一种反向几何成像实验平台制造技术

本实用新型专利技术公开了一种反向几何成像实验平台。该实验平台包括主控装置、X射线源、限束装置、第一运动装置、第二运动装置、旋转装置、探测装置，主控装置与X射线源相连，X射线源与限束装置相连，X射线源与限束装置设置于第一运动装置上，第一运动装置分别与主控装置和第二运动装置相连，旋转装置分别与主控装置和第二运动装置相连，探测装置分别与主控装置和第二运动装置相连。本实用新型专利技术利用反向几何成像原理不仅能够获取不同成像需求的图像数据，重建出满足不同成像需求的图像，而且使散射射线对图像的影响降低，使图像中不会产生伪影，提升了图像信号品质，同时可以降低辐射剂量。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种成像实验平台，尤其涉及一种用于辐射成像系统的反向几何成像实验平台，属于辐射成像

技术介绍
传统的CT(ComputedTomography，计算机断层扫描)成像系统是通过机械运动的方式带动X射线源和大面积探测器围绕被检测物做旋转运动，从而获得一系列的原始投影数据。如图1所示，将X射线穿过被测物体2，并投影到探测器4上，通过探测器采集图像数据，经过一系列的处理使被测物体内部结构的图像重现。由于X射线源与被穿过的物质之间会发生康普顿效应，使X射线源投影到探测器的过程中会产生散射辐射，散射辐射会产生额外的曝光，如同“散射雾”一般叠加在X射线的图像上，从而降低了图像的对比度和清晰度，同时也降低了图像细微处的信噪比。为解决上述问题，申请人在申请号为201410337142.7的中国专利申请中公开了一种采用分时分区方式的除散射辐射成像系统及其成像方法。该系统包括：X射线源，X射线准直器，扫描探测器，时序位置控制器，其中X射线源产生X射线，经过X射线准直器调整后指向扫描探测器已激活的分区。利用该专利技术所提供的方法去除散射，可以使散射射线对图像的影响降低，提升图像信号品质，同时降低辐射剂量。但是，这种可以降低辐射剂量的扫描射线源在市面上还没有成熟的产品。为了对上述的新型扫描射线源进行深入研究，有必要采用反向几何成像(ReverseGeometryX-ray)技术。如图2所示，反向几何成像技术的工作原理为：将X射线源5的各个焦点(S0～Sn)轮流发射窄束X射线，投影至一个小面积的平板探测器上，形成一组可用于容积成像的图像。实践中，迫切需要设计一种成像实验平台，用以验证反向几何成像满足不同成像需求的成像参数，从而重建出高质量的断层图像。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种反向几何成像实验平台。为了实现上述目的，本技术采用下述技术方案：一种反向几何成像实验平台，包括主控装置、X射线源、限束装置、第一运动装置、第二运动装置、旋转装置、探测装置；所述主控装置与所述X射线源相连，所述X射线源与所述限束装置相连，所述X射线源与所述限束装置设置于所述第一运动装置上，所述第一运动装置分别与所述主控装置和所述第二运动装置相连，所述旋转装置分别与所述主控装置和所述第二运动装置相连，所述探测装置分别与所述主控装置和所述第二运动装置相连；所述X射线源沿着预设的运动轨迹运动，将穿过被测物体的X射线投射到所述探测装置中。其中较优地，所述主控装置为主控制器，所述主控制器设置有多个与所述第一运动装置和所述旋转装置相匹配的运动控制器，通过所述主控装置按照预设的X射线源的运动轨迹对所述第一运动装置与所述旋转装置进行运动控制，使所述第一运动装置与所述旋转装置对X射线源进行精确定位。其中较优地，所述主控制器与所述探测装置中的计算机相连，通过所述探测装置中的计算机预先定义X射线源的运动轨迹，所述主控制器按照预定义的运动轨迹对所述第一运动装置进行运动控制，实现对X射线源的精确定位。其中较优地，所述第一运动装置为四轴运动平台，所述四轴运动平台包括第一运动平台、第二运动平台、第三运动平台、第四运动平台、第一传感器、第二传感器、第一旋转编码器、第二旋转编码器、第一电机、第二电机、第三电机、第四电机；所述第一运动平台与所述第一电机相连，所述第二运动平台与所述第二电机相连，所述第三运动平台与所述第三电机相连，所述第四运动平台与所述第四电机相连，所述第一传感器、所述第二传感器、所述第一旋转编码器、所述第二旋转编码器分别与主控制器相连。其中较优地，多个运动控制器与所述第一运动装置的多台电机对应相连，通过多个所述运动控制器实现所述主控制器对多台所述电机的控制，使与多台所述电机相对应的运动平台调整X射线源的焦点的运动轨迹，使X射线源的焦点运动到探测装置中探测器的有效区域，从而获取不同角度范围内的图像数据，重建出满足多种成像需求的图像。其中较优地，所述第一运动平台为升降台，所述第二运动平台为平移台，所述第三运动平台为水平旋转台，所述第四运动平台为俯仰转台。其中较优地，所述第二运动装置为直线运动结构，用于调节X射线源至所述探测装置中探测器及被测物体的距离。其中较优地，所述旋转装置包括旋转载物平台、第五电机、第三旋转编码器，所述旋转载物平台与所述第五电机相连，所述第五电机与主控制器相应的运动控制器相连，所述第三旋转编码器与所述主控制器相连。其中较优地，所述X射线源为宽束X射线源，中心线对准所述探测装置中探测器的中心位置。其中较优地，所述探测器为平板探测器，所述平板探测器的中心位置为处于采集状态的有效区域。本技术所提供的反向几何成像实验平台，通过控制第一运动装置、第二运动装置，以及调整限束装置开口的大小以及旋转载物平台的旋转角度，使X射线源投影至探测器的有效区域，从而获取不同的图像数据重建出满足多种成像需求的图像。本实验平台利用反向几何成像原理不仅能够获取不同成像需求的图像数据，重建出满足不同成像需求的图像，而且使散射射线对图像的影响降低，使重建图像中减少产生散射伪影和锥束CT重建固有的伪影，提升了图像信号品质，同时可以降低辐射剂量。附图说明图1为传统CT成像的原理示意图；图2为反向几何成像技术的原理示意图；图3为本技术所提供的反向几何成像实验平台的结构示意图；图4为本技术所提供的反向几何成像实验平台中，主控装置的控制原理示意图；图5为本技术所提供的反向几何成像实验平台中，第一运动装置的结构示意图；图6为本技术所提供的反向几何成像实验平台的工作原理示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术的
技术实现思路
做进一步的详细说明。本技术所提供的反向几何成像实验平台是基于反向几何成像技术的工作原理而设计的，利用宽束X射线源替代传统CT系统的窄束X射线；采用有效面积小(处于采集状态的区域面积小)的探测器，有效减少了散射辐射对成像信噪比的影响。该宽束X射线源有效提高了X射线的利用率，并且降低了X射线源的使用剂量，从而降低了被检测者特别是患者和医务人员所受的辐射量。如图3所示，本技术所提供的反向几何成像实验平台包括主控装置、X射线源7、限束装置8、第一运动装置、第二运动装置15、旋转装置13、探测装置，其中，主控装置与X射线源7相连，X射线源7与限束装置8相连，并且X射线源7与限束装置8设置于第一运动装置上，第一运动装置分别与主控装置和第二运动装置15相连，旋转装置13、探测装置分别与第二运动装置15相连，探测装置、旋转装置13还与主控装置相连。通过本反向几何成像实验平台，可以控制X射线源7沿着预设的运动轨迹运动，使穿过被测物体的X射线投射到位置相对固定的探测装置中。通过探测装置采集不同的图像数据，可以重建出满足多种成像需求的图像。在本技术的一个实施例中，主控装置是以FPGA芯片为核心的主控制器16，该主控制器16具有很高的实时性及抗干扰能力，从而提高了整体控制的可靠性。如图4所示，主控制器16设置有第一运动控制器1601、第二运动控制器1602、第三运动控制器1603、第四运动控制器1604、第五运动控制器1605。主控制器16分别与X射线源7、第一运动装置、探测装置、旋转装置13相连。其中，探测装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反向几何成像实验平台，其特征在于包括主控装置、X射线源、限束装置、第一运动装置、第二运动装置、旋转装置、探测装置；所述主控装置与所述X射线源相连，所述X射线源与所述限束装置相连，所述X射线源与所述限束装置设置于所述第一运动装置上，所述第一运动装置分别与所述主控装置和所述第二运动装置相连，所述旋转装置分别与所述主控装置和所述第二运动装置相连，所述探测装置分别与所述主控装置和所述第二运动装置相连；所述X射线源沿着预设的运动轨迹运动，将穿过被测物体的X射线投射到所述探测装置中。

