BR112017025704B1 - Dispositivo e método de formação de imagem de retrodifusão portátil - Google Patents

Dispositivo e método de formação de imagem de retrodifusão portátil Download PDF

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Abstract

A presente revelação provê um dispositivo de formação de imagem de retrodifusão portátil. O dispositivo de formação de imagem de retrodifusão portátil inclui: uma fonte de raios X configurada para gerar raios X; pelo menos um colimador configurado para colimação dos raios X; um modulador configurado para circundar a fonte de raios X e capaz de girar ao redor da fonte de raios X, o modulador sendo formado com pelo menos uma região de passagem de raios X que permite que um feixe de raios X correspondente a mais de um ponto de pixel de formação de imagem passe através dela; um detector configurado para receber raios X difundidos, que são gerados após o feixe de raios X modulado pelo modulador ser difundido por um objeto a ser inspecionado, e para gerar um sinal de difusão correspondente; e um controlador configurado para adquirir informações angulares da região de passagem de raios X e o sinal de difusão do detector. De maneira correspondente, a presente revelação também provê um método de formação de imagem retrodifundido.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente revelação se refere ao campo de aplicação de formação de imagem por raios X e, particularmente, a um dispositivo de formação de imagem de retrodifusão portátil para inspeção de um objeto e um método de formação de imagem do dispositivo de formação de imagem de retrodifusão portátil, aqui, o objeto pode ser bagagem, veículos, paredes de edifícios, e diversos objetos que precisam ser identificados no aspecto de seguranças de suas estruturas internas e bens neles.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] Em aplicações de formação de imagem de inspeção por retrodifusão, devido a características de sinais de retrodifusão, o método de escaneamento mais comumente utilizado é um escaneamento flying-spot, isto é: após serem colimados e modulados, os raios se tornam feixes de raio de lápis (flying-spots), e estes escaneam rapidamente um objeto a ser inspecionado ponto a ponto em uma primeira direção dimensional; um plano dos feixes de raio de lápis, junto ao detector, transforma-se em relação ao objeto a ser inspecionado em uma segunda direção dimensional; uma velocidade de movimento na segunda direção dimensional é enormemente maior do que uma velocidade de movimento na primeira direção dimensional, e a segunda direção dimensional é substancialmente perpendicular à primeira direção dimensional; ao mesmo tempo, um detector recebe raios que são retro difundidos pelo objeto, como um sinal de um ponto de escaneamento naquele momento, e no processamento de dados, uma imagem retrodifundida bidimensional que reflete informações do objeto pode ser obtida por correspondência no ponto da posição de escaneamento e o ponto de sinal. Na aplicação da técnica de retrodifusão, um modo de escaneamento flying-spot é típico e foi amplamente utilizado; entretanto, tem uma desvantagem natural de baixa eficiência de escaneamento. O motivo é que, o escaneamento flying-spot pertence a um escaneamento de ponto (que escaneia um ponto em um momento), que tem a mais baixa eficiência e a menor velocidade de escaneamento, e leva o maior tempo, comparado a um escaneamento de linha (que pode escanear uma linha em um momento) e um escaneamento de superfície (que escaneia uma superfície em um momento).
[003] Além disso, a característica da retrodifusão causa baixa em dosagem dos raios, grande oscilação em sinais recebidos pelo detector, o que resultará em grande ruído e má qualidade de uma imagem final. A fim de intensificar o sinal do detector, um método comum é aumentar os parâmetros em tensão e corrente da máquina de raios X ou reduzir a velocidade de escaneamento que não era na realidade rápida (isto é, prolongar mais o tempo de escaneamento).
[004] Em algumas aplicações, é difícil aumentar os parâmetros em tensão e corrente da máquina de raios X e, neste caso, a fim de garantir determinada a qualidade de imagem, tem de prolongar o tempo de escaneamento; ou, até, a fim de garantir um tempo de escaneamento menor, tem de sacrificar determinada qualidade de imagem. A qualidade de imagem e o tempo de escaneamento são como duas extremidades de uma balança, e os projetistas têm de equilibrá-los ou fazer uma escolha entre eles.
[005] Por exemplo, em um dispositivo de formação de imagem de retrodifusão portátil, a máquina de raios X tem uma potência muito pequena devido a seu espaço e peso limitados, o que significa que uma tensão e uma corrente da máquina de raios X são ajustadas por terem valores de parâmetro menores. Neste momento, a qualidade da imagem e o tempo de escaneamento são um dilema. Se tiver que garantir a qualidade da imagem, uma velocidade de escaneamento muito lenta, certamente, testará o operador em estabilidade e durabilidade dos movimentos de baixa velocidade, o que afeta seriamente a experiência de operação; se tiver que garantir o tempo de escaneamento, uma baixa qualidade de imagem afetará a precisão da determinação da imagem pelo operador. Comumente, o dispositivo de formação de imagem de retrodifusão portátil pode não precisar que um operador o opere em um tempo de escaneamento longo, assim, uma imagem de baixa qualidade é o resultado na maioria dos casos.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO
[006] Tendo em vista os defeitos e problemas acima existentes na técnica anterior, pelo menos um objetivo da presente revelação é prover um dispositivo de formação de imagem de retrodifusão portátil e um método de formação de imagem do dispositivo de formação de imagem de retrodifusão portátil, que solucionem uma contradição entre a qualidade da imagem e o tempo de escaneamento por um modo de escaneamento “flying-line” especial.
