成像设备制造技术

公开了一种成像设备，包括：包括至少一个射线源的射线发生装置，用于产生射线；数据采集装置，包括面对所述射线源设置的探测器阵列并用于通过接收穿透待检查物体的射线来获得投影数据；传送装置，用于在检查过程中使位于射线源和探测器阵列之间的待检查物体与射线源和探测器阵列做相对直线运动；以及控制和图像处理装置，用于控制所述射线发生装置、所述数据采集装置和传送装置，并从所述投影数据重建待检查物体的图像。本实用新型专利技术的成像设备，采用直线轨迹扫描，使用直线滤波反投影算法重建断层或立体图像，真正实现立体成像。本成像设备具有检查速度快、不需要旋转、没有圆轨道锥束ＣＴ中的大锥角问题等优点。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及辐射成像领域，具体地，本技术涉及一种采用直线轨迹扫描的成像设备，以提高成像安全检查过程的速度。
技术介绍
安全检查在反恐、打击贩毒走私等领域有十分重要的意义。美国911事件之后，对航空、铁路等公共场所的安全检查越来越得到重视。此外，随着打击贩毒走私的深入，对海关集装箱、行李物品等的检查要求也越来越高。目前的安全检查系统以辐射成像设备为主流，在辐射成像领域又以透视成像为主，立体成像设备比较少见。这是因为，实用的安全检查系统一般需要在线实时检查，这就要求检查系统扫描成像速度非常快，比如民航物品检查，要求通关率是0.5m/s。但是，目前即使是大螺距的螺旋CT(计算机断层成像)也很难达到这个要求。此外，对于很多大型物体，比如海关集装箱，无论是集装箱旋转，还是射线源和探测器旋转都非常困难。再加上CT系统设备成本高，诸多因素限制了能够立体成像的CT系统在安全检查领域的广泛使用。然而，与CT系统相比，透视成像设备最大的不足是无法避免射线方向上物体的重叠效应，从而限制了检查能力，无法真正执行立体检查和定位。随着CT技术的研究发展，在有限角度和数据截断情况下，也能重建出一定质量的断层图像，这使得不完全扫描重建图像在实际中应用成为可能。理论上已经知道，对于扫描路径为直线的成像设备，如果直线无限长，就可以精确重建断层图像。如果扫描路径是有限长度，则等价于有限角度(Limited-Angle)的CT扫描模式。因此，应用不完全重建算法，对直线扫描的成像设备采集的数据做重建，就可以获得断层图像，实现立体成像。已经提出了一种直线轨迹的成像设备——计算机分层层析成像(Computed Laminography)系统，但是它的射线张角很小，并且重建算法是采用层析的方式，导致三维成像和断层成像能力差。因此，需要一种能够快速获得三维图像和/或断层图像的成像设备。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本技术。本技术的一个目的是提供一种采用直线轨迹扫描的成像设备，以既能得到透视图像，又能得到断层图像，并且它可以解决透视成像中的物体重叠问题，实现安全检查系统中所需的快速立体成像和/或断层成像。在本技术的一个方面，提出了一种成像设备，包括包括至少一个射线源的射线发生装置，用于产生射线；数据采集装置，包括面对所述射线源设置的探测器阵列并用于通过接收穿透待检查物体的射线来获得投影数据；传送装置，用于在检查过程中使位于射线源和探测器阵列之间的待检查物体与射线源和探测器阵列做相对直线运动；以及控制和图像处理装置，用于控制所述射线发生装置、所述数据采集装置和传送装置，并从所述投影数据重建待检查物体的图像。根据本技术的一个实施例，所述射线发生装置产生的射线相对于探测器阵列的水平张角大于90度。根据本技术的一个实施例，所述探测器阵列包括含有多个探测器单元的面阵探测器。根据本技术的一个实施例，所述探测器阵列包括垂直设置并包含多个探测器单元的线阵探测器。根据本技术的一个实施例，所述探测器阵列还包括水平设置并包含多个探测器单元的线阵探测器。根据本技术的一个实施例，所述水平设置的线阵探测器在垂直方向上的位置是可变的。根据本技术的一个实施例，所述控制和图像处理装置包括投影数据转换部分，用于将所述投影数据转换成拟平行束扫描下的投影数据；滤波部分，通过用预定的卷积函数核与拟平行束扫描下的投影数据卷积，来获得滤波后的投影数据；以及反投影部分，通过对滤波后的投影数据进行加权反投影来重建图像。根据本技术的一个实施例，所述多个探测器单元是等距离排列的。