CN111221049B - 一种三维断层成像设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维断层成像设备，包括射线发生器、物体传送装置以及探测器阵列，射线发生器向物体传送装置方向发出射线，探测器阵列接收射线，探测器阵列与射线发生器分别位于物体传送装置的两侧，探测器阵列包括不少于四个线阵探测器，线阵探测器在射线发生器的照射范围内沿着物体的传送方向间隔排列，相邻的两个线阵探测器之间的间隔距离不小于线阵探测器自身的宽度，每一个线阵探测器包括至少四个探测像元。本发明的三维断层成像设备可以获取物体的断层图像，同时结构简单，成本低廉。

Description

一种三维断层成像设备

技术领域

本发明涉及射线成像领域，更具体地涉及一种三维断层成像设备。

背景技术

在高能射线成像领域，通常采用X射线、γ射线以及中子射线等高能射线对被测物体进行探测并成像，对应的成像设备包括CT、安检设备、PET等，通过这些成像设备，可以获取被测物体的内部结构或者生化信息。比如，对于安检设备或者安检CT，为了看清物体内部所包含的结构或者其它信息，现有技术的安检设备通常采用X射线照射物体，然后采用探测器接收穿过物体的X射线，根据X射线的衰减数据等信息重建图像，从而还原物体内部的结构或者其它信息。

安检设备在获取透视图像时，最初采用逐行扫描的方式，比如，如图1所示的安检设备，主要包括X射线球管1、线阵探测器2以及物体传送装置3，其中，X射线球管1发出的X射线4经过准直后照射到相对布置的线阵探测器2上，X射线球管1和线阵探测器2可以视为处于同一个探测平面内；物体传送装置3设置于X射线球管1与线阵探测器2之间并且可以带动物体5沿着垂直于探测平面的方向X匀速运动；线阵探测器2以等时间间隔获取X射线4或者X射线4穿过物体5后的强度信息并最终重建形成图像。此方式可以获得物体内部的透视图像，该透视图像实质上为物体经过X射线探测平面时的二维平面图像，如图1中物体5内的黑色部分投影图所示，随着物体的传送在不同时刻得到物体不同位置的透视图像，但这些透视图像实际上是物体内部各要素在X射线方向的累加图像，并不能准确反映物体内部各要素的三维结构，由于物体内部的各种要素之间可能存在重叠放置的情况，此时通过透视图像难以分辨细小的物体。

为了解决图像重叠带来的细小物体分辨困难的问题，最为常见的方法是在同一台安检设备中放置多组对应的线阵探测器与X射线球管，从不同角度获取物体内的透视图像。考虑到成本因素，通常采用两组对应的线阵探测器与X射线球管从两个视角分别获取图像并进行危险物体的识别。但这种方式仍无法实现物体三维成像，获得的图像仍存在物体叠加的情况。

为实现三维图像的获取，螺旋CT成像技术被应用于安检设备中，如图2所示。与传统安检设备相比，采用这一类技术的安检设备中X射线球管1′与线阵探测器2′成对布置，并且二者同时围绕物体传送装置3′进行旋转，当物体5′(以若干个成像剖面图表示)随着传送装置3′行进时可以获取多个角度的投影数据，进而通过图像重建技术完成三维断层图像的获取。为实现高速、连续成像，如图2中所示，物体5′放置于传送装置3′上并沿轴向方向X′匀速前进，线阵探测器2′与X射线球管1′同步持续旋转，二者相关的图像数据信号以及电源信号均通过配套的滑环装置6′进行传输。为了保持投影数据的完整性，需要沿着轴向紧密排布多组线阵探测器2′，同时物体5′前进的速度需要小于多组线阵探测器2′的轴向宽度与探测器2′旋转一周所花时间的比值。虽然螺旋CT成像技术能够实现三维断层图像的获取，但是由于滑环装置的使用，其成像速度较慢且使得结构复杂，同时滑环在使用过程中还存在数据传输不稳定、滑环本身易损坏等问题。

