CN102460703A - 用于高数据率的x 射线层析扫描仪的成像、数据捕获、数据传输和数据分发方法以及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有源探测器模块的X射线系统，其包括：X射线源和探测器，用于扫描检查对象；连接到源探测器模块的扫描引擎，用于从源探测器模块中收集扫描数据；连接到扫描引擎的图像重建引擎，用于将收集到的扫描数据转换为一个或多个X射线图像；以及与源探测器模块、扫描引擎和图像重建引擎中的至少一个连接的扫描控制器，用于连接优化X射线系统的操作。

Description

用于高数据率的X 射线层析扫描仪的成像、数据捕获、数据传输和数据分发方法以及系统

相关申请的交叉引用

本申请基于2009年5月26日提交的美国临时专利申请No.61/181,077，用作优先权。

本申请还是2009年6月16日提交的美国专利申请No.12/485,897的部分继续申请，美国专利申请No.12/485,897是2005年10月25日提交的美国专利申请No.10/554,656的继续，且现在被授予美国专利号7,564,939，其是2004年4月23日提交的PCT/GB04/01729的371国家阶段申请且继而基于2003年4月25日提交的英国申请No.0309387.9，用作优先权。

本申请还是2009年2月16日提交的美国专利申请No.12/371,853的部分继续申请，美国专利申请No.12/371,853是2005年10月25日提交的美国专利申请No.10/554,975的继续，且现在被授予美国专利号7,512,215，其是2004年4月23日提交的PCT/GB2004/01741的371国家阶段申请且继而基于2003年4月25日提交的英国专利申请No.0309383.8，用作优先权。

本申请还是2010年1月3日提交的美国专利申请No.12/651,479的部分继续申请，美国专利申请No.12/651,479是2005年10月25日提交的美国专利申请No.10/554,654的继续，且现在被授予美国专利号7,664,230，其是2004年4月23日提交的PCT/GB2004/01731的371国家阶段申请其继而基于2003年4月25日提交的英国专利申请No.0309371.3，用作优先权。

本申请还是2009年2月2日提交的美国专利申请No.12/364,067的部分继续申请，美国专利申请No.12/364,067是2008年2月19日提交的美国专利申请No.12/033,035的继续，且现在被授予美国专利号7,505,563，其是2005年10月25日提交的美国专利申请No.10/554,569的继续，且现在被授予美国专利号7,349,525，其是2004年4月23日提交的PCT/GB04/001732的371国家阶段申请且继而基于2003年4月25日提交的英国专利申请No.0309374.7，用作优先权。

本申请还是2010年4月12日提交的美国专利申请No.12/758,764的部分继续申请，美国专利申请No.12/758,764是2008年9月16日提交的美国专利申请No.12/211,219的继续，且现在被授予美国专利号7,724,868，其是2005年10月25日提交的美国专利申请No.10/554,655的继续，且现在被授予美国专利号7,440,543，其是2004年4月23日提交的PCT/GB2004/001751的371国家阶段申请且继而基于2003年4月25日提交的英国专利申请No.0309385.3，用作优先权。

本申请还是2010年1月29日提交的美国专利申请No.12/697,073的部分继续申请，美国专利申请No.12/697,073是2005年10月25日提交的美国专利申请No.10/554,570的继续，且现在被授予美国专利号7,684,538，其是2004年4月23日提交的PCT/GB2004/001747的371国家阶段申请且继而基于2003年4月25日提交的英国专利申请No.0309379.6，用作优先权。

本申请还是2008年6月13日提交的美国专利申请No.12/097,422，以及2008年6月19日提交的美国专利申请No.12/142,005的部分继续申请，这两个申请均为2006年12月15日提交的PCT/GB2006/004684的371国家阶段申请，其继而基于2005年12月16日提交的英国专利申请No.0525593.0，用作优先权。

本申请还是2009年6月4日提交的美国专利申请No.12/478,757的部分继续申请，美国专利申请No.12/478,757是2009年2月2日提交的美国专利申请No.12/364,067的继续，美国专利申请No.12/364,067是2008年2月19日提交的美国专利申请No.12/033,035的继续，且现在被授予美国专利号7,505,563，其是2005年10月25日提交的美国专利申请No.10/554,569的继续，且现在被授予美国专利号7,349,525，其是2004年4月23日提交的PCT/GB04/001732的371国家阶段申请且继而基于2003年4月25日提交的英国专利申请No.0309374.7，用作优先权。此外，美国专利申请号基于2008年7月15日提交的英国专利申请号0812864.7，用作优先权。

