背散射成像方法及系統與流程

2023-06-16 08:55:11

本發明涉及輻射成像技術領域，特別是涉及一種背散射成像方法及系統。

背景技術：

在無損檢測和安檢產品應用過程中，利用收集被檢測物體散射的X射線進行成像的技術稱之為散射成像技術。當系統收集的散射的X射線的散射角在90°～180°之間時，稱之為背散射成像技術，利用背散射的特點，可以在系統獲取的圖像上高亮顯示低原子序數的物質。

採用背散射成像技術的(可以稱為背散射設備)的輻射系統和探測系統都在同一側，這使得背散射成像技術被廣泛地應用在隱蔽檢查、移動檢查等領域，為打擊走私、反恐提供了高效的檢測手段。

現有的背散射成像設備集成在封閉的艙體內，封閉的艙體一般集成在行駛的車輛上，由於車輛具有一定的高度，使得背散射成像設備中的探測系統獲取被檢測物體底部的信息會很少，而車輛底部和底盤是重點藏匿違禁品、危險品的地方。因此使用此種方案，被檢測物體的底部信息會丟失，不利於發現違禁品、危險品等。

另外，當檢測較高物體時，由於現有的背散射成像設備中的探測系統的位置固定，不能很好地對被檢測物體的頂部信息進行探測。例如，在檢測飛機時，由於飛機的高度較高，而現有的背散射成像設備的探測系統的位置固定，則飛機頂部的很多的信息就不能被探測到。

由此，需要一種能夠適應不同檢測場景的背散射成像方法及系統。

技術實現要素：

本發明的主要目的在於提供一種能夠適應多種類型的待檢測物體的背散射成像方法及系統。

根據本發明的一個方面，提供了一種背散射成像系統，包括：搭載平臺；掃描裝置，固定在搭載平臺上，用於向檢測區域發射掃描射線束；以及一個或多個探測器，可移動地設置在搭載平臺上，用於接收從檢測區域中的待檢測物體散射的散射射線束。

優選地，一個或多個探測器可以包括：側部探測器，側部探測器與側部移動機構連接，在側部移動機構的作用下，側部探測器能夠在搭載平臺的側部上下移動。

優選地，一個或多個探測器還可以包括：頂部探測器，與頂部移動機構連接，在頂部移動機構的作用下，頂部探測器能夠在搭載平臺的頂部移動；和/或底部探測器，與底部移動機構連接，在底部移動機構的作用下，底部探測器能夠在搭載平臺的底部移動。

優選地，在頂部移動機構的作用下，頂部探測器的探測面能夠在第一位置和第二位置之間移動，第一位置平行於水平面且位於搭載平臺頂部的上方，第二位置與第一位置位於側部所在垂直面的兩側；並且/或者在底部移動機構的作用下，底部探測器的探測面能夠在第三位置和第四位置之間移動，可停在第三位置和第四位置之間任意位置，第三位置平行於水平面且位於搭載平臺底部的下方，第四位置與第三位置位於側部所在垂直面的兩側。

優選地，在頂部移動機構的作用下，頂部探測器能夠在高於搭載平臺的情況下上下移動；並且/或者在底部移動機構的作用下，底部探測器能夠在低於搭載平臺的情況下上下移動。

優選地，在頂部移動機構的作用下，頂部探測器能夠在其探測面與第一位置位於側部所在垂直面的兩側的情況下上下移動；並且/或者在底部移動機構的作用下，底部探測器能夠在其探測面與第三位置位於側部所在垂直面的兩側的情況下上下移動。

優選地，側部探測器包括多個子探測器，多個子探測器對稱地設置在掃描裝置的兩側。

優選地，掃描裝置可以包括：輻射源，用於產生X射線；射線調製裝置，用於對X射線進行調製，以形成掃描射線束。

優選地，搭載平臺可以為可移動平臺，掃描裝置和一個或多個探測器能夠隨著搭載平臺整體移動。

優選地，該背散射成像系統還可以包括：類型識別裝置，用於預先識別待檢測物體的類型，以便根據所識別的待檢測物體的類型確定檢測區域中的關注區域；以及調控裝置，用於根據關注區域的高度，調節一個或多個探測器的位置，以使得一個或多個探測器的探測面適於接收從關注區域中的待檢測物體散射的散射射線束。