为了避免滑环的使用，业界开始发展静态CT成像技术。其将探测器围绕物体前进的方向按环形结构布置，在探测器环中的多个位置放置球管。物体仍然沿轴向方向匀速运动。静态CT中需要X射线球管按顺序逐个产生射线，但是现有技术中的X射线球管因无法频繁开断，需要开发特殊的X射线球管装置。静态CT虽避免了滑环装置的使用，提升了成像速度，降低了系统结果复杂度，但是一方面开发特殊的X射线球管势必提升研发费用，另一方面当探测大物件时环形布置的探测器将极大的提高探测器的数量，二者均会导致设备成本过高。

综上所述，现有技术中的安检设备获取的是物体内部的平面透视图像，无法提供箱包内部的三维断层图像。采用螺旋CT技术虽可实现三维断层图像的获取，然而探测器与球管的连续旋转需要使用滑环，系统结构与成像速度均受到限制。采用静态CT技术虽也能实现三维断层图像的获取，但由于传统X射线球管不支持频繁快速开断，需要研制新型X-射线球管支持，提高了设备的成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种三维断层成像设备，从而解决现有技术中成像设备在获取三维断层图像时不能兼顾成像质量与成本的问题。

本发明提供的三维断层成像设备，该三维断层成像设备包括射线发生器、探测器阵列以及物体传送装置，所述射线发生器向所述物体传送装置方向发出高能射线，所述探测器阵列接收所述高能射线，所述探测器阵列与所述射线发生器分别位于所述物体传送装置的两侧，所述探测器阵列包括不少于四个线阵探测器，所述线阵探测器在所述射线发生器的照射范围内沿着物体的传送方向间隔排列，相邻的两个所述线阵探测器之间的间隔距离不小于所述线阵探测器自身的宽度，每一个所述线阵探测器包括至少四个探测像元。

根据本发明的一个实施例，所述探测器阵列中相邻的两个线阵探测器之间的间隔距离相同。

根据本发明的一个实施例，所述探测器阵列中有若干个线阵探测器之间的间隔距离不同。

根据本发明的一个实施例，所述线阵探测器中的所述探测像元沿着所述线阵探测器的延伸方向紧密排列。

根据本发明的一个实施例，所述线阵探测器的延伸方向与所述物体的传送方向垂直。

根据本发明的一个实施例，所述线阵探测器的延伸方向与所述物体的传送方向不垂直。

根据本发明的一个实施例，所述线阵探测器位于同一个第一平面内。

根据本发明的一个实施例，所述物体传送装置的传送带所在的平面与所述第一平面相互平行。

根据本发明的一个实施例，所述物体传送装置的传送带所在的平面与所述第一平面相互垂直。

根据本发明的一个实施例，所述探测器阵列至少包括两组，其中至少一组所述探测器阵列中的所述线阵探测器的延伸方向与其它组所述线阵探测器的延伸方向不同。

根据本发明的一个实施例，所述射线发生器包括至少两个，所述探测器阵列接收每个射线发生器所发出的高能射线。

根据本发明的一个实施例，所述探测器阵列包括至少两组，其中每一组所述探测器阵列对应接收其中一个所述射线发生器所发出的高能射线。

根据本发明的一个实施例，所述三维断层成像设备还包括数据处理设备，所述数据处理设备与所述探测器阵列通信连接以处理所述探测器阵列所获取的探测数据。

根据本发明的一个实施例，所述三维断层成像设备还包括显示设备，所述显示设备与所述数据处理设备通信连接以显示成像结果。

本发明还提供一种三维断层成像设备，该三维断层成像设备包括射线发生器、探测器阵列以及物体传送装置，所述射线发生器向所述物体传送装置方向发出高能射线，所述射线发生器至少包括两个，所述探测器阵列至少包括两组，每一组所述探测器与其中一个所述射线发生器对应，所述物体传送装置位于所述射线发生器与所述探测器阵列之间；至少有一个所述射线发生器与其它所述射线发生器分别位于所述物体传送装置的两侧；每一个所述探测器阵列包括不少于四个线阵探测器，所述线阵探测器在所述射线发生器的照射范围内沿着物体的传送方向间隔排列，相邻的两个所述线阵探测器之间的间隔距离不小于所述线阵探测器自身的宽度，每一个所述线阵探测器包括至少四个探测像元。