根据本技术的一个实施例，所述投影数据转换部分反褶平移投影数据p(l，t，z)以得到拟平行束扫描下的投影数据q(l，t，z)，其中，投影数据p(l，t，z)表示当待检查物体相对运动到直线上坐标为l位置时，在探测器阵列第z层坐标位置为t处的投影值；所述滤波部分用预定的卷积函数核沿l方向对拟平行束扫描下的投影数据q(l，t，z)做一维卷积，得到滤波后的投影数据Q(l′，t，z)；所述反投影部分沿射线方向对滤波后的投影数据Q(l′，t，z)进行加权反投影操作，以得到重建图像，其中权重因子为 ，其中D表示射线源到直线运动中心线的距离。根据本技术的一个实施例，所述多个探测器单元是关于射线源等角度排列的。根据本技术的一个实施例，所述投影数据转换部分反褶平移投影数据p(l，γ，z)以得到拟平行束扫描下的投影数据q(l，γ，z)，其中，投影数据p(l，γ，z)表表示当待检查物体相对运动到直线上坐标为l位置时，在探测器阵列第z层角度位置为γ的投影值；所述滤波部分用预定的卷积函数核沿l方向对拟平行束扫描下的投影数据q(l，γ，z)做一维卷积，得到滤波后的投影数据Q(l′，γ，z)；所述反投影部分沿射线方向对滤波后的投影数据Q(l′，γ，z)进行加权反投影操作，以得到重建图像，其中权重因子为1/cosγ。根据本技术的一个实施例，所述多个探测器单元是固体探测器单元、气体探测器单元或者半导体探测器单元。根据本技术的一个实施例，所述射线源是X射线加速器、X光机或者放射性同位素本技术的成像设备，采用直线轨迹扫描，使用直线滤波反投影算法重建断层或立体图像，真正实现立体成像。本技术的成像设备具有检查速度快、不需要旋转、没有圆轨道锥束CT中的大锥角问题等优点。因此，本技术的成像设备具有应用于快速安全检查领域和大物体检查领域的潜力。附图说明图1是在根据本技术的成像设备中进行直线轨迹扫描的平面示意图；图2是根据本技术第一实施例的成像设备的构成示意图；图3是如图2所示的成像设备中的控制和图像处理装置的功能框图；图4示出了等效探测器在Z方向与重建物体点之间的几何关系的示意图；图5示出了用来解释根据本技术一个实施例的直线滤波反投影过程的几何关系示意图；图6是根据本技术第二实施例的成像设备的构成示意图。具体实施方式下面对照附图详细描述本技术的实施例。第一实施例图1示出了在根据本技术的成像设备中进行直线轨迹扫描的平面示意图。图2示出了根据本技术第一实施例的成像设备的构成示意图。如图1所示，待检查物体在射线源A和探测器之间按照直线运动，在运动的过程中，射线源A按照控制系统的命令发出射线，穿透待检查物体。探测器接收透射信号，并且在控制系统的控制下采集投影数据，并把投影数据存储在存储器中。如图2所示的成像设备包括包括射线发生部分110、传送部分130、数据采集部分140、控制和数据信号总线150、控制和图像处理部分160和显示器170。如图2所示，射线发生部分110，例如包括X射线加速器、X光机或者放射性同位素之类的射线源，以及相应的辅助设备。为了使射线束水平张角(扇角)大于90度，例如介于90～180度之间，可以使用两个或者两个以上的射线源，根据待检查物体120的尺寸和应用背景而选定。传送部分130，例如传送带，可以承载并平稳传送待检查物体120，用于在检查过程中使所承载的待检查物体120沿着直线运动。或者，传送部分130在检查过程中使射线源和探测器沿着直线运动，或者使待检查物体与射线源和探测器相向运动。也就是说，待检查物体运动与射线源和探测器运动属于相对运动，是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像设备，包括：　　　　包括至少一个射线源的射线发生装置，用于产生射线；　　　　数据采集装置，包括面对所述射线源设置的探测器阵列并用于通过接收穿透待检查物体的射线来获得投影数据；　　　　传送装置，用于在检查过程中使位于射线源和探测器阵列之间的待检查物体与射线源和探测器阵列做相对直线运动；以及　　　　控制和图像处理装置，用于控制所述射线发生装置、所述数据采集装置和传送装置，并从所述投影数据重建待检查物体的图像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志强，张丽，高河伟，康克军，程建平，李元景，刘以农，邢宇翔，赵自然，肖永顺，
申请(专利权)人：清华大学，清华同方威视技术股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]