辐射信号处理系统技术方案

一种基于双能量的X射线扫描系统具有带有高能和低能检测器的线性检测器阵列。采用了一种信号处理方法，该方法考虑了透射的X射线入射在检测器的不同角度以及透射的X射线穿过高能和低能检测器的不同顺序。这在生成的图像中产生高分辨率和更好的穿透性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】辐射信号处理系统交叉引用相关申请本申请要求于2016年5月3日提交的题为“辐射信号处理系统”的美国专利临时申请号62/330,905的优先权，其全部内容通过引用也结合于此。
本说明书总体上涉及辐射能成像系统领域，更具体地，涉及一种用于检测隐藏物体和识别感兴趣物质的改进的基于双能量的系统。
技术介绍
射线照相图像是通过检测透过被检查物体或从被检查物体散射的辐射而产生的。存在的物质的密度、原子序数和总量决定了辐射的衰减程度，因此，也决定了所产生的射线照相图像的性质和类型。通过确定X射线或γ射线光子在沿着各种X射线路径传播时的平均吸收，可以导出关于其穿过的物质的特性的信息。被散射的X射线的强度与散射X射线的物质的原子序数(atomicnumber，Z)有关。通常，对于小于25的原子序数，X射线反向散射的强度或X射线反射率随着原子序数的增加而降低。另一方面，具有高原子序数(Z>70)的物质的特征在于X射线光谱的低端和高端的高衰减。因此，X射线图像主要由物体内部(例如，货物内部)存在的各种物质的原子序数的变化来调制。由于最终图像根据物体内部存在的各种物质的原子序数进行调制，所以X射线成像系统通常会产生带有暗区域的图像。尽管这些暗区域可能表明存在威胁物质，但几乎没有产生关于威胁的确切性质的信息。此外，通常难以解释传统X射线系统产生的射线照片，因为在这些射线照片中，物体叠加，这可能会混淆图像。因此，训练有素的操作员必须研究和解释每个图像，以就是否存在兴趣目标(例如，威胁)给出意见。当要解释大量这样的射线照片时，例如，在高交通运输点和港口，操作员疲劳和分心会劣化检测性能。即使使用自动化系统，当系统以高吞吐量运行时，也很难遵守保持错误警报量低的隐含要求。从X射线成像中获得更多有用信息和清晰度的一种方法是使用双能量系统来测量集装箱或行李中的物质的有效原子序数。在此处，X射线束分成两大类：低能X射线束和高能X射线束。这通常是通过使X射线束通过第一薄X射线检测器来实现的，第一薄X射线检测器优选响应于低能X射线。然后，将该过滤后的射束传递到第二检测器，该检测器响应剩余的X射线束，朝向光谱的较高能部分加权该X射线束。然后，通过取高能和低能信号之间的差值来确定有效原子序数。这种方法对于60kv至450kv范围内的X射线能量束特别有效，其中，被检查物体的线性衰减系数的快速变化在低能谱区域和高能谱区域之间给出了良好的对比。在双能量系统中处理高能和低能信号的一些挑战反过来影响计算结果的准确性，这些挑战包括透射X射线入射在检测器的角度变化以及透射X射线穿过高能和低能检测器的顺序(order)不同。因此，需要用于双能量成像系统中的信号处理的改进的方法和系统，该方法和系统解决了传统信号处理方法面临的挑战，并且不仅在生成的图像中提供高分辨率，而且提供更好的穿透性能。
技术实现思路
在实施例中，本说明书公开了一种用于基于双能量的X射线扫描系统的信号处理方法，所述系统包括：X射线源，其被配置为生成高能X射线和低能X射线；以及线性检测器阵列，其至少具有被配置为检测所述高能X射线并产生高能像素数据的高能X射线检测器和被配置为检测所述低能X射线并产生低能像素数据的低能X射线检测器，所述方法包括：使用所述线性检测器阵列，生成所述高能像素数据和低能像素数据；使用与所述线性检测器阵列进行数据通信的处理器，在形状上采样高能像素数据和低能像素数据，从而分别将采样的高能像素数据和采样的低能像素数据创建为点轨迹的形式；使用所述处理器，基于采样的高能像素数据和采样的低能像素数据计算多个等效检测器厚度；使用所述处理器，基于所述多个等效检测器厚度确定有效Z的值；使用所述处理器，确定所述采样的高能像素数据和低能像素数据的强度值；使用所述处理器，基于有效Z和强度生成图像；并且在显示器上显示所述图像。