CN105758873B - 一种ct探测装置及其数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CT探测装置，所述探测装置包括高能探测层和低能探测层，在高能探测层与低能探测层之间设有金属过滤片，若干个高能探测器与低能探测器分别被排列成若干排，且高能探测器排与排之间的间距与低能探测器排与排之间的间距不等；每排高能探测器中每个高能探测器之间的间距与每排低能探测器中每个低能探测器之间的间距不等；高能探测器与高能PCB电路板连接，低能探测器与低能PCB电路板连接，PCB电路板与控制电路连接。数据处理方法包括依据对高能探测器与低能探测器数据的采集，获得对应像素的差值，再采用数据补偿算法获得高能探测器位置采集数据与低能探测器位置采集数据之间的差值，根据已有的位置采集数据，获得缺失的位置采集数据。

Description

一种CT探测装置及其数据处理方法

技术领域

本发明涉及采用X射线进行安全检查技术领域，具体涉及一种CT探测装置及其数据处理方法。

背景技术

在现有技术中针对爆炸物的检测，X射线技术由于其自身特有的优势是目前应用最为广泛的安全检查技术。X射线安全检查技术主要包括单能透视技术、双能透视技术、多视角技术、背散射技术、CT技术等。通常X射线CT技术又可分为单能谱CT技术和多能谱CT技术，单能谱CT技术可以获取物质的衰减系数信息(通过转化相当于物质的密度)，该技术只能获取物质的密度信息，因此仍然具有一定的局限性。而多能谱CT技术中的X射线双能CT技术由于能够同时获得物质的原子序数和密度信息，在X射线安全检查技术中具有最高的探测精度，因此在安全检查中得到了越来越多的应用。通常能采用以下几种模式实现双能CT成像，一是通过射线源的高压切换得到两个高压下的投影数据，这种方式通常要对物体扫描两次。二是采用两个射线源，两个探测器，两个射线源设置不同的管电压，采用这种探测方法设备成本很高。三是通过射线源的快速切换，采用这种方法对射线源的要求比较高。上述三种情况均为真双能成像。四是采用双层探测器，即伪双能成像，探测器的成本相对较高。五是采用光子技术探测器，进行能谱成像，然而该技术当前还处于实验室研究阶段，探测器的成本还非常高。针对行李检测的双能CT系统通常需要采用双层探测器，即采用伪双能成像模式。在这种成像模式下，探测器成本相对较高。

为了降低探测装置成本，中国专利ZL：201220496589.5公开了一种CT系统和用于CT系统的探测装置，该探测装置包括：低能探测器组件；以及设置在所述低能探测器组件之下的高能探测器组件，其中所述高能探测器组件包括:多排高能探测器，所述高能探测器之间具有预定间距。该探测装置减少了探测器和数据采集单元，既获得了高分辨率的三维CT图像，又实现了高准确度的危险品报警。在保证高的系统性能下，降低了系统的制造成本。该装置只将高能探测器排之间设置了预定间距。

发明内容

本发明目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种对物品探测效果好，成本低廉的CT探测装置及其数据处理方法。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：提供一种CT探测装置，所述探测装置包括高能探测层和低能探测层，在高能探测层与低能探测层之间设有金属过滤片，在高能探测层与低能探测层上分别设置有若干个高能探测器与若干个低能探测器，在高能探测层与低能探测层上设置的若干个高能探测器与若干个低能探测器分别排列成若干排，且高能探测器排与排之间的间距与低能探测器排与排之间的间距不等；在每排的高能探测器与每排的低能探测器中分别设有若干个高能探测器与若干个低能探测器，且每排高能探测器中每个高能探测器之间的间距与每排低能探测器中每个低能探测器之间的间距不等；若干个高能探测器分别与高能PCB电路板连接，若干个低能探测器分别与低能PCB电路板连接，高能PCB电路板与低能PCB电路板分别与控制电路连接。

优选的技术方案有，所述若干排高能探测器排与排之间的间距大于若干排低能探测器排与排之间的间距。

进一步优选的技术方案还有，所述若干排低能探测器排与排之间的间距大于若干排高能探测器排与排之间的间距。

进一步优选的技术方案还有，所述每排高能探测器中的每个高能探测器之间的间距大于每排低能探测器中的每个低能探测器之间的间距。

优选的技术方案还有，所述金属过滤片、高能PCB电路板和低能PCB电路板的排布呈相互平行的平面，或呈相互平行的曲面。

优选的技术方案还有，所述若干高能探测器层和若干低能探测器层共用一个PCB板。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案还有，一种所述CT探测装置的数据处理方法，所述数据处理方法包括如下步骤：

