立体成像系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种立体成像系统及其方法。该系统包括：射线源，发出多个射线扇束；多列探测器，分别以预定的角度与所述射线源相对设置，当被检查物体沿着与所述射线扇束相交的方向运动时，所述多列探测器分别探测相应的射线扇束透射所述被检查物体的强度值，形成与各列探测器相对应的透射图像；重建装置，将多幅透射图像中的任何两幅透射图像作为双视角图，计算透射图像上物体的深度信息，对计算的深度信息进行叠加融合，得到被检查物体的三维信息，进行三维重建。利用具有一定角度的多列线性探测器采集到的透射图像，进行三维重构，恢复透射图像丢失的深度信息，使被透射物品在不同视角上呈现一定的立体效果，便于更好地进行图像分析。

【技术实现步骤摘要】
立体成像系统及其方法
本申请涉及辐射成像领域，具体涉及一种单源多探测器的立体成像系统及其方法。
技术介绍
安全检查在反恐、打击贩毒走私等领域有十分重要的意义。世界各国对公共场所的安全检查也越来越重视，对海关集装箱、行李物品等的检查要求也越来越高。目前安全检查以辐射成像系统为主流，对采用线性探测器成像的普通透射图像而言，获取到得数据为二维图像，检测图像存在物质深度信息丢失，图像信息投影重叠严重，影响人们对物体形状的辨认和识别。
技术实现思路
针对现有技术中的一个或多个问题，提出了一种立体成像系统及其方法。在本专利技术的一个方面，提出了一种立体成像系统，包括：射线源，发出多个射线扇束；多列探测器，分别以预定的角度与所述射线源相对设置，当被检查物体沿着与所述射线扇束相交的方向运动时，所述多列探测器分别探测相应的射线扇束透射所述被检查物体的强度值，形成与各列探测器相对应的透射图像；重建装置，将多幅透射图像中的任何两幅透射图像作为双视角图，计算透射图像上物体的深度信息，对计算的深度信息进行叠加融合，得到被检查物体的三维信息，进行三维重建。在本专利技术的另一方面，提出了一种立体成像系统的方法，所述系统包括射线源和分别以预定的角度与所述射线源相对设置的多列探测器，所述方法包括步骤：从射线源发出多个射线扇束；当被检查物体沿着与所述射线扇束相交的方向运动时，所述多列探测器分别探测相应的射线扇束透射所述被检查物体的强度值，形成与各列探测器相对应的透射图像；将多幅透射图像中的任何两幅透射图像作为双视角图，计算透射图像上物体的深度信息，对计算的深度信息进行叠加融合，得到被检查物体的三维信息，进行三维重建。利用具有一定角度的多列线性探测器采集到的透射图像，进行三维重构，恢复透射图像丢失的深度信息，使被透射物品在不同视角上呈现一定的立体效果，便于更好地进行图像分析。附图说明下面的附图表明了本专利技术的实施方式。这些附图和实施方式以非限制性、非穷举性的方式提供了本专利技术的一些实施例，其中：图1示出了根据本专利技术实施例的图像获取系统的俯视图；图2示出了根据本专利技术实施例的图像获取系统的侧视图；图3是描述深度信息求取过程的示意图；图4是描述探测器列方向上布局示意图；图5是描述列方向几何校正原理的示意图；图6示出了集装箱卡车的示意图；图7示出了箱体识别及建模的过程；图8示出了车体建模的过程；图9示出了根据本专利技术实施例的技术实现的三维重建效果的示意图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。三维图像在现实生活中有着广泛的应用，相比二维图像，它能更好的描述现实场景，可以获得更加生动的视觉效果。在辐射成像领域，CT成像可以很好的重建物体三维结构，但是三维CT成像又存在扫描设备结构复杂，测量时间耗时较长等缺点。因此，针对透视图像利用多个视角解决立体成像问题，除了具有很好的学术价值外，也有很好的应用价值：辐射图像多视角立体成像技术可以给出一个近似三维的图像，利用小角度转动或者利用三维显示终端展示，给查验人员立体感知，提升用户体验。针对上述问题，在本专利技术的实施例中，利用具有一定角度的多列线性探测器采集到的透射图像，进行三维重构，恢复透射图像丢失的深度信息，使被透射物品在不同视角上呈现一定的立体效果，便于更好地进行图像分析。例如，在集装箱安检领域，能够在不开箱的情况下，利用X射线对集装箱进行扫描，然后恢复其部分三维信息，利用这部分信息以全新的展示方式，给用户以新的看图辅助和体验。根据本专利技术的实施例，提出了一种立体成像系统，包括射线源、多列探测器和诸如计算机之类的重建装置。射线源发出多个射线扇束。多列探测器，分别以预定的角度与所述射线源相对设置，当被检查物体沿着与所述射线扇束相交的方向运动时，所述多列探测器分别探测相应的射线扇束透射所述被检查物体的强度值，形成与各列探测器相对应的透射图像。