[007] De acordo com um aspecto da presente revelação, é provido um dispositivo de formação de imagem de retrodifusão portátil, compreendendo:
[008] uma fonte de raios X, configurada para gerar raios X;
[009] pelo menos um colimador, configurado para colimação dos raios X;
[0010] um modulador, configurado para circundar a fonte de raios X e capaz de girar ao redor da fonte de raios X, o modulador sendo formado com pelo menos uma região de passagem de raios X que permite que um feixe de raios X que corresponde a mais de um ponto de pixel para uma imagem de formação de imagem passe através dela;
[0011] um detector, configurado para receber raios X difundidos, que são gerados após o feixe de raios X modulado pelo modulador ser difundido por um objeto a ser inspecionado, e para gerar um sinal de difusão correspondente; e
[0012] um controlador, configurado para adquirir informações angulares da região de passagem de raios X e do sinal de difusão do detector.
[0013] Preferencialmente, o controlador é ainda configurado para: calcular, com base em um algoritmo diferencial sucessivo, um valor de diferença entre um sinal de difusão adquirido no momento e um sinal de difusão adquirido anteriormente; calcular, com base nas informações angulares adquiridas no momento, informações angulares espacialmente de emissão de um feixe de raios X atual; determinar uma posição do ponto de pixel, correspondente ao feixe de raios X atual, na imagem de formação de imagem, e um valor de compensação correspondente de acordo com as informações angulares espacialmente; e determinar, com base no valor de diferença e no valor de compensação correspondente, um valor de ponto de pixel na posição do ponto de pixel correspondente ao feixe de raios X atual, de modo a obter uma imagem de escaneamento final.
[0014] Preferencialmente, o controlador é ainda configurado para controlar a rotação do modulador.
[0015] Preferencialmente, o modulador assume uma forma de anel circular tendo um eixo central da fonte de raios X como seu eixo, e a pelo menos uma região de passagem de raios X é formada em uma superfície de anel da forma de anel circular.
[0016] Preferencialmente, o pelo menos um colimador corresponde a pelo menos uma região de passagem de raios X, o colimador assume uma forma setorial e é provido entre a região de passagem de raios X correspondente do modulador e da fonte de raios X, e a região de passagem de raios X correspondente é projetada para ser perpendicular a uma superfície em forma de setor do colimador.
[0017] Preferencialmente, a pelo menos uma região de passagem de raios X é projetada para ter uma configuração de ranhura longa e estreita.
[0018] Preferencialmente, a pelo menos uma região de passagem de raios X é projetada para ter uma configuração de uma coluna longa e estreita de aberturas, formada por uma série de aberturas conectada uma à outra.
[0019] Preferencialmente, a pelo menos uma região de passagem de raios X é projetada para ter uma configuração de uma ranhura longa e estreita com uma extremidade de diâmetro menor.
[0020] Preferencialmente, a pelo menos uma região de passagem de raios X é projetada para ter uma configuração de uma coluna longa e estreita de aberturas, formada por uma série de aberturas conectadas uma à outra e incluindo uma abertura de diâmetro menor.
[0021] De acordo com um aspecto da presente revelação, é provido um método de formação de imagem de retrodifusão portátil, compreendendo:
[0022] geração, por uma fonte de raios X, de raios X;
[0023] colimação, por um colimador, dos raios X;
[0024] passagem de um feixe de raios X que corresponde a mais de um ponto de pixel através de pelo menos uma região de passagem de raios X do modulador, o modulador sendo configurado para circundar a fonte de raios X e ser capaz de girar ao redor da fonte de raios X, o modulador sendo formado com a pelo menos uma região de passagem de raios X;
[0025] recepção, por um detector, de raios X difundidos, que são gerados após o feixe de raios X modulado pelo modulador ser difundido por um objeto a ser inspecionado, e geração de um sinal de difusão correspondente pelo detector; e
[0026] aquisição, por um controlador, de informações angulares do modulador e do sinal de difusão do detector.
[0027] Preferencialmente, o controlador é configurado para: calcular, com base em um algoritmo diferencial sucessivo, um valor de diferença entre um sinal de difusão adquirido no momento e um sinal de difusão adquirido anteriormente; calcular, com base em informações angulares adquiridas no momento, informações angulares espacialmente de emissão de um feixe de raios X atual; determinar uma posição do ponto de pixel, correspondente ao feixe de raios X atual, na imagem de formação de imagem, e um valor de compensação correspondente de acordo com as informações angulares espacialmente; e determinar, com base no valor de diferença e no valor de compensação correspondente, um valor de ponto de pixel na posição do ponto de pixel correspondente ao feixe de raios X atual, de modo a obter uma imagem de escaneamento final.