可选地，在形状上采样高能像素数据和低能像素数据包括：将高能像素数据和低能像素数据作为等距点内插在预定弧上。可选地，确定有效Z的值还包括使用采样的高能像素数据和采样的低能像素数据。可选地，确定有效Z的值包括访问查找表，以检索将有效Z与所述多个等效检测器厚度的函数相关的数据。可选地，通过测量透过放置在所述X射线源的路径中的具有已知特性的吸收器的透射，来确定所述函数，所述X射线源被配置成生成高能X射线和低能X射线。更可选地，通过将吸收器放置在与所述X射线源相邻的机动运输工具上，所述高能X射线和低能X射线穿过所述吸收器。可选地，所述吸收器包括以阶梯配置方式定位的多种不同物质。可选地，所述多种不同物质包括塑料、铝和钢。可选地，所述吸收器包括多种不同物质，其中，所述多种不同物质中的每种材料具有不同的长度，并且位于所述多种不同物质中的另一种材料的顶上，以创建阶梯配置。可选地，确定所采样的高能像素数据和低能像素数据的强度值包括：使用采样的高能像素数据、采样的低能像素数据和从查找表中获取的预定变量。可选地，所述预定变量由曲线确定，所述曲线对为了补偿降低的低能像素所需的高能量的量进行加权。在一些实施例中，本说明书公开了一种双能量X射线扫描系统，包括：X射线源，其被配置为生成高能X射线和低能X射线；线性检测器阵列，其具有被配置为检测所述高能X射线并产生高能像素数据的多个高能X射线检测器和被配置为检测所述低能X射线并产生低能像素数据的多个低能X射线检测器；控制器，包括与非暂时性存储器进行数据通信的处理器，其中，所述处理器被配置为：接收所述高能像素数据和低能像素数据；在形状上采样高能像素数据和低能像素数据，从而分别将采样的高能像素数据和采样的低能像素数据创建为点轨迹的形式；基于采样的高能像素数据和采样的低能像素数据计算多个等效检测器厚度；基于所述多个等效检测器厚度确定有效Z的值；确定所述采样的高能像素数据和低能像素数据的强度值；并且基于有效Z和强度生成图像；以及显示器，其与所述控制器进行数据通信，并被配置为接收所述图像并显示所述图像。可选地，在形状上采样高能像素数据和低能像素数据包括：将高能像素数据和低能像素数据作为等距点内插在预定弧上。可选地，确定有效Z的值还包括使用采样的高能像素数据和采样的低能像素数据。可选地，确定有效Z的值包括访问查找表，以检索将有效Z与所述多个等效检测器厚度的函数相关的数据。可选地，通过测量透过放置在所述X射线源的路径中的具有已知特性的吸收器的透射，来确定所述函数，所述X射线源被配置成生成高能X射线和低能X射线。可选地，通过将吸收器放置在与所述X射线源相邻的机动运输工具上，所述高能X射线和低能X射线穿过所述吸收器，并且其中，所述吸收器包括以阶梯配置的方式定位的多种不同物质。可选地，所述多种不同物质包括塑料、铝和钢，并且其中，所述多种不同物质中的每种材料具有不同的长度，并且位于所述多种不同物质中的另一种材料的顶上，以创建阶梯配置。可选地，确定所采样的高能像素数据和低能像素数据的强度值包括：使用采样的高能像素数据、采样的低能像素数据和从查找表中获取的预定变量。可选地，所述预定变量由曲线确定，所述曲线对为了补偿降低的低能像素所需的高能量的量进行加权。