雙飛線多縫掃描背散射平面成像立體成像和自掃描成像裝置的製作方法

2023-04-23 02:55:16 2

專利名稱：雙飛線多縫掃描背散射平面成像立體成像和自掃描成像裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於利用輻射光子在物體中產生的背散射來形成圖像的技術，特別涉及一種雙飛線多縫掃描背散射平面成像、立體成像和自掃描成像裝置，可以對物體和車輛進行實時背散射平面成像、立體成像、雙視角成像和自掃描成像,屬於輻射成像安全檢測設備技術領域。
背景技術：
目前安檢部門普遍使用X射線透射成像技術檢查箱包和車輛，銅鐵等高原子序數物質吸收射線大，容易被發現；毒品、炸藥等低原子序數物質吸收射線很小，在圖像中不易發現，容易漏檢。X射線或伽馬射線的光子在物體中的康普頓背散射，對低原子序數的輕物質更敏感，可藉以突顯毒品和爆炸物等輕質物體，近年已用於安檢成像。但是物體對入射光子的背散射很弱，所以實際的背散射成像裝置都採用筆形射束一點一點地掃描物體，由大面積探測器收集掃描點產生的大散射角範圍的散射光子。為了產生點掃描的射線束，美國專利(Re.28，544)設計了斬波輪飛點掃描裝置(

圖1)，輻射源的射線通過狹縫準直器和斬波輪的轉動狹縫產生上下掃描的筆形射束。美國專利US 7，099，434B2設計了同心飛輪飛點掃描裝置(圖2)，飛輪套在輻射源上同心旋轉，飛輪徑向有管狀準直器，隨著飛輪旋轉而產生點掃描射束。中國專利(ZL200820079391. O)設計了轉筒跳點掃描裝置(圖3)。輻射源的射束通過狹縫準直器產生扇形射束，對準轉筒的轉軸，轉筒上有離散分布但覆蓋各種角度的成對孔徑，轉筒轉到不同角度只有一種仰角的孔徑可以射出射束，轉筒旋轉時產生跳點掃描，由計算機根據轉筒孔徑的分布規律排列射束，可形成掃描圖像。但是，所有這些背散射成像裝置都只能獲取平面的(2D)背散射圖像，並且檢測裝置和被檢物體必須進行相對移動才能成像。

發明內容
本發明的目的是提出一種雙飛線多縫掃描背散射平面成像立體成像和自掃描成像裝置，以克服已有技術的不足。用一臺X光機，一套掃描器和一套背散射探測器，就可獲取背散射平面圖像(2D圖像)或背散射立體圖像(3D圖像)或雙視角背散射圖像，以及進行自掃描背散射成像。本發明提出的雙飛線多縫掃描背散射平面成像立體成像和自掃描成像裝置，由輻射源、飛線掃描器、多縫準直器，背散射探測器、背散射信號處理器和圖像計算機組成，飛線掃描器為套裝在輻射源上的圓筒，圓筒上開有平行於轉軸的兩組狹縫，圓筒由飛線掃描器驅動馬達驅動，旋轉時輻射源通過飛線掃描器上的兩組軸向狹縫交替產生兩個方向的繞軸旋轉的扇形射束-飛線；在飛線掃描器前方設置有狹縫可調的多縫準直器，由數控馬達調節，飛線通過多縫準直器的狹縫產生多種點掃描射束；
在多縫準直器兩側設置有背散射探測器，接收被檢物體經射線掃描產生的背散射光子；背散射探測器的信號由傳輸線傳給背散射信號處理器處理後，通過和飛線掃描同步的同步開關輸入圖像計算機，進行平面或立體背散射圖像顯示。本發明的成像裝置的多縫準直器有兩種結構一種為裝有轉柱的屏蔽板，轉柱上開有狹縫，由光柵控制器控制屏蔽板和轉柱的運動，並保持在用狹縫始終對準輻射源。另一種為開有多種狹縫的雙層屏蔽板，控制兩層屏蔽板的相對位置可以產生所需的各種狹縫。本發明的優點是只用一臺輻射源，一套飛線掃描器和多縫準直器，一套背散射探測器，既可獲取一般的平面背散射圖像，又可獲取迄今為止尚無產品實現的立體背散射圖像和雙視角背散射圖像。立體背散射圖像可以幫助用戶識別重疊物體和進行縱深定位；雙視角背散射圖像可以從相差較大的兩個視角觀察物體，改善背散射成像中輕薄物體被厚重物體遮蔽的問題。移動多縫準直器進行自掃描，可在背散射成像設備和被檢物體相對靜止時對物體進行背散射成像檢測。