根据本发明的其中一个实施例，每一个所述探测器阵列中相邻的两个所述线阵探测器之间的间隔距离相同。

根据本发明的其中一个实施例，其中至少一个所述探测器阵列中有若干个线阵探测器之间的间隔距离不同。

根据本发明的其中一个实施例，所述线阵探测器中的所述探测像元沿着所述线阵探测器的延伸方向紧密排列。

根据本发明的其中一个实施例，所述线阵探测器的延伸方向与所述物体的传送方向垂直。

根据本发明的其中一个实施例，所述线阵探测器的延伸方向与所述物体的传送方向不垂直。

根据本发明的其中一个实施例，所述线阵探测器位于同一个第一平面内。

根据本发明的其中一个实施例，所述物体传送装置的传送带所在的平面与所述第一平面相互平行。

根据本发明的其中一个实施例，所述物体传送装置的传送带所在的平面与所述第一平面相互垂直。

根据本发明的其中一个实施例，其中至少一组所述探测器阵列中的所述线阵探测器的延伸方向与其它组所述线阵探测器的延伸方向不同。

本发明提供的三维断层成像设备，通过设计探测器与球管的布置方式，在物体的传送方向上离散的布置少量线阵探测器，可以获取多个角度下物体的断层图像，进而通过图像重建能够清楚的反馈箱包内部的三维结构信息；同时，本发明中不需要探测器与球管围绕物体进行旋转，避免了滑环装置的使用，也不需要X射线球管频繁开断，结构简单，成本低廉，对成像设备的升级革新具有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据现有技术的一种X射线安检设备的原理示意图；

图2是根据现有技术的另一种X射线安检设备的原理示意图；

图3是根据本发明一个实施例的三维断层成像设备的立体示意图；

图4是根据图3实施例的三维断层成像设备的部分探测器阵列与射线发生器之间的位置布置示意图，其中示出了探测器阵列的探测像元；

图5是根据图3实施例的三维断层成像设备的侧面示意图，其中Z向垂直于纸面；

图6是根据图3实施例的三维断层成像设备的AA剖面示意图；

图7是根据本发明一个实施例的三维断层成像设备采集的正弦图，其中横坐标表示时间，纵坐标表示角度；

图8是根据图7实施例的三维断层成像设备的校正后的正弦图，其中横坐标表示位置，纵坐标表示角度；

图9是根据本发明一个实施例的三维断层成像设备的成像结果的比较示意图；

图10是根据本发明另一个实施例的三维断层成像设备的立体示意图；

图11是根据本发明又一个实施例的三维断层成像设备的立体示意图；

图12是根据本发明另一个实施例的三维断层成像设备的立体示意图；

图13是根据本发明又一个实施例的三维断层成像设备的立体示意图；

图14是根据本发明又一个实施例的三维断层成像设备的立体示意图；

图15是根据图14实施例的三维断层成像设备的侧面示意图，其中Z向垂直于纸面；

图16是根据本发明又一个实施例的三维断层成像设备的立体示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。

需要说明的是，当部件/零件被称为“设置在”另一个部件/零件上，它可以直接设置在另一个部件/零件上或者也可以存在居中的部件/零件。当部件/零件被称为“连接/联接”至另一个部件/零件，它可以是直接连接/联接至另一个部件/零件或者可能同时存在居中部件/零件。本文所使用的术语“连接/联接”可以包括电气和/或机械物理连接/联接。本文所使用的术语“包括/包含”指特征、步骤或部件/零件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、步骤或部件/零件的存在或添加。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意的和所有的组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，而并不是旨在限制本申请。

