CN114324425A - 一种多视角静态ct系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多视角静态CT系统，属于辐射成像技术领域，解决了现有静态CT设备为了保持整体稳定性需要增加额外的重量负载，导致设备重并且体积过大的问题。一种多视角静态CT系统，包括：输送通道；沿物体的输送方向上设置有不同视角的成像单元，所述成像单元设置在所述输送通道的外围；所述成像单元包括射线源，以及与所述射线源对应设置的探测器组件。本发明通过在物体输送方向上设置不同视角的成像单元，并将成像单元设置在输送通道的外围，能够使物体在输送通道的行进过程中同时完成静态扫描成像，保证物体在不同视角上的CT成像。

Description

一种多视角静态CT系统

技术领域

本发明涉及辐射成像技术领域，尤其涉及一种多视角静态CT系统。

背景技术

在基于X射线的爆炸物检查技术中，X射线计算机断层扫描成像技术(简称“CT技术”)因其自身特有的优势，在安全检查领域被高度重视。

目前的安检CT设备主要分为基于滑环技术的螺旋CT和静态CT设备。螺旋CT设备通常将射线源和探测器布置在旋转机架上，通过滑环技术解决机架连续旋转的问题。由于部件所受的离心力随旋转速度平方增加，所以扫描速度的提高对机架性能有很高的要求。此外旋转过程中机架的角度精度和位置精度对成像质量也有极大的影响。这就导致其机械加工精度高，整个设备的成本较高，难以实现大孔径高速成像。

静态CT设备采用射线源和探测器在扫描过程中静止，无旋转运动的方式。所以其较螺旋CT有着扫描速度快，成本低等优点，这在安全检查和医疗成像上有重要意义。

现有的静态CT设备基于机械设计、几何校正、成像参数测量及重建算法的简单性考虑，通常采用将射线源和探测器布置在围绕物体的环形框架上，然而除去探测器和射线源，框架上大部分空余，为了保持设备的整体稳定性需要增加额外的重量负载，导致设备重并且体积过大。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种多视角静态CT系统，用以解决现有静态CT设备为了保持整体稳定性需要增加额外的重量负载，导致设备重并且体积过大的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种多视角静态CT系统，包括：输送通道；沿物体的输送方向上设置有不同视角的成像单元，所述成像单元设置在所述输送通道的外围；所述成像单元包括射线源以及与所述射线源对应设置的探测器组件。

可选地，所述不同视角包括低视角、顶视角、侧视角和对角视角中的两种以上。

可选地，每种视角的成像单元中，所述射线源和所述探测器位于同一成像平面上。

可选地，在低视角的成像单元中，所述射线源位于所述输送通道的底部。

可选地，在顶视角的成像单元中，所述射线源位于所述输送通道的顶部。

可选地，在侧视角的成像单元中，所述射线源位于所述输送通道的侧部。

可选地，在对角视角的成像单元中，所述射线源位于所述输送通道的相邻的两个面上。优选地，所述射线源呈折线形，折线的两边分别位于所述输送通道相邻的两个面上

可选地，所述成像平面垂直于物体的输送方向或者相对于物体的输送方向倾斜设置。

可选地，所述射线源包括多个射线源焦点，相邻射线源焦点等间距排布或者非等间距排布；所述探测器组件包括与所述射线源相对的单排探测器，或者多排探测器，所述探测器包括单能探测器、双能探测器、光子计数探测器中的一种或几种。

可选地，所述探测器组件包括多组探测器，所述探测器的排布方式包括U形、L形和弧形。

可选地，不同视角的成像单元沿物体的输送方向的排布顺序依次为低视角、侧视角、顶视角和对角视角。

可选地，所述成像单元在所述输送通道上间隔设置。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

(1)现有的静态CT系统基于机械设计、几何校正、成像参数测量及重建算法的简单性考虑，通常采用将射线源和探测器布置在围绕物体的环形框架上，然而除去探测器和射线源，框架上大部分空余，为了保持设备的整体稳定性需要增加额外的重量负载，导致设备重并且体积过大。本发明通过在输送通道外围简单布置可获取多个视角下投影数据的成像单元，一方面，满足了获取物体多个视角下投影数据的要求；另一方面，无需为了保持设备的整体稳定性而增加额外的重量负载，因此，本发明的静态CT系统结构简单、重量轻，并且体积小。

