CN106466187B - 用于从结构的一侧执行反向散射三维成像的系统和方法 - Google Patents

用于从结构的一侧执行反向散射三维成像的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种用于使用X射线从结构的一侧反向散射来生成三维图像数据的成像系统和方法。该成像系统包括至少一个X射线源、耦接至至少一个X射线源的至少一个旋转准直器、X射线检测器、以及耦接至至少一个X射线源、至少一个旋转准直器和X射线检测器的控制器。该控制器被配置为通过至少一个旋转准直器从至少一个X射线源向结构的一侧发射X射线。此外，控制器被配置为使用X射线检测器从结构的一侧检测结构内的多个深度处的反向散射的X射线。此外，控制器被配置为基于检测的反向散射的X射线生成结构的三维图像数据。

Description

用于从结构的一侧执行反向散射三维成像的系统和方法
技术领域
本公开总体涉及X射线反向散射成像系统，并且更具体地，涉及生成复合结构内的特征的三维图像数据。
背景技术
已知的超声系统不能提供关于复合结构内的特征(诸如，褶皱)的厚度的信息，这是因为它们不能从一侧“看穿”该特征。需要利用一种可量化褶皱厚度并更好确定褶皱形状的方法来补充褶皱的超声波检测。解决该需求将提供更精确的结构性能模型和预测。X射线分层成像法提供用于结构内部的信息的连续层。然而，现有X射线分层成像法系统需要接入至结构的两侧，以便操作。X射线反向散射系统提供用于仅从一侧看到结构的工具。然而，收集的用于检查或评估的图像通常是深度信息的叠加的二维表示。已尝试了用于收集三维信息的各种方法，但是由于单个X射线插入和收集角度，这些方法是不切实际的或者慢的且具有相对不良的准确度。
X射线计算的层析成像法可获得精确的三维X射线衰减数据，但是需要接入正在被分析的结构的所有侧面。因此，计算的层析成像法不能用于检查大型飞机部件，诸如翼部或机身。需要如下一种结合以上方法的优势的便携式系统：用于复合结构内的隐藏特征的三维成像的一侧检查系统。
发明内容
在一个方面中，提供了一种用于使用X射线从结构的一侧反向散射来生成三维图像数据的成像系统。该成像系统包括至少一个X射线源、耦接至至少一个X射线源的至少一个旋转准直器、X射线检测器、以及耦接至至少一个旋转准直器和X射线检测器的控制器。该控制器被配置为通过至少一个旋转准直器从至少一个X射线源向结构的一侧发射X射线。此外，控制器被配置为使用X射线检测器从结构的一侧检测结构内的多个深度处的反向散射的X射线。此外，控制器被配置为基于检测的反向散射的X射线生成结构的三维图像数据。
在另一方面中，提供了一种用于使用X射线从结构的一侧反向散射来生成三维图像数据的方法。该方法包括通过至少一个旋转准直器从至少一个X射线源向结构的一侧发射X射线。该方法另外包括使用X射线检测器从结构的一侧检测结构内的多个深度处的反向散射的X射线，并且基于检测的反向散射的X射线生成结构的三维图像数据。
附图说明
图1是包括成像系统以及由成像系统成像的结构的示例性环境的示图。
图2是成像系统的第一实现方式的正视图。
图3是示出成像系统的第一实现方式的旋转的自上而下视图。
图4是合并为三维图像数据的结构的第一图像数据和结构的第二图像数据的示图。
图5是第一图像数据和第二图像数据同步以生成三维图像数据的时间轴。
图6是由图2所示的成像系统的第一实现方式检测的反向散射的X射线的示图。
图7是成像系统的第二实现方式的正视图。
图8是示出成像系统的第二实现方式的旋转的自上而下视图。
图9是成像系统的第三实现方式的正视图。
图10是示出能够使第三实现方式的成像系统平移的台的自上而下视图。
图11是成像系统的第四实现方式的正视图。
图12是成像系统的第四实现方式的自上而下视图。
图13是成像系统的第五实现方式的正视图。
图14是在图1的环境中使用的示例性计算设备的示图。
图15是用于使用图1所示的成像系统来生成三维图像数据的示例过程的流程图。
具体实施方式
本文描述的是用于通过分层成像方法类型的重建来创建3D图像(单个和两个)的旋转准直器X射线反向散射系统的实现方式。公开的系统是便携式的，并且可使用机器人臂、真空安装至结构的台系统、安装在结构上的旋转台或爬行机器人来执行扫描。在垂直于结构的平面上执行扫描，其中，空间中的每个散射点接收来自两个角度的旋转笔形波束。这些交叉波束可由两个对准的(aligned，校直的，校准的)旋转准直器(使用通过快门的(shuttered)波束或交替波束)或者由被准确地重新定向(180度)以便从中心线的另一侧(但是处于同一扫描平面中)扫描波束的单个旋转准直器形成。
