層析x射線攝影合成裝置和方法

2023-12-09 10:05:31

專利名稱：層析x射線攝影合成裝置和方法
技術領域：
本發明涉及X射線掃描並且具體地涉及使用多平面圖形來產生物體的三維呈現的X射線掃描。本發明可以具體地使用在行李掃描的領域中。
背景技術：
在機場處的旅行袋的典型 行李掃描使用位於行李傳輸系統上的主X射線掃描儀，該行李傳輸系統將行李持續地牽引通過X射線掃描儀。行李由X射線掃描，主要是掃描通過行李的2維斷層。操作員識別和分離一部分的行李以進行二級掃描並且允許剩餘的通過。二級掃描可以使用多個不同的技術來進行。然而，通常二級掃描發生在單項行李上，這些單項的行李並不在傳輸帶上，但是其可以被裝載進機器中並且在二級檢查期間是固定的。由此以速度為代價允許使用更多先進的和精確的檢查技術，以此方式檢查更多的一小部分行李是行不通的。一種分析是稱為CT掃描(計算的斷層X光攝影)的方法，其特別使用在醫學應用中。這涉及將通過樣本的多個二維斷面經過全360度，從其計算三維表示。這通常通過在將樣本直線地沿旋轉的軸移動時，將X射線源和檢測器繞待成像的樣本旋轉時來實現。組合的動作因此是螺旋形的。必須要精確的記錄樣本、源和檢測器的位置，從而確保精確地計算圖像。此類的CT掃描儀是大型的、笨重的並且極其昂貴。結果它們通常不優選用於行李掃描。在它們使用的地方，鑑於低的輸送量和需要精確的對準樣本和檢測器，它們用於二級檢查。一個專利US 7，319，737建議使用斷層X射線或層析X射線攝影合成(tomosynthesis)來進行行李掃描。不像CT掃描，其中圖像主要從所有的角度獲取，稱為層析X射線攝影合成的方法從有限範圍的角度獲取並且從掃描計算三維表示。該專利未解決的問題是如何對準圖像。層析X射線攝影合成要求十分精確地對準從不同的角度獲取的圖像。如果意圖在不同的時間獲取樣本的圖像，則樣本的動作需要被準確地控制，從而獲知圖像之間的樣本的確切動作，以便能夠精確地組合圖像，以構建樣本的三維表示。這意味著US 7，319，737中建議的系統並不適於已經安裝在機場和類似位置中的常規行李處理傳輸帶系統，因為沿此類傳輸帶系統移動行李並不能足以控制精確地構建三維表示。相反，系統將需要常規在CT掃描中使用的更為精確的傳輸帶類型。

發明內容
根據本發明的一個方面，提供一種根據權利要求I所述的系統。通過組合視覺圖像和X射線圖像，視覺圖像可以用於精確地定位當待成像的物體沿傳輸帶行進時，物體的位置和方位。這允許X射線圖像的三維表示被計算。根據本發明的另一方面，提供一種根據權利要求10所述的方法。


將純粹通過例子、參考附圖來描述本發明的實施方式，其中圖I圖示沿傳輸帶移動的物體的俯視圖；以及圖2示出沿傳輸帶的拐角移動的行李的詳細視圖。附圖是示意性的並且不依比例。
具體實施方式
用於輸送機場或其他設施中行李8類型的行李傳輸帶2沿預定的線路攜帶行李。此類的線路幾乎從來不會是直的並且因此預先存在的行李傳輸帶通常包括若干個彎曲或拐角4。行李檢查系統10安裝在沿傳輸帶的拐角4處。在所描述的實施方式中，選擇90度的拐角，因為此類的拐角經常發生。因此，通常可以將行李檢查系統10放置在繞行李傳輸帶中的拐角。然而，使用90度拐角不是必要的，所要求的是行李繞拐角的動作允許捕獲足夠的各種圖像以實施本方法。180度拐角特別合適，儘管其不經常發生。拐角的幾何中心6被指示。行李檢查系統10包括廣角X射線源12，即沒有瞄準儀，該廣角X射線源12在廣的角度上放射X射線，優選地至少40度，或進一步優選地55度。源被安排在遠離於行李傳輸帶中彎曲的中心6但在傳輸帶上與中心6相同的一側。多個線X射線檢測器14安排在傳輸帶上與X射線源的相反側上，使得當行李沿傳輸帶沿由X射線源定義的拐角平面圖像移動時，每個檢測器的線隨行李移動而被取得。