本申请还是2010年2月25日提交的美国专利申请No.12/712,476的部分继续申请，美国专利申请No.12/712,476基于2009年2月26日提交的美国临时专利申请No.61/155,572以及2009年2月25日提交的英国专利申请No.0903198.0，用作优先权。

通过引用将上述每个PCT、外国和美国申请、及其任何相关申请的全部内容合并于此。

技术领域

申请人开发了新一代X射线系统，其在单个真空壳体内实施具有多于一个电子枪以及一个或多个高电压阳极的X射线源。

背景技术

静电控制下的电子枪的迅速开关启动了X射线管的有效焦斑(focalspot)的快速移动以及层析(tomographic)X射线扫描数据集的迅速产生，而无需使用移动部件。通过适当设置电子枪的发射次序，可以在比传统系统高得多的速率上收集X射线投影数据的最优集。

从而，因为申请人的最新一代X射线层析系统能够高速产生很高分辨率的层析X射线数据，所以许多新数据捕获以及数据传输和分发系统被使能和/或需要，以充分利用和/或最佳管理这些高数据率系统。例如，当前存储系统和数据传输网络不能在没有过度延迟的情况下有效地将大量图像数据传送到操作者工作站的网络。此外，这样的延迟随着网络上的图像产生系统的数目的增加而增加并随着分析图像所需要的操作者的数量的增加而增加。

因此，需要改善数据捕获、传输和分发系统来充分利用和/或最佳管理高速(例如大于1G比特/秒的数据率)产生的高分辨率X射线数据。

发明内容

在实施例中，本发明提供一种X射线系统，包括：源探测器模块，包括多个X射线源和探测器用于扫描检查对象；扫描引擎，连接到源探测器模块，用于从源探测器模块收集扫描数据；图像重建引擎，连接到扫描引擎，用于将收集到的扫描数据转换为一个或多个X射线图像；以及扫描控制器，与源探测器模块、扫描引擎和图像重建引擎中的至少一个、以及用户输入模块连接，用于基于通过用户输入模块获得的用户限制条件、扫描数据、以及X射线图像数据中的至少一个而提供控制信息，所述控制信息动态地优化X射线系统的操作。X射线系统还包括：连接到图像重建引擎的数据可视化引擎，用于将图像数据呈现到人可读的屏幕；以及连接到源探测器模块、扫描引擎和图像重建引擎中的一个或多个的一个或多个存储设备，用于存储从它们获得的数据。

在实施例中，扫描引擎协调源探测器模块，并且以逐扫描(scan-by-scan)为基础以及在扫描内是可编程的，从而允许迅速重新优化源探测器模块。扫描控制器通过分析扫描数据来识别一个或多个包括所需信息的区域，以及控制扫描引擎仅从对应于一个或多个识别的区域的X射线源和探测器中收集扫描数据，而优化扫描引擎。在实施例中，通过使用正弦图分析扫描数据来获得感兴趣的区域，所述正弦图包括来自布置在水平行上的每个探测器的数据以及来自布置在连续行中的每个X射线源旋转角度的数据，以形成二维数据集，并且通过获得对应于检查对象中的至少两个需求点的完整正弦图数据集的轨迹而获得感兴趣的区域。

在实施例中，扫描控制器通过提供指引图像重建引擎仅将扫描数据的预定义部分转换为X射线图像的控制信息而优化图像重建引擎。此外，扫描控制器控制扫描引擎在扫描方向上产生第一空间分辨率以及在扫描平面中产生第二空间分辨率，所述第一空间分辨率低于第二空间分辨率。而且，扫描控制器还动态地控制扫描引擎收集的扫描数据的空间分辨率，所控制的数据被传递给图像重建引擎用于产生可变分辨率图像数据。

在另一实施例中，本发明提供一种图像传输系统，包括：多个X射线系统，用于通过使用X射线检查一个或多个对象以及产生每个对象的至少一个三维(3D)图像；多个3D引擎，每个3D引擎至少连接一个X射线系统，用于通过处理X射线系统生成的每个3D图像来获得一个或多个二维(2D)图像，所述2D图像是3D图像的投影；至少一个网络调度器，通过专用网络链接连接到每个3D引擎，用于将一个或多个2D图像呈现给一个或多个操作者用于人工检查，每个操作者检查2D图像来获得一个或多个预定义的特性，网络调度器在接收到对对应的3D图像的请求时将对应的3D图像呈现给操作者用于检查；以及至少一个存储阵列，通过高速专用网络链接连接每个X射线系统，用于存储一个或多个3D图像和2D图像。

