CN104698735A - 一种x射线二次三维成像的方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种X射线二次三维成像的方法，其通过多层发光图像层记录多级灰度图像，再经过数字化图像合成，形成物体的三维结构图像。它包括X射线光源、复合多重发光板、背景接收器；其特征是：复合多重发光板是由X射线发光材料层、X射线增强材料层、X射线余辉材料层叠加而成；当物体置于X射线光源与X射线发光材料层之间时,完成一次成像；同时X射线增强材料层激发X射线余辉材料层，X射线余辉材料层记忆物体背景图像，再被背景接收器所记录，通过计算及数字图像合成处理完成二次成像。本发明可以广泛用于现代医学、工业、安全检测等领域中，通过多时间节点、强弱投影图像的截取、计算及数字图像合成模拟处理，获得同密度物质多级灰度立体图像。

Description

一种X射线二次三维成像的方法

技术领域

本发明属于X射线成像应用技术领域。

背景技术

X射线成像是现代医学、工业、安全检测等领域中重要组成部分之一。现有X射线成像荧光材料主要是利用背景增感、光存储、闪烁体、记忆成像等材料技术，经胶片或CCD数字处理，实现物体显示成像。

X射线增感屏技术是用荧光材料制作成增感屏，其使X光胶片在极短时间内获得更加清晰图像，如钨酸钙、硫氧钆铽、硫化锌银等荧光材料体系；但使用胶片成像时的缺点是不能及时提供图片、照射时间长。光激励存储技术是用荧光记忆材料制作成存储板，其在X射线照射下数字存储图像，并可在红色激光扫描下释放图像，如氟氯化钡等荧光材料体系，现已广泛应用，其缺点是数据读取设备体积庞大，价格昂贵。X射线及时成像与X射线余辉记忆成像的材料，可以对X射线产生荧光记忆，其涂敷在胶片、玻璃表面，放置在CCD或CMOS感光摄像器件前，并遮光密封，与计算机相连后，形成X射线及时快速数字成像系统，其不足之处在于前者其灰度层次少，后者X射线照射时间长。以上现有技术都是平面图像，不能形成立体的图像。现有X射线断层扫描技术（CT）使用闪烁体投影成像，常用的有碘化铯等材料，其缺点是设备复杂价格昂贵。这些技术在专利01144501.7、200810163492.0、200610027523.0、200510084364.3、200610155887.7、201110040912.8 中均有揭示。

本发明一种X射线二次三维成像的方法，其通过多层发光图像层记录多级灰度图像，再经过数字化图像合成，形成物体的三维结构图像。它包括X射线光源、复合多重发光板、背景接收器；其特征是：复合多重发光板是由X射线发光材料层、X射线增强材料层、X射线余辉材料层叠加而成；当物体置于X射线光源与X射线发光材料层之间时,完成一次成像；同时X射线增强材料层激发X射线余辉材料层，X射线余辉材料层记忆物体背景图像，再被背景接收器所记录，通过计算及数字图像合成处理完成二次成像。

    本发明可以广泛用于现代医学、工业、安全检测等领域中，可以通过计算及数字图像合成处理，获得同密度物质多级灰度立体图像。

发明内容

一种X射线二次三维成像的方法，它包括X射线光源6、复合多重发光板、背景接收器1；其特征是：复合多重发光板是由X射线发光材料层4、X射线增强材料层3、X射线余辉材料层2叠加而成。当物体5置于X射线光源与X射线发光材料层之间时,完成一次成像；同时X射线增强材料层激发X射线余辉材料层，X射线余辉材料层记忆物体背景图像，再被背景接收器所记录，通过多时间节点、强弱投影图像的截取、计算及数字图像合成模拟处理，形成物体的三维图像。