另外，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

图3是根据本发明一个实施例的三维断层成像设备的立体示意图，由图3可知，本发明提供的三维断层成像设备包括射线发生器10、探测器阵列20以及物体传送装置30，其中，射线发生器10与探测器阵列20相对布置，探测器阵列20包括多个线阵探测器21、22、……、2n(其中n为自然数)，线阵探测器21、22、……、2n在射线发生器的照射范围内沿着物体的传送方向Z间隔排列，比如，线阵探测器2n彼此之间具有一定间距且相互之间平行排列，探测器阵列20整体上形成一个第一平面，物体传送装置30设置于射线发生器10与探测器阵列20之间，物体传送装置30的传送带所在平面与第一平面平行，待测物体放置于传送带上并沿着图1中箭头所示的方向Z传送。本领域技术人员应当理解的是，上述“沿着物体的传送方向间隔排列”不仅包括线阵探测器的排列方向与方向Z平行的情况，也包括方向Z与线阵探测器的排列方向具有夹角的情形，即根据本发明的构思线阵探测器沿着物体的传送方向间隔排列应当理解为大致沿着物体的传送方向间隔排列，线阵探测器之间可以不处于同一个第一平面内，线阵探测器自身的延伸方向也不必完全与方向Z保持垂直。

射线发生器10可以向探测器阵列20发射高能射线40，高能射线40可以包括X射线、伽马射线、中子射线、质子射线、β射线等，本领域技术人员应当注意的是，当采用不同类型的高能射线时，探测器阵列20中的探测器类型需要配套更换，比如射线发生器10可以采用现有技术中的X射线球管，探测器阵列20相应地采用X射线探测器；当采用伽马射线发生器10时，探测器阵列20相应地采用伽马射线探测器，在此不再赘述。

射线发生器10发出的射线可以呈圆锥型也可以呈平行线束型，当射线呈圆锥型时，射线40形成以射线发生器10为顶点、方向朝向第一平面的圆锥型射线束，射线束40具有一个张角，该张角的度数即为圆锥的锥角度数，此时，探测器阵列20优选地均匀分布于圆锥型射线束的照射范围内；当射线40呈平行线束型时，射线在射线发生器10与探测器阵列20之间形成相互平行的线束。

探测器阵列20用于接收射线发生器10发出的射线40，探测器阵列20应当处于射线40的覆盖范围内并且应当能够覆盖待测物体50的最大截面。在图3所示的实施例中，探测器阵列20采用与现有技术中相同的线阵探测器，线阵探测器的延伸方向可以视为处于同一直线上，不同之处在于本发明中的多个线阵探测器21、22、……、2n相互平行排列且彼此之间具有间隔距离，这些线阵探测器20形成第一平面，线阵探测器20的延伸方向优选地与物体的传送方向Z垂直，线阵探测器20彼此之间的间隔距离优选地保持一致从而使得数据获取以及后期的图像处理更加的方便快捷，可以大幅的缩短检测时间。

更具体地，如图4所示，每个线阵探测器中包括多个探测像元，比如，线阵探测器21包括多个探测像元216，探测像元216彼此之间可以紧密排布也可以分散排布，射线球管10发出的射线40可以穿过物体50后进入对应的探测像元，探测像元可以探测穿过物体50后的射线衰减信息。每个线阵探测器优选地采用相同规格，并且每个线阵探测器中至少包含四个探测像元。

进一步地，结合图4和图5所示，不同线阵探测器中相同序号或者相同位置的探测像元216在物体传送方向(即Z向)优选地处于同一直线上，该直线与射线球管10形成探测平面，比如，所有线阵探测器中的第一个探测像元可以处于同一条直线上，该条直线与射线球管10形成了第一探测平面61；所有线阵探测器中的第二个探测像元可以处于同一条直线上，该条直线与射线球管10形成了第二探测平面62；依次类推，在此不再赘述。本领域技术人员需要注意的是，图5中为了说明仅示出了五个探测平面，然而实际使用中探测平面可以根据需要进行设置。通过本发明所述的布置方式所获得物体内部的透视图像实质上为不同的探测平面内所获的平面图像，由于各个相同序号的探测像元是沿着物体前进的方向布置，同一时刻可以获得不同角度探测像元所获取的数据，通过若干个探测平面内的图像重建可以准确反映物体内部各要素的三维结构，细小的物体也可以轻易的分辨。另外，根据本发明的构思，不同线阵探测器中相同序号的探测像元还可以设置为不位于同一条直线上，比如，线阵探测器21中第二个探测像元216、线阵探测器22中的第二个探测像元226以及线阵探测器2n中的第二个探测像元可以不位于同一条直线上，此时，本领域技术人员只需要通过线性差值、样条插值等方式进行数据校正即可实现探测平面内数据的对应，在此不再赘述。