在另一实施例中，本发明关注一种图像传输系统，包括多个X射线系统，用于通过使用X射线检查一个或多个对象并且生成每个对象的至少一个三维图像；多个引擎，每个引擎与至少一个X射线系统连接，用于通过处理所述X射线系统产生的每个图像而获得一个或多个二维图像，所述二维图像是所述三维图像的投影；至少一个网络调度器，其通过网络链接连接到每个三维引擎，用于将所述一个或多个二维图像呈现给一个或多个操作者用于人工检查，其中所述网络调度器将对应的三维图像呈现给操作者，用于在接收到对这种三维图像的请求时进行检查；以及至少一个存储阵列，其通过高速专用网络链接与每个所述X射线系统连接，用于存储一个或多个所述三维图像和所述二维图像。

在另一实施例中，本发明关注一种X射线系统，包括：多个探测器，用于生成原始X射线数据；扫描引擎，连接到所述多个探测器，用于接收所述原始X射线数据并生成经校准的X射线数据；图像重建引擎，连接到所述扫描引擎，用于将所述经校准的X射线数据转换为一个或多个经处理的X射线图像；以及扫描控制器，与所述扫描引擎或图像重建引擎中的至少一个以及所述多个探测器连接，其中所述扫描控制器接收所述原始X射线数据，并动态地调制所述扫描引擎对所述原始X射线数据的处理或所述图像重建引擎对所述经校准的X射线数据的处理中的至少一个。

所述X射线系统还包括用户输入，其中所述用户输入从用户接收控制信息，并且其中所述扫描控制器使用所述控制信息来动态地调制所述扫描引擎对所述原始X射线数据的处理或所述图像重建引擎对所述经校准的X射线数据的处理中的至少一个。所述原始X射线数据为透射数据。所述原始X射线数据为反向散射数据。所述X射线系统还包括数据可视化引擎，连接到所述图像重建引擎，用于将经处理的X射线图像呈现到人可读的屏幕。所述X射线系统还包括一个或多个存储设备，连接到所述多个探测器中的一个或多个、所述扫描引擎以及所述图像重建引擎，用于存储从所述多个探测器、所述扫描引擎以及所述图像重建引擎获得的数据。

所述扫描控制器通过分析所述原始X射线数据以及识别一个或多个包括所需信息的区域来动态地调制所述扫描引擎对所述原始X射线数据的处理。所述一个或多个包括所需信息的区域是所述多个探测器探测到的所有区域的子集，例如不是所有区域都包含所需信息，并且仅那些包含所需信息的区域才接受校准或图像处理。

所述扫描控制器向所述扫描引擎发出指令，以仅处理来自对应于所述一个或多个包括所需信息的区域的探测器的原始X射线数据。所述扫描控制器向所述图像重建引擎发出指令，以仅处理来自对应于所述一个或多个包括所需信息的区域的探测器的经校准的X射线数据。所述X射线系统还包括数据可视化引擎，其中所述数据可视化引擎从所述图像重建引擎接收对应于所述一个或多个包括所需信息的区域的多个坐标。

在另一实施例中，所述X射线系统包括：具有扫描旋转的辐射源；多个探测器，用于生成原始X射线数据；扫描引擎，连接到所述多个探测器，用于接收所述原始X射线数据并生成经校准的X射线数据；图像重建引擎，连接到所述扫描引擎，用于将所述经校准的X射线数据转换为一个或多个经处理的X射线图像；以及扫描控制器，与所述扫描引擎或图像重建引擎中的至少一个以及所述多个探测器连接，其中所述扫描控制器接收所述原始X射线数据，并基于所述原始X射线数据动态地调制所述辐射源或扫描引擎中的至少一个。所述扫描控制器向所述扫描引擎发出指令，以基于所述原始X射线数据修改扫描的空间分辨率。通过在扫描方向上生成第一空间分辨率以及在扫描平面上生成第二空间分辨率来修改所述空间分辨率，所述第一空间分辨率与所述第二空间分辨率不同。

