一种三源摆动螺旋安检CT成像装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种三源摆动螺旋安检CT成像装置及方法，属于安检CT领域。该装置包括三套射线源‑探测器，呈圆周均布式排列，用于对传送带上的行李实现检测。扫描过程中，三组射线源‑探测器由电机驱动，每组射线源‑探测器分别负责120°往复摆动，并结合传送带直线运动实现对传送带输送的行李进行摆动螺旋扫描。在本发明专利技术中，由于每组射线源‑探测器只需实现120°扫描，有利于使用线缆传输射线源和探测器检测所需电能及信号。通过三组射线源‑探测器协同工作以获得物体360°全螺旋扫描数据，系统结构简单。本发明专利技术采用SIRT算法对投影数据进行图像重建，SIRT算法能减小投影数据不一致的影响，提高重建图像质量。

【技术实现步骤摘要】
一种三源摆动螺旋安检CT成像装置及方法
本专利技术属于安检CT领域，涉及一种三源摆动螺旋安检CT成像装置及方法
技术介绍
公共安全是关系到人民生命财产安全的大问题，公共场所人流量大，潜在危险比较多，排除安全隐患，保障公共秩序事关重大。现今安全检查已经成为航空、铁路、地铁和码头等公共场所的重要安全措施，传统安检设备采用X射线透射方式，容易造成影像重叠，使得感兴趣对象清晰度大为下降，难以检查到隐藏物品，而危险物品既有液体，又有固体，气体等，形式千变万化，这就要求安检设备能够全面、准确、有效地检查出危险物。X射线计算机断层成像技术(ComputedTomography，CT)能够对扫描物体内部进行三维成像，清楚地展示物体内部结构，且对不同密度的物质具有较好的区分度。目前常用的安检CT都会使用滑环技术，滑环能够解决螺旋扫描时的射线源球管的供电和探测器数据传输的问题，但是它的结构复杂，制作难度大，价格昂贵，且属于易损耗部件。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种三源摆动螺旋安检CT成像装置，其采用摆动螺旋扫描方式。三组射线源-探测器只需在一定角度内摆动，故可以采用线缆进行电力和数据传输，大大降低了使用滑环传输电力和数据的复杂程度。相比于滑环，线缆允许提供更高的电压传输和更可靠的信号传输，有利于检测大件行李，且耐磨损、成本相对较低。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种三源摆动螺旋安检CT成像装置，包括三组射线源-探测器、电机、齿轮、中空齿圈、传送装置以及轴承；>每组射线源-探测器相对应，射线源焦点、旋转中心和探测器中心对齐，三个射线源均匀分布在以旋转中心为圆心的同一圆周上，对应的探测器均匀分布在以旋转中心为圆心的另一圆周上，且三组射线源-探测器中心处于同一平面。三组射线源-探测器全部固定在中空齿圈上，齿圈中空部分设置传送装置，用来承载被测物体；电机带动齿轮旋转，齿轮带动与之啮合的中空齿圈旋转，同时带动射线源-探测器组旋转。进一步，探测器采用线阵探测器或多排线阵探测器。进一步，该成像装置还包括主控单元、计算机处理单元和图像显示单元；所述主控单元用于控制传送装置的匀速运动，控制三组射线源和探测器的开启和关闭，控制电机的转动；电机带动射线源和探测器运动，实现物体360°扫描；并将探测器采集到的数据传输到计算机处理单元进行图像重建工作，重建后的图像显示在图像显示单元。进一步，该装置的视场大小由三组探测器的有效长度L、射线源焦点到旋转中心的距离SOD、以及射线源焦点到探测器中心的距离SDD决定：其中，进一步，该装置检测时，射线源-探测器组围绕旋转中心做圆周往复摆动，传送装置沿着垂直于射线源-探测器中心平面，且使扫描物体通过射线源-探测器的旋转中心的方向运动。进一步，射线源位置向量S的位置坐标轨迹为：其中，θ表示探测器的旋转角度，T为一组射线源-探测器理论上单向旋转360°传送带步进的距离(实际为每组射线源-探测器摆动120°时传送带步进的距离为T/3)；用向量D定义探测器的位置，U,V用以刻画探测器的姿态，则探测器的位置坐标轨迹为：U＝(cosθ,sinθ,0)×dV＝(0,0,1)×d其中，d是探测器像素单元高度。更进一步，该成像装置的图像重建方法具体为：基于迭代的图像重建方法可表示为对如下线性方程的求解，p＝Af+e其中，表示投影数据，表示投影矩阵，由重建模型和系统几何结构决定，为重建图像，e表示测量偏差和噪声。本专利技术采用联合迭代重建技术(SimultaneousIterativeReconstructionTechnique，SIRT)对上式进行求解。SIRT迭代公式可表示为：其中，λ是松弛因子，Ai＝[ai:]表示投影矩阵第i行向量。本专利技术的有益效果在于：与普通螺旋CT射线源-探测器需要旋转360°不同，本专利技术CT设备由于每组射线源-探测器只需实现120°扫描，有利于使用线缆传输运动和检测所需电能及信号。通过三组射线源-探测器协同工作以获得物体360°全扫描数据，在扫描过程中控制电机转动的角度，且要求电机能够实现正反转。为保证安检过程的快速有效，设计检测物品沿着垂直于射线源-探测器阵面的方向以匀速行进，扫描整个物体后即可得到物体的三维扫描数据。物体前进的过程中射线源-探测器组旋转摆动，三个射线源相对于物体的运动轨迹为一条变异螺旋轨迹。本专利技术设备一次扫描可以得到三组投影数据，对这三组投影数据按照探测器编码顺次排列，得到一个整合的投影数据，对该数据进行重建即可得到重建图像，提高了整体检测速度。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：图1为本专利技术的一种结构示意图；图2为本专利技术所述CT成像装置的平面布置图；图3为本专利技术的摆动螺旋线示意图；图4为锥束重建模型；图5为一个射线源的运动轨迹的展开图；图6为本专利技术的实施例框架图；图7为本专利技术的重建结果图，其中(a)为重建三维图像图，(b)为沿x方向第60层切片重建图像，(c)沿y方向第70层切片重建图像，(d)沿z方向第65层切片重建图像。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利技术的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利技术的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。请参阅图1～图7，图1为本专利技术优选的一种三源摆动螺旋安检CT结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三源摆动螺旋安检CT成像装置，其特征在于，该CT成像装置包括三组射线源-探测器、电机、齿轮、中空齿圈、传送装置以及轴承；/n每组射线源-探测器相对应，射线源焦点、旋转中心和探测器中心对齐；三个射线源均匀分布在以旋转中心为圆心的同一圆周上，对应的探测器均匀分布在以旋转中心为圆心的另一圆周上，且三组射线源-探测器中心线处于同一平面；三组射线源-探测器全部固定在中空齿圈上，齿圈中空部分设置传送装置，用来承载被测物体；电机带动齿轮旋转，齿轮带动与之啮合的中空齿圈旋转，同时带动射线源-探测器组旋转。/n