另外，本发明的静态CT系统不同于多视角安检机，可以通过多焦点射线源获取到多个视角下的多个投影数据，不仅仅是多个视角下的DR图像，从而通过重建算法获取到扫描物体的三维信息。

(2)本发明分散设置的多个射线源，能够在单个射线源开启时，采集到不同视角下的DR图像，通过多个成像单元能够获取物体在多个视角下的DR图像，结合CT设备对成像单元每个射线源的控制，将采集到的图像进行重建整合，可以得到良好的CT重建结果。

(3)分散布设的射线源以及与射线源对应的探测器，有效简化了设备结构，降低了CT成像系统的设备成本，通过在物体行进过程中的静态扫描，能够及时通过行进过程中得到的DR图像了解扫描物体的形态，避免了整体通过后才能得到物体的扫描结果，有效实现了预判锁定及快速成像扫描。

(4)本发明通过设置不同成像单元的方式，并通过采用特定的射线源的结构形式(直线型、折线型)和布设位置(物体的底部、顶部和侧部)，以及与其相应的探测器的结构形式(如U形、L形或者其他形式)，可以根据需要灵活选择所使用的成像单元的类型及其组合，实现对物体不同视角的扫描。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为实施例1中低视角成像单元的结构示意图；

图2为实施例2中顶视角成像单元的结构示意图；

图3为实施例3中侧视角成像单元的结构示意图；

图4为实施例4中对角视角成像单元的结构示意图；

图5为实施例5中多视角静态CT系统的结构示意图。

附图标记：

1-输送通道；

2-射线源；

3-探测器。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例，公开了一种多视角静态CT系统，包括：输送通道；沿物体的输送方向上设置有多个不同视角的成像单元，所述成像单元设置在所述输送通道的外围；每个所述成像单元包括分散设置的多个射线源，以及与所述射线源对应设置的探测器。

本发明中的多视角静态CT系统，主要应用于静态CT设备上，具体通过静态成像的方式对在输送通道上行进的物体进行扫描。

静态CT设备包括多视角静态CT系统以及常见CT系统的物体输送部件，物体在输送部件所构成的输送通道上行进，且在行进过程中进行扫描。其中物体输送部件包括在安检CT中的运动电机以及输送带，或者在医疗CT上的运动电机及CT扫描床，物体在输送通道的进出口上设置有由铅门帘构成的射线屏蔽装置。

沿物体输送方向上设置的多个不同视角的成像单元，能够对物体进行多角度多视角的扫描，在扫描过程中能够通过单个射线源得到的DR图像及时分析判断扫描物体的性状，提高扫描效率。

本发明中的多视角静态CT系统固定在CT设备的预设位置上，由多视角静态CT系统所包围形成的区域即为物体进出的输送通道。

具体地，每个成像单元包括分散布设的多个X射线源焦点，射线源优选基于碳纳米管的冷阴极X射线管或基于栅控技术的热阴极X射线管，成像单元中的射线源焦点分布在沿输送通道的一个或多个平面上，可以排布为直线或弧线，其相邻焦点间可以为等间距布设，也可以为非等间距布设的形式。

每个射线源可以设定管电压、高低压切换、相邻焦点高低压切换等，每个成像单元中探测器组件包括与射线源相对的单排探测器，或者多排探测器，所采用的探测器可以为单能探测器、双能探测器、光子计数探测器中的任意一种或多种的组合。

单个射线源开启时，采集到的投影数据即为单个视角下的DR图像，通过多个成像单元能够获取到物体在多个视角下的DR图像。

本发明中将物体在输送通道内的运动方向定义为Z向，依据右手坐标系定义X和Y向。多组成像单元中的射线源与排列分布的探测器组件构成沿输送通道的多个成像平面，每个成像平面可以平行于X-Y平面，即与Z轴呈90°夹角；也可以不平行于X-Y平面，即与Z轴不呈90°夹角；另外多个不平行于X-Y平面的成像平面之间还可以为相互不平行的关系，即每个成像平面与Z轴之间设置有不同的倾斜角度。