【技术特征摘要】
1.一种反向几何成像实验平台，其特征在于包括主控装置、X射线源、限束装置、第一运动装置、第二运动装置、旋转装置、探测装置；所述主控装置与所述X射线源相连，所述X射线源与所述限束装置相连，所述X射线源与所述限束装置设置于所述第一运动装置上，所述第一运动装置分别与所述主控装置和所述第二运动装置相连，所述旋转装置分别与所述主控装置和所述第二运动装置相连，所述探测装置分别与所述主控装置和所述第二运动装置相连；所述X射线源沿着预设的运动轨迹运动，将穿过被测物体的X射线投射到所述探测装置中。2.如权利要求1所述的反向几何成像实验平台，其特征在于：所述主控装置为主控制器，所述主控制器设置有多个与所述第一运动装置和所述旋转装置相匹配的运动控制器，通过所述主控装置按照预设的X射线源的运动轨迹对所述第一运动装置与所述旋转装置进行运动控制，使所述第一运动装置与所述旋转装置对X射线源进行精确定位。3.如权利要求2所述的反向几何成像实验平台，其特征在于：所述主控制器与所述探测装置中的计算机相连，通过所述探测装置中的计算机预先定义X射线源的运动轨迹，所述主控制器按照预定义的运动轨迹对所述第一运动装置进行运动控制，实现对X射线源的精确定位。4.如权利要求1所述的反向几何成像实验平台，其特征在于：所述第一运动装置为四轴运动平台，所述四轴运动平台包括第一运动平台、第二运动平台、第三运动平台、第四运动平台、第一传感器、第二传感器、第一旋转编码器、第二旋转编码器、第一电机、第二电机、第三电机、第四电机；所述第一运动平台与所述第一电机相连，所述第二运...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志华，崔志立，李运祥，康小维，
申请(专利权)人：北京纳米维景科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11