CN112683934A - 一种基于电子束扫描的x射线源静态ct成像系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于电子束扫描的X射线源静态CT成像系统及方法，用于行李、邮包、食品等物品的快速安全检查，属于安检技术领域。该系统包括两套多段线阵式多焦点X射线源、两套弧形探测器阵列以及计算机与CT图像重建系统、传送装置和机架等部件。射线源I和探测器I、射线源II和探测器II分别组成两组扫描组件，这两组扫描组件并列、成一定夹角安装在传送通道周围。在CT扫描成像时，无需机械旋转可获得完备的投影数据，用解析图像重建方法即可快速重建CT图像。本发明是一种静态快速安检CT扫描成像系统，可大幅提高货物的检测效率，能长时间保持良好的X射线剂量率稳定性和投影数据的一致性，并获得稳定的高质量CT图像。
Description
技术领域
本发明属于安检技术领域，涉及一种基于电子束扫描的X射线源静态CT成像系统及方法。
背景技术
CT成像类安检系统可以重建出被检测物体内部三维立体结构，并能在一定程度上区分物质的种类，将成为航空、铁路、货运、公共交通等行业安全检查不可或缺的利器。目前安检CT多采用机械旋转扫描方式，但旋转所依赖的滑环结构复杂、成本高、易损坏、维护周期短等缺点促使安检CT向静态安检CT发展。静态安检CT取消滑环结构，采用分布式射线源，具有维护方便、成像速度快、图像质量高、设备工作寿命长等优点，可替代旋转扫描CT。然而，采用分布式射线源的静态CT带来了CT投影数据不一致性、长时间工作射线剂量率的稳定性以及高成本等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于电子束扫描的X射线源静态CT成像系统。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于电子束扫描的X射线源静态CT成像系统，该系统包括两套基于电子束扫描的多段线阵式多焦点X射线源，以及两套弧形探测器阵列，用于多角度CT投影；
两套基于电子束扫描的多段线阵式多焦点X射线源包括射线源I和射线源II；
两套弧形探测器阵列包括探测器I和探测器II；
射线源I和探测器I、射线源II和探测器II分别组成两组扫描组件，即扫描组件I和扫描组件II；两组扫描组件并列，且成一定夹角设置在传送通道周围；
所述系统还包括传送装置以及机架；
传送装置位于传送通道内，用于沿通道方向匀速直线传送检测物体；
所述系统还包括计算机与CT图像重建系统，用于控制静态安检CT系统的运行，获取并处理投影数据，重建并显示三维立体CT图像，以及识别潜在的危险物品。
可选的，所述基于电子束扫描的多段线阵式多焦点X射线源包括电子枪、真空系统、电磁聚焦透镜、电子束偏转系统、多段条型反射射线靶、准直器。
可选的，所述X射线源的条型反射射线靶大于等于1段，且按一定的夹角连接。
可选的，所述X射线源的条型反射射线靶为2段，所述夹角为120°～160°。
可选的，所述弧形探测器阵列包含多排一维探测器阵列，是一种二维弧形探测器阵列。
可选的，所两组扫描组件的投影数据互补，互补后的投影数据是完备的，采用解析重建算法实现CT图像的快速高质量重建。
可选的，所述X射线源的焦点数量与间距通过计算机任意设置。
基于所述系统的基于电子束扫描的X射线源静态CT成像方法，该方法包括以下步骤：
利用两套扫描组件同时进行扫描；
基于两套扫描组件的互补的完整的投影数据重建出完整的CT图像；
在扫描成像时扫描组件不旋转或摆动。
本发明的有益效果在于：
a)检测效率高:没有传统滑环，突破了滑环的运动速度和精度限制，可大幅提高货包的检测效率；另外，由于焦点数量和焦点间距可根据检查货包的尺寸和类型等参数任意调节，因此在保证图像质量或误报率的前提下，可进一步提高货包检测效率。
b)扫描图像质量好误报率低：阵列焦点发出的X射线束，均由同一电子枪产生的电子束高速轰击射线靶产生。因此射线剂量率长时间稳定性和一致性好，有利于减少CT环状等伪影。另外，电子束扫描射线源焦点的数量和位置可根据安检CT检测需要进行调节，有利于获得高质量的CT图像，减少误报率。