當行李8繞拐角4沿傳輸帶前進時，其將旋轉，並且從而傳輸帶的幾何學並不能將行李的動作完全地限定到足以精確進行層析X射線攝影合成的水平。行李檢查系統10包括安裝在傳輸帶上的照相機18，以記錄沿傳輸帶的行李的動作。控制器20連接到X射線源12、X射線檢測器14和照相機18。控制器20包括圖像識別和分析模塊22，其與照相機18組合形成視覺記錄系統，其確定沿傳輸帶移動的行李8的位置和方位。位置，即行李的位置和方位被連續地記錄，連同來自於照相機的圖像信號。圖像重構模塊24接著構建行李的三維X射線表示。在所述的實施方式中，控制器20是計算機，其帶有存儲器和處理器，結合形成圖像識別和分析模塊的代碼，該圖像識別和分析模塊使得計算機來確定沿控制器移動的行李8的位置和方位，以及形成重構模塊24的代碼，該重構模塊24構建行李的三維X射線表示。然而，圖像識別和分析模塊22和圖像重構模塊24可以都實現在硬體或軟體中。在所述的實施方式中，求和和加法算法用於構建三維表示。然而，可以使用替代的算法，例如仿真代數重構技術。參見例如Dobbins III, J.T.和D. J. Godfrey的「Digitalχ-ray tomosynthesis current state of the art and clinical potential，，，醫學和生物中的物理學，2003 :R65_R106,以及 Van de Sompel D.和 M. Brady, 「SystematicPerformance Anglysis of SART as Applied to Digital Breast Tomosynthesis」,數字乳房X線照相術中，561-569。柏林/海德爾堡施普林格，2008。當行李8通過行李檢查系統10時，在不同的方位對行李的圖像進行拍攝，關於行李至少20度、優選的至少40度，而圖2中更為詳細地示出行李8移動通過裝置。注意到行李在其移動時稍微有些旋轉，但由於源12偏離中心的位置，關於行李在不同的角度拍攝各種圖像，從而允許發生有效構建三維表示。通過提供視覺行李位置系統，避免需要使用專門的精確傳輸帶，所以根據本發明的系統可以安裝在現有的傳輸帶系統上。這極大地減小了安裝系統的成本。在特定的實現中，兩個PaxScan檢測器14用作檢測器而鎢目標X射線源12用作源12。PaxScan檢測器是全二維檢測器。、
在替代的實施方式中，提供多個照相機18。在一些設置中，可以使用多個相對低成本的照相機18，例如，網絡照相機，並且組合的圖像將允許圖像識別和分析模塊22來識別行李的位置，特別是行李的邊緣，至少如使用單個更高成本的照相機有效，並且在許多情形中，比單個更高成本的照相機更為有效。特別地，多臺攝影測量學可以用於組合來自多個照相機18的圖像並且定位傳輸帶上的物體的邊緣。這可以建立對物體的實時跟蹤，以檢測不同的動作並且也登記物體的位置和方位，以精確地限定它們的地形。即使使用低成本的照相機，仍可以實現毫米等級解析度。 進一步，所需要的檢測器的數目可以改變。由於行李關於檢測器移動，在一些情形中，可能僅需要一個檢測器，而隨著行李移動通過檢測器，在不同的時刻拍攝多個圖像。替代地，多個檢測器可以給出更多不同的圖像並且因此改進的層析X射線攝影合成重構。檢測器可以是線檢測器，沿直線安排多個像素，隨時間構建圖像。然而，為了捕獲更多的數據以便更容易的圖像重構，優選的是帶有二維像素陣列的全二維檢測器。儘管上面描述的實施方式涉及機場行李傳輸帶，但本發明並不限於行李作為要檢測的物體，而是可以使用可以放置在傳輸帶上並且被成像的任何物體。因此系統可以在工業應用中也是有用的。
權利要求