[0028] Preferencialmente, o controlador é ainda configurado para controlar a rotação do modulador.
[0029] Preferencialmente, a pelo menos uma região de passagem de raios X é projetada para ter uma configuração de ranhura longa e estreita. No exemplo preferido acima, se uma proporção de comprimento-largura de uma fenda de colimação no colimador for n e a proporção de comprimento- largura da pelo menos uma região de passagem de raios X for m, 2 < m < n/2, e, i é o número de pontos de pixel de formação de imagem correspondente a um único feixe de raios X, os sinais adquiridos pelo detector são S1, S2, , Sn, iniciados a partir de quando a pelo menos uma região de passagem de raios X acaba de entrar em uma variação da fenda de colimação, e valores dos pontos de pixel para exibir na imagem de escaneamento final são P1, P2, , Pn, então, as fórmulas de cálculo dos valores dos pontos de pixel são como segue:
Figure img0001
[0030] Preferencialmente, a pelo menos uma região de passagem de raios X é projetada para ter uma configuração de uma coluna longa e estreita de aberturas, formada por uma série de aberturas conectadas uma à outra. No exemplo preferido acima, se uma proporção de comprimento- largura de uma fenda de colimação no colimador for n e uma proporção de comprimento-largura da pelo menos uma região de passagem de raios X for m, 2 < m < n /2, e, i é o número de pontos de pixel de formação de imagem correspondente a um único feixe de raios X, os sinais adquiridos pelo detector são S1, S2, , Sn, iniciados a partir de quando a pelo menos uma região de passagem de raios X acaba de entrar em uma variação da fenda de colimação, e valores dos pontos de pixel para exibir na imagem de escaneamento final são P1, P2, , Pn, então, as fórmulas de cálculo dos valores dos pontos de pixel são como segue:
Figure img0002
[0031] Preferencialmente, a pelo menos uma região de passagem de raios X é projetada para ter uma configuração de uma ranhura longa e estreita com uma extremidade de diâmetro menor. No exemplo preferido acima, se uma proporção de comprimento-largura de uma fenda de colimação no colimador for n e uma proporção de comprimento- largura do pelo menos uma região de passagem de raios X for m, 2 ^ m < n/2, um coeficiente de proporção de comprimento- largura da extremidade de diâmetro menor é α, e, i é o número de pontos de pixel de formação de imagem correspondente a um único feixe de raios X, os sinais adquiridos pelo detector são S1, S2, , Sn, iniciados a partir de quando a pelo menos uma região de passagem de raios X acaba de entrar em uma variação da fenda de colimação, e valores dos pontos de pixel para exibir na imagem de escaneamento final são P1, P2, , Pn, então, as fórmulas de cálculo dos valores dos pontos de pixel são como segue:
Figure img0003
[0032] Preferencialmente, a pelo menos uma região de passagem de raios X é projetada para ter uma configuração de uma coluna longa e estreita de aberturas, formada por uma série de aberturas conectadas uma a outra e incluindo uma abertura de diâmetro menor. No exemplo preferido acima, se uma proporção de comprimento-largura de uma fenda de colimação no colimador for n e uma proporção de comprimento-largura da pelo menos uma região de passagem de raios X for m, 2 < m < n/2, um coeficiente de proporção de diâmetro entre a abertura de diâmetro menor e uma abertura de diâmetro normal é α, e, i é o número de pontos de pixel de formação de imagem correspondente a um único feixe de raios X, os sinais adquiridos pelo detector são S1, S2, , Sn, iniciados a partir de quando a pelo menos uma região de passagem de raios X acaba de entrar em uma variação da fenda de colimação, e valores dos pontos de pixel para exibir em uma imagem de escaneamento final são P1, P2, , Pn, então, as fórmulas de cálculo dos valores dos pontos de pixel são como segue:
Figure img0004
[0033] A presente revelação pelo menos alcança as seguintes vantagens técnicas:
[0034] A presente revelação provê um modo de escaneamento “flying-line” especial que é adequado para formação de imagem de escaneamento de retrodifusão de um objeto.
[0035] Especificamente, em aplicações do escaneamento de retrodifusão portátil, o dispositivo portátil é operado por um, o que significa que é impossível precisar que o operador opere por um longo tempo de escaneamento e, assim, tende a reduzir o tempo de escaneamento. Por outro lado, restrições no peso e espaço, comumente, determinam que a potência da máquina de raios X é pequena, o que também significa que a dosagem de saída da máquina de raios X é bastante baixa; entretanto, a fim de aprimorar a qualidade da imagem, tem de aumentar o tempo de escaneamento.
[0036] A presente revelação soluciona essa contradição. Pelo modo de escaneamento “flying-line” especial, a dosagem de saída da máquina de raios X é grandemente aumentada de fato, enquanto mantém o tempo de escaneamento inalterado. Devido ao objeto a ser escaneado ser produtos ao invés de ser humano, uma grande dosagem de saída não causará um risco à segurança de radiação do objeto a ser inspecionado.
