CN102667454A - 层析x射线摄影合成装置和方法 - Google Patents

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Abstract

绕传输带(2)安装X射线检查系统。X射线源(12)和多个X射线检测器记录物体(8)的X射线图像，例如行李沿所述传输带移动。视觉记录系统(18，22)跟踪所述物体沿所述传输带的动作以及它们的旋转，以在所述物体沿所述传输带移动时识别关于所述物体的位置和方位。使用来自于所述视觉记录系统的位置和方位信息计算来自于所述多个X射线图像的物体的层析X射线摄影合成图像。

Description

层析X射线摄影合成装置和方法
技术领域
本发明涉及X射线扫描并且具体地涉及使用多平面图形来产生物体的三维呈现的X射线扫描。本发明可以具体地使用在行李扫描的领域中。
背景技术
在机场处的旅行袋的典型行李扫描使用位于行李传输系统上的主X射线扫描仪，该行李传输系统将行李持续地牵引通过X射线扫描仪。行李由X射线扫描，主要是扫描通过行李的2维断层。操作员识别和分离一部分的行李以进行二级扫描并且允许剩余的通过。
二级扫描可以使用多个不同的技术来进行。然而，通常二级扫描发生在单项行李上，这些单项的行李并不在传输带上，但是其可以被装载进机器中并且在二级检查期间是固定的。由此以速度为代价允许使用更多先进的和精确的检查技术，以此方式检查更多的一小部分行李是行不通的。
一种分析是称为CT扫描(计算的断层X光摄影)的方法，其特别使用在医学应用中。这涉及将通过样本的多个二维断面经过全360度，从其计算三维表示。这通常通过在将样本直线地沿旋转的轴移动时，将X射线源和检测器绕待成像的样本旋转时来实现。组合的动作因此是螺旋形的。必须要精确的记录样本、源和检测器的位置，从而确保精确地计算图像。
此类的CT扫描仪是大型的、笨重的并且极其昂贵。结果它们通常不优选用于行李扫描。在它们使用的地方，鉴于低的输送量和需要精确的对准样本和检测器，它们用于二级检查。
一个专利US 7,319,737建议使用断层X射线或层析X射线摄影合成(tomosynthesis)来进行行李扫描。不像CT扫描，其中图像主要从所有的角度获取，称为层析X射线摄影合成的方法从有限范围的角度获取并且从扫描计算三维表示。
该专利未解决的问题是如何对准图像。层析X射线摄影合成要求十分精确地对准从不同的角度获取的图像。如果意图在不同的时间获取样本的图像，则样本的动作需要被准确地控制，从而获知图像之间的样本的确切动作，以便能够精确地组合图像，以构建样本的三维表示。
这意味着US 7,319,737中建议的系统并不适于已经安装在机场和类似位置中的常规行李处理传输带系统，因为沿此类传输带系统移动行李并不能足以控制精确地构建三维表示。相反，系统将需要常规在CT扫描中使用的更为精确的传输带类型。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种根据权利要求1所述的系统。通过组合视觉图像和X射线图像，视觉图像可以用于精确地定位当待成像的物体沿传输带行进时，物体的位置和方位。这允许X射线图像的三维表示被计算。
根据本发明的另一方面，提供一种根据权利要求10所述的方法。
附图说明
将纯粹通过例子、参考附图来描述本发明的实施方式，其中：
图1图示沿传输带移动的物体的俯视图；以及
图2示出沿传输带的拐角移动的行李的详细视图。
附图是示意性的并且不依比例。
具体实施方式
用于输送机场或其他设施中行李8类型的行李传输带2沿预定的线路携带行李。此类的线路几乎从来不会是直的并且因此预先存在的行李传输带通常包括若干个弯曲或拐角4。
行李检查系统10安装在沿传输带的拐角4处。在所描述的实施方式中，选择90度的拐角，因为此类的拐角经常发生。因此，通常可以将行李检查系统10放置在绕行李传输带中的拐角。然而，使用90度拐角不是必要的，所要求的是行李绕拐角的动作允许捕获足够的各种图像以实施本方法。180度拐角特别合适，尽管其不经常发生。拐角的几何中心6被指示。
行李检查系统10包括广角X射线源12，即没有瞄准仪，该广角X射线源12在广的角度上放射X射线，优选地至少40度，或进一步优选地55度。源被安排在远离于行李传输带中弯曲的中心6但在传输带上与中心6相同的一侧。多个线X射线检测器14安排在传输带上与X射线源的相反侧上，使得当行李沿传输带沿由X射线源定义的拐角平面图像移动时，每个检测器的线随行李移动而被取得。
当行李8绕拐角4沿传输带前进时，其将旋转，并且从而传输带的几何学并不能将行李的动作完全地限定到足以精确进行层析X射线摄影合成的水平。
行李检查系统10包括安装在传输带上的照相机18，以记录沿传输带的行李的动作。
控制器20连接到X射线源12、X射线检测器14和照相机18。控制器20包括图像识别和分析模块22，其与照相机18组合形成视觉记录系统，其确定沿传输带移动的行李8的位置和方位。
位置，即行李的位置和方位被连续地记录，连同来自于照相机的图像信号。图像重构模块24接着构建行李的三维X射线表示。
在所述的实施方式中，控制器20是计算机，其带有存储器和处理器，结合形成图像识别和分析模块的代码，该图像识别和分析模块使得计算机来确定沿控制器移动的行李8的位置和方位，以及形成重构模块24的代码，该重构模块24构建行李的三维X射线表示。
然而，图像识别和分析模块22和图像重构模块24可以都实现在硬件或软件中。
在所述的实施方式中，求和和加法算法用于构建三维表示。然而，可以使用替代的算法，例如仿真代数重构技术。参见例如DobbinsIII，J.T.和D.J.Godfrey的“Digital x-ray tomosynthesis：current state ofthe art and clinical potential”，医学和生物中的物理学，2003：R65-R106，以及Van de Sompel D.和M.Brady，“SystematicPerformance Anglysis of SART as Applied to Digital BreastTomosynthesis”，数字乳房X线照相术中，561-569。柏林/海德尔堡：施普林格，2008。
当行李8通过行李检查系统10时，在不同的方位对行李的图像进行拍摄，关于行李至少20度、优选的至少40度，而图2中更为详细地示出行李8移动通过装置。注意到行李在其移动时稍微有些旋转，但由于源12偏离中心的位置，关于行李在不同的角度拍摄各种图像，从而允许发生有效构建三维表示。
通过提供视觉行李位置系统，避免需要使用专门的精确传输带，所以根据本发明的系统可以安装在现有的传输带系统上。这极大地减小了安装系统的成本。
在特定的实现中，两个PaxScan检测器14用作检测器而钨目标X射线源12用作源12。PaxScan检测器是全二维检测器。
在替代的实施方式中，提供多个照相机18。
在一些设置中，可以使用多个相对低成本的照相机18，例如，网络照相机，并且组合的图像将允许图像识别和分析模块22来识别行李的位置，特别是行李的边缘，至少如使用单个更高成本的照相机有效，并且在许多情形中，比单个更高成本的照相机更为有效。
特别地，多台摄影测量学可以用于组合来自多个照相机18的图像并且定位传输带上的物体的边缘。这可以建立对物体的实时跟踪，以检测不同的动作并且也登记物体的位置和方位，以精确地限定它们的地形。即使使用低成本的照相机，仍可以实现毫米等级分辨率。
进一步，所需要的检测器的数目可以改变。由于行李关于检测器移动，在一些情形中，可能仅需要一个检测器，而随着行李移动通过检测器，在不同的时刻拍摄多个图像。替代地，多个检测器可以给出更多不同的图像并且因此改进的层析X射线摄影合成重构。检测器可以是线检测器，沿直线安排多个像素，随时间构建图像。然而，为了捕获更多的数据以便更容易的图像重构，优选的是带有二维像素阵列的全二维检测器。
尽管上面描述的实施方式涉及机场行李传输带，但本发明并不限于行李作为要检测的物体，而是可以使用可以放置在传输带上并且被成像的任何物体。因此系统可以在工业应用中也是有用的。