 本发明中的X射线发光材料层4是由X射线存储发光材料或X射线发光及时成像材料构成，其通过读录器读取物体成像数据，形成一次图像数据。X射线存储发光材料、X射线发光及时成像材料均可以使用现有技术中的材料体系，如：氟氯化钡、稀土硫化物等体系。它们记录了物体内部结构一次成像。

    本发明中的X射线增强材料层是由X射线蓝色发光材料组成，X射线增强材料层置于X射线余辉材料层前端，其被X射线激发后发出400-470nm发射光谱。它们可以是硫化锌银等材料，其发光400-470nm发射光谱主要是作为X射线长余辉材料的激发光光源，其既有增强发光也有减弱发光的作用，其目的主要是为提供多级灰度、增加灰度级别，提供更多的对比度，其本质是X射线灰度级别增强材料层。当X射线发射强度发生规律性变化，其发光强度也会随之改变。

    本发明中的X射线余辉材料层是由X射线长余辉材料组成，其在X射线与X射线增强材料层共同激发下发射出470-580nm发射光谱，其形成对物体图像带有灰度的背景图像，形成二次多级图像数据。X射线余辉材料层吸收光谱范围为400-470nm，提供其来源于X射线增强材料层。X射线余辉材料层可以独立被X射线直接激发发光，并呈现物体图像，其经过X射线增强材料层的X射线灰度级别增强或减弱调整，形成多层灰度级别的X射线余辉材料发光。这种比例调整关系及形成的图像，同时被后期计算图像叠加，形成二次多级图像。

    本发明中的背景接收器是由可见光图像接收器件构成，其置于X射线余辉材料层后侧，通过光学成像装置记录读取X射线余辉材料层上的全部数字图像。

    本发明中的X射线光源是由多级可调节发射强弱的X射线发生器构成，X射线发生器数据、一次图像数据、二次多级图像数据共同被计算及数字图像合成组合处理，形成物体的三维具有灰度图像。本发明可以实现同质密度的物体内部结构成像，如骨头、部分空体金属等。

    本发明中的背景接收器是CCD或CMOS感光摄像器件连接计算机，经数据处理形成数字图片或视频图像。其需要密封在暗盒内工作，避免环境光干扰。

    本发明中的X射线发光材料层中的X射线存储发光材料是由氟氯化钡体系发光材料组成，通过红外激光扫描读录器读取物体数字图像数据。当然本发明不使用X射线发光材料层也可以获得X图像灰度，但其无法获得完整的三维立体物体图像。本发明的X射线发光材料层4、X射线增强材料层3、X射线余辉材料层2是形成三维图像的重要条件。本发明通过X射线多时间节点、强弱投影图像的截取，再经过程序的模拟图像处理，是形成三维图像的必要要条件。

    本发明中的X射线增强材料层与X射线发光材料层间设置有及时成像传感器层，及时成像传感器层表面的X射线发光材料层是由X射线发光及时成像材料构成，通过及时成像传感器层读录器读取物体成像数据。

    本发明同样可以应用在针对β射线、γ射线的探测及成像。

附图说明

    图1为X射线二次三维成像的方法结构示意图。

    图中结构为：

1.背景接收器、

2.X射线余辉材料、

3.X射线增强材料层、

4.X射线发光材料层、

5.物体、

6.X射线光源。

具体实施方式

一种X射线二次三维成像的方法，它们包括X射线光源6、复合多重发光板、背景接收器1；其特征为：复合多重发光板是由X射线发光材料层4、X射线增强材料层3、X射线余辉材料层2叠加而成。当物体5置于X射线光源与X射线发光材料层之间时,完成一次成像；同时X射线增强材料层激发X射线余辉材料层，X射线余辉材料层记忆物体背景图像，再被背景接收器所记录，将X射线发光材料层一次成像与X射线余辉材料层二次多级图像数据，通过多时间节点、强弱投影图像的截取、计算及数字图像合成模拟处理，形成物体的三维图像。