图6是根据图3实施例的三维断层成像设备的AA剖面示意图，其中d表示探测像元的宽度，S表示相邻两个线阵探测器之间的间距，ln表示第n个线阵探测器至物体初始位置之间的距离，探测像元的宽度d即为线阵探测器的宽度，相邻的两个线阵探测器2n、2(n+1)之间的间隔距离S不小于探测像元的宽度d。通过结合图3-图6可知，本发明提供的三维断层成像设备在工作时，探测器阵列20中的每一个探测像元均可以接收射线发生器10所发出的射线，此时，每一个探测像元与射线发生器10之间的连线与物体50的前进方向Z之间形成一个第一夹角θ，由于每一个探测像元的位置不同，第一夹角θ的值也不同。虽然第一夹角θ的值不同，但是根据探测像元以及射线发生器10的位置可以迅速的获取每一个第一夹角θ的具体值。物体50放置于物体传送装置30的传送带上并沿着方向Z以速度V匀速移动，当物体50经过射线40的照射区域时，射线40穿过物体50后会存在不同程度的衰减，探测像元可以探测到这些衰减后的射线信息，比如衰减后的射线强度值等。当物体50依次经过第n至第一个线阵探测器后，探测像元将获取不同第一夹角值以及不同位置处的射线信息。

当探测像元将获取不同第一夹角值以及不同位置处的射线信息后，根据夹角值、位置值以及射线信息可以得到物体对应的正弦图，如图7所示，该正弦图实际上为不同探测平面内不同探测像元所获的射线信息，其中，横坐标表示时间t，竖坐标表示第一夹角θ的角度值，正弦图的获取步骤如下：步骤1，确定第n个探测器中第m个探测像元所形成的探测平面；步骤2，通过插值的方法获取不同时刻射线到达第n个探测器中第m个探测像元时的强度信息，插值方法包括线性差值、样条插值等；步骤3，每一个探测像元在不同时刻t获得的射线强度信息如图7中横向白线所示，其中第一夹角值可以根据探测器的步骤形式计算出。值得注意的是，探测像元的数量越多，所获得的正弦图的数据越完备。

当获取图7所示的正弦图后，还需要进一步校正，如图8所示，横坐标表示位置s，竖坐标表示第一夹角θ的角度值，s＝Vt-(l_n+d/2)，该正弦图表示在位置s、第一夹角θ处对应的射线衰减信息，比如图8中采用平行束投影，与横向白线依次表示第一个线阵探测器21至第n个线阵探测器2n中第m个探测像元所测得的射线衰减信息。通过图8的正弦图，可以进一步通过FBP、ART等算法完成三维断层图像的获取，其中，采用对应的数据处理设备进行相应的数据处理以及对应的显示设备进行成像显示均为本领域技术人员根据本发明的启示容易理解和实现的，在此不再赘述。

图9为采用不同数量的线阵探测器所获得的成像结果与物体原始切片图像进行比较的结果，其中线阵探测器之间为等角度等间隔布置，通过图9可知，线阵探测器的数量越多，所获取的成像结果与物体内部的真实切片成像结果越相近，当采用60个线阵探测器时，成像的清晰图已经比较接近原始切片图像；当采用12个以上线阵探测器时，已经足以分辨清楚物体内部各要素。为了保证成像结果的质量，本发明中最少需要设置四个线阵探测器。值得注意的是，现有技术中的安检CT受结构的限制，所获取的断层图像与线阵探测器的延伸方向相互平行，如图1或者图5所示，因此，最终成像结果为物体内各要素沿着射线方向的叠加，难以分辨重叠的物体；而通过本发明独特的结构所获取的断层图像与物体的前进方向平行，与线阵探测器的延伸方向垂直，如图5所示，其中物体50通过多个断层图像表示，当获得物体所有的断层图像后，经过图像叠加与重组即可获得物体的三维信息，由于探测像元获取了多角度下的衰减信息，从而可以获取物体内部各要素之间的相对位置，实现物体内部各要素的分辨，无论这些要素间是否堆叠。