与分层成像法类似，合并来自两个角度的反向散射图像有利于使来自该位置的散射信息最大化，并且有利于使来自周围区域的散射信息最小化。收集并合并各个点处的测量值(基于本文定义的方程)可生成散射强度线，其可与平行的相邻线合并以创建图像层(“切片”)。这些层可从通过系统相对于结构的增量旋转或平移收集的相同深度(d)数据、从在笔形波束扫描的平面中收集的数据或者从垂直于两者的平面进行创建。如本文描述的，具有双源的线性重建的方法使安装在跟踪器上的爬行机器人或扫描仪能够连续自主收集延伸路径上的数据。上述散射强度数据的层可单独分析或者可层叠以创建可使用3D成像软件分析和观看的3D散射强度数据组。因此，诸如褶皱、纤维波度、空隙和间隙的特征可被识别并在3D空间中量化以用于分析、结构模型性能预测以及决策。
在图1至图15的每个图中，用于相似或至少大致相似目的的元件以相同标号标记，并且此处不参考图1至图15中的每个图详细讨论这些元件。同样，未在图1至图15的每个图中标记所有元件，但是出于一致性，此处可使用与其相关联的参考标号。在不背离本公开的范围的情况下，此处参考图1至图15中的一个或多个图讨论的元件、部件和/或特征均可包括在图1至图15的任一图中和/或与这些图一起使用。
图1是示例性环境100的示图，其中，成像系统102生成例如复合结构(诸如，飞机翼部或机身)的结构110的图像数据。成像系统102包括控制器104，例如，控制反向散射成像系统106的操作的计算设备。反向散射成像系统106包括一个或多个X射线源、校准由一个或多个X射线源生成的X射线的一个或多个旋转准直器以及至少一个检测器(例如，闪烁检测器)，该至少一个检测器从要成像的对象(例如，结构110)接收反向散射的X射线并生成以多个像素中的每一个像素表示反向散射的X射线的强度的对应电信号。在至少一些实现方式中，一个或多个X射线源是固定的，并且不与相应准直器旋转。在至少一些实现方式中，反向散射系统106耦接至平台108，该平台相对于结构110移动成像系统102。在一些实现方式中，如本文更详细描述的，平台108是作为在要分析的结构(例如，结构110)周围旋转和/或平移的部件的机器人臂、爬行机器人和/或一个或多个旋转或平移台。在一些实现方式中，平台108可例如利用真空底座安装至结构110。
在一些实现方式中，结构110是诸如飞机的交通工具的一部分。在操作中，成像系统102被配置为在一个或多个深度处向结构110发射X射线，并且接收反向散射的X射线，该反向散射的X射线提供关于结构110内的每个深度处的特征的信息。对于结构110内的给定深度的任意给定点，成像系统102从两个不同角度在该点处发射单独的X射线波束，并且接收来自每个相应X射线波束的反向散射的X射线。成像系统102从来自每个相应X射线波束的反向散射的X射线生成成像数据，并且合并该成像数据以形成三维成像数据。重要地，尽管结构110包括第一侧112(例如，前侧)和第二侧114(例如，后侧)，但是成像系统102只需要接入这些侧中的一个(例如，第一侧112)以生成结构110内部的三维成像数据。因此，成像系统102提供执行结构110的分层成像法的便利方式，而不必从其当前环境移除结构110。
图2是第一示例性成像系统200的正视图。更具体地，成像系统200是成像系统102的实现方式。成像系统200包括第一X射线源202和第二X射线源204。第一X射线源202耦接至具有第一多个开孔205的第一旋转准直器206。第一旋转准直器206具有N个(例如，六个)开孔205，其中，开孔中的每一个围绕中心点大约等距地隔开或者从中心点放射状向外延伸。通过在第一旋转准直器206中包括多个开孔，而不是只有一个开孔，成像系统200能够更快速地收集数据。随着第一准直器206例如在逆时针方向上旋转，第一多个开孔205中的一个开孔将校准的笔形波束218引导至结构110。更具体地，第一X射线源202发射随后由第一准直器206校准的扇形波束。来自第一准直器206的输出是校准的笔形波束218。同样，第二X射线源204耦接至具有第二多个开孔207的第二旋转准直器208，该第二多个开孔布置为相似于第一准直器206的开孔205。随着第二准直器208例如在顺时针方向上旋转，第二多个开孔207中的一个开孔将第二校准的笔形波束220引导至结构110。具体地，第二X射线源204发射随后由第二准直器208校准为第二校准的笔形波束220的扇形波束。对于沿着结构110内的线216的给定点222，成像系统200利用由两个不同X射线源生成的X射线撞击点222，该两个不同X射线源从两个不同角度发射X射线(例如，第一校准的笔形波束218和第二校准的笔形波束220)。检测器210接收反向散射的X射线(图6所示)并且生成由控制器104(图1)使用以生成图像数据(图4所示)的对应电信号。如本文更详细描述的，成像系统200包括控制来自每个准直器(例如，第一旋转准直器206和第二旋转准直器208)的X射线的发射的快门226和228，使得检测器210一次只从一个笔形波束接收反向散射的X射线。在一些实现方式中，成像系统102另外地或可替换地使用电源的电子快门(例如，交替地激活和去激活电源)和/或旋转准直器206和208的同步以避免笔形波束218与220的重叠。