 本发明中的X射线发光材料层4是由X射线存储发光材料或X射线发光及时成像材料构成，它们可以与粘合剂、塑料等混合，制造出板、或层，其通过读录器读取物体成像数据，形成一次图像数据。X射线存储发光材料、X射线发光及时成像材料均可以使用现有技术中的材料体系，如：氟氯化钡、稀土硫化物等体系。它们记录了物体内部结构一次成像。X射线存储发光材料可以是市售氟氯化钡铕等，X射线发光及时成像材料可以是硫化钆铽等，前者通过红色激光读写设备读取数据，后者可以通过CCD矩阵获取图像。

    本发明中的X射线增强材料层是由X射线蓝色发光材料组成，其可以是硫化锌银、硫化锌铜等材料，X射线增强材料层置于X射线余辉材料层前端，其被X射线激发后发出400-470nm发射光谱。硫化锌银等材料其为宽带发射光谱，其发光400-470nm发射光谱主要是作为X射线长余辉材料的激发光光源，其既有增强发光也有减弱发光的作用，其目的主要是为提供多级灰度、增加灰度级别，提供更多的对比度，其本质是X射线灰度级别增强材料层。当X射线发射强度发生规律性变化，其发光强度也会随之改变。X射线增强材料层是由X射线蓝色发光材料、粘合剂、塑料、X射线折射或阻隔纳米材料等混合后制成，其紧贴于X射线发光材料层。

    本发明中的X射线余辉材料层是由X射线长余辉材料组成，其在X射线与X射线增强材料层共同激发下发射出470-580nm发射光谱，其形成对物体图像带有灰度的背景图像，形成二次多级图像数据。X射线长余辉材料可以是硫化锌铜、硫化锌锰等及其混合物，X射线余辉材料层吸收光谱范围为400-470nm，提供其来源于X射线增强材料层。X射线余辉材料层可以独立被X射线直接激发发光，并呈现物体图像，其经过X射线增强材料层的X射线灰度级别增强或减弱调整，形成多层灰度级别的X射线余辉材料发光。这种比例调整关系及形成的图像，同时被后期计算图像叠加，形成二次多级图像。X射线余辉材料层是由X射线余辉发光材料、粘合剂、塑料等混合后制成，其紧贴于X射线增强材料层。

    X射线复合多重发光板是由X射线发光材料层4、X射线增强材料层3、X射线余辉材料层2三者叠加而成。

    本发明中的背景接收器是由可见光图像接收器件构成，如使用CCD、CMOS感光器件，其置于X射线余辉材料层后侧，通过光学成像装置记录读取X射线余辉材料层上的全部数字图像，当然也可以使用简单的CCD摄像头，但其像素大小决定图像的清晰度。

    本发明中的X射线光源是由多级可调节发射强弱的X射线发生器构成，多级强度调节可以产生丰富的灰度，有利于图像的选取，尤其是对不同密度的物体。X射线发生器数据、一次图像数据、二次多级图像数据共同被计算及数字图像合成组合处理，形成物体的三维具有灰度图像。本发明使用特别设计的数据计算及数字图像合成软件组合处理，形成模拟三维立体X光内部结构图像。

    本发明中的背景接收器是CCD或CMOS感光摄像器件连接计算机，经数据处理形成数字图片或视频图像，背景接收器可以设置于暗盒中，其排除环境光线的干扰。

    本发明中的X射线发光材料层中的X射线存储发光材料是由氟氯化钡体系发光材料组成，通过红外激光扫描读录器读取物体数字图像数据，该材料与技术可以使用现有X射线存储发光材料与读取技术。

    本发明中的X射线增强材料层与X射线发光材料层间设置有及时成像传感器层，X射线增强材料材料层可以紧贴及时成像传感器层后面，X射线经过多次增强可以穿透及时成像传感器层，并使X射线增强材料层、X射线余辉材料层产生发光。设置在及时成像传感器层表面的X射线发光材料层是由X射线发光及时成像材料构成，通过及时成像传感器层读录器读取物体成像数据。