图10是根据本发明另一个实施例的三维断层成像设备的立体示意图，图10的实施例与图3的实施例相比，相同或者相似的部件通过增加“100”的附图标记进行标示，在此仅描述与图3实施例相比的不同之处，其它部分本领域技术人员根据本发明的构思可以容易地实现，在此不再赘述。在图10的实施例中，同一个三维断层成像设备中采用了两组配套的射线发生器以及探测器阵列，具体地，射线发生器110与探测器阵列121-12n对应，探测器阵列121-12n接收来自于射线发生器110的高能射线，射线发生器160与探测器阵列171-17n对应，探测器阵列171-17n接收来自于射线发生器160的高能射线，两个射线发生器110、160位于物体传送装置130的传送带的同一侧，探测器阵列位于传送带的另一侧，两个探测器阵列邻近设置，从而使得三维断层成像设备可以快速的实现对长条形物体的成像检查。

图11是根据本发明另一个实施例的三维断层成像设备的立体示意图，图11的实施例与图10的实施例相比，相同或者相似的部件通过增加“100”的附图标记进行标示，在此仅描述与图10实施例相比的不同之处，其它部分本领域技术人员根据本发明的构思可以容易地实现，在此不再赘述。在图11的实施例中，同一个三维断层成像设备中也采用了两组配套的射线发生器以及探测器阵列，但是两组射线发生器以及探测器阵列之间的相对位置有所不同，具体地，射线发生器210与探测器阵列221-22n对应，探测器阵列221-22n接收来自于射线发生器210的高能射线，射线发生器260与探测器阵列271-27n对应，探测器阵列271-27n接收来自于射线发生器260的高能射线，两个射线发生器210、260分别位于物体传送装置230的传送带的两侧，两组探测器阵列22n、27n也分别位于传送带的两侧。

图12是根据本发明另一个实施例的三维断层成像设备的立体示意图，图12的实施例与图3的实施例相比，相同或者相似的部件通过增加“300”的附图标记进行标示，在此仅描述与图3实施例相比的不同之处，其它部分本领域技术人员根据本发明的构思可以容易地实现，在此不再赘述。在图12的实施例中，探测器阵列320中的每一个线阵探测器321、322、……、32n均互相平行，但是线阵探测器的延伸方向并不垂直于物体传送装置330的传送方向Z，即二者之间的第二夹角α并不等于90度，此时，不同的线阵探测器321、322、……、32n中相同序号的探测像元之间的连线与物体的传送方向不再相互平行，此时，各个探测像元所获得的数据与坐标系之间会相对的发生变化，本领域技术人员需要通过坐标系变换等方法进行数据校正，在此不再赘述。

图13是根据本发明另一个实施例的三维断层成像设备的立体示意图，图13的实施例与图11的实施例相比，相同或者相似的部件通过增加“200”的附图标记进行标示，在此仅描述与图11实施例相比的不同之处，其它部分本领域技术人员根据本发明的构思可以容易地实现，在此不再赘述。在图13的实施例中，同一个三维断层成像设备中采用了两组配套的射线发生器以及探测器阵列，射线发生器410与探测器阵列421-42n对应，探测器阵列421-42n接收来自于射线发生器410的高能射线；射线发生器460与探测器阵列471-47n对应，探测器阵列471-47n接收来自于射线发生器460的高能射线，两个射线发生器410、460分别位于物体传送装置430的传送带的两侧，两组探测器阵列42n、47n也分别位于传送带的两侧，同时，线阵探测器的延伸方向并不垂直于传送方向Z，即二者之间的第二夹角α并不等于90度，此时，不同的线阵探测器中相同序号的探测像元之间的连线与物体的传送方向不再相互平行，此时，各个探测像元所获得的数据与坐标系之间会相对的发生变化，本领域技术人员需要通过坐标系变换等方法进行数据校正，在此不再赘述。同时要理解的是，射线发生器410、460可以如图10中所示位于传送带的同一侧，第一套线阵探测器421-42n的延伸方向与第二套线阵探测器471-47n的延伸方向可以不相互平行，即第二夹角α与第三夹角β可以不同，第三夹角β为第二套线阵探测器471-47n的延伸方向与物体传送方向Z之间的夹角。

