料组合对应的多组模拟缪子径迹通量数据与所述宇宙线缪子通量模型，确定所述先验材料组合对应的多个模拟缪子最小能量矩阵；根据所述先验材料组合对应的多组模拟缪子径迹通量数据与所述待测对象对应的体素离散网格，确定所述先验材料组合对应的多个模拟缪子径迹长度矩阵；根据所述多个模拟缪子最小能量矩阵与所述多个模拟缪子最小能量矩阵，确定所述先验材料组合对应的多个模拟缪子阻止本领矩阵。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述实测缪子阻止本领矩阵以及所述多种先验材料组合中每种先验材料组合对应的多个模拟缪子阻止本领矩阵，确定每种先验材料组合与所述待测对象内实际材料组合的符合程度，包括：针对任一种先验材料组合，根据所述先验材料组合对应的多个模拟缪子阻止本领矩阵以及所述待测对象对应的体素离散网格，确定采用所述先验材料组合时的待测对象内各个体素对应的似然函数，任一体素对应的似然函数表征在给定体素内所包含的材料类型下体素具有不同阻止本领时的概率；根据采用所述先验材料组合时的待测对象内各个体素对应的似然函数以及所述实测缪子阻止本领矩阵，确定所述先验材料组合对应的后验概率，所述后验概率表征所述先验材料组合与所述待测对象内实际材料组合的符合程度。 6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据采用所述先验材料组合时的待测对象内各个体素对应的似然函数以及所述实测缪子阻止本领矩阵，确定所述先验材料组合对应的后验概率，包括：根据采用所述先验材料组合时的待测对象内各个体素对应的似然函数，确定基于贝叶斯推断的材料甄别概率模型；根据所述实测缪子阻止本领矩阵，求解所述材料甄别概率模型，得到所述先验材料组合对应的后验概率；其中，所述材料甄别概率模型表示为：其中，m代表先验材料组合，m j 代表第j个体素所包含的材料类型，m j ∈m＝{m 1 ,…,m J }，j∈{1,…,J}，J代表待测对象内体素的总个数；f j 代表采用先验材料组合m时的待测对象内第j个体素对应的似然函数，p代表似然函数f j 的阻止本领变量，p j 代表实测缪子阻止本领矩阵中的第j个体素对应的实测阻止本领，f j (p＝p j |m j )的值表征在给定m j 下阻止本领变量p为p j 时的概率；π(m)代表针对先验材料组合m所预设的先验概率；k代表归一化因子。 7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述多种先验材料组合中每种先验材料组合与所述待测对象内实际材料组合的符合程度，确定所述待测对象的材料甄别结果，包括：将符合程度最大的先验材料组合确定为所述待测对象的材料甄别结果；或者，对符合程度最大的先验材料组合进行优化，得到优化后的先验材料组合，并重新确定所述优化后的先验材料组合与所述待测对象内实际材料组合的符合程度，直至优化后的先验材料组合与所述待测对象内实际材料组合的符合程度达到预设需求，将符合程度达到预设需求的先验材料组合确定为所述待测对象的材料甄别结果。 8.一种材料甄别装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取待甄别内部材料的待测对象的实测缪子径迹通量数据以及宇宙线缪子通量模型，所述缪子径迹通量实测数据包括利用缪子探测器在不同点位所实际测量的不同径迹方向上的宇宙线缪子穿透所述待测对象后的实测缪子通量，所述宇宙线缪子通量模型包括不同径迹方向上的宇宙线缪子射入所述待测对象之前的初始缪子通量；第一确定模块，用于根据所述实测缪子径迹通量数据、所述宇宙线缪子通量模型以及所述待测对象对应的体素离散网格，确定所述待测对象对应的实测缪子阻止本领矩阵，所述体素离散网格包括对所述待测对象所离散化出的多个体素，所述实测缪子阻止本领矩阵包括所述待测对象内不同体素对宇宙线缪子的实际阻止本领；模拟模块，用于获取所述待测对象的多种先验材料组合，并根据所述宇宙线缪子通量模型，多次模拟不同径迹方向上的宇宙线缪子在采用每种先验材料组合的待测物体中的穿透过程，得到每种先验材料组合对应的多组模拟缪子径迹通量数据，每种先验材料组合包括预估的多种材料类型以及不同材料类型的分布区域，所述模拟缪子径迹通量数据包括不同径迹方向上的模拟缪子通量；第二确定模块，用于根据所述多种先验材料组合中每种先验材料组合对应的多组模拟缪子径迹通量数据、所述宇宙线缪子通量模型以及所述待测对象对应的体素离散网格，确定每种先验材料组合对应的多个模拟缪子阻止本领矩阵，每种先验材料组合对应的每个模拟缪子阻止本领矩阵包括采用每种先验材料组合的待测对象内不同体素对宇宙线缪子的模拟阻止本领；第三确定模块，用于根据所述实测缪子阻止本领矩阵以及所述多种先验材料组合中每种先验材料组合对应的多个模拟缪子阻止本领矩阵，确定每种先验材料组合与所述待测对象内实际材料组合的符合程度，所述实际材料组合包括所述待测对象实际包含的多种材料类型以及不同材料类型的分布区域；甄别模块，用于根据所述多种先验材料组合中每种先验材料组合与所述待测对象内实际材料组合的符合程度，确定所述待测对象的材料甄别结果，所述材料甄别结果表征所述待测对象内的实际材料组合。 9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为在执行所述存储器存储的指令时，实现权利要求1至7中任意一项所述的方法。 10.一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1至7中任意一项所述的方法。