步骤1：依据对高能探测器与低能探测器采集的数据，获得高能探测器采集的数据与低能探测器采集的数据对应的像素之间的差值；

步骤2：依据步骤1中获得的差值，再采用数据补偿算法获得，当只有高能探测器的位置采集数据或者只有低能探测器的位置采集数据时，高能探测器位置采集数据与低能探测器位置采集数据之间的差值；

步骤3：再依据步骤2中获得的差值，进而再根据已有的高能探测器的位置采集数据或低能探测器的位置采集数据获得缺失的低能探测器的位置采集数据或高能探测器的位置采集数据。

优选的技术方案是，所述数据补偿方法包括一维和/或二维线性插值算法，一维和/或二维样条插值算法，一维和/或二维多项式拟合算法中的任意一种；

优选的技术方案还有，所述一维和/或二维多项式拟合方法包括以下步骤：根据高能探测器的采集数据与低能探测器的采集数据之间的差值及其高能探测器与低能探测器所在空间位置的坐标，再通过一维和/或二维多项式拟合算法，得到高能探测器与低能探测器之间的差值关于位置坐标的一维和/或二维多项式函数，根据一维和/或二维多项式函数进而得到只有高能探测器的位置采集数据或低能探测器的位置采集数据之间的差值。

本发明的优点及有益效果是，采用本发明所述的一种CT探测装置及其数据处理方法能够大幅降低探测器的成本，以高能探测器稀疏为例，预计降幅在30％以上。

附图说明

图1为本发明CT探测装置实施例1的立体结构示意图；

图2为本发明CT探测装置实施例2的立体结构示意图；

图3为本发明CT探测装置实施例3的立体结构示意图；

图4为本发明CT探测装置实施例4的立体结构示意图；

图5为图1、图2的俯视图；

图6为图3的俯视图；

图7为图4的俯视图；

图8为图2的侧视图；

图9为图4的侧视图；

图10为图1、图2另一侧的侧视图；

图11为图3、图4另一侧的侧视图；

图12为本发明CT探测装置的平面探测结构示意图；

图13为本发明CT探测装置的弧面探测结构示意图；

图14为采用本发明CT探测装置的数据处理方法中一维数据补偿方法示意图；

图15为采用本发明CT探测装置的数据处理方法中二维数据补偿方法示意图；

图16为采用本发明CT探测装置的数据处理方法流程图。

图中：1-控制电路，2-低能探测器，3-表示低能探测器的排列方向，4-低能PCB电路板，5-金属过滤片，6-高能探测器，7-高能PCB电路板，8-表示高能探测器在每排内的排列方向。

具体实施方式

本发明一种CT探测装置，所述探测装置包括高能探测层和低能探测层，在高能探测层与低能探测层之间设有金属过滤片5，在高能探测层与低能探测层上分别设置有若干个高能探测器6与若干个低能探测器2，在高能探测层与低能探测层上的若干个高能探测器6与若干个低能探测器2分别排列成若干排，且高能探测器6排与排之间的间距与低能探测器2排与排之间的间距不等；在每排的高能探测器6与每排的低能探测器2中分别设有若干个高能探测器6与若干个低能探测器2，且每排高能探测器6中每个高能探测器6之间的间距与每排低能探测器2中每个低能探测器2之间的间距不等；若干个高能探测器6分别与高能PCB电路板7连接，若干个低能探测器2分别与低能PCB电路板4连接，再将高能PCB电路板7、低能PCB电路板4分别与控制电路1连接。

优选的技术方案有，所述若干排高能探测器6排与排之间的间距大于若干排低能探测器2排与排之间的间距。

进一步优选的技术方案还有，所述若干排低能探测器2排与排之间的间距大于若干排高能探测器6排与排之间的间距。

进一步优选的技术方案还有，所述每排高能探测器6中每个高能探测器6之间的间距大于每排低能探测器2中每个低能探测器2之间的间距。

优选的技术方案还有，所述金属过滤片5、高能PCB电路板7和低能PCB电路板4的排布呈相互平行的平面，或呈相互平行的曲面。

优选的技术方案还有，所述若干高能探测器6层和若干低能探测器2层共用一个PCB板。

为实现上述发明目的，本发明的实施方案还有，一种所述CT探测装置的数据处理方法，所述数据处理方法包括如下步骤：

步骤1：依据对高能探测器6与低能探测器2采集的数据，获得高能探测器6采集的数据与低能探测器2采集的数据对应像素之间的差值；

步骤2：依据步骤1中获得的差值，再采用数据补偿算法获得，当只有高能探测器6的位置采集数据或者只有低能探测器2的位置采集数据时，高能探测器6位置采集数据与低能探测器2位置采集数据之间的差值；