[0037] Entretanto, a dosagem de saída no modo de escaneamento “flying-line” é diversas vezes maior do que no modo de escaneamento “flying-spot”, e o aumento da dosagem é útil fundamentalmente para reduzir oscilação aleatória do sinal e para melhorar a proporção de sinal para ruído do sinal.
[0038] Outros aspectos e vantagens técnicas da presente revelação tornar-se-ão aparentes e mais prontamente apreciadas a partir da descrição das realizações específicas a seguir, consideradas em conjunto com os desenhos anexos.
BREVE DESCRIÇÃO DOAS FIGURAS
[0039] A fim de prover um entendimento mais claro dos objetivos, aspectos e vantagens da presente invenção mencionados acima e outros, a presente revelação será adicionalmente descrita doravante em detalhes e completamente com referência às figuras anexas.
[0040] A Figura 1 é uma vista esquemática que apresenta uma estrutura completa de um dispositivo de formação de imagem de retrodifusão portátil, de acordo com uma realização da presente revelação;
[0041] a Figura 2 é uma vista esquemática que apresenta estruturas de componentes internos principais do dispositivo de formação de imagem de retrodifusão portátil apresentado na Figura 1;
[0042] a Figura 3 é uma vista esquemática que apresenta a estrutura de um modulador do dispositivo de formação de imagem de retrodifusão portátil apresentado na Figura 1;
[0043] a Figura 4a é uma vista esquemática que apresenta uma estrutura do modulador apresentado na Figura 3, em uma configuração de ranhura;
[0044] a Figura 4b é uma vista esquemática que apresenta uma estrutura do modulador apresentado na Figura 3, em uma configuração de aberturas;
[0045] a Figura 4c é uma vista esquemática que apresenta uma estrutura do modulador apresentado na Figura 3, em outra configuração de ranhura; e
[0046] a Figura 4d é uma vista esquemática que apresenta uma estrutura do modulador apresentado na Figura 3, em outra configuração de aberturas.
Números De Referência Nas Figuras
[0047] 100 - dispositivo de formação de imagem de retrodifusão portátil, 1 - fonte de raios X, 2 - colimador, 3 - modulador, 30 - região de passagem, 31 - ranhura longa e estreita, 32 - coluna longa e estreita de aberturas, 310 - ranhura de “traseira curta”, 320 - abertura de diâmetro menor, 4 - detector, 5 - motor elétrico, e, 6 - controlador.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0048] As realizações específicas da presente revelação serão descritas doravante em detalhes, e exemplos das realizações específicas são ilustrados nos desenhos anexos, em que os números de referência semelhantes se referem a elementos semelhantes ou similares ao longo de todos os desenhos. As realizações específicas descritas doravante com referência aos desenhos anexos são exemplares e são destinadas a explicar e ilustrar a presente revelação, mas não devem ser interpretadas como uma limitação à presente revelação.
[0049] A presente revelação provê um dispositivo de formação de imagem de retrodifusão portátil e um método de formação de imagem deste.
Componentes e Construções
[0050] Referindo-se às Figuras 1-3, um dispositivo de formação de imagem de retrodifusão portátil 100, de acordo com a presente revelação, compreende principalmente: uma fonte de raios X 1, um colimador 2, um modulador 3, um detector 4, um motor elétrico 5 e um controlador 6.
[0051] A fonte de raios X 1 é um dispositivo de geração de raios X. A fonte de raios X 1 é comumente uma máquina de raios X.
[0052] O colimador 2 é configurado para restringir um raio emitido pela fonte de raios X 1 em um feixe em leque. O colimador 2 é feito de um material de proteção de raios X, como chumbo, tungstênio, cobre, aço, óxido de chumbo, óxido de tungstênio, ou similares, com espessura adequada, ou uma mistura de alguns deles. O colimador 2 é formado com uma fenda de colimação tendo uma determinada largura, de modo que os raios X possam passar através da fenda de colimação livremente, formando o feixe em leque.
[0053] O modulador 3 é um dispositivo de formação de um feixe espacialmente modulado. O modulador 3, geralmente, assume uma forma de anel circular, e uma região de passagem de raios X 30 (que é uma região branca que permite que os raios X passem através dela livremente e tendo uma determinada forma geométrica) é formada no anel e é configurada para permitir que o feixe de raios X correspondente ao tamanho real a mais de um ponto de pixel para uma imagem passar através dela livremente. O modulador 3 é feito de material de proteção de raios X, como chumbo, tungstênio, cobre, aço, óxido de chumbo, óxido de tungstênio, ou similares, com espessura adequada, ou uma mistura de alguns deles. A região de passagem de raios X 30 é formada no anel circular do modulador 3. O modulador 3 pode girar, e tem seu eixo de rotação perpendicular a um plano do feixe em leque.