如上所述，沿着线216的每个点(例如，点222)具有两个撞击角度，一个撞击角度(α)来自由第一X射线源/准直器生成的笔形X射线波束218，并且第二撞击角度(β)由第二X射线源/准直器生成。因此，基于点到点的散射强度的重建与X射线撞击在结构110上的角度有关，如下：
tan(α)+tan(β)＝L/d (方程1)
Pn＝tan(α)x d (方程2)
Pn＝L–tan(β)x d (方程3)
当α和β都是零度时，射线大致垂直于正在检查的对象(例如，结构110)的表面。因此，角度α或β是在法向于表面的射线与目前发射的射线之间限定的角度。控制器104合并以角度α(表示第一笔形波束218撞击结构110的角度)以及角度β(表示从第二旋转准直器208发出的第二笔形波束220的角度)收集的图像数据，以便生成沿着长度L(例如，长度217)(表示反向散射成像系统106扫描经过的线段长度)的深度d(例如，深度224)处的第n点(Pn)(例如，点222)的图像。控制器104使得反向散射成像系统106在结构110内的不同深度(例如，深度224)处沿着线(例如，线216)的多个位置(例如，位置222)扫描(发射X射线笔形波束并检测反向散射的X射线)。此外，成像系统200包括例如安装至或结合至平台108(图1)的环形支承件212，该环形支承件能够在成像系统200扫描结构110时，使成像系统200相对于结构110旋转。
图3是示出成像系统200的旋转的自上而下视图。更具体地，第一旋转准直器206和第二旋转准直器208可围绕中心点(例如，沿着长度217的一半的点)在环形支承件212上旋转180度。因此，对于给定深度(例如，深度224)，成像系统200生成图像数据的圆形切片。如参考图5和6更详细描述的，控制器104合并生成的图像数据以生成结构110的三维图像数据。
图4是合并为三维图像数据404的结构110的第一图像数据400和结构110的第二图像数据402的示图。更具体地，控制器104从检测器210接收用于检测器210的每个像素的电信号。例如，检测器210传输表示用于每个相应像素的反向散射的X射线的强度的电压。控制器104基于从发射自第一旋转准直器206的笔形波束(例如，第一笔形波束218)反向散射的X射线的强度而生成第一图像数据400。同样，控制器104基于从第二旋转准直器208引导出的笔形波束(例如，第二笔形波束220)反向散射的X射线的强度而生成第二图像数据402。控制器104然后合并第一图像数据400与第二图像数据402以形成三维图像数据404(例如，立体图像)。例如，当人类观看时，第一图像数据400显示至第一眼睛并且第二图像数据402显示至第二眼睛，以便使观看者能够感知三维图像数据404中的深度。
图5示出第一图像数据400的组和第二图像数据402的组同步以生成三维图像数据404的时间轴500。更具体地，同步系统501(例如，控制器104结合耦接至第一旋转准直器206和第二旋转准直器208的快门(例如，图6所示的快门226和228))使得成像系统200生成用于第一点(例如，点222)的来自从第一旋转准直器206反向散射的X射线的第一图像数据502，然后接收用于第一点(例如，点222)的来自从第二旋转准直器208反向散射的X射线的第二图像数据504。此外，成像系统生成来自第一旋转准直器206的对应于沿着同一线的第二不同点的第三图像数据506、来自第二旋转准直器208的第二点的第四图像数据508，等等。因此，在每个不同点处，获取两个图像数据，一个来自通过与第一旋转准直器206有关的反向散射而获取的反向散射信息，第二个来自与第二旋转准直器208有关的反向散射。在示例性实施方式中，获取图像数据502……516。成像系统200然后合并对应数据(例如，第一图像数据502与第二图像数据504、第三图像数据506与第四图像数据508等)，以便沿着给定深度处的每条扫描的线形成立体图像数据(例如，图像数据518)。此外，成像系统200合并用于给定深度处的每条线的立体图像数据以便生成用于给定深度处的给定平面或“切片”的一组三维图像数据520。此外，成像系统200可重复以上过程以生成图像数据520的平行切片，每个切片对应于结构110内的不同深度。
图6是由成像系统200检测的反向散射的X射线的示图。第一快门226(例如，机械式快门)耦接至第一旋转准直器206的开孔205。同样，第二快门228耦接至第二旋转准直器208的开孔207。在示例性实施方式中，每个开孔具有其自身快门。更具体地，如果准直器206和208各自具有N个开孔，则成像系统200将包括N个快门，其中，每个相应快门放置在开孔前方。第一快门226和第二快门228例如通过来自控制器104的电信号(未示出)而同步，使得在第一快门226打开且第二快门228关闭的同时，第一旋转准直器206输出第一笔形波束218。检测器210然后检测由第一笔形波束218撞击结构110的点222所造成的第一反向散射的X射线606。随后，在第一快门226关闭且第二快门228打开的同时，第二旋转准直器208输出第二笔形波束220。检测器210然后检测由第二笔形波束220撞击结构110的同一点(例如，点222)所造成的第二反向散射的X射线608。成像系统200继续以此方式操作，交替地从每个X射线源发射笔形波束，并且检测在结构110内的多个深度中的每一个深度(例如，深度224)处的平面或切片内沿着每条线(例如，线216)的每个点的反向散射的X射线。
