【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例一般涉及x射线成像设备，并且具体地涉及用于从反向散射的康普顿x射线辐射产生对象的x射线图像的设备。
技术介绍
1、x射线反向散射康普顿辐射是x射线与任何材料相互作用的自然成分；散射辐射的强度和方向与入射x射线的能量和材料的原子组分成正比。当x射线能量在40kvp至140kvp范围内时，低原子序数材料、特别是碳基有机材料很可能发生反向康普顿散射。康普顿反向散射的概率也与材料的密度成正比，原子密集的材料在给定的单位面积内有更多的原子产生反向散射辐射。这使得康普顿反向散射成像在对爆炸物、麻醉品和假币等致密有机材料进行成像时特别有用。因此，反向散射成像引起了爆炸物处理(eod)技术人员、海关和边境管制官员、警察和其他第一响应者的兴趣。
2、与传统透射x射线相比，x射线反向散射康普顿辐射，即使当从高效材料散射时，也产生低几个数量级的x射线剂量。透射x射线是广谱信号，并且探测器上的图像是通过比较穿过不同材料的x射线信号的强度而产生的，每种材料都会衰减一些x射线信号并允许一些信号通过到达探测器。康普顿反向散射辐射是较窄的光谱信号，并且反向散射角度以及散射辐射量与不同材料成正比。这使得康普顿辐射对被成像的材料更加特定，但也使得采集足够的信号以生成高质量图像变得更具挑战性。
3、传统的x射线反向散射成像依赖于耦合至光电倍增管的大面积闪烁体。大面积闪烁体收集广角反向散射辐射并将其转换为非常弱的光信号。使用光电倍增管增强弱光信号的强度，然后将其转换为电子信号。该过程在单位时间内创建单个反向散射强度值。为了创建
4、在传统的光栅反向散射成像中，标准全向x射线源在一个方向上被准直为窄笔形束，并且所有剩余的x射线被重屏蔽吸收。笔形束准直器是旋转钨或铅准直器，具有一系列小平行孔以准直光束。这种标准的反向散射架构意味着x射线源要么功率非常低，因此很容易屏蔽x射线束，要么屏蔽非常复杂和艰难。如果x射线源功率低，则x射线反向散射信号将非常低，并且反向散射成像将是低分辨率且有噪声的。如果x射线源功率较高，则屏蔽变得如此艰难和复杂，成像只能在固定安装或大型重型车辆中使用。
5、传统x射线反向散射成像的局限性限制了其广泛应用。对于包括爆炸物检测和麻醉品检测的应用来说，需要高分辨率的轻量反向散射成像解决方案。轻量高分辨率反向散射成像也可以在工业检测中得到应用，其中，对制成品中的小缺陷进行成像是令人感兴趣的，并且将探测器放置在物品的相对侧是不可行的。
6、已经提出的另一种方法是使用具有大面积x射线探测器的编码孔隙来创建x射线康普顿反向散射图像。编码孔隙是放置在x射线探测器和成像对象之间的大面积准直器，其中，孔隙准直器上的图案限制x射线散射可以到达的方向，并在探测器上生成多个重叠图像。如果孔隙的图案已知，则可以根据探测器上的总反向散射强度信号以数学方式重建反向散射信号的三维估计(例如，通过基于已知图案对重叠图像进行解复用/去卷积)。简单形式的编码孔隙是带有多个针孔孔隙的板，其在探测器上生成多个重叠图像(每个针孔一个图像)。为了增加信息内容，已经提出了更复杂的编码孔隙，例如使用像素编码掩模的网格，其在探测器上生成更复杂的重叠图像图案。
7、编码孔隙康普顿散射成像具有潜在优点，即更多的x射线信号被使用，而不是被源处的屏蔽吸收；这种效率的提高意味着可以使用更高功率的x射线源，并且需要的屏蔽大大减少。编码孔隙康普顿散射还具有以下优点：它提供三维反向散射成像，而不是传统光栅反向散射成像中仅提供的二维信息。然而，尽管有这些潜在的优点，编码孔隙反向散射成像还没有达到基础研究的水平。
8、这主要是因为在编码孔隙反向散射成像期间捕获的编码康普顿反向散射数据特别难以解码，这是由于编码反向散射信号是重叠且复杂的。来自探测器上任何给定点的信号是反向散射辐射到达该点可能采取的所有路径的总和，使得问题解决空间非常大。问题很快变得不明确，这意味着需要解决更多变量(要重建的图像位置)，然后有数据样本(探测器像素)。因此，在数学上不可能精确地重建x射线反向散射图像，因此(由于数学限制)，编码孔隙反向散射成像会导致模糊的低分辨率图像。这限制了这种方法在基础研究中的使用，而正在不断尝试寻找解决这些限制的方法。
9、因此，需要开发用于从反向散射康普顿辐射生成x射线图像的改进方法和设备，或者至少提供现有方法和设备的有用替代方案。
技术实现思路
1、根据第一方面，提供了一种x射线成像设备，其包括：
2、数字x射线探测器，其包括成像表面；和
3、辐射屏蔽壳体，其容纳数字x射线探测器并且包括位于外壳的前表面的针孔板，针孔板具有多个针孔孔隙，每个针孔孔隙穿过板并具有预定厚度和预定宽度，其中，成像表面位于距针孔板一间隔距离的位置处，并且辐射屏蔽壳体被构造为将入射在成像表面上的x射线辐射限制为穿过多个针孔孔隙的x射线，使得每个针孔孔隙在成像表面上生成相应的针孔图像，并且多个针孔孔隙以预定图案分布在针孔板上并且被构造为使得针孔图像的直径由相应针孔孔隙的间隔距离、厚度和宽度来确定，并且针孔孔隙的间隔距离、厚度、宽度和预定图案被选择为防止成像表面上任何针孔图像对之间的重叠；并且
4、其中，在使用中，x射线源照射位于距针孔板一对象距离的位置处的对象，以生成朝向x射线成像设备的康普顿反向散射x射线，并且数字x射线探测器被构造为捕获成像表面上的多个针孔图像，多个针孔图像由图像处理器组合以生成对象的合成组合图像。
5、在一种形式中，在使用中，对象距离大于间隔距离，并且每个针孔图像对对象的至少一部分进行采样，并且对象距离被选择为使得每个样本部分与至少一个其他样本部分重叠。
6、在一种形式中，x射线成像设备还可以包括图像处理器，图像处理器被构造为识别由数字x射线探测器捕获的图像中的多个针孔图像中的每一个，并且通过组合多个针孔图像来生成对象的合成组合图像。