根據本發明的另一個方面，還提供了一種背散射成像方法，包括：基於待檢測物體的類型，預先確定檢測區域中的關注區域；根據關注區域，調節一個或多個探測器的位置，以使得一個或多個探測器的探測面適於接收從關注區域散射的散射射線束；使用掃描裝置向關注區域發射掃描射線束。

優選地，調節一個或多個探測器的位置以使得一個或多個探測器的探測面適於接收從關注區域散射的散射射線束的步驟可以包括：調節一個或多個探測器的位置，以增大一個或多個探測器的探測面接收從關注區域散射的散射射線束的接收立體角。

優選地，一個或多個探測器可移動地設置在搭載平臺上，掃描裝置固定在搭載平臺上，一個或多個探測器包括側部探測器，側部探測器與側部移動機構連接，在側部移動機構的作用下，側部探測器能夠在搭載平臺的側部上下移動，該方法還可以包括：在關注區域為檢測區域中的上部區域時，控制側部移動機構以使得側部探測器向上移動；以及/或者在關注區域為檢測區域中的下部區域時，控制側部移動機構以使得側部探測器向下移動。

優選地，一個或多個探測器還包括頂部探測器和/或底部探測器，頂部探測器與頂部移動機構連接，在頂部移動機構的作用下，頂部探測器能夠在搭載平臺的頂部移動，底部探測器與底部移動機構連接，在底部移動機構的作用下，底部探測器能夠在搭載平臺的底部移動，該方法還可以包括：在關注區域為檢測區域中的下部區域時，控制底部移動機構以使得底部探測器能夠在低於搭載平臺的情況下向下移動；在關注區域為檢測區域中的上部區域時，控制頂部移動機構以使得頂部探測器能夠在高於搭載平臺的情況下向上移動。

優選地，該方法還可以包括：在關注區域為檢測區域中的下部區域時，控制頂部移動機構在其探測面位於與第一位置位於側部所在垂直面的兩側的情況下向下移動，其中，第一位置平行於水平面且位於搭載平臺的上方；並且/或者在關注區域為檢測區域中的上部區域時，控制底部移動機構在其探測面位於與第三位置位於側部所在垂直面的兩側的情況下向上移動，其中，第三位置平行於水平面且位於搭載平臺的下方。

優選地，該方法還可以包括：預先識別待檢測物體的類型，以便根據待檢測物體的類型確定關注區域。

綜上，本發明的背散射成像方法及系統可以根據需要關注的檢測區域的高度，調節探測器的位置，以使得探測器的探測面處於適於接收從檢測區域中的待檢測物體散射的信號的位置。

附圖說明

通過結合附圖對本公開示例性實施方式進行更詳細的描述，本公開的上述以及其它目的、特徵和優勢將變得更加明顯，其中，在本公開示例性實施方式中，相同的參考標號通常代表相同部件。

圖1示出了根據本發明一實施例的背散射成像方法的示意性流程圖。

圖2示出了根據本發明一實施例的背散射成像系統的結構示意圖。

圖3至圖5示出了探測器的設置及移動方式。

圖6、圖7示出了在具體工作場景下探測器的調節方式。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的優選實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的優選實施方式，然而應該理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這裡闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了使本公開更加透徹和完整，並且能夠將本公開的範圍完整地傳達給本領域的技術人員。

一、技術方案簡述

如前所述，在待檢測物體的類型不同時，需要關注的檢測區域的位置(主要是高度)也不同。例如，檢測物體為飛機時，需要關注的檢測區域較高，在檢測物體為小型車輛時，需要關注的檢測區域的高度較低。

針對於此，我們認識到可以根據需要關注的檢測區域的高度，調節探測器的位置，以使得探測器處於適於接收從檢測區域中的待檢測物體散射的信號的位置。

基於上述思路，本發明提出了一種新的背散射成像方法。圖1示出了本發明的背散射成像方法的示意性流程圖。

參見圖1，在步驟S110，基於待檢測物體的類型，預先確定檢測區域中的關注區域。

在待檢測物體的類型不同時，檢測區域中需要重點關注的區域也不盡相同。例如，在檢測物體為飛機等體型較大的物體時，檢測區域中的上部區域為需要重點關注的關注區域，在檢測物體為小型汽車時，檢測區域中的下部區域為需要重點關注的關注區域。

