CN104698735B - 一种x射线二次三维成像的方法 - Google Patents
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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
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 (8)
1.一种X射线二次三维成像的方法,其结构包括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;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;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。
4.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。
5.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射线发生器数据与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。
6.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,并连接到计算机,经数据处理形成数字图片或视频图像。
7.如权利要求1所述一种X射线二次三维成像的方法,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。
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。
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