通过将射线源与探测器组件分散布设的形式，相较于整环布设的射线源和探测器的形式，能够减少射线源和探测器的排布数量，降低设备成本。结合沿输送通道设置的多组成像单元，能够在行进过程中实时成像，提高物体的成像效率。

基于每个成像单元的扫描视角不同，本发明中的多个成像单元在输送通道上沿物体的输送方向间隔设置，能够通过成像单元中的射线源得到不同视角的DR图像。优选地，为了在扫描过程中能够得到不同视角的成像结果，并且方便将不同视角的DR图像构建整体扫描结果，每个成像单元在输送通道上的成像视角均不相同，通过该种设置方式，能够从最大程度上减少成像单元之间成像区域的重叠，避免出现相互重叠区域的无效扫描。

本发明中的射线源及探测器固定安装在CT设备的机架上，每个成像单元中的射线源及探测器以不同的布设形式设置在输送通道的外围，能够形成第视角、顶视角、侧视角以及对角视角等多种射线角度的成像，具体以不同实施例对不同视角成像单元的结构展开进行说明。

实施例1

参见图1，本实施例中的成像单元包括设置在输送通道1外围的多个射线源2，输送通道1的外围形状具体为方形，射线源2包括多个焦点，多个焦点沿直线连续排布。射线源2具体布设在输送通道1的底部，构成低视角下的成像单元。

探测器组件包括探测器3。具体地，探测器3包括设置在输送通道1顶部及两侧的三组探测器，射线源2与三组探测器布设在平行于X-Y平面的平面上，且构成的成像平面垂直于物体的输送方向。三组探测器3沿折线排布，并与射线源2相对设置，构成了探测器组件的U形排布。

物体在输送通道1的行进过程中，通过控制射线源2的开启，射线源2的X射线穿过物体后将衰减后的射线传输至探测器3，输送通道1中的物体经射线源2照射可以完全投影到探测器3上，得到在开启射线源2作用下的DR图像。

实施例2

参见图2，本实施例中的成像单元包括设置在输送通道1外围的多个射线源2，输送通道1的外围形状具体为方形，射线源2包括多个焦点，多个焦点沿直线连续排布。射线源2具体布设在输送通道1的顶部，构成顶视角下的成像单元。

探测器组件包括探测器3。具体地，探测器3包括设置在输送通道1底部及侧部的三组探测器，射线源2与三组探测器3布设在一个成像平面上，且构成的成像平面不垂直于物体的输送方向，即射线源2与三组探测器构成的成像平面与X-Y平面之间设置有倾斜夹角。三组探测器沿折线排布，其中位于底部的探测器与位于顶部的射线源2在输送通道1的上下方向交错布置，将位于侧部的两组探测器倾斜延展，使顶视角下的成像单元相对物体的输送方向倾斜布置。三组探测器与射线源2相对设置，构成了探测器组件的U形排布，使输送通道1的外围形成封闭结构。

物体在输送通道1的行进过程中，通过控制射线源2的开启，射线源2的X射线穿过物体后将衰减后的射线传输至探测器3，输送通道1中的物体经射线源2照射可以完全投影到探测器3上，得到在开启射线源2作用下的DR图像。

实施例3

参见图3，本实施例中的成像单元包括设置在输送通道1外围的多个射线源2，输送通道1的外围形状具体为圆顶形，射线源2包括多个焦点，多个焦点沿直线连续排布。射线源2具体布设在输送通道1的侧部，构成侧视角下的成像单元，本实施例中并不对射线源2位于输送通道1侧部的具体位置进行限定，射线源2可以设置在物体输送方向的左侧，也可以设置在物体输送方向的右侧，均能达到侧部视角成像的技术目的。