所述扫描控制器向所述扫描引擎发出指令，以生成扫描中的第一分辨率和所述扫描中的第二分辨率，其中所述第一分辨率与第二分辨率不同。所述扫描引擎将所述具有第一分辨率和第二分辨率的扫描传送给所述图像重建引擎。所述图像重建引擎基于所述具有第一分辨率和第二分辨率的扫描生成具有可变分辨率的图像数据。所述图像重建引擎生成具有粗像素、中粒度像素或高粒度像素的至少一个区域的图像数据。所述扫描控制器向所述扫描引擎或辐射源中的至少一个发出指令，以控制所述辐射源的旋转速率。

附图说明

图1为本发明的X射线系统的一个实施例的框图；

图2描绘了与检查对象相关的成像区域；

图3描绘了本发明生成的示例性正弦图；

图4描绘了基于扫描对象的可变扫描；

图5为扫描对象的可变像素水平的示例性示意图；

图6为具有改善的数据传输的X射线系统集合的图；

图7描绘了从全部三维数据集导出的示例性二维图像。

具体实施方式

通过引用合并到这里的上述申请中公开的X射线系统能够迅速并实时地控制X射线源的轨迹。本发明基于调查中的对象的特性和所需的检查决定的质量两者，通过动态地控制X射线源的轨迹以及动态地改变图像重建方法而利用这种能力。这种动态系统优化可以具有多个益处，包括扫描剂量的减少、计算复杂度的降低和数据带宽的减少。可以使用相同及相关优化方法实现其它目的。

为了使本领域普通技术人员能够实践本发明而提供以下公开。仅为示例目的而提供示例性实施例，并且各种修改对于本领域的技术人员而言是显而易见的。此处定义的一般原理可以在不背离本发明的精神和范围的情况下适用于其它实施例和应用。并且，使用的术语和措词是为了描述示例性实施例目的并且不应被视为限制。因此，本发明符合包含多个替代、修改以及与所公开的原理和特征一致的等同体的最大范围。为清晰起见，有关在与本发明相关的技术领域中公知的技术材料的细节未被详细描述，以免不必要地使本发明令人费解。

将在如附图所示的实施例的背景下讨论本发明。参考图1，示出了X射线系统构造的一个实施例。X射线系统100包括一组X射线源和X射线探测器105，X射线探测器105能够收集关于检查中的对象的信息。该组源和探测器(传感器)105在一个实施例中被设置为产生适用于层析图像重建的透射X射线数据组。替代地，在另一实施例中，该组源和传感器105被设置为产生一组衍射X射线数据或一组反向散射X射线数据。替代地，在再一实施例中，源和传感器105被设置为产生一组立体透射X射线数据。本领域的普通技术人员应意识到，本发明可以适用于其它源和传感器布局(geometry)。

如图1所示，扫描引擎110协调检查中的对象的扫描以及从X射线源和探测器105的信息收集。扫描引擎110可以以逐扫描(scan-by-scan)为基础编程，而且在扫描中允许迅速重新优化X射线系统100。

如图1所示，图像重建引擎115获取由扫描引擎110输出的原始数据和/或经校准的数据，并将此数据转换为可识别的图像数据组或经处理的数据组。应认识到可以由预处理器产生经校准的数据，预处理器是扫描引擎110的一部分并且也可以被看作是图像重建引擎115的第一级。

例如，假设扫描引擎110通常提供一组经校准的透射X射线投影数据。图像重建引擎115获取此投影数据，并使用多个处理技术(诸如将投影数据转换回2维或3维层析X射线图像的滤波反向投影(filtered backprojection)将此数据转换为X射线图像。如此处所使用的，原始数据是指直接从一个或多个探测器传送的数据或者还未接受校准或归一化的探测器数据。已被校准或归一化的原始数据称为经校准的数据。经处理的数据或图像数据是已经穿过一个或多个滤波器的经校准的数据。

可选地，来自图像重建引擎115的经处理的数据被传递给可选数据可视化引擎120。数据可视化引擎120获取重建的图像数据并将其呈现到人可读的屏幕上。在一个实施例中，该数据可视化引擎120能够执行如插值、三维投影到二维图像、以及基于重建的图像密度、材料类型或其它所需参数的图像着色等功能。

在一个实施例中，为X射线图像数据存档提供诸如RAID(独立盘的冗余阵列)阵列、硬盘组或者其它存储系统的存储设备125。专业人士将理解，存储设备125必须能够存储来自信号链中任何点的数据，而不仅仅是在数据可视化引擎的输出处的数据。

扫描控制器130能够解析从成像链中的所有组件输出的X射线图像数据。扫描控制器130还能够将控制信息输出到成像链中的所有组件。以这种方式，扫描控制器130能够优化整个系统操作。