重建装置，将多幅透射图像中的任何两幅透射图像作为双视角图，计算透射图像上物体的深度信息，对计算的深度信息进行叠加融合，得到被检查物体的三维信息，进行三维重建。图1给出了图像获取系统俯视图，图中以三个视角为例，在实际应用中可以根据现实需求适当增加视角。射线源110到左中右三列探测器120、130、140的射线扇束形成预定的张角，例如左探测器列与中探测器列之间成角度θ，右探测器列与中探测器列之间同样成角度θ，通过扫描得到不同角度下的三幅图像。中间的射线在X射线的主束方向，左右射线对称分布在主束方向两侧。本专利技术的实施例以三个视角为例，在X射线主束方向的两侧可以对称的增加成对视角来构成图像采集系统。图2给出图像获取系统的侧视图，该成像系统主要包括射线源110、准直装置(未示出)、数据采集系统(未示出)等。当被检测的物体以一定的速度经过检测区域时，可同时产生与探测器列的数目相对应的多幅图像，也就是图像的数目和探测器列数目相同。在这种成像模型中，可以建立适当的参考坐标系，对获取的多视角图进行三维重建和多视角查看。图3展示了利用两个视角图求取深度信息的原理。不同深度的物体在两幅图像中会有一定的位置差，通过这个位置差即可提取深度信息。设有不同深度的A，B两点，在右探测器扫描图像中B在A右，在左探测器扫描图像中B在A左，两点的相对位置差为L，由L和张角α可以得到A，B两点深度差H：当射线束夹角α很小时即物体的相对深度与物体在左右两幅图像中的相对位置差成正比。对获取的多幅不同视角图任意两幅组合可以求解出图像上物体的深度信息，并对求解出的三维信息叠加融合，这样可以最大限度的恢复三维信息。本专利技术以三个视角为例，同时可以采集三幅图像，左图、中图和右图，两两组合则有三种组合方式。对于左、右视图两幅图像组合的情况，以其中一幅图像的坐标系为参考坐标系，三维坐标可以利用以下公式求解：其中v是物体通过采集区域的速度，f为射线发生频率，α是两个视角的夹角，Δx分别为同一特征点在不同视图上位置的差异。X射线源到探测器所在平面的距离为L。以左视角图为参考图，利用求解出的深度信息z对x，y坐标修正如下：其中xi，yi为图像上点坐标，dy为y方向的分辨率，对于其他的图像组合方式可以利用类似的求解方法求解，但坐标求取和修正公式需要适当调整。另外，在探测器列方向上存在几何畸变，这就需要在探测器列方向上进行几何校正，下文详细介绍存在几何畸变的原因及校正方案。在图像获取过程中，由于设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种立体成像系统，包括：射线源，发出多个射线扇束；多列探测器，分别以预定的角度与所述射线源相对设置，当被检查物体沿着与所述射线扇束相交的方向运动时，所述多列探测器分别探测相应的射线扇束透射所述被检查物体的强度值，形成与各列探测器相对应的透射图像；重建装置，将多幅透射图像中的任何两幅透射图像作为双视角图，计算透射图像上物体的深度信息，对计算的深度信息进行叠加融合，得到被检查物体的三维信息，进行三维重建。

【技术特征摘要】
1.一种立体成像系统，包括：射线源，发出多个射线扇束；多个线性探测器阵列，分别以预定的角度与所述射线源相对设置，当被检查物体沿着与所述射线扇束相交的方向运动时，所述多个线性探测器阵列分别探测相应的射线扇束透射所述被检查物体的强度值，形成与各列探测器相对应的透射图像；重建装置，将多幅透射图像中的任何两幅透射图像作为双视角图，计算透射图像上物体的深度信息，对计算的深度信息进行叠加融合，得到被检查物体的三维信息，进行三维重建，其中，所述多个线性探测器阵列均为L形臂架，所述重建装置利用下式对线性探测器阵列方向上的分辨率进行校正：其中，S表示沿着线性探测器阵列的方向的尺寸，N表示线性探测器阵列中探测模块的个数，D表示射线源到射线主束方向探测器模块距离，ΔD表示其他探测器模块相对于主束方向探测器模块的距离变化。2.如权利要求1所述的立体成像系统，其中，所述重建装置基于不同深度的物体在两幅图像之间的位置差来计算深度信息。3.如权利要求1所述的立体成像系统，其中，所述重建装置利用计算的深度信息z对x和y坐标进行校正。4.如权利要求1所述的立体成像系统，其中，所述重建装置如下计算深度信息：设有不同深度的A，B两点，在右探测器扫描图像中B在A右，在左探测器扫描图像中B在A左，两点的相对位置差为L，由L和张角α可以得到A，B两点深度差H：5.如权利要求1所述的立体成像系统，其中，所述重...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志强，屠卓文，李亮，赵自然，张多坤，彭志，崔锦，林东，
申请(专利权)人：同方威视技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11