手持式背散射成像仪及其成像方法技术

本发明专利技术提供了一种手持式背散射成像仪，包括：用于产生X射线的X射线源；用于X射线的准直的至少一个准直器；被构造成环绕X射线源设置并且能够绕着X射线源旋转的调制器，调制器上形成有供多于一个成像图像像素点所对应的X射线束流通过的至少一个X射线通过区；探测器，该探测器被构造成接收经由调制器调制的X射线束流被待被检查物体散射后得到的散射X射线，并且生成相应的散射信号；以及被构造成获取X射线通过区的角度信息和来自探测器的散射信号的控制器。相应地，本发明专利技术还提供了一种背散射成像方法。本发明专利技术提供的手持式背散射成像仪及其成像方法，其通过特殊的“飞线”扫描模式来解决图像质量和扫描时间的矛盾问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及X射线成像应用领域，特别涉及物体的背散射检测成像及其成像方法，此处的物体可以是行李、车辆、建筑物墙面及各类需要对内部结构和内部物品安全性进行鉴别的物体。
技术介绍
背散射检测成像应用中，根据背散射信号的特点，最普遍采用的扫描方式是飞点扫描，即：射线经调制准直成为射线笔束(飞点)在第一维方向上逐点快速扫描被检物；射线笔束平面随着探测器一起沿着第二维方向与被检物相对平移；第二维运动速度远低于第一维运动速度，并且第二维方向与第一维方向大致垂直；同时探测器接收物体上散射回来的射线作为当时扫描点的信号，数据处理时将扫描位置和信号点点对应即可得到反映物体信息的二维背散射图像。在背散射应用技术中，飞点扫描模式非常经典并已被广泛应用，不过它具有一个天然缺点：扫描效率低。原因在于，飞点扫描属于点扫描(同一时刻扫描一个点)，相比于线扫描(同一时刻扫描一条线)和面扫描(同一时刻扫描一个面)，效率是最低的，扫描速度最低，花费时间最长。另外，背散射的特点导致了射线剂量低，探测器接收的信号低涨落大，这就会造成最终图像噪声大质量差。为了增强探测器信号，通常的手段可以是增大X光机电压电流参数或者降低本就不算快的扫描速度(即进一步延长扫描时间)。在某些应用场合中，增大X光机电压电流参数有困难，此时要想保证一定的图像质量，就必须延长扫描时间，或者要想保证较短的扫描时间，就必须牺牲一定的图像质量。图像质量和扫描时间就仿佛是一个跷跷板的两端，设计人员不得不在两者之间作出平衡或取舍。比如在手持式背散射成像仪中，X光机因为空间和重量都受到限制，功率会很小，这就意味着X光机电压电流都只能定于一个较小的参数值。此时图像质量和扫描时间就处于两难的局面，如果保图像质量，极低的扫描速度势必会考验操作人员在低速下动作的平稳度和持久度，严重影响操作体验；如果保扫描速度，低图像质量又会影响看图人员判图结果的准确性。而通常手持式背散射成像仪无法要求操作人员维持较长的扫描时间，因此低图像质量也就是大多情况下的结果。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的上述缺陷和问题，本专利技术的至少一个目的在于提供手持式背散射成像仪及其成像方法，其通过特殊的“飞线”扫描模式来解决图像质量和扫描时间的矛盾问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种手持式背散射成像仪，所述手持式背散射成像仪包括：X射线源，用于产生X射线；至少一个准直器，用于X射线的准直；调制器，所述调制器被构造成环绕所述X射线源设置并且能够绕着所述X射线源旋转，其中，所述调制器上形成有供多于一个成像图像像素点所对应的X射线束流通过的至少一个X射线通过区；探测器，所述探测器被构造成接收经由调制器调制的X射线束流被待被检查物体散射后得到的散射X射线，并且生成相应的散射信号；以及控制器，所述控制器被构造成获取所述X射线通过区的角度信息和来自所述探测器的散射信号。