图7是第二示例性成像系统700的正视图。图8是示出成像系统700的旋转的自上而下视图。成像系统700是成像系统102的实现方式。成像系统700相似于成像系统200(图3所示)，除了成像系统700不具有两个X射线源和两个旋转准直器，而只包括单个X射线源202和单个旋转准直器206。成像系统700在环形支承件212上旋转360度。因此，当旋转准直器206处于第一位置710时，并且当环形支承件从第一位置710旋转180度时以使得旋转准直器206处于第二位置712时，旋转准直器206利用笔形波束撞击点222。因此，参考成像系统200描述的方程1、2和3也应用于利用成像系统700检测的散射强度的重建。图8是示出成像系统700的旋转的自上而下视图。
图9是第三示例性成像系统800的正视图。图10是成像系统800的自上而下视图，其示出使成像系统能够沿两个轴平移的台。成像系统800是成像系统102的实现方式，并相似于成像系统200。成像系统包括第一X射线源202、第二X射线源204、第一旋转准直器206、第二旋转准直器208以及检测器210。此外，成像系统800包括耦接至第一旋转准直器206和第二旋转准直器208的相似于第一快门226(图6)和第二快门228(图6)的快门(未示出)，以便同步如上所述的笔形波束的发射。然而，不同于成像系统200，成像系统800的平台108包括耦接至第一导轨816和第二导轨818的第一台812。
第一导轨816和第二导轨818耦接至第一真空底座820、第二真空底座822、第三真空底座824、第四真空底座826、第五真空底座828以及第六真空底座830。真空底座820、822、824、826、828和830附接至结构110。第一台812包括被配置为沿着第一轴832(例如，X轴)平移第一台812的第一步进电机(未示出)。在一些实现方式中，平台108包括耦接至第一台812的第二台814。第二台814包括被配置为沿着垂直于第一轴832的第二轴834(例如，Y轴)平移第二台814的第二步进电机(未示出)。因此，在至少一些实现方式中，在成像系统800正在扫描结构110时，控制器104向第一台812和第二台814传输电信号，以便例如在第二台814处于沿着第二轴834的第一位置时沿着导轨816和818(即，第一轴832)平移第一台812，然后沿着第二轴834向第二位置平移第二台814，并且随后在第二台814处于沿着第二轴834的第二位置时沿着导轨816和818(即，第一轴832)平移第一台812。通过包括第二台814，成像系统800能够在线性扫描之间递增移动(诸如，横跨褶皱或加强件特征)，以用于特征周围的额外散射数据，这可改善特征的三维成像。
图11是第四示例性成像系统900的正视图。图12是成像系统900的自上而下视图。成像系统900是成像系统102的实现方式。此外，成像系统900相似于成像系统800，除了成像系统900不具有两个旋转准直器，而是只包括一个旋转准直器206。此外，代替从每个准直器同步发射笔形波束以便从两个不同角度撞击点222，成像系统900在第一准直器206处于第一位置904时，通过利用X射线撞击各点(例如，点222)来扫描结构110，然后第一准直器206移动(例如，重新安装)至第二位置906并重新扫描结构110。因此，成像系统900扫描结构110所花费的时间是成像系统800所花费时间的两倍，但是只需要单个旋转准直器(例如，旋转准直器206)。
图13是第五示例性成像系统1000的正视图。成像系统1000是成像系统102的实现方式并相似于成像系统800，除了如本文描述的。并非沿着水平线(例如，图2中的线216)执行散射强度的重建，成像系统1000沿着竖直线1002执行重建。沿着竖直线1002的每个点(Pn)将具有来自笔形X射线波束的两个撞击角度(例如，α和β)。更具体地，成像系统1000根据以下方程执行重建：
tan(α)＝Pn/d (方程4)
tan(β)＝(L-Pn)/d (方程5)
相似于参考图4和图5描述的过程，在扫描过程中，成像系统1000结合以α和β收集的图像以生成三维图像数据。
图14是示例性计算设备1102的示图。计算设备1102代表控制器104。计算设备1102包括用于执行指令的一个或多个处理器1105。在一些实现方式中，可执行指令存储在存储设备1110中。处理器1105可包括一个或多个处理单元(例如，为多核配置)。一个或多个存储设备1110是允许诸如可执行指令和/或其他数据的信息被存储和检索的任意一个或多个设备。一个或多个存储设备1110可包括一个或多个计算机可读介质。