图14、图15是根据本发明其中一个实施例的三维断层成像设备的正弦图，图14、图15的实施例与图3的实施例相比，相同或者相似的部件通过增加“500”的附图标记进行标示，在此仅描述与图3实施例相比的不同之处，其它部分本领域技术人员根据本发明的构思可以容易地实现，在此不再赘述。在图14的实施例中，探测器阵列520中的每一个线阵探测器521-52n均互相平行，线阵探测器的延伸方向垂直于物体传送装置530的传送方向Z，但是，传送装置530的传送带所在的平面并不像图3中所示的与第一平面相互平行，而是与第一平面相互垂直(图15)，此时，各个探测像元所获得的数据本质上并未发生变化，只不过该实施例比较适用于一些特殊应用场合的检测，本领域技术人员需要通过坐标系变换等方法进行数据校正，在此不再赘述。

图16是根据本发明另一个实施例的三维断层成像设备的立体示意图，图16的实施例与图10的实施例相比，相同或者相似的部件通过增加“500”的附图标记进行标示，在此仅描述与图10实施例相比的不同之处，其它部分本领域技术人员根据本发明的构思可以容易地实现，在此不再赘述。在图16的实施例中，同一个三维断层成像设备中采用了两组配套的射线发生器610、660两组射线发生器610、660均与同一套探测器阵列621-62n对应，两组射线发生器610、660位于传送装置630的同一侧并且间隔开，探测器阵列621-62n可以分别接收来自于射线发生器610、660的高能射线，此时同样可以根据所获的正弦图重建出三维断层图像。

本发明通过重新设计射线发生器、探测器阵列以及物体传送装置之间的布置形式，与螺旋CT成像技术相比，可以在避免探测器与射线发生器旋转的情况下实现待测物体的断层成像，具有结构简单、成像速度快的特点。与静态CT相比，本发明可以通过现有技术中的球管实现断层数据的获取，不再需要重新研发设计特殊的X射线球管，在保证成像质量的前提下实现了降低成本的目的。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化，比如可以将本发明中不同实施例中的方案进行组合。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容，比如为射线发生器、探测器阵列以及物体传送装置供电以及根据不同应用场景设置不同外壳等等，在此不再赘述。

Claims (26)

1.一种三维断层成像设备，所述三维断层成像设备包括射线发生器、探测器阵列以及物体传送装置，所述射线发生器向所述物体传送装置方向发出射线，所述探测器阵列接收所述射线，其特征在于，

所述探测器阵列与所述射线发生器分别位于所述物体传送装置的两侧，所述探测器阵列包括不少于四个线阵探测器，所述线阵探测器在所述射线发生器的照射范围内沿着物体的传送方向间隔排列，相邻的两个所述线阵探测器之间的间隔距离不小于所述线阵探测器自身的宽度，每一个所述线阵探测器包括至少四个探测像元，不同线阵探测器中相同序号或者相同位置的探测像元与所述射线发生器形成探测平面，以使得断层图像与线阵探测器的延伸方向垂直。

2.根据权利要求1所述的三维断层成像设备，其特征在于，所述探测器阵列中相邻的两个线阵探测器之间的间隔距离相同。

3.根据权利要求1所述的三维断层成像设备，其特征在于，所述探测器阵列中有若干个线阵探测器之间的间隔距离不同。

4.根据权利要求1所述的三维断层成像设备，其特征在于，所述线阵探测器中的所述探测像元沿着所述线阵探测器的延伸方向紧密排列。

5.根据权利要求1所述的三维断层成像设备，其特征在于，所述线阵探测器的延伸方向与所述物体的传送方向垂直。

6.根据权利要求1所述的三维断层成像设备，其特征在于，所述线阵探测器的延伸方向与所述物体的传送方向不垂直。

7.根据权利要求1所述的三维断层成像设备，其特征在于，所述线阵探测器位于同一个第一平面内。

8.根据权利要求7所述的三维断层成像设备，其特征在于，所述物体传送装置的传送带所在的平面与所述第一平面相互平行。

9.根据权利要求7所述的三维断层成像设备，其特征在于，所述物体传送装置的传送带所在的平面与所述第一平面相互垂直。

10.根据权利要求1所述的三维断层成像设备，其特征在于，所述探测器阵列至少包括两组，其中至少一组所述探测器阵列中的所述线阵探测器的延伸方向与其它组所述线阵探测器的延伸方向不同。

