源于有效原子序数计算的材料成分检测制造技术

本发明专利技术名称为“源于有效原子序数计算的材料成分检测”。提供一种用于计算形成通过放射线形态成像的物体的材料的原子序数的技术。该方法包括访问物体的第一单色图像和第二单色图像（７６），第一单色图像在第一能量级采集，并且第二单色图像在第二能量级采集。第一单色图像与第二单色图像之间的质量衰减系数的比率可获得（７８）。基于质量衰减系数的比率，可计算物体的材料的原子序数（８２）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及成像系统，并且更具体地说，涉及用于通过计算 有效原子序号来确定成像物体的材料成分的方法和系统。
技术介绍
计算机断层成像(CT)系统生成表示物体或主体的二维(并且在 一些情况下是三维)图像。通常，CT图像可以层(slice)(或容积 (volume))形式呈现，其从在围绕物体或主体的不同角度位置形成的 许多投影图像来重构。在许多医疗和工业应用中，确定通过这些技术 而成像的材料的成分通常是有用的。此类材料识别可有助于确定主体 中存在哪些物体或结构。例如，在医疗成像中，材料成分可指示不同 的组织结构，如软组织、骨骼、病理等等。在诸如包装、行李和零件 检查等其它领域中，关注的其它结构或物体可通过参照組成它们的材 料进行类似地识别。CT系统和常规X射线成像形态均根据衰減系数，即由源与检测 器之间的介入结构使X射线衰减的程度，提供接受检查的物体的表 示。在典型的CT成像系统中，生成的图像通常提供有关物体的结构 的线性衰减系数的信息。在物体中的材料密度相同时，线性衰减系数 已发现是有用的，但可能不足以提供材料的密度信息。因此，线性衰 减系数通常不适合表征包括某个物体的材料。一直以来，存在着对计算X射线、CT和类似系统中材料成分、 特别是将允许确定或估计成像材料的有效原子序数的改进方法和系 统的需要。
技术实现思路
4简单地说，根据技术的一个方面，提供了一种用于计算通过放射 线形态扫描的材料的原子序数的方法。该方法提供用于访问物体的第 一单色图像和第二单色图像，其中，第一单色图像在第一能量级采集， 并且所述第二单色图像在第二能量级采集。该方法还包括获得第一单 色图像与第二单色图像之间的质量衰减系数的比率，并且基于质量衰 减系数的比率来计算关于物体的材料的原子序数。承担此类功能的系 统和计算机程序可通过本技术提供。根据本技术的另一方面，提供了一种图像分析系统。图像分析系 统包括配置成产生成像光束的成像源和配置成检测穿过物体的成像 光束的检测器。图像分析系统还包括配置成采集物体的第 一单色图像 和第二单色图像的处理器，其中，第一单色图像在第一能量级采集， 并且第二单色图4象在第二能量级采集，并且计算第 一单色图像和第二 单色图像的像素之间的质量衰减系数的比率。处理器还配置成使用质 量衰减系数的比率来计算原子序数，并分析原子序数以识别物体的材 料成分。同样地，承担此类功能的系统和计算机程序可通过本技术提 供。从下面的详细说明和附图中，将明白本技术的各种其它特征和优点。附图说明参照附图阅读以下详细说明时，将更好地理解本专利技术的这些和其 它特征、方面和优点，附图中相同的字符在所有图形中表示类似的部分，其中图1是用于包装检查系统的示范CT系统的透视图2是当其可能用于医疗诊断成像时的示范CT成像系统的透视图3是图1和图2所示系统的某些才喿作组件的示意图4是说明从通过CT成像系统的成像生成的单色图像计算有效原子序号的示范步骤的流程图；以及图5是详细示出用于基于阈值计算有效原子序数的示范过程的流程图。具体实施例方式本技术主要涉及物体中存在的材料的检测和表征。例如，此类材 料检测可用于识别在行李、皮箱、包装或集装箱中存在的违禁品(如， 爆炸品、枪支、弹药、放射性物质、化学剂)。在某些实施例中，材料的检测和表征能够通过计算材料的原子序数(z)实现。在一个实 施例中，原子序数可以是有效原子序数(zeff)。在本文中使用时，术 语"有效原子序数"指原子核中的质子的数量，其将它与其它元素(dement)的原子区分开。它提供在原子中带负电荷的电子与带正电荷 的质子之间的静电交互的度量。正如将理解的一样，原子序数可用于 估计物体的材料成分。