本发明优点在于

1)本发明优点在于其通过多层发光图像层记录多级灰度图像，再经过数字化图像合成，形成物体的三维结构图像，其结构简单、读取设备简单，或者使用现有设备，成本较低。可以广泛用于现代医学、工业、安全检测等领域中，可以通过计算及数字图像合成处理，获得同密度物质多级灰度立体图像。

2）本发明优点在X射线灵敏度高，X射线照射时间短、能量低，减少对人体的辐射量。整体形成的器件体积小，使用轻便，X光系统成像速度快，其可以广泛应用于精密加工中微小物体结构探测，也可以用于人体诊断，如口腔牙齿快速诊断成像，其只要配备简单的CCD摄像头、便携式计算机就可及时数字观察、存储图像。适合于野外医疗、野外工业、便携式电子器件、集成电路等X光结构检测，并保留图像数据。

3)本发明使用本发明制造的X射线记忆成像系统，荧光材料及整体器件成本低廉，易于更换，使用廉价普通笔记本电脑就可以完成图像处理；本发明的荧光材料中不含有害物质，如：镉、铯等。

4）本发明可以实现同质密度的物体内部结构成像，可以广泛用于医疗、安检、金属探伤等领域，其数字立体图片便于观察。

在上面针对本发明较好的实施方式作了举例说明后，对本领域的技术人员来说应明白的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，对本发明所作的任何改变和改进都在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种X射线二次三维成像的方法，它包括X射线光源、复合多重发光板、背景接收器；其特征是：复合多重发光板是由X射线发光材料层、X射线增强材料层、X射线余辉材料层叠加而成；当物体置于X射线光源与X射线发光材料层之间时,完成一次成像；同时X射线增强材料层激发X射线余辉材料层，X射线余辉材料层记忆物体背景图像，再被背景接收器所记录，通过多时间节点、强弱投影图像的截取、计算及数字图像合成模拟处理，形成物体的三维图像。

2.如权利要求1所述一种X射线二次三维成像的方法，X射线发光材料层是由X射线存储发光材料或X射线发光及时成像材料构成，其通过读录器读取物体成像数据，形成一次图像数据。

3.如权利要求1所述一种X射线二次三维成像的方法，X射线增强材料层是由X射线蓝色发光材料组成，X射线增强材料层置于X射线余辉材料层前端，其被X射线激发后发出400-470nm发射光谱。

4.如权利要求1所述一种X射线二次三维成像的方法，X射线余辉材料层是由X射线长余辉材料组成，其在X射线与X射线增强材料层共同激发下发射出470-580nm发射光谱，其形成对物体图像带有灰度的背景图像，形成二次多级图像数据。

5.如权利要求1所述一种X射线二次三维成像的方法，背景接收器是由可见光图像接收器件构成，其置于X射线余辉材料层后侧，通过光学成像装置记录读取X射线余辉材料层上的全部数字图像。

6.如权利要求1所述一种X射线二次三维成像的方法，X射线光源是由多级可调节发射强弱的X射线发生器构成，X射线发生器数据、一次图像数据、二次多级图像数据共同被计算及数字图像合成组合处理，形成物体的三维具有灰度图像。

7.如权利要求1所述一种X射线二次三维成像的方法，背景接收器是CCD或CMOS感光摄像器件连接计算机，经数据处理形成数字图片或视频图像。

8.如权利要求1所述一种X射线二次三维成像的方法，X射线发光材料层中的X射线存储发光材料是由氟氯化钡体系发光材料组成，通过红外激光扫描读录器读取物体数字图像数据。

9.如权利要求1所述一种X射线二次三维成像的方法，X射线增强材料层与X射线发光材料层间设置有及时成像传感器层，及时成像传感器层表面的X射线发光材料层是由X射线发光及时成像材料构成，通过及时成像传感器层读录器读取物体成像数据。