由此，在執行步驟S110之前，還可以預先識別待檢測物體的類型，以便根據待檢測物體的類型確定關注區域。

這裡，可以在背散射成像系統的檢測區域的前部預定距離處設置類型識別裝置，例如可以是視覺傳感器、光電傳感器(如，光幕開關)、金屬傳感器(如，地感線圈)、壓力傳感器以及它們的組合，通過類型識別裝置來確定待檢測物體的類型。

在步驟S120，根據關注區域，調節一個或多個探測器的位置，以使得一個或多個探測器的探測面適於接收從關注區域散射的散射射線束。

對於不同類型的待檢測物體來說，關注區域的位置不盡相同。因此，可以根據步驟S110所確定的關注區域，調節背散射成像系統中的探測器(一個或多個)的位置，以使得探測器的探測面處於適於接收從關注區域散射的散射射線束的位置。

這裡，可以通過調節探測器的位置，增大探測器的探測面接收從所述關注區域散射的散射射線束的接收立體角，來保證探測器的探測面處於合適的位置。

在將探測器調節到合適的位置後，就可以執行步驟S130，使用掃描裝置向關注區域發射掃描射線束。

至此，結合圖1簡要說明了本發明的背散射成像方案，本發明的背散射成像方案可以實現為一種背散射成像系統。

二、背散射成像系統的結構

圖2示出了根據本發明一實施例的背散射成像系統的結構示意圖。其中，圖2示出的是背散射成像系統的側視圖。

如圖2所示，本實施例的背散射成像系統包括搭載平臺10、掃描裝置11以及探測器12。

掃描裝置11可以固定在搭載平臺10上，向檢測區域發射掃描射線束。這裡，掃描裝置11可以由輻射源和射線調製裝置構成(圖中未示出)，輻射源可以發射預定的射線束，例如可以發射X射線扇形束，射線調製裝置可以對輻射源發射的扇形射線束進行調製，以形成飛點掃描射線束。

探測器12可移動地設置在搭載平臺10上，可以接收從檢測區域中的待檢測物體散射的散射射線束。其中，圖2示出的是在掃描裝置11的兩側分別設置一個探測器的情形，應該知道，還可以設置一個、三個或更多個探測器，並且多個探測器可以對稱設置，也可以考慮實際空間不對稱設置。其中，探測器12可以通過移動機構與搭載平臺10相連，在移動機構的作用下，探測器模塊能夠在搭載平臺10的側部上下移動，從而調節探測器12的高低位置。這裡，可以為每個探測器配置一套移動機構，也可以多個探測器共用一套移動機構，這可以取決於探測器的體積空間要求、重量要求等參數。

另外，探測器的位置還可以設置在搭載平臺10的頂部和/或底部，這裡探測器的具體設定方式將在下文進行說明。

如上文結合圖1所示，可以根據所確定的檢測區域中的關注區域來將探測器12移動至合適的位置，以使得探測器12的探測面適於接收從檢測區域中的待檢測物體散射的散射射線束。

三、探測器的設置

參見圖3，搭載平臺10可以是可移動平臺，設置在搭載平臺10上的掃描裝置(圖中未示出)和探測器可以隨著搭載平臺10整體移動。例如，搭載平臺10可以是車輛，具體地說，車輛的車廂可以作為本發明述及的搭載平臺10，操作人員可以在車輛的駕駛室內進行相關操作。

如圖3所示，可以在搭載平臺10的頂部、側部以及底部分別設置一個或多個探測器。為了便於描述，可以將設置在搭載平臺的頂部、側部、底部的探測器分別稱為頂部探測器12-1、側部探測器12-2、底部探測器12-3。

其中，頂部探測器12-1、側部探測器12-2、底部探測器12-3可以分別與相應的移動機構(圖中未示出)連接，以使得頂部探測器12-1、側部探測器12-2、底部探測器12-3可以在搭載平臺10上移動。

參見圖4，頂部探測器12-1可以與頂部移動機構13連接，在頂部移動機構13的作用下，頂部探測器12-1可以在搭載平臺10的頂部所在的水平面上進行平移，也可以在搭載平臺10的頂部的上方進行上下移動。也就是說，頂部探測器12-1可以在頂部移動機構13的作用下移動到圖4所示的高於搭載平臺10的頂部的上方的位置處。

