CN103901494B - 人体背散射安检系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种人体背散射安检系统及其方法。在本发明中，飞点形成装置调制后发射出的X射线在被照射面上呈波峰波谷交替的分布。利用这种分布，在两台设备对扫的时候，通过精确的控制扫描开始时间，让两台设备在扫描开始时间上有一个半周期的错位，就能使得当两台设备之一的束流处于波峰时，另一设备的束流处于波谷处。也就是说一台设备的射线源即使出束，也不会对另一设备的成像造成明显的影响。这样就实现了两台设备同时出束扫描，缩短了总的扫描时间。
Description
技术领域
本技术涉及辐射成像技术，具体涉及一种人体背散射安检系统及其方法，能够提高安检的速度。
背景技术
背散射成像技术是人体安检的主要技术之一，通过用X射线束扫描人体，同时使用大面积探测器接收散射信号，数据处理时将扫描位置和散射信号点点对应即可得到散射图像。
在背散射设备和被扫描人员都不运动的情况下，一次扫描只能扫描被扫描人员的一面的图像。如果要对人体进行完整的安检，被检人员需要在扫描完一面之后转身，然后再次扫描另一面。
为了提高检查效率，现在已经有多个厂家的背散射检查系统采用如下的方案：使用两台背散射设备相向而立，让被检人站于两台设备之间，两台设备各扫描人体的一面，减少了人体转身的流程。
两台设备相向而立时，通常两台设备是不能同时出束的，因为一台设备扫描时，如果另一台出束，会在正常扫描的这一台的探测器上产生信号，这样就无法获得正常的扫描图像。因此，两台设备对扫的系统里，两台射线源都是分时依次出束的。例如，参考专利文献1(CN 101918820A)中的描述。分时依次出束的背散射系统，扫描时间不短于一台设备扫描时间的两倍。
发明内容
鉴于现有技术中存在的扫描速度比较低的问题，本申请提出了一种人体背散射安检系统及其方法，能够提高安检扫描的速度。
在本发明的一个方面，提出了一种人体背散射安检系统，包括：相向而立的第一背散射扫描设备和第二背散射扫描设备，被检查对象在所述第一背散射扫描设备和所述第二背散射扫描设备之间接受检查，所述第一背散射扫描设备包括第一X射线源，第一飞点形成装置和第一探测器，所述第一飞点形成装置在其圆柱表面上具有螺旋分布的多个小孔，输出X射线束，由所述第一探测器接收从被检查对象人体反射的X射线束；所述第二背散射扫描设备包括第二X射线源，第二飞点形成装置和第二探测器，所述第二飞点形成装置在其圆柱表面上具有螺旋分布的多个小孔，输出X射线束，由所述第二探测器接收从被检查人体反射的X射线束；控制装置，耦接到所述第一背散射扫描设备和所述第二背散射扫描设备，产生控制信号，使得所述第一飞点形成装置输出的X射线束和所述第二飞点形成装置输出的X射线束大致相差束流强度随时间变化的周期的一半。
在本发明的另一个方面，提出了一种人体背散射安检系统，包括：相向而立的第一背散射扫描设备和第二背散射扫描设备，被检查对象在所述第一背散射扫描设备和所述第二背散射扫描设备之间接受检查，所述第一背散射扫描设备包括第一X射线源，第一飞点形成装置和第一探测器，所述第一飞点形成装置输出X射线束，由所述第一探测器接收从被检查对象人体反射的X射线束；所述第二背散射扫描设备包括第二X射线源，第二飞点形成装置和第二探测器，所述第二飞点形成装置输出X射线束，由所述第二探测器接收从被检查人体反射的X射线束；控制装置，耦接到所述第一背散射扫描设备和所述第二背散射扫描设备，产生控制信号，使得第一探测器和第二探测器分时采集反射的X射线束。
在本发明的再一方面，提出了一种人体背散射安检系统中的方法，所述人体背散射安检系统包括：相向而立的第一背散射扫描设备和第二背散射扫描设备，被检查对象在所述第一背散射扫描设备和所述第二背散射扫描设备之间接受检查，所述第一背散射扫描设备包括第一X射线源，第一飞点形成装置和第一探测器，所述第一飞点形成装置在其圆柱表面上具有螺旋分布的多个小孔，输出X射线束，由所述第一探测器接收从被检查对象人体反射的X射线束；所述第二背散射扫描设备包括第二X射线源，第二飞点形成装置和第二探测器，所述第二飞点形成装置在其圆柱表面上具有螺旋分布的多个小孔，输出X射线束，由所述第二探测器接收从被检查人体反射的X射线束；所述方法包括步骤：产生控制信号，使得所述第一飞点形成装置输出的X射线束和所述第二飞点形成装置输出的X射线束大致相差束流强度随时间变化的周期的一半。