扫描控制器130还接收来自用户输入台135的输入数据，其中用户可以通过例如与计算设备通信的触摸屏、鼠标或者键盘，输入他们对图像优化处理的限制条件。例如，在安检系统中，用户可以选择当前威胁等级(例如高、中或低)。在医疗系统中，用户可以选择剂量或空间分辨率限制条件(例如高诊断质量，低剂量)。

扫描控制器130因此从两个不同的源(即用户限制条件和X射线图像数据)获取输入，并根据用户限制条件执行处理X射线图像数据的方法，以便连续并动态地重新优化X射线源和探测器105、扫描引擎110、图像重建引擎115和/或数据可视化引擎120的操作。

应该认识到，通过硬件(诸如包括至少一个处理器的服务器)执行存储在诸如RAM、ROM、硬盘或其它存储结构中的多个程序指令使能这里所描述的X射线源和探测器105、扫描引擎110、图像可视化引擎115和/或数据可视化引擎120的功能和特征。可以将各种引擎集成到彼此远程或本地的一个或更多个服务器中。X射线系统的组件因此可以是彼此本地或远程的，可以被集成到单一服务器中或通过网络分布在多个服务器中，以及/或者可以通过任何有线或无线形式的发送和接收而彼此通信。还应该认识到，每个引擎包括至少一个数据接收器、数据发送器以及能够执行存储在存储器中的多个程序指令的数据处理器，以执行如这里所描述的引擎的功能和特征。

参考图2，在一个实施例中，本发明的层析X射线成像系统将部分填充成像区域205的对象210成像。常规地，使用旋转架台(gantry)X射线源，并且对所有投影角度以及从所有探测器元件累积投影数据。当仅X射线检查区域的一部分被相关对象实际填充时收集和处理所有这些数据在计算上是高成本的。用户通常对X射线检查区域中被空气225或对象支架220填充的部分不感兴趣。

在一个实施例中，该扫描情形可以按下述方法改进。扫描控制器130首先分析X射线系统产生的原始扫描数据，而不是扫描和处理整个成像区域205。将图像数据的包含相关信息的区域与不包含相关数据的区域区分。如图3所示，正弦图300可以被用于察看所述数据。图300在水平行中布置来自每个探测器(从-d/2通过0到+d/2，其中d＝投影中探测器的总数)的数据，并在连续行(consecutive rows)中布置来自每个源旋转角度(从Phi_1到Phi_n，其中n＝投影角度的数量)的数据，以形成二维数据集。图中还示出对象中标记为A305和B315的两个点的完整正弦数据集的轨迹。

在本发明中，一旦收集到正弦图的第一条线(Phi_1)，就推理得知在所有其它投影角度上将要收集正弦图的哪个部分。因此，扫描控制器可以优化扫描引擎，以仅收集和处理来自那些实际需要的探测器元件的数据，例如，将真实产生相关数据的探测器元件，从而节省前端数据带宽和计算机电力。

数学上，通过Radon变换(Radon Transform)将正弦图数据向前联系到反向投影的图像。在这个变换下，正弦图中的每个点代表通过重建的图像的一个反向投影的线。因为正弦图的哪些部分包含有用数据并因此由扫描引擎收集这些部分是已知的，所以限制图像重建引擎，以仅过滤和反向投影正弦图数据的有价值部分。这可以在图像重建引擎中节省大量计算消耗。

图像重建引擎通常被设计为以完全重建图像切片速率准许整个图像重建循环的完全图像重建。很多时候，仅图像重建循环中的一部分具有对象，并且可以利用便宜地多的图像重建引擎提供设计为使用扫描控制器的系统，所述图像重建引擎被优化为动态地仅重建对象的相关部分。优选地，扫描引擎和图像重建引擎将包括或有权访问缓冲存储器，以允许临时存储其中对象比设计的图像重建循环填充容量更大的图像序列，直至图像重建引擎赶上当前的数据流。

向数据可视化引擎提供子图像的坐标(如切片编号和切片内的位置)，所述子图像由图像重建引擎提供，并且数据可视化引擎使用这些坐标(切片编号和切片内的位置)在数据可视化以前将重建的图像数据引用到三维重建图像体积(volume)的适当部分。净效果是存储系统数据带宽的大幅降低。由于不存储不想要的背景数据，这简化了网络附接存储的设计并且降低了存储方案的成本。