7、在一种形式中，设备还可以包括距离传感器或接近传感器，其被构造为确定从针孔板到对象的对象距离，并且对象距离被提供给图像处理器，以用于生成合成组合图像。
8、在一种形式中，图像处理器可以被构造为使用迭代重建方法来生成合成组合图像，以考虑由于对象的深度而导致的在多个针孔图像中固有的深度信息。
9、在一种形式中，数字x射线探测器可以是cmos、光子计数器、或光电二极管阵列数字探测器。
10、在一种形式中，针孔板可以包括不同宽度和厚度的多个堆叠的针孔，以平衡成像表面上的辐射屏蔽、图像分辨率和针孔图像尺寸。
1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种X射线成像设备，包括：
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述对象距离大于所述间隔距离，并且每个针孔图像对所述对象的至少一部分进行采样，并且所述对象距离被选择为使得每个样本部分与至少一个其他样本部分重叠。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述X射线成像设备还包括所述图像处理器，所述图像处理器被构造为识别由所述数字X射线探测器捕获的图像中的所述多个针孔图像中的每一个，并且通过组合所述多个针孔图像来生成所述对象的所述合成组合图像。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述设备还包括距离传感器或接近传感器，其被构造为确定从所述针孔板到所述对象的所述对象距离，并且所述对象距离被提供给所述图像处理器，以用于生成所述合成组合图像。
5.根据权利要求3或4所述的设备，其中，所述图像处理器被构造为使用迭代重建方法来生成所述合成组合图像，以考虑由于所述对象的深度而导致的在所述多个针孔图像中固有的深度信息。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中，所述数字X射线探测器是CMOS、光子计数器、或光电二极管阵列数字探测
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其中，所述针孔板包括不同宽度和厚度的多个堆叠的针孔，以平衡所述成像表面上的辐射屏蔽、图像分辨率和针孔图像尺寸。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，还包括X射线源，所述X射线源被构造为照射位于距所述针孔板一对象距离的位置处的对象，以生成朝向所述X射线成像设备的康普顿反向散射X射线。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述X射线源是碳纳米管X射线源。
10.一种用于生成对象的合成组合X射线图像的方法，包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其中，获得所述对象距离的估计包括使用测距仪、距离传感器、接近传感器或立体相机来测量所述对象距离。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述针孔板由不同宽度和厚度的多个堆叠的针孔组成，所述宽度和所述厚度被选择为平衡所述成像表面上的辐射屏蔽、图像分辨率和针孔图像尺寸。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中，使用迭代重建方法来执行生成所述合成组合图像，所述迭代重建方法考虑由于所述对象的深度而导致的在所述多个针孔图像中固有的深度信息。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种x射线成像设备，包括：
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述对象距离大于所述间隔距离，并且每个针孔图像对所述对象的至少一部分进行采样，并且所述对象距离被选择为使得每个样本部分与至少一个其他样本部分重叠。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述x射线成像设备还包括所述图像处理器，所述图像处理器被构造为识别由所述数字x射线探测器捕获的图像中的所述多个针孔图像中的每一个，并且通过组合所述多个针孔图像来生成所述对象的所述合成组合图像。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述设备还包括距离传感器或接近传感器，其被构造为确定从所述针孔板到所述对象的所述对象距离，并且所述对象距离被提供给所述图像处理器，以用于生成所述合成组合图像。
5.根据权利要求3或4所述的设备，其中，所述图像处理器被构造为使用迭代重建方法来生成所述合成组合图像，以考虑由于所述对象的深度而导致的在所述多个针孔图像中固有的深度信息。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中，所述数字x射线探测器是cmos、光子计数器、或光电二极管阵列数字探测器。
7.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：布莱恩·冈萨雷斯，罗伯特·查尔斯·希伊，布兰登·斯密斯，布伦顿·约瑟夫·卡多尼，凯特琳·撒拉·沃特斯，肖恩·格雷厄姆，
申请(专利权)人：微X有限公司，
类型：发明
国别省市：
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