利用表面法线探测CT目标制造技术

通过从重构过程中排除掉不相关的数据，ＣＴ扫描仪（１２０）对行李包（１１２）的检查可以达到每小时约７００个行李包（１１２）的通过量。通过使用一个阈值，可以在视场中具有物品，如系统的输送机（１１０）的情况下进行校准“空扫描”。扫描仪可以识别目标物体的形状，从而可更好地探测片状易爆物。系统可对无照电流和依赖于温度的电流偏离进行补偿。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及计算机层析X-射线摄影(CT)扫描仪，并特别涉及应用CT技术的行李扫描系统。
技术介绍
众所周知，在将行李装上飞机之前，可以采用多种X-射线行李扫描系统对行李进行检测，以探测行李或箱子中易爆物和其它违禁物品的存在。测量物体密度的常用技术是用X-射线照射物体，并测量物体所吸收的辐射，所吸收辐射的大小可以相应地指示出物体的密度。由于许多易爆物的一个特征是，它们处在与可在行李中发现的其它物品不同的密度范围内，因此，适合采用X-射线装置对易爆物进行探测。目前采用的多数X-射线行李扫描系统为“线扫描仪”型，它包括一个固定的X-射线源，一个固定的线探测器阵列，以及一个在行李通过扫描仪时、用以在X-射线源和探测器阵列之间传输行李的输送带。X-射线源产生一个X-射线束，该X-射线束穿过行李，部分地被行李所衰减，以及随后被探测器阵列所接收。在每一个测量间隔期间，探测器阵列产生代表X-射线束所穿过的行李平面区段密度的积分数据，该数据被用于形成一个二维图像的一个或多个光栅线。在输送带传输行李通过静止的X-射线源和探测器阵列时，扫描仪产生代表行李密度的二维图像。通常，该密度图像由操作人员显示，以用于分析。已知，采用双重能量的X-射线源技术可以提供除了密度以外的关于物体化学性质的其它信息。使用双重能量X-射线源的技术包括测量物体对两种不同能量水平的X-射线的吸收特性。这些测量除了可以指示出物体的密度外，还可以指示出物体的原子序数。例如，在Alvarez，Robin等人的“X-射线计算机断层摄影技术中的能量选择图像重构”(Phys.Med.Biol.1976，Vol.21，No.5,733-744)以及美国专利No.5,132,998中，分别描述了这种关于X-射线CT图像的能量选择图像重构的双重能量X-射线技术。这种双重能量技术的一种推荐用途是用作行李扫描仪，以用于探测行李中易爆物的存在。易爆物的一个普遍特点是，其原子序数处在一个已知范围内，从而适合于采用双重能量X-射线源进行探测。在题为“改进的双重能量电源”(Attorney Docket No.ANA-094)的待批美国专利申请系列No.08/671,202中，描述了一种这样的双重能量源，该专利被转让给了与本专利技术相同的受让人，并在这里全部引入作为参考。塑料易爆物由于其可塑性以及可以制成难于探测的几何形状，从而给行李扫描系统提出了一个特别的挑战。大多数能够显著危害一架飞机的易爆物的重量至少为1磅，并且其长、宽和高也足够大，从而无论易爆物在行李中的取向如何，都可以很容易地被X-射线扫描系统探测到。然而，一个足以危害一架飞机的塑料易爆物可以制成在一个方向上的尺寸极小、而在另外两个方向上的尺寸相对较大的相对薄的薄片。由于难于在图像中看到易爆物(特别是当物体被放置成薄片在通过系统时平行于X-射线束的方向时)，因此，探测塑料易爆物可能是困难的。因此，对可疑行李的探测需要特别专心的操作人员。这种对注意力的特殊需求将会导致操作人员极度疲劳，而疲劳以及任何注意力的分散都有可能导致可疑的行李袋通过系统而未被探测到。因此，为设计出一种更好的行李扫描仪，已经作出了大量的努力。例如，在美国专利Nos.4,759,047(Donges等人)；4,884,289(Glockmann等人)；5,132,988(Tsutsui等人)；5,182,764(Peschmann等人)；5,247,561(Kotowski)；5,319,547(Krug等人)；5,367,552(Peschmann等人)；5,490,218(Krug等人)以及德国专利DE 31 503 06 A1(HeimannGmbH)中，分别描述了类似的设计。如在美国专利Nos.5,182,764(Peschmann等人)和5,367,522(Peschmann等人)(以下称‘764和’552号专利)中所描述的那样，这些设计中的至少一种已经被商业开发，并在以下称之为“无幻影机械”(Invision Machine)。