步骤3：再依据步骤2中获得的差值，进而再根据已有的高能探测器6的位置采集数据或低能探测器2的位置采集数据获得缺失的低能探测器2的位置采集数据或高能探测器6的位置采集数据。

本发明优选的实施方案是，所述数据补偿方法包括一维和/或二维线性插值算法，一维和/或二维样条插值算法，一维和/或二维多项式拟合算法中的任意一种；

优选的实施方案还有，所述一维和/或二维多项式拟合方法包括以下步骤：根据高能探测器6的采集数据与低能探测器2的采集数据之间的差值及其高能探测器6、低能探测器2所在空间位置的坐标，再通过一维和/或二维多项式拟合算法，得到高能探测器6与低能探测器2之间的差值关于位置坐标的一维和/或二维多项式函数，根据一维和/或二维多项式函数进而得到只有高能探测器6的位置采集数据或低能探测器2的位置采集数据之间的差值。

实施例1

如图1所示，本发明所述CT探测装置中的高能探测器6相对于低能探测器2在排与排之间排列稀疏，即高能探测器6相对于低能探测器2是单向稀疏排列的，并且是在一排之内稀疏排列的。在一排之内，高能探测器6的采样间隔大于低能探测器2的采样间隔。图1中所示的箭头3表示低能探测器2的排列方向，所示的箭头8表示高能探测器6在每排内的排列方向。

实施例2

如图2所示，本发明所述CT探测装置中的高能探测器6相对低能探测器2在排与排和排间均稀疏排列的示意图，即高能探测器6相对于低能探测器2是双向稀疏的。在一排之内和排间，高能探测器6的采样间隔均大于低能探测器2的采样间隔。图2中所示的箭头3表示低能探测器2的排列方向，所示的箭头8表示高能探测器6在每排内的排列方向。

实施例3

如图3所示，本发明所述CT探测装置中的低能探测器2相对高能探测器6在排与排之间排列稀疏，即低能探测器2相对高能探测器6是单向稀疏的，并且是在一排之内也稀疏排列。在一排之内，低能探测器2的采样间隔大于高能探测器6的采样间隔。如图3中所示的箭头3表示低能探测器2的排列方向，所示的箭头8表示高能探测器6在每排内的排列方向。

实施例4

如图4所示，本发明CT探测装置中的低能探测器2相对于高能探测器6在排与排之间和排内均稀疏排列，即低能探测器2相对于高能探测器6是双向稀疏排列的。在一排之内和排间，高能探测器6的采样间隔大于低能探测器2的采样间隔。如图4所示的箭头3表示低能探测器2的排列方向，所示的箭头8表示高能探测器6在每排内的排列方向。

实施例5

如图12、13所示，本发明CT探测装置中，所述金属过滤片5、高能PCB电路板7和低能PCB电路板4的排布呈相互平行的平面，或呈相互平行的曲面。

实施例6

如图14所示，一种所述CT探测装置的数据处理方法中，采用一维数据补偿方法，图中实线是低能探测器2的投影曲线示意图，虚线为高能探测器6的投影曲线示意图。A、B、C为相邻三个低能探测器2的投影数据点，D、E是和A、B位置相对应的高能探测器6投影数据点。本发明的目的是为了得到缺失的与低能探测器2投影数据点C相对应的高能探测器6的投影值。直接利用点D、E采用线性插值方法能够得到插值点F，由图14中可见，显然该点投影值与合理的投影值相差甚远。而通过本发明的方法，首先得到A和D、B和E的投影插值，然后利用线性插值、样条插值、多项式拟合等算法得到缺失的高能探测器6和对应低能探测器2的投影插值。进而得到缺失的高能探测器6的投影值，见G点。显然G点就更加接近合理的投影值。当然，如果低能探测器2相对高能探测器6排列稀疏，原理是一样的。