在一个实施例中，本说明书描述了一种用于基于双能量的X射线扫描系统的信号处理方法，该系统包括线性检测器阵列，该阵列至少包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信号处理方法，所述信号处理方法用于基于双能量的X射线扫描系统，所述基于双能量的X射线扫描系统包括：X射线源，被配置为生成高能X射线和低能X射线；以及线性检测器阵列，至少具有被配置为检测所述高能X射线并产生高能像素数据的高能X射线检测器和被配置为检测所述低能X射线并产生低能像素数据的低能X射线检测器，所述方法包括：使用所述线性检测器阵列，生成所述高能像素数据和所述低能像素数据；使用与所述线性检测器阵列进行数据通信的处理器，在形状上采样所述高能像素数据和所述低能像素数据，从而分别将采样的高能像素数据和采样的低能像素数据创建成点轨迹的形式；使用所述处理器，基于采样的高能像素数据和采样的低能像素数据计算多个等效检测器厚度；使用所述处理器，基于所述多个等效检测器厚度确定有效Z的值；使用所述处理器，确定所述采样的高能像素数据和所述采样的低能像素数据的强度的值；使用所述处理器，基于所述有效Z和所述强度生成图像；并且在显示器上显示所述图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.03 US 62/330,9051.一种信号处理方法，所述信号处理方法用于基于双能量的X射线扫描系统，所述基于双能量的X射线扫描系统包括：X射线源，被配置为生成高能X射线和低能X射线；以及线性检测器阵列，至少具有被配置为检测所述高能X射线并产生高能像素数据的高能X射线检测器和被配置为检测所述低能X射线并产生低能像素数据的低能X射线检测器，所述方法包括：使用所述线性检测器阵列，生成所述高能像素数据和所述低能像素数据；使用与所述线性检测器阵列进行数据通信的处理器，在形状上采样所述高能像素数据和所述低能像素数据，从而分别将采样的高能像素数据和采样的低能像素数据创建成点轨迹的形式；使用所述处理器，基于采样的高能像素数据和采样的低能像素数据计算多个等效检测器厚度；使用所述处理器，基于所述多个等效检测器厚度确定有效Z的值；使用所述处理器，确定所述采样的高能像素数据和所述采样的低能像素数据的强度的值；使用所述处理器，基于所述有效Z和所述强度生成图像；并且在显示器上显示所述图像。2.根据权利要求1所述的信号处理方法，其中，在形状上采样高能像素数据和低能像素数据包括：将所述高能像素数据和所述低能像素数据作为等距点内插在预定弧上。3.根据权利要求1所述的信号处理方法，其中，确定所述有效Z的值还包括使用采样的高能像素数据和采样的低能像素数据。4.根据权利要求1所述的信号处理方法，其中，确定所述有效Z的值包括访问查找表，以检索将所述有效Z与所述多个等效检测器厚度的函数相关的数据。5.根据权利要求4所述的信号处理方法，其中，通过测量透过放置在所述X射线源的路径中的具有已知特性的吸收器的透射，来确定所述函数，所述X射线源被配置成生成所述高能X射线和所述低能X射线。6.根据权利要求5所述的信号处理方法，其中，通过将所述吸收器放置在与所述X射线源邻近的机动运输工具上，所述高能X射线和所述低能X射线穿过所述吸收器。7.根据权利要求5所述的信号处理方法，其中，所述吸收器包括以阶梯配置方式定位的多种不同物质。8.根据权利要求7的信号处理方法，其中，所述多种不同物质包括塑料、铝和钢。9.根据权利要求5所述的信号处理方法，其中，所述吸收器包括多种不同物质，其中，所述多种不同物质中的每种物质具有不同的长度，并且位于所述多种不同物质中的另一种物质的顶上，以创建阶梯配置。10.根据权利要求1所述的信号处理方法，其中，确定采样的高能像素数据和采样的低能像素数据的强度值包括：使用采样的高能像素数据、采样的低能像素数据和从查找表中获取的预定变量。11.根据权利要求10所述的信号处理方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华·詹姆斯·莫顿，
申请(专利权)人：拉皮斯坎系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US