优选地，所述控制器还被构造成：基于逐次微分算法，计算当前获得的散射信号与前一次获得的散射信号之间的差异值；基于当前获得的角度信息计算当前X射线出射的空间角度信息，并且，根据所述空间角度信息确定当前X射线所对应的成像图像上的像素点位置以及相应的补偿值；以及，基于所述差异值以及所述相应的补偿值确定当前X射线所对应的像素点位置处的像素点值；从而得出最终的扫描图像。优选地，所述控制器还被构造成控制所述调制器的旋转。优选地，所述调制器呈以所述X射线源中心轴线为轴线的圆环形状，而所述至少一个X射线通过区形成在所述圆环形状的环面上。优选地，所述至少一个准直器对应于所述至少一个X射线通过区，每个所述准直器呈扇形形状并且被设置在所述X射线源与所述调制器的对应的X射线通过区之间，其中对应的所述X射线通过区被设计成垂直于所述准直器的扇面。优选地，所述至少一个X射线通过区被设计成狭长通槽形式。优选地，所述至少一个X射线通过区被设计成由一系列通孔相连形成的狭长通孔列形式。优选地，所述至少一个X射线通过区被设计成具有较短直径端部的狭长通槽形式。优选地，所述至少一个X射线通过区被设计成包括较短直径细孔的由一系列通孔相连形成的狭长通孔列形式。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种背散射成像方法，所述方法包括：由X射线源产生X射线；通过准直器对所述X射线进行准直；使供多于一个成像图像像素点所对应的X射线束流通过调制器的至少一个X射线通过区，其中，所述调制器被构造成环绕所述X射线源设置并且能够绕着所述X射线源旋转，并且，所述调制器上形成有所述至少一个X射线通过区；由探测器接收经由调制器调制的X射线束流被待被检查物体散射后得到的散射X射线，并且生成相应的散射信号；由控制器获取所述调制器的角度信息和来自所述探测器的散射信号。优选地，所述控制器基于逐次微分算法，计算当前获得的散射信号与前一次获得的散射信号之间的差异值；基于当前获得的角度信息计算当前X射线出射的空间角度信息，并且，根据所述空间角度信息确定当前X射线所对应的成像图像上的像素点位置以及相应的补偿值；以及，基于所述差异值以及所述相应的补偿值确定当前X射线所对应的像素点位置处的像素点值；从而得出最终的扫描图像。优选地，所述控制器还被构造成控制所述调制器的旋转。优选地，所述至少一个X射线通过区被设计成狭长通槽形式。在前述优选示例中，假设所述准直器上准直缝的长宽比为n，而所述至少一个X射线通过区的长宽比为m，2≤m＜n/2，并且，i为单次X射线所对应的成像图像像素点数量值；当所述至少一个X射线通过区刚开始进入准直缝范围开始，所述探测器采集到的信号设为S1、S2、……、Sn，而最终的扫描图像上显示用的像素点值设为P1、P2、……、Pn，那么，所述像素点值的计算公式如下：pi=si-si-1,i≤mpi=si-si-1+pi-m,i>m.]]>优选地，所述至少一个X射线通过区被设计成由一系列通孔相连形成的狭长通孔列形式。在前述优选示例中，假设所述准直器上准直缝的长宽比为n，而所述至少一个X射线通过区的长宽比为m，2≤m＜n/2，并且，i为单次X射线束流所对应的成像图像的像素点数量值；当所述至少一个X射线通过区刚开始进入准直缝范围开始，所述探测器采集到的信号设为S1、S2、……、Sn，而最终的扫描图像上显示用的像素点值设为P1、P2、……、Pn，那么，所述像素点值的计算公式如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手持式背散射成像仪，其特征在于，所述手持式背散射成像仪包括：X射线源，用于产生X射线；至少一个准直器，用于X射线的准直；调制器，所述调制器被构造成环绕所述X射线源设置并且能够绕着所述X射线源旋转，其中，所述调制器上形成有供多于一个成像图像像素点所对应的X射线束流通过的至少一个X射线通过区；探测器，所述探测器被构造成接收经由调制器调制的X射线束流被待被检查物体散射后得到的散射X射线，并且生成相应的散射信号；以及控制器，所述控制器被构造成获取所述X射线通过区的角度信息和来自所述探测器的散射信号。