[0054] A região de passagem 30 é uma região branca aberta no material de proteção e que permite que os raios X passem através dela livremente e tendo uma determinada forma geométrica. Por exemplo, a região de passagem 30 consiste em diversas ranhuras 31 tendo determinados comprimentos e diâmetros uniformes, e uma proporção de comprimento-largura de cada ranhura 31 é determinada de acordo com as necessidades reais e varia em 2:1~50:1, sua direção de comprimento é compatível com uma direção de velocidade linear do anel; para outro exemplo, a região de passagem 30 consiste em diversos conjuntos de aberturas 32 estritamente adjacentes entre si, e o número de cada conjunto de aberturas 32 pode ser variado em 2~50, e uma direção de disposição das aberturas 32 é compatível com a direção de velocidade linear de rotação do anel.
[0055] O feixe em leque forma um fluxo de feixe de raio com determinada forma predefinida, após passar através do colimador 2 e, então, através da região de passagem 30 do modulador. Quando o modulador 3 girar, o fluxo de feixe de raio pode mudar continuamente de maneira espacial, isto é, uma modulação espacial é alcançada.
[0056] O escaneamento “flying-spot” tradicional é formar um fluxo de feixe modulado espacialmente de “ponto”, enquanto, de acordo com a presente revelação, um fluxo de feixe modulado espacialmente de “linha” é formado e, assim, é denominado como um escaneamento “flying line”.
[0057] Devido a diversos fluxos de feixe de “ponto” serem providos no modo “flying-line” em um momento, a dosagem de saída no modo “flying-line” é diversas vezes maior do que no modo de escaneamento “flying-spot”, e o aumento de dosagem é útil fundamentalmente para reduzir oscilação aleatória do sinal e melhorar a proporção de sinal para ruído do sinal.
[0058] O detector 4 recebe os raios X, difundidos por um objeto a ser inspecionado e gera um sinal de difusão. Por exemplo, o detector 4 adsorve o raio, difundido por um objeto a ser inspecionado, do fluxo de feixe “flying-line”, e ainda o converte em um sinal digital a ser processado de acordo com o ângulo de rotação do modulador 3.
[0059] O motor elétrico 5 é configurado para prover uma energia, por exemplo, para acionar o modulador 3 para girar em uma determinada velocidade angular.
[0060] O controlador 6 controla a rotação do modulador 3, e adquire informações angulares do modulador 3 e o sinal de difusão do detector 4. Por exemplo, o controlador 6 controla diretamente o motor elétrico 5 para controlar a velocidade angular de rotação, enquanto adquire informações angulares do modulador 3 e do sinal de difusão do detector 4.
Breve Descrição do Método de Formação de Imagem
[0061] No dispositivo de formação de imagem de retrodifusão portátil 100, de acordo com a presente revelação, o “flying-line” se iguala a diversos “flyingspots” impactados no objeto a ser inspecionado ao mesmo tempo, da mesma forma, a maneira na qual as posições de escaneamento e sinais de difusão são em uma correspondência simplesmente de um para um no modo de escaneamento “flyingspot” tradicional não é aplicada no modo “flying-line” obviamente. É necessário decompor o sinal real de cada posição nos sinais. O método de formação de imagem é provido como segue:
[0062] por meio do modulador, o feixe de raios X correspondente em tamanho real a mais que um ponto de pixel é emitido, (no escaneamento “flying-spot” tradicional, um tamanho de um fluxo de feixe de lápis através de um dispositivo de modulação flying-spot em um tamanho real de um ponto de pixel de uma imagem);
[0063] os sinais de detector adquiridos em cada momento representam uma soma de uma pluralidade de pontos de pixel de uma imagem; por um algoritmo de formação de imagem, o valor de cada um dos pontos de pixel da imagem é decomposto dos sinais de detector.
[0064] No método de formação de imagem do dispositivo de formação de imagem de retrodifusão portátil 100, de acordo com a presente revelação, uma imagem de escaneamento final é alcançada por computação, de acordo com o algoritmo de formação de imagem, as informações angulares e os sinais de difusão adquiridos. Por exemplo, o algoritmo de formação de imagem opera no controlador 6, e a imagem de escaneamento final é alcançada por computação, de acordo com o algoritmo diferencial sucessivo, as informações angulares e os sinais de difusão adquiridos. Especificamente, o controlador 6 calcula, com base em um algoritmo diferencial sucessivo, um valor de diferença entre um sinal de difusão adquirido no momento e um sinal de difusão adquirido anteriormente; calcula, com base nas informações angulares adquiridas no momento, informações angulares espacialmente de emissão de um feixe de raios X atual, e determina uma posição do ponto de pixel, correspondente ao feixe de raios X atual e estando na imagem de formação de imagem, e um valor de compensação correspondente de acordo com as informações angulares espacialmente; e determina, com base no valor de diferença e no valor de compensação correspondente, um valor de ponto de pixel na posição do ponto de pixel correspondente ao feixe de raios X atual; de modo a obter uma imagem de escaneamento final.
[0065] De acordo com o dispositivo de formação de imagem de retrodifusão portátil 100 e o método de formação de imagem do dispositivo de formação de imagem de retrodifusão portátil, de acordo com a presente revelação, as realizações sobre as configurações da região de passagem de raios X 30 no modulador 3 e os algoritmos de valores dos pontos de pixel no método de formação de imagem são apresentados como segue.
Primeira Realização
[0066] A região de passagem de raios X 30 no modulador 3 é projetada para ter uma configuração de ranhura.