在使用本发明的另一例子中，可能有待检查对象沿着其长度具有可变的检查重要性的情况。例如人体的某些部分在扫描方向(腿)上相当对称，并且在这里设计在扫描方向上(沿着腿)产生比在扫描平面中低的空间分辨率的层析成像系统可能是有利的。

为此，用户可能要求扫描控制器使用低剂量扫描方法，为了减少剂量，可以在对腿的长骨成像时动态控制扫描旋转速率来允许一定程度的扫描方向部分体积假象(artifact)而实现该低剂量扫描方法。参考图4，当到达在扫描方向上实质可变的膝盖402时，扫描控制器可以自动指引扫描引擎提高扫描速率(也因此增加X射线剂量)，以便一旦在经过膝盖回到长骨404而返回低剂量率之前，创建膝盖402的高分辨率图像。

数学上，扫描控制器可以通过从前面的正弦图减去每个新的正弦图来确定扫描方向上的信息改变率，差值是扫描方向上的信息改变率的指示。

在本发明的另一实施例中，可以使用扫描控制器动态地调整扫描引擎收集的数据的空间分辨率。接着将该数据传送给图像重建引擎，其继而提供可变分辨率图像。为了由数据可视化引擎显示而编码重建的图像，从而该图像在空间和时间域上都被正确地表示。

作为例子，在提供三维层析图像重建的安全检查应用中，可以利用粗像素515(例如大于最小像素尺寸的十倍)重建低密度区(例如衣服)，为复杂对象(例如膝上计算机，其模拟较高威胁对象)保留中粒度像素525(例如最小像素尺寸的二到十倍)以及高粒度像素530(例如最小像素尺寸，即1mm×1mm)，如图5所示。通过在某些区域中放松分辨率要求，并因此需要较少计算，可以为在图像的复杂区域中提供改善的分辨率而分配空闲计算能力。净效果是数据带宽降低、计算成本减小以及存储要求降低，且几乎不损害诊断质量。

在一个实施例中，正弦图数据关于为了形成重建的图像应该分配什么计算能力而指引扫描控制器。显示高变化度的正弦图区域，例如具有较小信噪比的区域(即小于20的信噪比，优选地小于10)，直接联系到重建的图像中那些应该实现高图像分辨率的区域。高图像分辨率就像素大小而言通常小于2mm×2mm×2mm，而低图像分辨率就像素大小而言通常大于5mm×5mm×5mm。显示低变化度的正弦图区域，例如较高信噪比的区域(即大于40的信噪比，优选地大于50)，联系到重建的图像中那些可以容忍低图像分辨率的区域。

本领域的普通技术人员将认识到，应该对可变分辨率的重建图像进行编码，使得数据可视化引擎可以将可变分辨率的重建图像数据引用到三维数据集中的适当位置，用于为人显示的目的。还可以理解，适合的图像处理方法，例如三维图像插值，可以被用于将具有均匀的高空间分辨率的图像呈现给屏幕，即使可能已经以可变分辨率重建了背后的数据。

在本发明的另一实施例中，认识到，图像重建处理本身的性质可能受到正被扫描引擎处理的信息的影响。通过举例，考虑典型地在均匀矩阵中寻找低原子序数、低对比度对象的成像系统。这样的图像适合于滤波反向投影层析图像重建方法。假设有高原子序数的污染物不时地进入成像体积。在这种情况下，高原子序数材料很可能导致不想要的束硬化假象，其可以使低原子序数材料的分析失真。已知在最小化束硬化效应时比典型的滤波反向投影算法更好的迭代处理。在这种情况下，扫描控制器可以为特别高衰减的对象检查正弦图并且可以为那些其中具有高衰减对象的区域换用迭代算法，以及可以在图像的所有其它区域中运用需要较少计算的滤波反向投影算法。结果最小化了束硬化假象并改善了最终图像分析。

对本领域的技术人员而言很显然，取决于用户已经设置的优化要求、系统制造时评估的成本限制、以及存储系统的可用性和性能，可以同时并且单独地运用这里描述的方法。

如上所述，高数据率、高吞吐量的系统需要改善的图像传输系统来提供反应灵敏的、可扩展的以及成本有效的传输方法。参考图6所示，示出了X射线系统605的集合，其各自能够产生大量数据，其中每个数据集包括对象的三维图像。对每个X射线系统605提供高速专用网络链接，其可以在小延迟的全带宽上直接将该三维数据集传递高容量存储阵列645。