该无幻影机械包括一个第三代类型的CT扫描仪，该扫描仪通常包括有分别紧固在一个环形台或盘中沿直径方向的相对两侧上的一个X-射线源和一个X-射线探测器系统。所述盘可旋转地安装在一个机架支撑件内，从而在X-射线从X-射线源开始穿过放置在盘的开口内的物体而到达探测器系统的同时，盘可以在操作中连续地绕一个旋转轴旋转。探测器系统可以包括一个线性探测器阵列，其布置成以一圆弧状排列成一个单一序列，圆弧的曲率中心位于X-射线源的焦点(即位于X-射线源内且X-射线从其发出的点)处。X-射线源产生一个由焦点发出的X-射线扇形射线束或扇束，其穿过一个平面影像场，然后被探测器所接收。CT扫描仪包括一个由X，Y和Z轴所定义的坐标系，其中，当盘绕旋转轴旋转时，各坐标轴在盘的旋转中心处彼此相交并相互垂直。该旋转中心通常称为“等中心”。Z轴由旋转轴确定，而X和Y轴则由平面影像场所确定，并位于其中。因此，扇形束被定义为在点源(即焦点)和受到X-射线束照射的探测器阵列的探测器接收表面之间所确定的空间体积。由于探测器线性阵列的接收面在Z-轴方向上的尺寸相对较小，因此扇形束在该方向上相对较薄。每个探测器产生一个代表投射到探测器上的X-射线强度的输出信号。由于X-射线被其路途上的所有物质部分地削弱，因此每个探测器所产生的输出信号代表了放置在X-射线源和该探测器之间的影像场内所有物质的密度。随着盘的旋转，探测器阵列被周期性地采样，在每个测量间隔中，探测器阵列中的每个探测器产生一个代表在该间隔中被扫描物体的一部分的密度的输出信号。在任一测量间隔中，一个单一序列探测器阵列中所有探测器产生的所有输出信号的集合称为一个“投影”，而在投影产生时，盘的角方位(和X-射线源和探测器阵列的相应角方位)称为“投影角”。在每个投影角位置上，被称为“射线”的由焦点到每个探测器的X-射线路径在横截面上从一个点源开始到探测器的接收表面区域逐渐增加，由于探测器接收表面的面积大于射线所穿过的物体的任何横截面的面积，因此，其被视为是放大了的密度测量结果。当盘环绕着被扫描的物体旋转时，对应于多个投影角，扫描仪产生多个投影。利用公知算法，可以由在每个投影角位置上收集的所有投影数据产生一个目标物体的CT图像。该CT图像代表了物体的一个二维“切片”的密度，该切片在盘旋转通过不同的投影角时被扇形束所穿过。CT图像的分辨率部分地取决于扇形束平面内每个探测器接收表面区域的宽度，在这里，探测器的宽度被定义为在与扇形束的宽度方向相同的方向上所测量到尺寸，而探测器的长度在这里被定义为沿平行于扫描仪旋转轴或Z-轴而垂直于扇形束的方向上所测量到的尺寸。行李扫描仪的一个重要的设计依据是扫描仪扫描行李物品的速度。作为任一主要机场的实用设备，行李扫描仪应能以很快的速度(例如，约为每小时七百件行李包或更快一些)扫描大量的行李包。为达到这一速度，扫描仪必须以约每5秒钟扫描一个平均尺寸的行李包或再小一些的速度进行扫描。因此，无幻影机器存在的一个问题在于，′764和′552号专利中所描述的类型的扫描仪需要用相对较长的时间(例如，盘旋转一圈需要约0.6到2.0秒)来产生一个单片CT图像的数据。此外，对于每个图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种校准计算机Ｘ－射线层析摄影（ＣＴ）扫描系统的方法，所述ＣＴ扫描系统包括一个射线源和一个探测器阵列，该探测器阵列用以接收穿过ＣＴ扫描系统视场的射线，并产生与探测器所接收到的射线相关的信号，所述信号用以产生关于视场扫描的扫描数据，所述方法包括：进行视场的校准扫描，以为探测器阵列中的每个探测器产生校准扫描数据；为校准扫描数据设定一个校准阈值；对于每个探测器，选择超过校准阈值的校准扫描数据值；和利用所选择的校准扫描数据值计算每个探测器的探测器校准值，所述探测器校准 值在随后的扫描中用于校准探测器所采集的扫描数据。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伯纳德M戈登，卡尔R克劳福德，戴维A谢弗，埃里克贝利，汉斯J威登，克里斯托弗C鲁思，
申请(专利权)人：模拟技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]