[0067] A proporção de comprimento-largura de uma fenda de colimação no colimador 2 é n e a proporção de comprimento-largura da região de passagem 30 é m, 2 ^ m < n/2 (quando m = 1, é um modo de escaneamento flying-spot convencional com a formação de um orifício quadrado), isso quer dizer, o número de pontos em cada linha de escaneamento é n, um número de ponto máximo sendo abrangido pelo flying-line é m. E, i é o número de pontos de pixel de formação de imagem correspondente a um único feixe de raios X.
[0068] Uma vez que o modulador 3 gira, os sinais adquiridos pelo detector 3 são S1, S2, , Sn, iniciados a partir de quando a ranhura 31 acaba de entrar em uma variação da fenda de colimação, e valores dos pontos de pixel para exibir na imagem de escaneamento final são P1, P2, , Pn, então, as fórmulas de cálculo dos valores dos pontos de pixel são como segue.
Figure img0005
Segunda Realização
[0069] A região de passagem de raios X 30 no modulador 3 é projetado para ter uma configuração de aberturas.
[0070] Uma proporção de comprimento-largura de uma fenda de colimação no colimador 2 é n, a região de passagem 30 é projetada para ter uma coluna longa e estreita de uma série de aberturas 32, em que o número das aberturas é m (quando m = 1, é um modo de escaneamento flying-spot convencional com a formação de orifício circular), isso quer dizer, o número de pontos em cada linha de escaneamento é n, um número máximo de pontos sendo abrangido por flying-line é m. E, i é o número de pontos de pixel de formação de imagem correspondente a um único feixe de raios X.
[0071] Uma vez que o modulador 3 gira, os sinais adquiridos pelo detector 3 são S1, S2, , Sn, iniciados a partir de quando as aberturas 32 acabam de entrar em uma variação da fenda de colimação, e valores dos pontos de pixel para exibir na imagem de escaneamento final são P1, P2, , Pn, então, as fórmulas de cálculo dos valores dos pontos de pixel são como segue.
Figure img0006
Terceira Realização
[0072] A região de passagem de raios X 30 no modulador 3 é projetada para ter outra configuração de ranhura.
[0073] Uma proporção de comprimento-largura de uma fenda de colimação no colimador 2 é n, a região de passagem 30 é projetada para ter uma ranhura 31, com uma ranhura de “traseira curta” 310 (isto é, com uma extremidade de diâmetro menor 310) em sua extremidade em uma direção contrária à rotação, um comprimento da ranhura de “traseira curta” 310 se iguala a uma largura da ranhura 31, enquanto uma largura da ranhura de “traseira curta” 310 é menor que a largura da ranhura 31, com um coeficiente de proporção de α (α < 1). Uma proporção de comprimento-largura da ranhura 31 junto à ranhura de “traseira curta” 310 é m, 2 < m < n/2, isso quer dizer, o número de pontos em cada linha de escaneamento é n, um número de ponto máximo sendo abrangido pelo flying-line é m. E, i é o número de pontos de pixel de formação de imagem correspondente a um único feixe de raios X.
[0074] Uma vez que o modulador 3 gira, os sinais adquiridos pelo detector 3 são S1, S2, , Sn, iniciados a partir de quando a ranhura 31 acaba de entrar em uma variação da fenda de colimação, e valores dos pontos de pixel para exibir na imagem de escaneamento final são P1, P2, , Pn, então, as fórmulas de cálculo dos valores dos pontos de pixel são como segue.
Figure img0007
[0075] Esta configuração pode reduzir rapidamente a influência dos sinais anteriores nos sinais posteriores, alcançando melhor efeito de imagem.
Quarta Realização
[0076] A região de passagem de raios X 30 no modulador 3 é projetada para ter outra configuração de aberturas.
[0077] Uma proporção de comprimento-largura de uma fenda de colimação no colimador 2 é n, a região de passagem 30 é projetada para ter uma série de aberturas 32 conectadas entre si e incluindo uma abertura de diâmetro menor 320, em que um diâmetro da abertura de diâmetro menor 320 é menor do que a das aberturas normais 32, e um coeficiente de proporção de α (α < 1). O número total da coluna longa e estreita de aberturas 32 junto à abertura de diâmetro menor 320 é m, 2 < m < n / 2, isso quer dizer, o número de pontos em cada linha de escaneamento é n, um número de pontos máximo sendo abrangido pelo flying-line é m. E, i é o número de pontos de pixel de formação de imagem correspondente a um único feixe de raios X.
[0078] Uma vez que o modulador 3 gira, os sinais adquiridos pelo detector 3 são S1, S2, , Sn, iniciados a partir de quando a coluna de aberturas 32 acaba de entrar em uma variação da fenda de colimação, e valores dos pontos de pixel para exibir em uma imagem de escaneamento final são P1, P2, , Pn, então, fórmulas de cálculo dos valores dos pontos de pixel são como segue.
Figure img0008
[0079] Esta configuração pode reduzir rapidamente a influência dos sinais anteriores nos sinais posteriores, alcançando melhor efeito de imagem.