以下結合附圖及實施例，對本發明作進一步描述圖1是已有的斬波輪點掃描背散射成像原理示意2是已有的飛輪點掃描背散射成像原理示意3是已有的轉筒跳點掃描背散射成像原理示意4是本發明的雙飛線多縫掃描背散射成像裝置結構5是本發明的雙飛線多縫掃描背散射成像工作原理示意6是本發明的轉柱式多縫準直器調節原理7是本發明的屏蔽板式多縫準直器調節原理8是本發明用於背散射檢測車的應用示意中，1-輻射源，2-飛線掃描器，3-多縫準直器，4-點掃描射束，5-另一視角的點掃描射束，6-背散射探測器，7-被檢物體，8-多縫準直器的驅動馬達，9-飛線掃描器的驅動馬達，10-背散射信號處理器，11-同步開關，12-圖像計算機和圖像顯示器；20_飛點掃描斬波輪，21-單縫準直器，22-飛點掃描飛輪，23-飛點掃描飛輪上的管狀準直器，24-跳點掃描轉筒，25-背散射檢測車
具體實施例方式已有的斬波輪飛點掃描裝置的工作原理示於圖1，輻射源I的射線通過狹縫準直器21和斬波輪20的轉動狹縫產生上下掃描的筆形射束4。已有的同心飛輪飛點掃描裝置的工作原理示於圖2，飛輪22套在輻射源I上同心旋轉，飛輪徑向有管狀準直器23，隨著飛輪旋轉而產生點掃描射束4。已有的轉筒跳點掃描裝置的工作原理示於圖3，輻射源I的射束通過狹縫準直器21產生扇形射束，對準轉筒24的轉軸，轉筒上有離散分布但覆蓋各種角度的成對孔徑，轉筒轉到不同角度只有一種仰角的孔徑可以射出射束4，轉筒旋轉時產生跳點掃描，由計算機根據轉筒孔徑的分布規律排列射束，可形成掃描圖像。
本發明提出的雙飛線多縫掃描背散射平面成像立體成像和自掃描成像裝置，其全部結構如圖4所示，由輻射源1、飛線掃描器2、多縫準直器3，背散射探測器6、背散射信號處理器10和圖像計算機12組成，飛線掃描器2為套裝在輻射源I上的圓筒，圓筒上開有左右兩組軸向狹縫，兩組狹縫沿圓周和軸向都錯開一定距離；圓筒由飛線掃描器馬達9驅動，圓筒旋轉時福射源I通過兩組軸向狹縫交替輸出左右兩個方向的扇形射束，扇形射束繞軸旋轉產生兩組飛線掃描；在飛線掃描器前方設置有多縫準直器3，多縫準直器的狹縫位置和方向由光柵控制器精確控制，飛線通過多縫準直器的各種狹縫產生各種點掃描射束，例如射束4和5 ;在多縫準直器兩側設置有背散射探測器6，接收被檢物體7的背散射光子；背散射探測器的信號由傳輸線傳給背散射信號處理器10處理後，通過和飛線掃描同步的同步開關11輸入圖像計算機12，進行平面或立體背散射圖像顯示。本發明提出的雙飛線多縫掃描背散射平面成像立體成像和自掃描成像裝置的工作原理示於圖5，飛線掃描器2的旋轉圓筒套在輻射源I上，圓筒上每隔一定圓周角(例如90度)有一條軸向狹縫，從輻射源焦點所在中心線交替向兩側伸展，例如狹縫2-1和2-2。圓筒旋轉時向兩個方向交替輸出旋轉的扇形射束，形成兩條掃描飛線2-3和2-4，相繼掃描多縫準直器3。多縫準直器3及其轉柱3-1、3-2和3-3由光柵控制器精確調節其位置和轉角，形成不同背散射成像所需的點掃描。圖4所示為雙視角背散射成像狀態。飛線2-3可以通過轉柱3-1形成一個方向的筆形掃描射束4，飛線2-4隨後可以通過轉柱3-2形成另一個方向的筆形掃描射束，交替完成兩個視角的背散射成像掃描；轉柱3-3此時阻止射線輸出。本發明的轉柱式多縫準直器的調節原理示於圖6。圖6A進行一般平面背散射成像。轉柱3-1和3-2的狹縫轉到垂直於射束方向，阻止射線輸出。轉柱3-3的一個過中心狹縫對準輻射源焦點，轉筒狹縫2-1和2-2的射束都可通過轉柱3-3的這個狹縫輸出，轉筒每旋轉90度就完成一列點掃描。圖6B進行立體背散射成像。轉柱3-1和3-2的狹縫也轉到垂直於射束方向，阻止射線輸出。轉柱3-3的一對斜狹縫對準輻射源焦點，此對狹縫的夾角符合立體成像的左右眼視角差。轉筒狹縫2-1的射束通過轉柱3-3的右狹縫輸出點掃描射束4，獲取左眼視角的背散射圖像；轉筒狹縫2-2的射束通過轉柱3-3的左狹縫輸出另一視角的點掃描射束5，獲取右眼視角的背散射圖像；轉筒每旋轉180度完成左右眼視角各一列掃描。圖6C進行大視角差的雙視角背散射成像。轉柱3-1和3-2的狹縫轉到可通過射束的方向並對準輻射源焦點，轉柱3-3的狹縫轉到不讓射束通過的位置。