【技术特征摘要】
1.一种手持式背散射成像仪，其特征在于，所述手持式背散射成像仪
包括：
X射线源，用于产生X射线；
至少一个准直器，用于X射线的准直；
调制器，所述调制器被构造成环绕所述X射线源设置并且能够绕着所
述X射线源旋转，其中，所述调制器上形成有供多于一个成像图像像素点
所对应的X射线束流通过的至少一个X射线通过区；
探测器，所述探测器被构造成接收经由调制器调制的X射线束流被待
被检查物体散射后得到的散射X射线，并且生成相应的散射信号；以及
控制器，所述控制器被构造成获取所述X射线通过区的角度信息和来
自所述探测器的散射信号。
2.如权利要求1所述的手持式背散射成像仪，其特征在于，
所述控制器还被构造成：基于逐次微分算法，计算当前获得的散射信
号与前一次获得的散射信号之间的差异值；基于当前获得的角度信息计算
当前X射线出射的空间角度信息，并且，根据所述空间角度信息确定当前
X射线所对应的成像图像上的像素点位置以及相应的补偿值；以及，基于
所述差异值以及所述相应的补偿值确定当前X射线所对应的像素点位置
处的像素点值；从而得出最终的扫描图像。
3.如权利要求1所述的手持式背散射成像仪，其特征在于，
所述控制器还被构造成控制所述调制器的旋转。
4.如权利要求1-3中任一所述的手持式背散射成像仪，其特征在于，
所述调制器呈以所述X射线源中心轴线为轴线的圆环形状，而所述至
少一个X射线通过区形成在所述圆环形状的环面上。
5.如权利要求4所述的手持式背散射成像仪，其特征在于：
所述至少一个准直器对应于所述至少一个X射线通过区，每个所述准
直器呈扇形形状并且被设置在所述X射线源与所述调制器的对应的X射
线通过区之间，其中对应的所述X射线通过区被设计成垂直于所述准直器
的扇面。
6.如权利要求5所述的手持式背散射成像仪，其特征在于，
所述至少一个X射线通过区被设计成狭长通槽形式。
7.如权利要求5所述的手持式背散射成像仪，其特征在于，
所述至少一个X射线通过区被设计成由一系列通孔相连形成的狭长
通孔列形式。
8.如权利要求5所述的手持式背散射成像仪，其特征在于，
所述至少一个X射线通过区被设计成具有较短直径端部的狭长通槽
形式。
9.如权利要求5所述的手持式背散射成像仪，其特征在于，
所述至少一个X射线通过区被设计成包括较短直径细孔的由一系列
通孔相连形成的狭长通孔列形式。
10.一种背散射成像方法，其特征在于，所述方法包括：
由X射线源产生X射线；
通过准直器对所述X射线进行准直；
使供多于一个成像图像像素点所对应的X射线束流通过调制器的至
少一个X射线通过区，其中，所述调制器被构造成环绕所述X射线源设
置并且能够绕着所述X射线源旋转，并且，所述调制器上形成有所述至少
一个X射线通过区；
由探测器接收经由调制器调制的X射线束流被待被检查物体散射后
得到的散射X射线，并且生成相应的散射信号；
由控制器获取所述调制器的角度信息和来自所述探测器的散射信号。
11.如权利要求10所述的成像方法，其特征在于，
所述控制器基于逐次微分算法，计算当前获得的散射信号与前一次获
得的散射信号之间的差异值；基于当前获得的角度信息计算当前X射线出
射的空间角度信息，并且，根据所述空间角度信息确定当前X射线所对应
的成像图像上的像素点位置以及相应的补偿值；以及，基于所述差异值以
及所述相应的补偿值确定当前X射线所对应的像素点位置处的像素点值；
从而得出最终的扫描图像。
12...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志强，李元景，赵自然，吴万龙，唐乐，金颖康，王璞，
申请(专利权)人：清华大学，同方威视技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11