实施例7

如图15所示，一种所述CT探测装置的数据处理方法中，采用二维投影补偿方法，图15中A代表既有高能探测器6的投影值，又有低能探测器2的投影值的点。B代表只有高能探测器6或者低能探测器2的投影值的点，那么首先计算A代表的位置点的高能探测器6与低能探测器2的投影插值，然后利用双线性插值、样条插值、多项式拟合等方法得到B代表的位置点的高能探测器6与低能探测器2的投影插值。进而利用已知的高能探测器6或低能探测器2的投影值得到缺失的低能探测器2或高能探测器6的投影值。

本发明CT探测装置的数据处理方法中的数据补偿方法流程图如图16所示。

本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本发明的构思和所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种CT探测装置，其特征在于包括高能探测层和低能探测层；

在高能探测层与低能探测层上分别设置有若干个高能探测器与若干个低能探测器，所述若干个高能探测器与所述若干个低能探测器分别排列成若干排，其中高能探测器中排与排之间的间距与低能探测器中排与排之间的间距不等；

在每排的高能探测器与每排的低能探测器中分别设有若干个高能探测器与若干个低能探测器，每排高能探测器中的每个高能探测器之间的间距与每排低能探测器中的每个低能探测器之间的间距不等；

所述CT探测装置采用如下步骤获得缺失的位置采集数据：

步骤1：依据高能探测器与低能探测器采集的数据，获得高能探测器采集的数据与低能探测器采集的数据对应像素之间的差值；

步骤2：依据步骤1中获得的差值，采用数据补偿方法获得当只有高能探测器的位置采集数据或者只有低能探测器的位置采集数据时，高能探测器位置采集数据与低能探测器位置采集数据之间的差值；

步骤3：依据步骤2中获得的差值，根据已有的高能探测器的位置采集数据或低能探测器的位置采集数据，获得缺失的高能探测器的位置采集数据。

2.如权利要求1所述的CT探测装置，其特征在于所述CT探测装置采用一维数据补偿方法获得缺失的位置采集数据；

所述一维数据补偿方法包括如下步骤：根据相邻的三个低能探测器的投影数据点(A)、(B)、(C)和与投影数据点(A)、(B)对应的高能探测器的投影数据点(D)、(E)，得到投影数据点(A)和(D)、(B)和(E)的投影差值；利用线性插值、样条插值、多项式拟合算法中的任意一种得到缺失的高能探测器和对应的低能探测器的投影差值，进而得到缺失的投影差值(G)作为所述位置采集数据。

3.如权利要求1所述的CT探测装置，其特征在于所述CT探测装置采用二维投影补偿方法获得缺失的位置采集数据；

所述二维投影补偿方法包括如下步骤：计算A代表的位置点的高能探测器与低能探测器的投影差值，利用双线性插值、样条插值、多项式拟合算法中的任意一种得到B代表的位置点的高能探测器与低能探测器的投影差值，其中A代表既有高能探测器的投影值，又有低能探测器的投影值的点；B代表只有高能探测器或者低能探测器的投影值的点；利用已知的高能探测器或低能探测器的投影值，得到缺失的高能探测器的投影值，作为所述位置采集数据。

4.如权利要求2或3所述的CT探测装置，其特征在于所述多项式拟合算法包括以下步骤：

根据高能探测器的采集数据与低能探测器的采集数据之间的差值及高能探测器与低能探测器所在空间位置的坐标，得到高能探测器与低能探测器之间的差值关于位置坐标的多项式函数；根据所述多项式函数，得到只有高能探测器的位置采集数据或低能探测器的位置采集数据的高低能投影数据差值。

5.如权利要求2或3所述的CT探测装置，其特征在于：

所述高能探测器中排与排之间的间距大于所述低能探测器中排与排之间的间距。

6.如权利要求2或3所述的CT探测装置，其特征在于：

所述低能探测器中排与排之间的间距大于所述高能探测器中排与排之间的间距。

7.如权利要求2或3所述的CT探测装置，其特征在于：

每排高能探测器中每个高能探测器之间的间距大于每排低能探测器中每个低能探测器之间的间距。

8.如权利要求2或3所述的CT探测装置，其特征在于：

在高能探测层与低能探测层之间设有金属过滤片，所述金属过滤片、高能PCB电路板和低能PCB电路板的排布呈相互平行的平面，或呈相互平行的曲面。

9.如权利要求8所述的CT探测装置，其特征在于：

各所述高能探测器分别与高能电路板连接，各所述低能探测器分别与低能电路板连接，所述高能电路板与所述低能电路板分别与控制电路连接。

10.如权利要求9所述的CT探测装置，其特征在于：

所述高能探测器层和低能探测器层共用同一个PCB板。