相應地，底部探測器12-3可以與底部移動機構14連接，在底部移動機構14的作用下，底部探測器12-3可以在搭載平臺10的底部所在的水平面上進行平移，也可以在搭載平臺10的底部的下方進行上下移動。

其中，雖然圖4中沒有示出，但是應該知道側部探測器12-2可以與側部移動機構連接，在側部移動機構的作用下，側部探測器12-2可以在搭載平臺10的側部進行上下移動。

另外，可以通過一套移動機構實現頂部探測器12-1、側部探測器12-2、底部探測器12-3的移動，也可以通過多套移動機構來實現。具體的實現方式可以根據實際情況進行設定，這裡不再贅述。

參見圖5，頂部探測器12-1的探測面不僅可以移動到平行於水平面且位於搭載平臺10頂部的上方的位置(這裡，可以稱為第一位置)，還可以移動到與第一位置位於側部所在垂直面的兩側的位置(這裡，可以稱為第二位置)。如圖5所示，頂部探測器12-1可以移動到圖5中的虛線位置。也就是說，頂部探測器12-1可以在頂部移動機構的作用下，實現從頂部位置到側部位置的轉化。這裡，在將頂部探測器12-1移動到側部位置後，頂部探測器12-1還可以在頂部移動機構的作用下，在搭載平臺10的側部進行上下移動，即頂部探測器12-1可以轉化為「側部探測器」。

另外，頂部探測器12-1的探測面可以在第一位置和第二位置之間移動。也就是說，頂部探測器12-1可以移動到搭載平臺10頂部與側部的交界處，並且，頂部探測器12-1可以在搭載平臺10頂部與側部的交界處進行轉動，轉動到頂部探測器12-1的探測面位於搭載平臺10的外側。其中，這裡述及的「外側」是指以搭載平臺10的側部所在的垂直面為分界線，與搭載平臺10分別位於分界線的兩側。這裡，可以在頂部與側部的交界處設置一個轉軸，當頂部探測器12-1移動到頂部與側部的交界處時，可以繞該轉軸轉動。

相應地，底部探測器12-3的探測面不僅可以移動到平行於水平面且位於搭載平臺10底部的下方的位置(這裡，可以稱為第三位置)，也可以移動到與第三位置位於側部所在垂直面的兩側的位置(這裡，可以稱為第四位置)。例如，底部探測器12-3可以移動到圖4中的虛線位置。並且，在底部移動機構的作用下，底部探測器12-3也可以實現底部位置到側部位置的轉化。即，在將底部探測器12-3移動到側部位置後，底部探測器12-3還可以在底部移動機構的作用下，在搭載平臺10的側部進行上下移動，即底部探測器12-3可以轉化為「側部探測器」。

當然，對於側部探測器12-2來說，其不僅可以在側部移動機構的作用下在搭載平臺10的側部上下移動，也可以在側部移動機構的作用下，移動到搭載平臺10的頂部的上方位置，或者搭載平臺10的底部的下方位置。也就是說，可以將側部探測器12-2轉化為「頂部探測器」和/或「底部探測器」。

另外，對於側部探測器12-2來說，其可以包括多個子探測器，這多個子探測器可以對稱地設置在掃描裝置的兩側。

對於頂部探測器12-1和/或底部探測器12-3來說，也可以相應地包括多個子探測器，多個子探測器的位置可以根據需要設定。

至此，結合圖4、圖5對本發明中的探測器的設置方式以及探測器的移動方式做了詳細說明。

四、具體工作場景下探測器的調節

下面結合圖6、圖7就實際探測中在不同類型的待檢測物體情況下，探測器的移動情況做進一步說明。

參見圖6，在待檢測物體20較低時，可以確定關注區域為檢測區域的下部區域。由於從關注區域散射的散射射線束在散射角為180°附近最多，越往兩側散射射線束越少。因此，可以控制側部移動機構以使得側部探測器12-2向下移動，例如可以移動到搭載平臺10的側部下端的位置。這裡可以將側部探測器12-2移動到側部探測器12-2的探測面的中心位置與關注區域相對應的位置附近。