[0080] Assim, pode ser visto a partir do mencionado acima que, com o dispositivo de formação de imagem de retrodifusão portátil e o método de formação de imagem do dispositivo de formação de imagem de retrodifusão portátil, de acordo com a presente revelação, pelo modo de escaneamento “flying-line”, a dosagem de saída da máquina de raios X é grandemente aumentada de fato, enquanto mantém o tempo de escaneamento inalterado. Devido ao objeto a ser escaneado serem produtos em vez de ser humano, uma grande dosagem de saída não causará um risco na segurança de radiação do objeto a ser inspecionado.
[0081] Entretanto, a dosagem de saída no modo de escaneamento “flying-line” é diversas vezes maior do que no modo de escaneamento “flying-spot”, e o aumento de dosagem é útil fundamentalmente para reduzir a oscilação aleatória do sinal e melhorar a proporção de sinal para ruído do sinal.
[0082] As realizações específicas acima da presente revelação explicam meramente de maneira exemplar os princípios e vantagens da presente revelação, mas não limitam a presente revelação. Será percebido pelos técnicos no assunto que quaisquer alterações e modificações feitas na presente revelação sem desviar dos princípios e espírito da presente revelação estão dentro do escopo da presente revelação, cujo escopo é definido nas reivindicações.

Claims (18)

1. DISPOSITIVO DE FORMAÇÃO DE IMAGEM DE RETRODIFUSÃO PORTÁTIL (100), caracterizado por compreender: uma fonte de raios X (1), configurada para gerar raios X; pelo menos um colimador (2), configurado para colimação dos raios X; um modulador (3), configurado para circundar a fonte de raios X (1) e capaz de girar ao redor da fonte de raios X (1), o modulador (3) sendo formado com pelo menos uma região de passagem de raios X (30) que permite que um feixe de raios X que corresponde a mais de um ponto de pixel para uma imagem de formação de imagem passar através dela; um detector (4), configurado para receber raios X difundidos, que são gerados após o feixe de raios X modulado pelo modulador (3) ser difundido por um objeto a ser inspecionado, e para gerar um sinal de difusão correspondente; e um controlador (6), configurado para adquirir informações angulares da região de passagem de raios X (30) e do sinal de difusão do detector (4); em que o controlador (6) é ainda configurado para: calcular, com base em um algoritmo diferencial sucessivo, um valor de diferença entre um sinal de difusão adquirido no momento e um sinal de difusão adquirido anteriormente; calcular, com base nas informações angulares adquiridas no momento, informações angulares espacialmente de emissão de um feixe de raios X atual; determinar uma posição do ponto de pixel, correspondente ao feixe de raios X atual, na imagem de formação de imagem, e um valor de compensação correspondente de acordo com as informações angulares espacialmente; e determinar, com base no valor de diferença e o valor de compensação correspondente, um valor de ponto de pixel na posição do ponto de pixel correspondente ao feixe de raios X atual, de modo a obter uma imagem de escaneamento final.
2. DISPOSITIVO (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo controlador (6) ser ainda configurado para controlar a rotação do modulador (3).
3. DISPOSITIVO (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo modulador (3) assumir uma forma de anel circular tendo um eixo central da fonte de raios X (1) como seu eixo, e a pelo menos uma região de passagem de raios X (30) ser formada em uma superfície de anel da forma de anel circular.
4. DISPOSITIVO (100), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o pelo menos um colimador (2) corresponder a pelo menos uma região de passagem de raios X (30), o colimador (2) assume uma forma setorial e é provido entre a região de passagem de raios X (30) correspondente do modulador (3) e da fonte de raios X (1), e a região de passagem de raios X (30) correspondente é projetada para ser perpendicular a uma superfície em forma de setor do colimador (2).
5. DISPOSITIVO (100), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a pelo menos uma região de passagem de raios X (30) ser projetada para ter uma configuração de ranhura longa e estreita.
6. DISPOSITIVO (100), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a pelo menos uma região de passagem de raios X (30) ser projetada para ter uma configuração de uma coluna longa e estreita de aberturas (32), formada por uma série de aberturas conectadas umas às outras.
7. DISPOSITIVO (100), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a pelo menos uma região de passagem de raios X (30) ser projetada para ter uma configuração de uma ranhura longa e estreita (31) com uma extremidade de diâmetro menor.
8. DISPOSITIVO (100), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a pelo menos uma região de passagem de raios X (30) ser projetada para ter uma configuração de uma coluna longa e estreita de aberturas (32), formada por uma série de aberturas conectadas umas às outras e incluindo uma abertura de diâmetro menor (320).