在本发明的又一方面，提出了一种人体背散射安检系统中的方法，所述人体背散射安检系统包括：相向而立的第一背散射扫描设备和第二背散射扫描设备，被检查对象在所述第一背散射扫描设备和所述第二背散射扫描设备之间接受检查，所述第一背散射扫描设备包括第一X射线源，第一飞点形成装置和第一探测器，所述第一飞点形成装置输出X射线束，由所述第一探测器接收从被检查对象人体反射的X射线束；所述第二背散射扫描设备包括第二X射线源，第二飞点形成装置和第二探测器，所述第二飞点形成装置输出X射线束，由所述第二探测器接收从被检查人体反射的X射线束；所述方法包括步骤：产生控制信号，使得第一探测器和第二探测器分时采集反射的X射线束。
利用上述方案，当两台背散射扫描设备相向而立时，这两台设备可以同时出束，提高了扫描速度。
附图说明
下面的附图表明了本技术的实施方式。这些附图和实施方式以非限制性、非穷举性的方式提供了本技术的一些实施例，其中：
图1示出了根据本发明实施例的人体背散射扫描系统中的扫描设备的示意图；
图2示出了根据本发明实施例的人体背散射扫描系统的示意图；
图3示出了根据本发明实施例的飞点形成装置输出的X射线束流强度在一个周期内变化的示意图；
图4示出了根据本发明实施例的两台背散射扫描设备中飞点形成装置各自输出的X射线束流强度随时间变化的示意图；以及
图5示出了根据本发明另一实施例的人体背散射扫描系统中飞点形成装置各自输出的X射线束流强度随时间变化的示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
针对现有技术中存在的两台背散射设备相向而立的情况下，扫描速度低的问题，本发明的一些实施例提出了一种人体背散射安检系统，包括：相向而立的第一背散射扫描设备和第二背散射扫描设备，被检查对象在第一背散射扫描设备和第二背散射扫描设备之间接受检查。第一背散射扫描设备包括第一X射线源，第一飞点形成装置和第一探测器。第一飞点形成装置在其圆柱表面上具有螺旋分布的多个小孔，输出X射线束，由第一探测器接收从被检查对象人体反射的X射线束。第二背散射扫描设备包括第二X射线源，第二飞点形成装置和第二探测器。第二飞点形成装置在其圆柱表面上具有螺旋分布的多个小孔，输出X射线束，由所述第二探测器接收从被检查人体反射的X射线束。该系统还包括控制装置，耦接到第一背散射扫描设备和第二背散射扫描设备，产生控制信号，使得第一飞点形成装置输出的X射线束和第二飞点形成装置输出的X射线束大致相差束流强度随时间变化的周期的一半。这样，通过使得两台设备的飞点形成装置的出束时间相错，降低了彼此之间的干扰，从而在提高了扫描速度的同时保持了安全检查的精度。
根据本发明的其他实施例，第一和第二飞点形成装置可以不采用圆柱表面螺旋点扫描方式的飞点形成装置，例如束流基本上不随之间变化的飞点形成装置。在这种情况下，该控制装置还可以被配置为耦接到第一背散射扫描设备和第二背散射扫描设备，产生控制信号，使得第一探测器和第二探测器分时地采集反射的X射线束。同样，通过使得两台设备的探测器的探测时间相错，降低了彼此之间的干扰，从而在提高了扫描速度的同时保持了安全检查的精度。
图1示出了根据本发明实施例的人体背散射扫描系统中的扫描设备的示意图。如图1所示，根据本发明实施例的人体背散射扫描系统的扫描设备包括射线发生器1、飞点形成装置2、背散射探测器3、控制与数据处理终端5、和显示终端6，对被检查对象4进行人体安全检查。
由射线发生器1发出的射线束经过飞点形成装置2的调制之后，形成飞点射线束，入射到被检查对象4人体上，然后在被扫描对象4的表面发生反散射，散射回来的射线被背散射探测器3接收到，产生电信号并送入控制与数据处理终端5中，处理得到扫描图像在显示终端6上显示。
上述的背散射人体扫描设备通常是对人体的单面进行扫描。如果要对人体进行完整扫描，被扫描人需要在扫描完一面以后转身，进行另一面的扫描。为了避免上述系统的不便之处，提出了一种解决方案，其使用两台如1中所述的设备相向而立，被检人站在两台设备之间，两台设备各扫一面，去掉被检人转身流程。
图2示出了根据本发明实施例的人体背散射扫描系统的俯视图。图2所示的系统包括第一背散射扫描设备11(以下简称“第一设备”)和第二背散射扫描设备12(以下简称“第二设备”)。