1.一種用於繞傳輸帶安裝的X射線檢查系統，包括 至少一個X射線源(12)； 至少一個X射線檢測器(14)，用於記錄沿所述傳輸帶(2)移動的物體(8)的多個X射線圖像； 視覺記錄系統(18，22)，用於跟蹤所述物體沿所述傳輸帶的動作以及它們的旋轉，以在所述物體沿所述傳輸帶移動時識別關於所述物體的位置和方位的位置和方位信息；以及 控制器(20)，設置使用來自於所述視覺記錄系統的位置和方位信息來計算所述物體的來自於所述多個X射線圖像的層析X射線攝影合成圖像。
2.根據權利要求I所述的X射線檢查系統，包括單個的X射線源(12)和多個X射線檢測器(14)。
3.根據權利要求2所述的X射線檢查系統，用於與基本上水平的傳輸帶(2)—起使用，其中所述X射線源被設置成在沿所述傳輸帶的水平面的至少45度的放射角上放射X射線，並且所述多個X射線檢測器是基本上垂直設置於所述放射角內的線檢測器。
4.根據權利要求I或2所述的X射線檢查系統，其中所述至少一個X射線檢測器(14)是二維檢測器。
5.根據權利要求I或4所述的X射線檢查系統，包括多個X射線源(12)和多個X射線檢測器(14)。
6.根據任意前述權利要求所述的X射線檢查系統，其中所述視覺記錄系統包括照相機(18)，其設置在所述傳輸帶上，以記錄沿所述傳輸帶移動的物體的圖像。
7.根據任意前述權利要求所述的X射線檢查系統，其中所述視覺記錄系統包括設置在繞所述傳輸帶的不同位置處的多個照相機(18)，以記錄沿所述傳輸帶移動的物體的圖像。
8.根據任意前述權利要求所述的X射線檢查系統，進一步包括所述傳輸帶(2); 其中所述傳輸帶(2)在至少60度的水平面中、與所述傳輸帶的拐角(4)基本上水平地延伸；以及 所述至少一個X射線源(12)和所述至少一個X射線檢測器(14)繞所述拐角設置。
9.根據權利要求8所述的X射線檢查系統，其中所述X射線源(12)安裝在遠離所述傳輸帶中的所述彎曲(4)的中心(6)的位置處。
10.一種X射線檢查的方法，包括 繞傳輸帶(2)安裝至少一個X射線源(12)和至少一個X射線檢測器(14)； 沿傳輸帶(2)運送物體(8)經過所述X射線源(12)和X射線檢測器(14)並且當所述物體經過至少一個所述X射線檢測器(14)記錄多個X射線圖像； 以視覺識別系統(18，22)跟蹤沿所述傳輸帶的物體的動作； 當從來自於所述視覺識別系統的信息記錄所述X射線圖像時，識別所述物體(8)的所述位置和方位；以及 使用識別的位置和方位信息計算所述物體的來自於所述多個X射線圖像的層析X射線攝影合成圖像。
11.根據權利要求10所述的方法，其中沿所述傳輸帶傳送物體經過所述X射線源的步驟包括當所述物體經過所述至少一個X射線檢測器(14)時，關於X射線源(12)和X射線檢測器(14)旋轉所述物體。
12.根據權利要求10或11所述的方法，其中所述傳輸帶(2)包括拐角(4)，並且在拐角(4)處沿所述傳輸帶傳送所述物體(8)使得所述物體關於X射線源(12)和X射線檢測器(14)旋轉。
全文摘要
繞傳輸帶(2)安裝X射線檢查系統。X射線源(12)和多個X射線檢測器記錄物體(8)的X射線圖像，例如行李沿所述傳輸帶移動。視覺記錄系統(18，22)跟蹤所述物體沿所述傳輸帶的動作以及它們的旋轉，以在所述物體沿所述傳輸帶移動時識別關於所述物體的位置和方位。使用來自於所述視覺記錄系統的位置和方位信息計算來自於所述多個X射線圖像的物體的層析X射線攝影合成圖像。
文檔編號G01V5/00GK102667454SQ201080047029
公開日2012年9月12日 申請日期2010年10月8日 優先權日2009年10月9日
發明者卡羅琳·瑞德, 羅伯特·斯柏勒 申請人:Ucl商業有限公司