在將側部探測器12-2向下移動時，能夠探測到的從關注區域的上部散射的散射射線束會減少，此時可以將頂部探測器12-1「側部化」，即可以將頂部探測器12-1移動到搭載平臺10的側部，且側部探測器12-2的上方，以接收從關注區域的上部散射的散射射線束。

其中，圖6示出了頂部探測器12-1平行於搭載平臺10的側部的示意圖，應該知道，頂部探測器12-1還可以與搭載平臺10具有一定的傾斜角度。這裡，可以根據實際情況進行設定，只要可以增大接收從關注區域散射的散射射線束的接收立體角即可。

另外，在關注區域的高度較低時，僅通過將側部探測器12-2向下移動，從關注區域散射的底部的散射射線束仍有可能不能被側部探測器12-2的探測面充分接收。因此，可以將底部探測器12-3移動到搭載平臺10的側部，位於側部探測器12-2的下方。這樣，可以增大接收從關注區域散射的散射射線束的接收立體角。

由此，根據關注區域的高度，可以綜合調節探測器的位置，使得探測器處於接收從關注區域散射的散射射線束的接收立體角較大的位置。

另外，當設備處於轉場或者非工作狀態時，可以將探測器移動到圖3所示狀態，此位置可以定義為零位。

參見圖7，在待檢測物體20較高時，可以確定關注區域為檢測區域的上區域。由於從關注區域散射的散射射線束在散射角為180°附近最多，越往兩側散射射線束越少。因此，可以控制側部移動機構以使得側部探測器12-2向上移動，移動到搭載平臺10的側部的上方。這裡可以將側部探測器12-2移動到側部探測器12-2的探測面的中心位置與關注區域相對應的位置附近。

在將側部探測器12-2向上移動時，能夠探測到的從關注區域的下部散射的散射射線束會減少，此時可以將底部探測器12-3「側部化」，即可以將底部探測器12-3移動到搭載平臺10的側部，側部探測器12-2的上方，以接收從關注區域的下部散射的散射射線。

其中，圖7示出了底部探測器12-3平行於搭載平臺10的側部的示意圖，應該知道，底部探測器12-3還可以與搭載平臺10具有一定的傾斜角度。這裡，可以根據實際情況進行設定，設定的前提是儘可能地增大接收從關注區域散射的散射射線束的接收立體角。

另外，在關注區域的高度較高時，僅通過將側部探測器12-2向上移動，從關注區域散射的上部散射的散射射線束仍有可能不能被側部探測器12-2的探測面充分接收。因此，可以將頂部探測器12-1移動到搭載平臺10的側部，位於側部探測器12-2的上方。這樣，可以增大接收從關注區域散射的散射射線束的接收立體角。

綜上，本發明的背散射成像系統主要是根據檢測區域中的關注區域的高度，綜合調節探測器的位置，使得探測器處於接收從關注區域散射的散射射線束的接收立體角較大的位置。

由此，本發明的背散射成像系統還可以包括類型識別裝置和調控裝置。類型識別裝置可以預先識別待檢測物體的類型，以便根據所識別的待檢測物體的類型確定檢測區域中的關注區域。

這裡，類型識別裝置可以包括視覺傳感器、光電傳感器(如，光幕開關)、金屬傳感器(如，地感線圈)、壓力傳感器以及它們的組合。在具體應用中，類型識別裝置可以設置在檢測區域的前方位置，首先由類型識別裝置識別出待檢測物體的類型，然後根據識別的結果，確定關注區域。

在確定了關注區域後，就可以通過調控裝置根據關注區域的高度，調節探測器的位置，以使得探測器的探測面適於接收從關注區域中的待檢測物體散射的散射射線束。其中，具體的調控方式可參見上相關說明。

上文中已經參考附圖詳細描述了根據本發明的背散射成像方法及系統。

以上已經描述了本發明的各實施例，上述說明是示例性的，並非窮盡性的，並且也不限於所披露的各實施例。在不偏離所說明的各實施例的範圍和精神的情況下，對於本技術領域的普通技術人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。本文中所用術語的選擇，旨在最好地解釋各實施例的原理、實際應用或對市場中的技術的改進，或者使本技術領域的其它普通技術人員能理解本文披露的各實施例。