第一背散射扫描设备11包括第一X射线源111、第一飞点形成装置112和第一背散射探测器113。第二背散射扫描设备12与第一背散射扫描设备11相向而立，包括第二X射线源211、第二飞点形成装置212和第二背散射探测器213。根据一些实施例，第一飞点形成装置112和第二飞点形成装置212均可采用中国发明专利申请CN102565110A中的飞点形成装置。飞点形成装置112和212均具有圆柱形的表面，在该表面上打有螺旋分布的小孔。从射线源发出的X射线在上述螺旋孔圆柱飞点装置的调制之下，将分时的沿不同方向出射。
图3示出了从飞点形成装置出射到人体表面上的X射线光斑随时间的移动过程。图3图显示了当飞点圆柱旋转时，从飞点装置向外射出的X射线流强的变化，本图仅显示了一个周期(从一个孔到下一个相邻的孔)。从图3可以看出，不同于其它飞点形式，经过这种螺旋孔飞点装置调制后发射出的X射线在被照射面上并不是随时间均匀分布的，而是呈一个波峰波谷交替的分布。利用这种分布，控制与数据处理终端5在两台设备对扫的时候，通过精确的控制扫描开始时间，让第二背散射扫描设备12和第一背散射扫描设备11在扫描开始时间上有一个半周期的错位，也就是X射线束大致相差束流强度随时间变化的周期的一半，就能使得当第一背散射扫描设备11的束流处于波峰时，第二背散射扫描设备12的束流处于波谷处，也就是说第二背散射扫描设备12的射线源即使出束，也不会对第一背散射扫描设备11的成像造成明显的影响。这样就实现了两台设备同时出束扫描，缩短了总的扫描时间。
在一些实施例中，两台背散射扫描设备11和12相向而立，每台设备中都使用如中国专利申请公开CN102565110A中所述的螺旋孔圆柱飞点装置。被检人站立于两台设备之间，面朝一台，背朝一台。
在一些实施例中，两个飞点装置的圆柱的旋转速度一致，两台设备各自的扫描时间也相同。根据圆柱旋转速度可以计算出束流流强随时间分布的周期T。此外，两台设备使用同一套控制系统，让第一背散射扫描设备11开始扫描，T/2时间之后让第二背散射扫描设备12开始扫描，T是束流强度随着时间变化的周期，这样可以实现两台设备同时出束对扫。
优选地，为了使得两台设备之间的束流干扰尽可能小，两台设备的探测器后续的采集电路在采集时间上可以做更精确的控制，详细的时序见图4。图中t1表示设备1采集信号的时间，t2表示设备2采集信号的时间。例如，控制与数据处理终端5还产生控制信号，使得背散射探测器113仅仅在飞点形成装置112发出的X射线束的峰值附近采集反射的X射线束，背散射测器213仅仅在飞点形成装置212发出的X射线束的峰值附近采集反射的X射线束。
飞点形成装置112和212的圆柱上的孔的直径、孔与孔之间的间距决定了图4中束流强度随时间周期变化的图的形态。通过调整孔的直径和孔孔之间间距，可以使得第一背散射扫描设备11的背散射探测器113采集数据时第二背散射扫描设备12的束流强度变得更小。类似地，在第二背散射扫描设备12的背散射探测器213采集数据时第一背散射扫描设备11的束流强度也变得更小。这样可以减少对人体背散信号没有贡献的吸收剂量的比例。
在其他的实施例中，例如对于其它的飞点装置，设备出射束流强度没有随时间的周期变化，如图5所示。这种情况下仍然可以通过分时采集来实现同时两台设备同时出束扫描。根据一些实施例，该系统包括相向而立的第一背散射扫描设备11和第二背散射扫描设备12，被检查对象13在第一背散射扫描设备11和第二背散射扫描设备12之间接受检查。
第一背散射扫描设备11包括第一X射线源111，第一飞点形成装置112和第一探测器113。第一飞点形成装置112输出X射线束，由第一探测器113接收从被检查对象人体反射的X射线束。第二背散射扫描设备12包括第二X射线源211，第二飞点形成装置212和第二探测器213。第二飞点形成装置212输出X射线束，由第二探测器213接收从被检查人体反射的X射线束。
该系统还包括控制装置(例如控制与数据处理终端5)，它耦接到第一背散射扫描设备11和第二背散射扫描设备12，产生控制信号，使得第一探测器和第二探测器分时采集反射的X射线束。在根据上述实施例的系统中，虽然被检人有一半的吸收剂量对最终成像的信号没有贡献，并且在相同吸收剂量的限制下，比旋转圆柱飞点对扫模式的信噪比要差，但是仍旧可以提高扫描速度。