【技术特征摘要】
1.一种三源摆动螺旋安检CT成像装置，其特征在于，该CT成像装置包括三组射线源-探测器、电机、齿轮、中空齿圈、传送装置以及轴承；
每组射线源-探测器相对应，射线源焦点、旋转中心和探测器中心对齐；三个射线源均匀分布在以旋转中心为圆心的同一圆周上，对应的探测器均匀分布在以旋转中心为圆心的另一圆周上，且三组射线源-探测器中心线处于同一平面；三组射线源-探测器全部固定在中空齿圈上，齿圈中空部分设置传送装置，用来承载被测物体；电机带动齿轮旋转，齿轮带动与之啮合的中空齿圈旋转，同时带动射线源-探测器组旋转。


2.根据权利要求1所述的一种三源摆动螺旋安检CT成像装置，其特征在于，检测时，射线源-探测器组围绕旋转中心在120°范围内往复摆动；检测物体由传送装置传送，沿射线源-探测器旋转轴向方向做匀速直线进动。


3.根据权利要求1所述的一种三源摆动螺旋安检CT成像装置，其特征在于，探测器采用线阵探测器或多排线阵探测器。


4.根据权利要求1所述的一种三源摆动螺旋安检CT成像装置，其特征在于，该成像装置还包括主控单元、计算机处理单元和图像显示单元；
所述主控单元用于控制传送装置的运动，射线源和探测器的开启和关闭，电机的转动；计算机处理单元负责数据采集、传输、处理以及图像重建；重建后的图像通过图像显示单元进行输出、显示。

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【专利技术属性】
技术研发人员：刘丰林，皮真真，伍伟文，余海军，田忠建，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50