存储阵列645上的数据库由系统服务器655处理，系统服务器655通过网络连接到X射线系统605和磁盘控制器665。一系列操作者在一系列联网的工作站635上查看三维图像数据。

工作调度器应用在系统服务器655上执行并且辨别新三维数据可用的时间。所述工作调度器应用分配某一操作者察看新的三维数据集，并且所述操作者将他或她的发现通过网络报告回系统服务器655。此时，该三维数据集可能被丢弃，或者可能为中期或长期存储而被存档。

这样的系统由于三维数据集的大小，可能很慢并且使用很大的网络带宽量。在本发明中，3D引擎组件615连接到系统，每个X射线系统605一个3D引擎615。由于3D引擎615直接连接到X射线系统605而不是受中间网络的带宽和延迟所限制，所以3D引擎615实时处理X射线系统605产生的完全三维数据集。

3D引擎615将X射线系统605的数据处理为一个或多个表示通过三维数据的投影的二维图像。图7中提供了从完全三维数据集导出的示例二维图像700。图像700描绘了不同方向上的三维三角形对象和立方体形对象。对本领域的技术人员显然的是，二维图像的大小比完全三维数据集小。因此，2D图像的网络传输时间比完全3D数据集的传输时间短。

在本发明中，3D引擎615的输出直接连接到网络，使得在系统服务器655上运行的工作调度器应用可以首先将紧凑的2D图像集调度给操作者工作站635，用于及时察看。作为最低限，将迅速地产生一个2D图像并将其调度给操作者。更典型地，将预呈现5到8个2D图像并将其调度给操作者工作站635。很频繁地，操作者可以检查具有充分完整性的对象而不需要访问完全三维数据集，从而准许操作者工作站635具有相对低的规范(specification)，并且与完全3D工作站相比减少了成本。网络几乎可以是任何一个中等带宽的商用网络，例如千兆以太网络。

在检查者不能仅用2D图像检查对象的事件中，操作者可以给工作调度器发送检查不完整的信号以及应该将图像数据传送给具有受过合适训练的操作者的完全3D操作者工作站来进行进一步察看。

在这种情况下，工作调度器将定位适合的合格3D操作者并且将首先将2D图像集发送给所述操作者用于察看。此时，操作者将开始仅从2D图像分析图像数据。在该背景中，工作调度器将开始将完全3D数据集传送给3D操作者。一旦3D数据集已经到达操作者工作站，则操作者工作站中的3D引擎将准备数据集用于操作者的3D察看。当3D数据集为查看准备就绪时，图像工作站启动一组三维数据分析工具并且操作者可以开始在互动方式中使用它们。由于必要数据集变为可用，因此操作者从2D检查方法转移到3D检查方法。

这样的二级图像传输方法最小化操作者开始工作所花费的时间，但仍然在需要时提供所有用于察看的数据。使用适中带宽的网络和延迟实现这一点，并因此具有低成本。

在另一个实施例中，提供操作者的网络，其中所有操作者有资格检查3D数据并且有访问3D操作者工作站的权限。在这种情况下，操作者将立即接收2D数据，并且可以在他或她不能仅使用2D预呈现的图像完成他或她的检查时请求全部3D图像数据。这再次允许在保持高检查吞吐量的同时利用高可靠性的低成本网络。

尽管这里对本发明的示例性实施例进行了描述和图示，但本领域的技术人员应认识到它们仅是说明性的。本领域的技术人员将理解，在不脱离或违背所附权利要求的精神和范围的情况下，可以对本发明进行形式和细节上的各种修改。

Claims (20)

1.一种X射线系统，包括：

a、多个探测器，用于生成原始X射线数据；

b、扫描引擎，连接到所述多个探测器，用于接收所述原始X射线数据并生成经校准的X射线数据；

c、图像重建引擎，连接到所述扫描引擎，用于将所述经校准的X射线数据转换为一个或多个经处理的X射线图像；以及

d、扫描控制器，与所述扫描引擎或图像重建引擎中的至少一个以及所述多个探测器连接，其中所述扫描控制器接收所述原始X射线数据，并动态地调制所述扫描引擎对所述原始X射线数据的处理或所述图像重建引擎对所述经校准的X射线数据的处理中的至少一个。

2.如权利要求1所述的X射线系统，还包括用户输入，其中所述用户输入从用户接收控制信息，并且其中所述扫描控制器使用所述控制信息来动态地调制所述扫描引擎对所述原始X射线数据的处理或所述图像重建引擎对所述经校准的X射线数据的处理中的至少一个。