计算设备1102还包括用于向用户1101呈现信息的至少一个媒体输出部件1115。媒体输出部件1115是能够向用户1101传达信息的任意部件。在一些实现方式中，媒体输出部件1115包括诸如视频适配器和/或音频适配器的输出适配器。输出适配器可操作地耦接至处理器1105并且可操作地耦接至诸如显示设备(例如，液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、阴极射线管(CRT)或“电子墨水”显示器)或音频输出设备(例如，扬声器或耳机)的输出设备。
在一些实现方式中，计算设备1102包括用于从用户1101接收输入的输入设备1120。例如，输入设备1120可包括键盘、点控设备、鼠标、触控笔、触敏控制板(例如，触摸板或触摸屏)、陀螺仪、加速计、位置检测器或音频输入设备。诸如触摸屏的单个部件可用作媒体输出部件1115的输出设备以及输入设备1120。
计算设备1102另外包括通信接口1125，该通信接口可通信地耦接至诸如反向散射系统106和/或平台108的另一设备。例如，通信接口1125可包括例如用于使用移动电话网络(例如，全球移动通信系统(GSM)、3G、4G或蓝牙)或其他移动数据网络(例如，微波存取全球互通(WIMAX))的无线数据收发器或有线或无线网络适配器。
例如，存储在一个或多个存储设备1110中的是计算机可读指令，该计算机可读指令用于经由媒体输出部件1115向用户1101提供用户接口，并且可选地接收并处理来自输入设备1120的输入。用户接口可包括使得用户1101能够与计算设备1102交互以便例如控制计算设备1102的操作和/或观看输出(例如，三维图像数据404)的文本、图形和/或声音。计算机可读指令另外使得计算设备1102执行用于扫描结构110、移动反向散射系统106以及将图像数据合并为三维图像数据的过程。
图15是用于使用成像系统102生成三维图像数据的示例性过程1200的流程图。首先，成像系统102通过至少一个旋转准直器(例如，第一旋转准直器206和第二旋转准直器208)从至少一个X射线源(例如，第一X射线源202和第二X射线源204)向结构110的一侧(例如，第一侧112)发射X射线(例如，第一笔形波束218和第二笔形波束220)1202。此外，成像系统102使用X射线检测器(例如，检测器210)从结构110的一侧(例如，第一侧112)检测结构110内的多个深度(例如，深度224)处的反向散射的X射线(例如，第一反向散射的X射线606和第二反向散射的X射线608)1204。此外，成像系统102基于检测的反向散射的X射线(例如，第一反向散射的X射线606和第二反向散射的X射线608)生成结构110的三维图像数据(例如，三维图像数据404)1206。
在一些实现方式中，成像系统102在第二快门(例如，第二快门228)关闭的同时通过第一旋转准直器(例如，第一旋转准直器206)在结构110中的第一点(例如，点222)处发射第一X射线波束(例如，第一笔形波束218)，检测来自第一X射线波束(例如，第一笔形波束218)的反向散射的X射线(例如，第一反向散射的X射线606)，在第一快门(例如，第一快门226)关闭的同时通过第二旋转准直器(例如，第二旋转准直器208)在第一点(例如，点222)处发射第二X射线波束(例如，第二笔形波束220)，并且检测来自第二X射线波束(例如，第二笔形波束220)的反向散射的X射线(例如，第二反向散射的X射线608)。
在一些实现方式中，成像系统102在结构(例如，结构110)中的第一点(例如，点222)处从第一角度(例如，α)发射第一X射线波束(例如，第一笔形波束218)，检测来自第一X射线波束(例如，第一笔形波束218)的第一反向散射的X射线(例如，第一反向散射的X射线606)，从第一反向散射的X射线(例如，第一反向散射的X射线606)生成第一图像数据(例如，第一图像数据400)，在结构(例如，结构110)中的第一点(例如，点222)处从第二角度(例如，β)发射第二X射线波束(例如，第二笔形波束220)，检测来自第二X射线波束(例如，第二笔形波束220)的第二反向散射的X射线(例如，第二反向散射的X射线608)，从第二反向散射的X射线(例如，第二反向散射的X射线608)生成第二图像数据(例如，第二图像数据402)，并且合并第一图像数据(例如，第一图像数据400)与第二图像数据(例如，第二图像数据402)。
在一些实现方式中，成像系统102包括耦接至结构(例如，结构110)的平台(例如，平台108)，并且成像系统102被配置为在发射X射线(例如，第一笔形波束218和第二笔形波束220)并检测反向散射的X射线(例如，第一反向散射的X射线606和第二反向散射的X射线608)的同时，横跨结构(例如，结构110)的至少一部分(例如，第一侧112)平移。
在一些实现方式中，成像系统102包括耦接至结构(例如，结构110)的平台(例如，平台108)，并且成像系统102在发射X射线(例如，第一笔形波束218和第二笔形波束220)并检测反向散射的X射线(例如，第一反向散射的X射线606和第二反向散射的X射线608)的同时，相对于结构(例如，结构110)旋转。