Claims (12)

1.一种用于绕传输带安装的X射线检查系统，包括：
至少一个X射线源(12)；
至少一个X射线检测器(14)，用于记录沿所述传输带(2)移动的物体(8)的多个X射线图像；
视觉记录系统(18，22)，用于跟踪所述物体沿所述传输带的动作以及它们的旋转，以在所述物体沿所述传输带移动时识别关于所述物体的位置和方位的位置和方位信息；以及
控制器(20)，设置使用来自于所述视觉记录系统的位置和方位信息来计算所述物体的来自于所述多个X射线图像的层析X射线摄影合成图像。
2.根据权利要求1所述的X射线检查系统，包括单个的X射线源(12)和多个X射线检测器(14)。
3.根据权利要求2所述的X射线检查系统，用于与基本上水平的传输带(2)一起使用，其中所述X射线源被设置成在沿所述传输带的水平面的至少45度的放射角上放射X射线，并且所述多个X射线检测器是基本上垂直设置于所述放射角内的线检测器。
4.根据权利要求1或2所述的X射线检查系统，其中所述至少一个X射线检测器(14)是二维检测器。
5.根据权利要求1或4所述的X射线检查系统，包括多个X射线源(12)和多个X射线检测器(14)。
6.根据任意前述权利要求所述的X射线检查系统，其中所述视觉记录系统包括照相机(18)，其设置在所述传输带上，以记录沿所述传输带移动的物体的图像。
7.根据任意前述权利要求所述的X射线检查系统，其中所述视觉记录系统包括设置在绕所述传输带的不同位置处的多个照相机(18)，以记录沿所述传输带移动的物体的图像。
8.根据任意前述权利要求所述的X射线检查系统，进一步包括所述传输带(2)；
其中所述传输带(2)在至少60度的水平面中、与所述传输带的拐角(4)基本上水平地延伸；以及
所述至少一个X射线源(12)和所述至少一个X射线检测器(14)绕所述拐角设置。
9.根据权利要求8所述的X射线检查系统，其中所述X射线源(12)安装在远离所述传输带中的所述弯曲(4)的中心(6)的位置处。
10.一种X射线检查的方法，包括：
绕传输带(2)安装至少一个X射线源(12)和至少一个X射线检测器(14)；
沿传输带(2)运送物体(8)经过所述X射线源(12)和X射线检测器(14)并且当所述物体经过至少一个所述X射线检测器(14)记录多个X射线图像；
以视觉识别系统(18，22)跟踪沿所述传输带的物体的动作；
当从来自于所述视觉识别系统的信息记录所述X射线图像时，识别所述物体(8)的所述位置和方位；以及
使用识别的位置和方位信息计算所述物体的来自于所述多个X射线图像的层析X射线摄影合成图像。
11.根据权利要求10所述的方法，其中沿所述传输带传送物体经过所述X射线源的步骤包括当所述物体经过所述至少一个X射线检测器(14)时，关于X射线源(12)和X射线检测器(14)旋转所述物体。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述传输带(2)包括拐角(4)，并且在拐角(4)处沿所述传输带传送所述物体(8)使得所述物体关于X射线源(12)和X射线检测器(14)旋转。
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