3.如权利要求1所述的X射线系统，其中所述原始X射线数据为透射数据。

4.如权利要求1所述的X射线系统，其中所述原始X射线数据为反向散射数据。

5.如权利要求1所述的X射线系统，还包括数据可视化引擎，连接到所述图像重建引擎，用于将经处理的X射线图像呈现到人可读的屏幕。

6.如权利要求1所述的X射线系统，还包括一个或多个存储设备，连接到所述多个探测器中的一个或多个、所述扫描引擎以及所述图像重建引擎，用于存储从所述多个探测器、所述扫描引擎以及所述图像重建引擎获得的数据。

7.如权利要求1所述的X射线系统，其中所述扫描控制器通过分析所述原始X射线数据以及识别一个或多个包括所需信息的区域来动态地调制所述扫描引擎对所述原始X射线数据的处理。

8.如权利要求7所述的X射线系统，其中所述一个或多个包括所需信息的区域是所述多个探测器探测到的所有区域的子集。

9.如权利要求8所述的X射线系统，其中所述扫描控制器向所述扫描引擎发出指令，以仅处理来自对应于所述一个或多个包括所需信息的区域的探测器的原始X射线数据。

10.如权利要求8所述的X射线系统，其中所述扫描控制器向所述图像重建引擎发出指令，以仅处理来自对应于所述一个或多个包括所需信息的区域的探测器的经校准的X射线数据。

11.如权利要求10所述的X射线系统，还包括数据可视化引擎，其中所述数据可视化引擎从所述图像重建引擎接收对应于所述一个或多个包括所需信息的区域的多个坐标。

12.一种X射线系统，包括：

a、具有扫描旋转的辐射源；

b、多个探测器，用于生成原始X射线数据；

c、扫描引擎，连接到所述多个探测器，用于接收所述原始X射线数据并生成经校准的X射线数据；

d、图像重建引擎，连接到所述扫描引擎，用于将所述经校准的X射线数据转换为一个或多个经处理的X射线图像；以及

e、扫描控制器，与所述扫描引擎或图像重建引擎中的至少一个以及所述多个探测器连接，其中所述扫描控制器接收所述原始X射线数据，并基于所述原始X射线数据动态地调制所述辐射源或扫描引擎中的至少一个。

13.如权利要求12所述的X射线系统，其中所述扫描控制器向所述扫描引擎发出指令，以基于所述原始X射线数据修改扫描的空间分辨率。

14.如权利要求13所述的X射线系统，其中通过在扫描方向上生成第一空间分辨率以及在扫描平面上生成第二空间分辨率来修改所述空间分辨率，所述第一空间分辨率与所述第二空间分辨率不同。

15.如权利要求12所述的X射线系统，其中所述扫描控制器向所述扫描引擎发出指令，以生成扫描中的第一分辨率和所述扫描中的第二分辨率，其中所述第一分辨率与所述第二分辨率不同。

16.如权利要求15所述的X射线系统，其中所述扫描引擎将所述具有第一分辨率和第二分辨率的扫描传送给所述图像重建引擎。

17.如权利要求16所述的X射线系统，其中所述图像重建引擎基于所述具有第一分辨率和第二分辨率的扫描生成具有可变分辨率的图像数据。

18.如权利要求16所述的X射线系统，其中所述图像重建引擎生成具有粗像素、中粒度像素或高粒度像素的至少一个区域的图像数据。

19.如权利要求12所述的X射线系统，其中所述扫描控制器向所述扫描引擎或辐射源中的至少一个发出指令，以控制所述辐射源的旋转速率。

20.一种图像传输系统，包括：

a、多个X射线系统，用于通过使用X射线检查一个或多个对象，并产生每个对象的至少一个三维图像；

b、多个引擎，每个引擎与至少一个X射线系统连接，用于通过处理所述X射线系统产生的每个图像而获得一个或多个二维图像，所述二维图像是所述三维图像的投影；

c、至少一个网络调度器，其通过网络链接连接到每个三维引擎，用于将所述一个或多个二维图像呈现给一个或多个操作者用于人工检查，其中所述网络调度器将对应的三维图像呈现给操作者，用于在接收到对这种三维图像的请求时进行检查；以及

d、至少一个存储阵列，其通过高速专用网络链接与每个所述X射线系统连接，用于存储所述三维图像和所述二维图像中的一个或多个。

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