轉筒狹縫2-1的射束通過轉柱3-1輸出射束4，獲取一個視角的背散射圖像；轉筒狹縫2-2的射束通過轉柱3-2輸出射束5，獲取另一個視角的背散射圖像；轉筒每旋轉180度完成兩視角各一列掃描。圖6D進行自掃描背散射成像。轉柱3-1和3-3的中心狹縫轉到對準輻射源焦點，轉柱3-2的狹縫轉到垂直射束位置。轉筒狹縫2-1的射束通過轉柱3-1輸出射束4。轉筒狹縫2-2的射束通過轉柱3-3輸出射束5。進行自掃描時整個多縫準直器3直線移動，同時控制轉柱3-1和3-3旋轉，保持在用狹縫始終對準輻射源焦點。將射束4和射束5獲取的背散射圖像加在一起，形成一幅自掃描背散射平面圖像。本發明的屏蔽板式多縫準直器的調節原理示於圖7。屏蔽板式多縫準直器由固定屏蔽板3-4和可調屏蔽板3-5組成。固定屏蔽板3_4的各狹縫精確對準輻射源焦點。可調屏蔽板3-5的各寬縫用於開通固定屏蔽板的所需狹縫。圖7A中可調屏蔽板的垂直寬縫開通固定屏蔽板的中心狹縫，進行平面背散射成像圖7B中可調屏蔽板的一對具有立體成像視角的寬縫開通固定屏蔽板的一對立體成像狹縫，進行立體背散射成像。圖7C中可調屏蔽板的一對具有大視角差的寬縫開通固定屏蔽板最外一對狹縫，進行大視角差的雙視角背散射成像。此種屏蔽板式多縫準直器結構簡單，但不能進行自掃描背散射成像。本發明的雙飛線多縫掃描背散射平面成像立體成像和自掃描成像裝置可以用於背散射檢測車或通道式背散射成像系統。圖8是用於背散射檢測車的實施例，裝備本裝置的背散射檢測車25，可以在通過被檢物體(車輛)7時，進行背散射平面成像或立體成像；檢測車和被檢車輛相對不動時，也可對重點區域進行背散射檢測。
權利要求
1.一種雙飛線多縫掃描背散射平面成像立體成像和自掃描成像裝置，由輻射源、飛線掃描器、多縫準直器，背散射探測器、背散射信號處理器和圖像計算機組成，其特徵在於飛線掃描器為套裝在輻射源上的圓筒，圓筒上開有平行於轉軸的兩組狹縫，圓筒由飛線掃描器驅動馬達驅動，旋轉時輻射源通過飛線掃描器上的兩組軸向狹縫交替產生兩個方向的繞軸旋轉的扇形射束-飛線； 在飛線掃描器前方設置有狹縫可調的多縫準直器，由數控馬達調節，飛線通過多縫準直器的狹縫產生多種點掃描射束； 在多縫準直器兩側設置有背散射探測器，接收被檢物體經射線掃描產生的背散射光子；背散射探測器的信號由傳輸線傳給背散射信號處理器處理後，通過和飛線掃描同步的同步開關輸入圖像計算機，進行平面或立體背散射圖像顯示。
2.如權利要求1所述的一種雙飛線多縫掃描背散射平面成像立體成像和自掃描成像裝置，其特徵在於，其中的多縫準直器為裝有轉柱的屏蔽板，轉柱上開有狹縫，由機電控制器控制多縫準直器的移動和轉柱的轉動，保持轉柱上的在用狹縫對準輻射源焦點。
3.如權利要求1所述的一種雙飛線多縫掃描背散射平面成像立體成像和自掃描成像裝置，其特徵在於，其中的多縫準直器為開有多種狹縫的固定屏蔽板和開有多種寬縫的可調屏蔽板。
全文摘要
一種雙飛線多縫掃描背散射平面成像立體成像和自掃描成像裝置，包括輻射源、飛線掃描器、多縫準直器，背散射探測器、背散射信號處理器和圖像計算機，其特徵是，飛線掃描器為套裝在輻射源上的轉筒，其上開有平行於轉軸的兩組狹縫，轉筒旋轉時交替產生兩個方向的繞軸旋轉的扇形射束-飛線，飛線通過可調多縫準直器產生多種筆形射束，進行背散射平面成像、立體成像、雙視角成像或自掃描成像所需的掃描，掃描物體產生的背散射光子為背散射探測器接收，背散射探測器的信號經處理後輸入計算機。優點是只用一臺輻射源，一套飛線掃描器、多縫準直器和背散射探測器，既可獲取平面背散射圖像，立體背散射圖像和大視角差的雙視角背散射圖像及自掃描背散射成像。
文檔編號G01V5/00GK103063691SQ201110317048
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月18日 優先權日2011年10月18日
發明者王經瑾 申請人:北京睿思厚德輻射信息科技開發有限公司