在一些实现方式中，成像系统102生成对应于结构110内的多个深度224的图像数据(例如，图像数据520)的平行切片。在一些实现方式中，成像系统102沿着垂直于结构(例如，结构110)的平面1002合并来自两个角度(例如，角度α和β)的图像数据。
在一些实现方式中，成像系统102包括平台(例如，平台108)，该平台包括适于沿着第一轴(例如，第一轴832)平移的第一台(例如，第一台812)、耦接至第一台(例如，第一台812)并适于沿着垂直于第一轴(例如，第一轴832)的第二轴(例如，第二轴834)平移的第二台(例如，第二台814)、以及至少耦接至至少第一台(例如，第一台812)并适于安装至结构(例如，结构110)的至少一个导轨(例如，第一导轨816)。
在一些实现方式中，成像系统102生成用于第一深度(例如，深度224)处的多个第一点(例如，线216)的第一图像数据520，然后生成用于结构(例如，结构110)中的第二深度处的多个第二点的第二图像数据。在一些实现方式中，成像系统102沿着结构(例如，结构110)内的第一平面216生成第一多个深度224处的第一图像数据520，然后沿着邻近于第一平面的第二平面生成第二多个深度处的第二图像数据。
本文描述的系统和方法的技术效果包括如下至少一个：(a)通过至少一个旋转准直器从至少一个X射线源向结构的一侧发射X射线；(b)使用X射线检测器从结构的一侧检测结构内的多个深度处的反向散射的X射线；以及(c)基于检测的反向散射的X射线生成结构的三维图像数据。
相比较用于执行结构的成像的已知方法和系统，本文描述的系统和方法使得在只接近结构的单个侧面的同时，能够生成结构的内部特征的三维图像。因此，本文描述的系统和方法的用户可观看并评估结构内的特征的三维图像数据，而不必拆卸结构或接近结构的多个侧部。更具体地，本文描述的系统和方法解决关于复合结构中的褶皱的非破坏性评估和定量的重要问题。即，本文描述的系统和方法提供看到复合结构中的褶皱下方以确定其深度、厚度和大小的能力。
进一步地，本公开包括根据下列条款的实施方式：
条款1.一种用于使用X射线从结构的一侧反向散射来生成三维图像数据的成像系统，所述成像系统包括：
至少一个X射线源；
至少一个旋转准直器，耦接至至少一个X射线源；
X射线检测器；以及
控制器，耦接至所述至少一个X射线源、所述旋转准直器以及所述X射线检测器，所述控制器被配置为：
通过所述至少一个旋转准直器从所述至少一个X射线源向结构的一侧发射X射线；
使用所述X射线检测器从结构的一侧检测结构内的多个深度处的反向散射的X射线；以及
基于检测的反向散射的X射线生成结构的三维图像数据。
条款2.根据条款1的成像系统，其中，所述至少一个X射线源包括第一X射线源和第二X射线源，所述至少一个旋转准直器包括耦接至所述第一X射线源的第一旋转准直器和耦接至所述第二X射线源的第二旋转准直器，所述第一旋转准直器耦接至第一快门，并且所述第二旋转准直器耦接至第二快门，所述成像系统另外被配置为：
在第二快门关闭的同时，通过所述第一旋转准直器在结构中的第一点处发射第一X射线波束；
检测来自第一X射线波束的反向散射的X射线；
在所述第一快门关闭的同时，通过所述第二旋转准直器在第一点处发射第二X射线波束；并且
检测来自第二X射线波束的反向散射的X射线。
条款3.根据条款1的成像系统，进一步被配置为：
在结构中的第一点处从第一角度发射第一X射线波束；
检测来自第一X射线波束的第一反向散射的X射线；
从第一反向散射的X射线生成第一图像数据；
在结构中的第一点处从第二角度发射第二X射线波束；
检测来自第二X射线波束的第二反向散射的X射线；
从第二反向散射的X射线生成第二图像数据；并且
合并第一图像数据与第二图像数据。
条款4.根据条款1的成像系统，进一步包括耦接至结构的平台，其中，所述成像系统进一步被配置为在发射X射线并检测反向散射的X射线的同时，横跨结构的至少一部分平移。
条款5.根据条款1的成像系统，进一步包括耦接至结构的平台，其中，所述成像系统进一步被配置为在发射X射线并检测反向散射的X射线的同时，相对于结构旋转。
条款6.根据条款1的成像系统，进一步被配置为生成图像数据的对应于结构内的多个深度的平行切片。
条款7.根据条款1的成像系统，进一步被配置为沿着垂直于结构的平面合并来自两个角度的图像数据。
条款8.根据条款1的成像系统，进一步包括平台，该平台包括：
第一台，适于沿着第一轴平移；
第二台，耦接至第一台并适于沿着垂直于第一轴的第二轴平移；
以及
至少一个导轨，耦接至至少第一台并适于安装至结构。
条款9.根据条款1的成像系统，进一步被配置为生成用于第一深度处的多个第一点的第一图像数据，然后生成用于结构中的第二深度处的多个第二点的第二图像数据。
条款10.根据条款1的成像系统，进一步被配置为沿着结构内的第一平面生成第一多个深度处的第一图像数据，然后沿着邻近于第一平面的第二平面生成第二多个深度处的第二图像数据。