9. MÉTODO DE FORMAÇÃO DE IMAGEM DE RETRODIFUSÃO PORTÁTIL, caracterizado por compreender: geração, por uma fonte de raios X (1), de raios X; colimação, por um colimador (2), dos raios X; passagem de um feixe de raios X que corresponde a mais de um ponto de pixel através de pelo menos uma região de passagem de raios X (30) de um modulador (3), o modulador (3) sendo configurado para circundar a fonte de raios X (1) e ser capaz de girar ao redor da fonte de raios X (1), o modulador (3) sendo formado com a pelo menos uma região de passagem de raios X (30); recepção, por um detector (4), de raios X difundidos, que são gerados após o feixe de raios X modulado pelo modulador (3) ser difundido por um objeto a ser inspecionado, e geração de um sinal de difusão correspondente pelo detector (4); e aquisição, por um controlador (6), de informações angulares do modulador (3) e do sinal de difusão do detector (4); em que o controlador (6) é configurado para: calcular, com base em um algoritmo diferencial sucessivo, um valor de diferença entre um sinal de difusão adquirido no momento e um sinal de difusão adquirido anteriormente; calcular, com base em informações angulares adquiridas no momento, informações angulares espacialmente de emissão de um feixe de raios X atual; determinar uma posição do ponto de pixel, correspondente ao feixe de raios X atual, na imagem de formação de imagem, e um valor de compensação correspondente de acordo com as informações angulares espacialmente; e determinar, com base no valor de diferença e no valor de compensação correspondente, um valor de ponto de pixel na posição do ponto de pixel correspondente ao feixe de raios X atual, de modo a obter uma imagem de escaneamento final.
10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo controlador (6) ser ainda configurado para controlar a rotação do modulador (3).
11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a pelo menos uma região de passagem de raios X (30) ser projetada para ter uma configuração de ranhura longa e estreita.
12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por, se uma proporção de comprimento-largura de uma fenda de colimação no colimador (2) for n e uma proporção de comprimento-largura da pelo menos uma região de passagem de raios X (30) for m, 2 ^ m < n/2, e i ser o número de pontos de pixel de formação de imagem correspondente a um único feixe de raios X, os sinais adquiridos pelo detector são Si, S2, , Sn, iniciados a partir de quando a pelo menos uma região de passagem de raios X (30) logo entrar em uma variação da fenda de colimação, e valores do pontos de pixel para exibição na imagem de escaneamento final são Pi, P2, , Pn, então, fórmulas de cálculo dos valores dos pontos de pixel são como segue:
Figure img0009
13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação i0, caracterizado por a pelo menos uma região de passagem de raios X (30) ser projetada para ter uma configuração de uma coluna longa e estreita de aberturas (32), formada por uma série de aberturas conectadas umas às outras.
14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação i3, caracterizado por, se uma proporção de comprimento-largura de uma fenda de colimação no colimador (2) for n e a proporção de comprimento-largura da pelo menos uma região de passagem de raios X (30) for m, 2 < m < n/2, e i ser o número de pontos de pixel de formação de imagem correspondente a um único feixe de raios X, os sinais adquiridos pelo detector são Si, S2, , Sn, iniciados a partir de quando a pelo menos uma região de passagem de raios X (30) logo entrar em uma variação de fenda de colimação, e os valores dos pontos de pixel para exibir na imagem de escaneamento final são P1, P2, , Pn, então, as fórmulas de cálculo dos valores dos pontos de pixel são como segue:
Figure img0010
15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por pelo menos uma região de passagem de raios X (30) ser projetada para ter uma configuração de uma ranhura longa e estreita (31) com uma extremidade de diâmetro menor.
16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por, se uma proporção de comprimento-largura de uma fenda de colimação no colimador (2) for n e uma proporção de comprimento-largura da pelo menos uma região de passagem de raios X (30) for m, 2 ^ m < n/2, um coeficiente de proporção de comprimento-largura da extremidade de diâmetro menor ser α, e i ser o número de pontos de pixel de formação de imagem correspondente a um único feixe de raios X, os sinais adquiridos pelo detector são SI, S2, , Sn, iniciados a partir de quando a pelo menos uma região de passagem de raios X (30) logo entrar em uma variação da fenda de colimação, e valores dos pontos de pixel para exibir na imagem de escaneamento final são Pi, P2, , Pn, então, as fórmulas de cálculo dos valores dos pontos de pixel são como segue:
Figure img0011
17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a pelo menos uma região de passagem de raios X (30) ser projetada para ter uma configuração de uma coluna longa e estreita de aberturas (32), formada por uma série de aberturas conectadas umas às outras e incluindo uma abertura (320) de diâmetro menor.
18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por, se uma proporção de comprimento-largura de uma fenda de colimação no colimador (2) for n e uma proporção de comprimento-largura da pelo menos uma região de passagem de raios X (30) for m, 2 ^ m < n/2, um coeficiente de proporção de diâmetro entre a abertura (320) de diâmetro menor e uma abertura (32) de diâmetro normal ser α, e i ser o número de pontos de pixel de formação de imagem correspondente a um único feixe de raios X, os sinais adquiridos pelo detector são Si, S2, , Sn, iniciados a partir de quando a pelo menos uma região de passagem de raios X (30) logo entrar em uma variação da fenda de colimação, e os valores dos pontos de pixel para exibição em uma imagem de escaneamento final são Pi, P2, , Pn, então, as fórmulas de cálculo dos valores dos pontos de pixel são como segue:
Figure img0012
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