参照图1,它示出了代表用于扫描行李、包裹和包装的第三代CT 扫描仪的计算机断层成像(CT)成像系统10。 CT成像系统10包括 带有成像源14 (即，X射线源)的机架12,成像源14向机架12的 对侧投射X射线光束。检测器模块感应穿越物体的投射的X射线。每 个检测器元件产生一个电信号，该信号表示沖击的X射线光束的强度 以及当它穿越物体时引起的衰减的光束的强度。可设想在一个实施例 中检测器16可以是能量集成检测器(energy integrating detector)或光 子计数能量鉴别检测器。CT成像系统10在系统控制电路28的控制下操作。系统控制电路 28可包括多种电路，如辐射源控制电路、扫描床(table)电机控制器、 用于配合行李或扫描床运动来协调数据采集的电路、用于控制检测器 和/或辐射源的位置的电路等等。例如，在一个实施例中，包括的系统 控制电路可包括当物体20输送入机架开口18可包括由结构26支持以自动、持续将包装或行李件传递通过机架 开口 22以进行扫描的输送带24。在扫描由输送带24输送通过^/L架开 口 22的物体20时，可采集成像数据，并且输送带24以受控和持续 方式从开口移开包装。扫描期间采集的成像数据可由数据采集电路采集以便进行由适合 的控制电路管控的处理。在过程完成时，图像数据可最终转发到操作 员接口 30以便查看和分析。操作员接口 30可用于查看基于收集的图 像数据的预处理或重构的图像。在所示实施例中，操作员接口 30耦 合到监视器32以便显示重构的图像。备选地，图像数据或重构的图 像也能够例如经网络34传送到远程位置。由于本技术也适用于医疗诊断成像的CT扫描仪，因此，图2中 示出了对医疗扫描36有用的示范CT扫描系统。然而，正如本领域的 技术人员将理解的一样，图2的医疗成像系统36也包括与图1相关 联的组件。但是，患者38通过扫描床40以持续或增量方式平移到机 架开口 22中。成像系统10和36的各种操作组件和相关联的控制电 路在下面的图3中详细阐述。图3中表示的机架12的操作组件包括配置成发射X射线42的光 束的X射线源14。机架12也包括用于检测X射线的检测器16。在一 个实施例中，和,X射源和检测器一起的机架12上面安装有组件以便 围绕旋转中心44旋转。机架12的旋转和X射源14的操作由诸如系 统10和36等CT成像系统的控制机制46管控。控制机制46包括提 供电源和时序信号到X射源14的X射线控制器48和控制机架12的 旋转速度和位置的机架电机控制器50。图像重构器54从数据采集系 统(DAS) 52接收采样和数字化的图像数据，并执行高速重构。重构 的图像作为输入应用到计算机56，计算机56在海量存储装置58中存 储图像。计算机56还经具有键盘的操作员接口或控制台40、从操作员接 收命令和扫描参数。相关联的显示器32允许操作员从计算机56观察重构的图像和其它数据。操作员供应的命令和参数由计算机56用于 向DAS 52、 X射线控制器48和机架电机控制器50提供控制信号和 信息。另外，计算机56可操:作分别控制电动扫描床或输送带系统62 的扫描床电机控制器或输送系统电机控制器60以定位物体20 (或医 疗上下文中的患者38)通过机架开口 22。因此，邮政;险查员、行李 管理员和其它安全人员可无损地检测包装的内容，检查是否有爆炸 品、刀具、枪支、禁运品等。在图4的所示实施例中，流程图64示出计算通过放射线形态检查 的材料的原子序数的方法。该方法包括访问本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算通过放射线形态检查的材料的原子序数的方法，所述方法包括：　访问物体的第一单色图像和第二单色图像（６６，７６），所述第一单色图像在第一能量级采集，并且所述第二单色图像在第二能量级采集；　获得所述第一单色图像与所述第二单色图 像之间的质量衰减系数的比率（６８，７８）；以及　基于质量衰减系数的所述比率来计算关于所述物体的材料的原子序数（７０）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：X吴，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]