条款11.一种用于使用X射线从结构的一侧反向散射来生成三维图像数据的方法，所述方法包括：
通过至少一个旋转准直器从至少一个X射线源向结构的一侧发射X射线；
使用X射线检测器从结构的一侧检测结构内的多个深度处的反向散射的X射线；以及
基于检测的反向散射的X射线生成结构的三维图像数据。
条款12.根据条款11的方法，进一步包括：
在第一旋转准直器的第一快门打开且第二旋转准直器的第二快门关闭的同时，通过第一旋转准直器在结构中的第一点处发射第一X射线波束；
检测来自第一X射线波束的反向散射的X射线；
在第二旋转准直器的第二快门打开且第一旋转准直器的第一快门关闭的同时，通过第二旋转准直器在第一点处发射第二X射线波束；以及
检测来自第二X射线波束的反向散射的X射线。
条款13.根据条款11的方法，进一步包括：
在结构中的第一点处从第一角度发射第一X射线波束；
检测来自第一X射线波束的第一反向散射的X射线；
从第一反向散射的X射线生成第一图像数据；
在结构中的第一点处从第二角度发射第二X射线波束；
检测来自第二X射线波束的第二反向散射的X射线；
从第二反向散射的X射线生成第二图像数据；以及
合并第一图像数据与第二图像数据。
条款14.根据条款11的方法，其中，至少一个旋转准直器、至少一个X射线源以及X射线检测器包括在成像系统中，所述方法进一步包括在发射X射线并检测反向散射的X射线的同时，横跨结构的至少一部分平移成像系统。
条款15.根据条款11的方法，其中，至少一个旋转准直器、至少一个X射线源以及X射线检测器包括在成像系统中，所述方法进一步包括在发射X射线并检测反向散射的X射线的同时，相对于结构旋转成像系统。
条款16.根据条款11的方法，进一步包括生成图像数据的对应于结构内的多个深度的平行切片。
条款17.根据条款11的方法，进一步包括沿着垂直于结构的平面合并来自两个角度的图像数据。
条款18.根据条款11的方法，其中，至少一个旋转准直器、至少一个X射线源以及X射线检测器包括在成像系统中，所述方法进一步包括将成像系统安装至平台，该平台包括适于沿着第一轴平移的第一台、耦接至第一台并适于沿着垂直于第一轴的第二轴平移的第二台、以及耦接至至少第一台并适于安装至结构的至少一个导轨。
条款19.根据条款11的方法，进一步包括：
生成用于第一深度处的多个第一点的第一图像数据；以及
随后生成用于结构中的第二深度处的多个第二点的第二图像数据。
条款20.根据条款11的方法，进一步包括：
沿着结构内的第一平面生成第一多个深度处的第一图像数据；
以及
随后沿着邻近于第一平面的第二平面生成第二多个深度处的第二图像数据。
对不同的有益实施方式的描述是为了示出和描述的目的而呈现，且并非旨在详尽或局限于以公开形式的执行方式。对本领域普通技术人员来说，多种修改和变形将是显而易见的。此外，与其他有益执行方式相比，不同有益执行方式可提供不同优点。为了更好地说明执行方式的原理、实际应用的原理并且能够使其他本领域的普通技术人员理解本公开内容的由于适于具体的预期使用的各种变形的各种执行方式，选择并描述了执行方式或所选的执行方式。本说明书使用实例公开了包括最优模式的各种执行方式，其包括使本领域的任何技术人员能够实现这些执行方式的最佳方式，包括制造和使用任何设备或系统并且执行任何结合的方法。专利性范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他实例。如果其他实例具有与本权利要求的文字语言相同的结构元件，或者包括与本权利要求的文字语言无实质区别的等价的结构元件，则此种其他实例都旨在落入本权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种用于使用X射线从结构(110)的一侧反向散射来生成三维图像数据(404)的成像系统(200)，所述成像系统(200)包括：
至少一个X射线源(202、204)；
至少一个旋转准直器(206、208)，耦接至所述至少一个X射线源(202、204)；
X射线检测器(210)；以及
控制器(104)，耦接至所述至少一个X射线源(202、204)、所述旋转准直器(206、208)以及所述X射线检测器(210)，所述控制器(104)被配置为：
通过所述至少一个旋转准直器(206、208)从所述至少一个X射线源(202、204)向所述结构(110)的一侧发射X射线(218、220)；
使用所述X射线检测器(210)从所述结构(110)的一侧检测所述结构(110)内的多个深度(224)处的反向散射的X射线(606、608)；以及
基于检测的所述反向散射的X射线(606、608)生成所述结构(110)的所述三维图像数据(404)，
其中，所述至少一个X射线源(202、204)包括第一X射线源(202)和第二X射线源(204)，所述至少一个旋转准直器(206、208)包括耦接至所述第一X射线源(202)的第一旋转准直器(206)和耦接至所述第二X射线源(204)的第二旋转准直器(208)，所述第一旋转准直器(206)耦接至第一快门(226)，并且所述第二旋转准直器(208)耦接至第二快门(228)，所述成像系统(200)另外被配置为：