c)维护简单、功耗低、运行成本低：本系统没有滑环等运动部件。相对于传统滑环扫描行李安检CT和分布式多射线源静态行李安检CT系统，具有维护简单、功耗低、运行成本低等优点。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为电子束扫描多段线阵式多焦点X射线源系统；
图2为本发明的静态安检CT扫描结构正视示意图；
图3为本发明的静态安检CT扫描结构侧视示意图；
图4为本发明的静态安检CT扫描组件I结构示意图；
图5为本发明的静态安检CT扫描组件II结构示意图；
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1～图5，为一种基于电子束扫描的多段线阵式多焦点X射线源静态安检CT扫描成像系统，包括两套基于电子束扫描方式产生的多段线阵式的多焦点X射线源、两套二维弧形探测器阵列、计算机与CT图像重建系统、传送装置以及机架。射线源I和探测器I、射线源II和探测器II分别组成两组扫描组件，即扫描组件I和扫描组件II。两组扫描组件并列、成一定夹角安装在传送通道周围。X射线源是基于电子束扫描方式产生线性阵列的多焦点X射线源，如图1所示，包括电子枪、真空系统、电磁聚焦透镜、电子束偏转系统、条型反射射线靶。检测时，扫描组件I和扫描组件II无需转动或摆动，由所述X射线源实现多角度投影；检测物体由所述传送装置传送，沿通道方向匀速直线运动。两套扫描组件获取的投影数据互补，获得完整的投影数据。通过连接计算机与CT图像重建系统，控制静态安检CT系统的运行、获取并处理射线源-探测器组的投影数据、重建并显示三维立体CT图像、识别潜在的危险物品。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种基于电子束扫描的X射线源静态CT成像系统，其特征在于：该系统包括两套基于电子束扫描的多段线阵式多焦点X射线源，以及两套弧形探测器阵列，用于多角度CT投影；
两套基于电子束扫描的多段线阵式多焦点X射线源包括射线源I和射线源II；
两套弧形探测器阵列包括探测器I和探测器II；
射线源I和探测器I、射线源II和探测器II分别组成两组扫描组件，即扫描组件I和扫描组件II；两组扫描组件并列，且成一定夹角设置在传送通道周围；
所述系统还包括传送装置以及机架；
传送装置位于传送通道内，用于沿通道方向匀速直线传送检测物体；
所述系统还包括计算机与CT图像重建系统，用于控制静态安检CT系统的运行，获取并处理投影数据，重建并显示三维立体CT图像，以及识别潜在的危险物品。
2.根据权利要求1所述的一种基于电子束扫描的X射线源静态CT成像系统，其特征在于：所述基于电子束扫描的多段线阵式多焦点X射线源包括电子枪、真空系统、电磁聚焦透镜、电子束偏转系统、多段条型反射射线靶、准直器。
3.根据权利要求2所述的一种基于电子束扫描的X射线源静态CT成像系统，其特征在于：所述X射线源的条型反射射线靶大于等于1段，且按一定的夹角连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于电子束扫描的X射线源静态CT成像系统，其特征在于：所述X射线源的条型反射射线靶为2段，所述夹角为120°～160°。
5.根据权利要求1所述的一种基于电子束扫描的X射线源静态CT成像系统，其特征在于：所述弧形探测器阵列包含多排一维探测器阵列，是一种二维弧形探测器阵列。
6.根据权利要求1所述的一种基于电子束扫描的X射线源静态CT成像系统，其特征在于：所两组扫描组件的投影数据互补，互补后的投影数据是完备的，采用解析重建算法实现CT图像的快速高质量重建。
7.根据权利要求1所述的一种基于电子束扫描的X射线源静态CT成像系统，其特征在于：所述X射线源的焦点数量与间距通过计算机任意设置。
8.基于权利要求1～7中任一项所述系统的基于电子束扫描的X射线源静态CT成像方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
利用两套扫描组件同时进行扫描；
基于两套扫描组件的互补的完整的投影数据重建出完整的CT图像；
在扫描成像时扫描组件不旋转或摆动。
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