高速、覆盖区小的X射线断层摄影检查系统、设备和方法技术方案

本主题涉及用于物体的X射线检查的检查系统、设备和方法。传送机可以沿行进方向移动待被检查的物体通过检查区；一个或多个多射束X射线源阵列可以提供多个准直的X射线束沿大致垂直于行进方向的方向通过检查区；以及一个或多个X射线检测器阵列可以检测从X射线源阵列通过检查区的X射线束。可以记录由X射线检测器阵列所检测的X射线信号以形成物体的多个X射线投影图像，且可以将多个X射线投影图像处理成物体的三维断层摄影图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高速、覆盖区小的X射线断层摄影检查系统、设备和方法 相关申请的交叉引用 本申请要求提交于2011年11月22日、序列号为61/629,612的美国临时专利申 请的权益和优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。 政府利益 本专利技术所公开主题的某些方案是依据DHS科学与技术理事会合同 HSHQDC-09-C-00169得到美国政府的支持而开发的。因而，美国政府对本专利技术所公开的主题 孚有一定的权利。
本文所公开的主题一般涉及X射线成像。更具体地，本文所公开的主题涉及X射 线检查系统，设备和方法。
技术介绍
乘坐商用飞机在美国和其他国家旅行的旅客在机场都必须经过安全检查。所有与 旅客一起旅行的行李也要检查。旅客行李区分为两种类型：总是和旅客在一起的随身携带 的行李，和由航空公司处理的托运行李。为了努力限制旅客进入机场候机大楼所需要的时 间，对于随身携带的行李，要尽可能快地进行安全检查。其结果是，在检查点所使用的系统 是相当受限的，因为它们通常仅产生物体的有限数量的投影视图（少于10个视图）以供受 过训练的操作人员进行目视检查。在操作人员检查诸如武器或爆炸物等违禁品的二维（2D) 图像时，因为有限数量的视图，在图像中物体通常是重叠的，这使得对于操作人员且也对于 软件算法来说，识别威胁成为一项艰巨的任务。 相比之下，对于托运行李，使用产生高分辨率的三维（3D)图像并具有自动搜 索隐藏违禁品的内建威胁检测算法的先进的爆炸检测系统（EDS，explosion detection systems)。特别地，在机场已经使用用来筛查托运行李以检测在物品中是否存在有爆炸物 或其他违禁品的X射线计算断层摄影（CT，computed tomography)扫描仪。传统的CT行李 扫描仪在圆形台架上围绕中心轴快速旋转单光束X射线管和弧形检测器以通过滤波反投 影（FBP，filtered back projection)方法获得3D重建所需要的700至1000个2D视图。 在这样的系统中，行李物品在置于旋转中心轴（Z轴）附近的传送带上被运送，随着台架旋 转，传送带沿着中心轴移动。在每次旋转过程中通过X射线照射的行李的Z轴行程长度与 传送带的移动速度和托住X射线源以及检测器阵列的台架的旋转周期成正比。例如，最新 旋转台架CT每秒可以完成2至4次旋转。 传统的CT行李扫描仪典型地使用X-Y轴平面内的扇形射束和单排检测器，这限制 了体积分辨率。另一种可替换的方法是使用多排检测器和复杂的锥形射束图像重建算法， 原则上，这能够提供更优质的体积图像重建。然而，传统的高通量CT扫描仪需要快速旋转 的台架以使在台架的每次旋转过程中行李沿Z轴方向的行程减至最小。 然而，这种快速旋转产生几个可靠性和成像问题。例如，这些旋转台架的特征在于 大而笨重的旋转环，其需要相当大的空间并对因其旋转产生的大重力所导致的故障高度敏 感。由此产生的机械磨损造成停机时间长且需要昂贵的维护成本。重力也限制了扫描速度， 由此减少了处理量。此外，在等深点以外，台架的快速旋转导致运动引起的图像模糊，且这 种图像模糊随着支承台架的滚珠轴承的磨损而增大。这样的图像模糊已经被确认为假警报 的主要原因。TSA已经报道每年为解决假警报的第二道和第三道检查程序的费用要花费数 亿美兀。 因此，一种能够减少或消除与旋转台架有关的缺点并能够采用定制的几何形状来 建造和布置以适合于正被检查物体的最佳排列的固定台架CT系统将是有益的。
技术实现思路
根据本公开，提供了用于物体的X射线检查的检查系统、设备和方法。在一个方案 中，提供了一种计算断层摄影检查系统，且所述系统可以包括：传送机，其被配置为沿行进 方向移动待被检查的物体通过检查区；一个或多个多射束X射线源阵列，其能操作以提供 多个准直的X射线束沿大致垂直于行进方向的方向通过检查区；以及X射线检测器阵列，其 被配置为检测从X射线源阵列通过检查区的X射线束。电子控制器能够能操作以根据预编 程的模式而电子地启动和关闭来自X射线源阵列的各个X射线束，信号处理单元能够能操 作以记录通过X射线检测器阵列所检测到的对应的X射线信号并形成物体的多个X射线投 影图像，以及数据处理单元能够能操作以用于将多个X射线投影图像处理成物体的三维断 层摄影图像。 尽管在上文中已经陈述了本文中所公开的主题的一些的方案，且它们通过本文所 公开的主题全部或部分地实现，但如下文所述随着结合附图继续进行描述，其他方案将变 得显而易见。 