在所述第二快门(228)关闭的同时，通过所述第一旋转准直器(206)在所述结构(110)中的第一点(222)处发射第一X射线波束(218)；
检测来自所述第一X射线波束(218)的反向散射的X射线(606、608)；
在所述第一快门(226)关闭的同时，通过所述第二旋转准直器(208)在所述第一点(222)处发射第二X射线波束(220)；并且
检测来自所述第二X射线波束(220)的反向散射的X射线(606、608)。
2.根据权利要求1所述的成像系统(200)，所述成像系统进一步被配置为：
在所述结构(110)中的第一点(222)处从第一角度发射第一X射线波束(218)；
检测来自所述第一X射线波束(218)的第一反向散射的X射线(606、608)；
从所述第一反向散射的X射线(606、608)生成第一图像数据(400)；
在所述结构(110)中的所述第一点(222)处从第二角度发射第二X射线波束(220)；
检测来自所述第二X射线波束(220)的第二反向散射的X射线(606、608)；
从所述第二反向散射的X射线(606、608)生成第二图像数据(402)；并且
合并所述第一图像数据(400)与所述第二图像数据(402)。
3.根据权利要求1所述的成像系统(200)，所述成像系统进一步包括耦接至所述结构(110)的平台(108)，其中，所述成像系统(200)进一步被配置为在发射所述X射线(218、220)并检测所述反向散射的X射线(606、608)的同时，横跨所述结构(110)的至少一部分平移，或者在发射所述X射线(218、220)并检测所述反向散射的X射线(606、608)的同时，相对于所述结构(110)旋转。
4.根据权利要求1所述的成像系统(200)，所述成像系统进一步被配置为生成图像数据(520)的对应于所述结构(110)内的多个深度(224)的平行切片。
5.根据权利要求1所述的成像系统(200)，所述成像系统进一步被配置为沿着垂直于所述结构(110)的平面合并来自两个角度的图像数据(400、402)。
6.根据权利要求2所述的成像系统(200)，所述成像系统进一步被配置为生成用于第一深度(224)处的多个第一点(222)的第一图像数据(400)，然后生成用于所述结构(110)中的第二深度(224)处的多个第二点(222)的第二图像数据(402)。
7.根据权利要求1以及3至5中任一项所述的成像系统(200)，所述成像系统进一步被配置为生成用于第一深度(224)处的多个第一点(222)的第一图像数据(400)，然后生成用于所述结构(110)中的第二深度(224)处的多个第二点(222)的第二图像数据(402)。
8.一种用于使用X射线从结构(110)的一侧反向散射来生成三维图像数据(404)的方法(1200)，所述方法包括：
步骤1202：通过至少一个旋转准直器(206、208)从至少一个X射线源(202、204)向所述结构(110)的一侧发射X射线(218、220)；
步骤1204：使用X射线检测器(210)从所述结构(110)的一侧检测所述结构(110)内的多个深度(224)处的反向散射的X射线(606、608)；以及
步骤1206：基于检测的所述反向散射的X射线(606、608)生成所述结构(110)的所述三维图像数据(404)，
所述方法进一步包括：
在第一旋转准直器(206)的第一快门(226)打开且第二旋转准直器(208)的第二快门(228)关闭的同时，通过所述第一旋转准直器(206)在所述结构(110)中的第一点(222)处发射第一X射线波束(218)；
检测来自所述第一X射线波束(218)的反向散射的X射线(606、608)；
在所述第二旋转准直器(208)的第二快门(228)打开且所述第一旋转准直器(206)的第一快门(226)关闭的同时，通过所述第二旋转准直器(208)在所述第一点(222)处发射第二X射线波束(220)；以及
检测来自所述第二X射线波束(220)的反向散射的X射线(606、608)。
9.根据权利要求8所述的方法，所述方法进一步包括：
在所述结构(110)中的第一点(222)处从第一角度发射第一X射线波束(218)；
检测来自所述第一X射线波束(218)的第一反向散射的X射线(606、608)；
从所述第一反向散射的X射线(606、608)生成第一图像数据(400)；
在所述结构(110)中的所述第一点(222)处从第二角度发射第二X射线波束(220)；
检测来自所述第二X射线波束(220)的第二反向散射的X射线(606、608)；
从所述第二反向散射的X射线(606、608)生成第二图像数据(402)；以及
合并所述第一图像数据(400)与所述第二图像数据(402)。
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