11.根据权利要求1所述的三维断层成像设备，其特征在于，所述射线发生器包括至少两个，所述探测器阵列接收每个射线发生器所发出的高能射线。

12.根据权利要求11所述的三维断层成像设备，其特征在于，所述探测器阵列包括至少两组，其中每一组所述探测器阵列对应接收其中一个所述射线发生器所发出的高能射线。

13.根据权利要求1所述的三维断层成像设备，其特征在于，所述三维断层成像设备还包括数据处理设备，所述数据处理设备与所述探测器阵列通信连接以处理所述探测器阵列所获取的探测数据。

14.根据权利要求13所述的三维断层成像设备，其特征在于，所述三维断层成像设备还包括显示设备，所述显示设备与所述数据处理设备通信连接以显示成像结果。

15.一种三维断层成像设备，所述三维断层成像设备包括射线发生器、探测器阵列以及物体传送装置，所述射线发生器向所述物体传送装置方向发出射线，其特征在于，

所述射线发生器至少包括两个，所述探测器阵列至少包括两组，每一组所述探测器与其中一个所述射线发生器对应，所述物体传送装置位于所述射线发生器与所述探测器阵列之间；至少有一个所述射线发生器与其它所述射线发生器分别位于所述物体传送装置的两侧；每一个所述探测器阵列包括不少于四个线阵探测器，所述线阵探测器在所述射线发生器的照射范围内沿着物体的传送方向间隔排列，相邻的两个所述线阵探测器之间的间隔距离不小于所述线阵探测器自身的宽度，每一个所述线阵探测器包括至少四个探测像元，不同线阵探测器中相同序号或者相同位置的探测像元与所述射线发生器形成探测平面，以使得断层图像与线阵探测器的延伸方向垂直。

16.根据权利要求15所述的三维断层成像设备，其特征在于，每一个所述探测器阵列中相邻的两个所述线阵探测器之间的间隔距离相同。

17.根据权利要求15所述的三维断层成像设备，其特征在于，其中至少一个所述探测器阵列中有若干个线阵探测器之间的间隔距离不同。

18.根据权利要求15所述的三维断层成像设备，其特征在于，所述线阵探测器中的所述探测像元沿着所述线阵探测器的延伸方向紧密排列。

19.根据权利要求15所述的三维断层成像设备，其特征在于，所述线阵探测器的延伸方向与所述物体的传送方向垂直。

20.根据权利要求15所述的三维断层成像设备，其特征在于，所述线阵探测器的延伸方向与所述物体的传送方向不垂直。

21.根据权利要求15所述的三维断层成像设备，其特征在于，所述线阵探测器位于同一个第一平面内。

22.根据权利要求21所述的三维断层成像设备，其特征在于，所述物体传送装置的传送带所在的平面与所述第一平面相互平行。

23.根据权利要求21所述的三维断层成像设备，其特征在于，所述物体传送装置的传送带所在的平面与所述第一平面相互垂直。

24.根据权利要求15所述的三维断层成像设备，其特征在于，其中至少一组所述探测器阵列中的所述线阵探测器的延伸方向与其它组所述线阵探测器的延伸方向不同。

25.根据权利要求15所述的三维断层成像设备，其特征在于，所述三维断层成像设备还包括数据处理设备，所述数据处理设备与所述探测器阵列通信连接以处理所述探测器阵列所获取的探测数据。

26.根据权利要求25所述的三维断层成像设备，其特征在于，所述三维断层成像设备还包括显示设备，所述显示设备与所述数据处理设备通信连接以显示成像结果。

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