【附图说明】 从下面详细的描述中将更容易理解本主题的特征和优点，应该结合附图来理解下 面详细的描述，所述附图是以说明性和非限制性示例的方式给出，且在附图中： 图1是示出了根据本文所公开主题的实施例的X射线检查系统的示意图； 图2A是示出了根据本文所公开主题的实施例的X射线检查系统的立体图； 图2B和图2C是分别示出了根据本文所公开主题的实施例的X射线检查系统中X 射线源阵列的各种不同配置的侧视图和俯视图； 图3是示出了根据本文所公开主题的实施例的与X射线检查系统一起使用的成像 算法的流程图； 图4是示出了根据本文所公开主题的实施例的在X射线检查系统中使用的X射线 检测器的立体图； 图5A至图50是示出了根据本文所公开主题的实施例的用于X射线检查系统的X 射线源阵列和X射线检测器的各种不同配置的示意图； 图6是示出了根据本文所公开主题的实施例的X射线检查系统的立体图； 图7示出了使用根据本文所公开主题的实施例的X射线检查系统所取得的物品 A 的 NIST (National Institute of Standard and Technology，美国国家标准与技术研究 院）仿真的图像； 图8是示出了使用根据本文所公开主题的实施例的X射线检查系统为不同类型瓶 子中三种不同液体所计算的平均CT数的图表；以及 图9示出了使用根据本文所公开主题的实施例的X射线检查系统所获得的来自具 有以红色突出显示的两个薄橡片和大潜水刀的22英寸随身携带包的三维X射线图像的两 个不同视图。 【具体实施方式】 近年来，已经开发了基于碳纳米管（CNT)场致发射的多射束场致发射X射线 (MBFEX，multibeam field emission x-ray)源，其在单一 X射线管壳中提供多个焦斑（即， 源元件）。例如，尽管对于源元件的数量没有理论限制，且已经制造出具有数百个单独的源 元件的X射线管，但具有多达75或更多个焦斑的线性模块是在160kV处几十毫安的电流下 可供使用的。在2011年3月22日提交的序列号为13/069, 286的共同待决的美国专利申 请中公开了其他示例性的系统和方法，其全部公开内容通过引用合并于此。 不管什么样的具体结构，这些模块都可以安装在安全检查系统中以提供多个X射 线视图。这样的模块化多射束技术使得消除在上文中所讨论的与旋转台架有关的缺点并能 够采用定制的几何形状来建造和布置以适合于正被检查物体的最佳排列的固定台架CT系 统能够实现。因为来自不同视角的X射线投影数据是通过电子扫描的多射束X射线管产生 的，所以扫描速度不受笨重的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算断层摄影检查系统，其包括：传送机，其被配置为沿行进方向移动待被检查的物体通过检查区；一个或多个多射束X射线源阵列，其能操作以提供多个准直的X射线束沿大致垂直于所述行进方向的方向通过所述检查区；一个或多个X射线检测器阵列，其被配置为检测从所述X射线源阵列通过所述检查区的X射线束；电子控制器，其能操作以根据预编程的模式而电子地启动和关闭来自所述X射线源阵列的各X射线束；信号处理单元，其能操作以记录通过所述X射线检测器阵列所检测到的对应的X射线信号并形成所述物体的多个X射线投影图像；以及数据处理单元，其能操作以用于将所述多个X射线投影图像处理成所述物体的三维断层摄影图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.22 US 61/629,6121. 一种计算断层摄影检查系统，其包括： 传送机，其被配置为沿行进方向移动待被检查的物体通过检查区； 一个或多个多射束X射线源阵列，其能操作以提供多个准直的X射线束沿大致垂直于 所述行进方向的方向通过所述检查区； 一个或多个X射线检测器阵列，其被配置为检测从所述X射线源阵列通过所述检查区 的X射线束； 电子控制器，其能操作以根据预编程的模式而电子地启动和关闭来自所述X射线源阵 列的各X射线束； 信号处理单元，其能操作以记录通过所述X射线检测器阵列所检测到的对应的X射线 信号并形成所述物体的多个X射线投影图像；以及 数据处理单元，其能操作以用于将所述多个X射线投影图像处理成所述物体的三维断 层摄影图像。2. 根据权利要求1所述的检查系统，其中，所述检查区包括所述传送机通过的通道。3. 根据权利要求1所述的检查系统，其中，所述一个或多个多射束X射线源阵列包括一 个或多个非圆形阵列。4. 根据权利要求1所述的检查系统，其中，所述一个或多个多射束X射线源阵列被配置 为生成多个准直的X射线扇形射束。5. 根据权利要求1所述的检查系统，其中，所述一个或多个多射束X射线源阵列被配置 为生成多个准直的X射线锥形射束。6. 根据权利要求1所述的检查系统，其中，所述一个或多个多射束X射线源阵列中的每 一个都包括多个场致发射电子源。7. 根据权利要求6所述的检查系统，其中，所述多个场致发射电子源中的每一个都包 括碳纳米管场致发射电子源。8. 根据权利要求1所述的检查系统，其中，一个或多个第一多射束X射线源阵列被布置 在所述检查区的上方或下方且一个或多个第二多射束检测器阵列被布置在所述检查区的 侧面。9. 根据权利要求1所述的检查系统，其中，所述一个或多个多射束X射线源阵列中的每 一个都包括介于大约5和100之间的各X射线生成源元件。10. 根据权利要求1所述的检查系统，其中，所述一个或多个X射线源阵列包括：第一 X 射线源阵列，其能操作以生成相对较低能量的X射线光束；和第二X射线源阵列，其能操作 以生成相对较高能量的X射线光束。11. 根据权利要求1所述的检查系统，其中，所述一个或多个多射束X射线源阵列中的 其中一个和对应的所述一个或多个X射线检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫里茨·贝克曼，弗兰克·施普伦格，程远，卢健平，德尔克·斯普隆克，乔治·扎鲁尔，周子刚，
申请(专利权)人：欣雷系统公司，
类型：发明
国别省市：美国;US