以上的详细描述通过使用示意图、流程图和/或示例，已经阐述了人体背散射安检系统及其方法的众多实施例。在这种示意图、流程图和/或示例包含一个或多个功能和/或操作的情况下，本领域技术人员应理解，这种示意图、流程图或示例中的每一功能和/或操作可以通过各种结构、硬件、软件、固件或实质上它们的任意组合来单独和/或共同实现。在一个实施例中，本发明的实施例所述主题的若干部分可以通过专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、或其他集成格式来实现。然而，本领域技术人员应认识到，这里所公开的实施例的一些方面在整体上或部分地可以等同地实现在集成电路中，实现为在一台或多台计算机上运行的一个或多个计算机程序(例如，实现为在一台或多台计算机系统上运行的一个或多个程序)，实现为在一个或多个处理器上运行的一个或多个程序(例如，实现为在一个或多个微处理器上运行的一个或多个程序)，实现为固件，或者实质上实现为上述方式的任意组合，并且本领域技术人员根据本公开，将具备设计电路和/或写入软件和/或固件代码的能力。此外，本领域技术人员将认识到，本公开所述主题的机制能够作为多种形式的程序产品进行分发，并且无论实际用来执行分发的信号承载介质的具体类型如何，本公开所述主题的示例性实施例均适用。信号承载介质的示例包括但不限于：可记录型介质，如软盘、硬盘驱动器、紧致盘(CD)、数字通用盘(DVD)、数字磁带、计算机存储器等；以及传输型介质，如数字和/或模拟通信介质(例如，光纤光缆、波导、有线通信链路、无线通信链路等)。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种人体背散射安检系统，包括：
相向而立的第一背散射扫描设备和第二背散射扫描设备，被检查对象在所述第一背散射扫描设备和所述第二背散射扫描设备之间接受检查，所述第一背散射扫描设备包括第一X射线源，第一飞点形成装置和第一探测器，所述第一飞点形成装置在其圆柱表面上具有螺旋分布的多个小孔，输出X射线束，由所述第一探测器接收从被检查对象人体反射的X射线束；所述第二背散射扫描设备包括第二X射线源，第二飞点形成装置和第二探测器，所述第二飞点形成装置在其圆柱表面上具有螺旋分布的多个小孔，输出X射线束，由所述第二探测器接收从被检查人体反射的X射线束；
控制装置，耦接到所述第一背散射扫描设备和所述第二背散射扫描设备，产生控制信号，使得所述第一飞点形成装置输出的X射线束和所述第二飞点形成装置输出的X射线束大致相差束流强度随时间变化的周期的一半。
2.如权利要求1所述的人体背散射安检系统，其中所述控制装置产生控制信号，使得第一背散射扫描设备的开始时间与所述第二背散射扫描设备的开始时间大致相差束流强度随时间变化的周期的一半。
3.如权利要求1所述的人体背散射安检系统，其中所述控制装置还产生控制信号，使得第一探测器仅仅在所述第一飞点形成装置发出的X射线束的峰值附近采集反射的X射线束，所述第二探测器仅仅在所述第二飞点形成装置发出的X射线束的峰值附近采集反射的X射线束。
4.如权利要求1所述的人体背散射安检系统，其中所述束流强度取决于飞点形成装置的圆柱表面上小孔的直径和小孔的间距。
5.如权利要求1所述的人体背散射安检系统，其中，所述控制装置耦接到所述第一背散射扫描设备和所述第二背散射扫描设备，产生控制信号，使得第一探测器和第二探测器分时采集反射的X射线束。
6.一种人体背散射安检系统中的方法，所述人体背散射安检系统包括：相向而立的第一背散射扫描设备和第二背散射扫描设备，被检查对象在所述第一背散射扫描设备和所述第二背散射扫描设备之间接受检查，所述第一背散射扫描设备包括第一X射线源，第一飞点形成装置和第一探测器，所述第一飞点形成装置在其圆柱表面上具有螺旋分布的多个小孔，输出X射线束，由所述第一探测器接收从被检查对象人体反射的X射线束；所述第二背散射扫描设备包括第二X射线源，第二飞点形成装置和第二探测器，所述第二飞点形成装置在其圆柱表面上具有螺旋分布的多个小孔，输出X射线束，由所述第二探测器接收从被检查人体反射的X射线束；
所述方法包括步骤：产生控制信号，使得所述第一飞点形成装置输出的X射线束和所述第二飞点形成装置输出的X射线束大致相差束流强度随时间变化的周期的一半。
7.如权利要求6所述的方法，还包括步骤：
产生控制信号，使得第一背散射扫描设备的开始时间与所述第二背散射扫描设备的开始时间大致相差束流强度随时间变化的周期的一半。
8.如权利要求6所述的方法，还包括步骤：
产生控制信号，使得第一探测器仅仅在所述第一飞点形成装置发出的X射线束的峰值附近采集反射的X射线束，所述第二探测器仅仅在所述第二飞点形成装置发出的X射线束的峰值附近采集反射的X射线束。
9.如权利要求6所述的方法，还包括步骤：
产生控制信号，使得第一探测器和第二探测器分时采集反射的X射线束。
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