探测器组件包括探测器3。探测器3包括三组探测器，三组探测器分别设置在输送通道1的顶部、底部以及相对射线源2的另一侧。以射线源2设置在输送通道1左侧的情况为例，三组探测器分别设置在输送通道1的顶部、底部以及右侧，射线源2与三组探测器布设在一个成像平面上，且构成的成像平面倾斜于物体的输送方向，即射线源2与三组探测器构成的成像平面与X-Y平面之间设置有倾斜夹角。三组探测器沿折线排布，其中位于右侧的探测器沿直线布设，位于顶部的探测器沿弧线布设。进一步地，位于右侧的探测器相对物体输送方向倾斜设置，使侧视角下的成像单元相对物体的输送方向倾斜布置。三组探测器与射线源2相对设置且连贯相续，使输送通道1的外围形成封闭结构。

物体在输送通道1的行进过程中，通过控制射线源2的开启，射线源2的X射线穿过物体后将衰减后的射线传输至探测器3，输送通道1中的物体经射线源2照射可以完全投影到探测器3上，得到在开启射线源2作用下的DR图像。

实施例4

参见图4，本实施例中的成像单元包括设置在输送通道1外围的射线源2，输送通道1的外围形状具体为方形，射线源2包括多个焦点，多个焦点沿折线连续布设构成L形射线源，L形射线源具体布设在输送通道1相邻的两个面上，即L形的两边分别位于所述输送通道相邻的两个面上，并直接相连。本实施例中具体设置在输送通道1的右下角，构成对角视角下的成像单元，本实施例中并不对L形射线源在输送通道1上的具体位置进行限定，在输送通道1的任一拐角处均能达到对角视角成像的技术目的。

物体在输送通道1的行进过程中，通过控制射线源2的开启，射线源2的X射线穿过物体后将衰减后的射线传输至探测器3，输送通道1中的物体经射线源2照射可以完全投影到探测器3上，得到在开启射线源2作用下的DR图像。

探测器组件设置在输送通道1上与L形射线源相向的对角上，具体地，L形射线源的拐角贴合在输送通道1的拐角位置，其每条直边的长度均小于输送通道1的边框长度，探测器组件包括与L形射线源相对的两组探测器，且每组探测器3的布设长度与输送通道1的边框长度相同，两组探测器构成L形探测器组件，并且L形探测器与L形射线源之间设置有间隙，通过L形探测器与L形射线源的相对设置，能够减少探测器3及射线源2的设置数量，并且能够形成相对稳定的对角成像。

本实施例中的L形探测器与L形射线源构成的成像平面可以为平行于X-Y平面，同时也可以相对物体的输送方向倾斜设置，均能达到对角成像的技术目的。

实施例5

参见图5，基于上述各个实施例中成像单元的不同设置形式，本实施例中的多视角静态CT系统包括上述不同视角的成像单元，通过将多个不同视角的成像单元沿物体输送方向依次布设，并结合射线源2按照设定的顺序开启，能够采集到物体在多个角度下对应的投影数据，采用设定的重建算法，在物体通过输送通道1后，可以获取到物体的CT重建结果。

本实施例中不同成像单元的探测器3排布形式、探测器3的类型以及设置数量等可依据具体实际进行设置，可以是相同的布设在不同视角的U形、L形或者其他形式，也可以是不同形式的组合，需要满足与射线源2相互配合，接收穿过物体的射线，使物体在输送通道1上成像的需求。

本发明还提供了一种包括上述多视角静态CT系统的静态CT设备，能够在物体行进的过程中了解物体的性状，并及时作出分析判断，在降低设备成本的前提下提高了成像效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多视角静态CT系统，其特征在于，包括：输送通道；

沿物体的输送方向上设置有不同视角的成像单元，所述成像单元设置在所述输送通道的外围；

所述成像单元包括射线源以及与所述射线源对应设置的探测器组件。

2.根据权利要求2所述的多视角静态CT系统，其特征在于，所述不同视角包括低视角、顶视角、侧视角和对角视角中的两种以上。

3.根据权利要求2所述的多视角静态CT系统，其特征在于，每种视角的成像单元中，所述射线源和所述探测器位于同一成像平面上。

4.根据权利要求3所述的多视角静态CT系统，其特征在于，在低视角的成像单元中，所述射线源位于所述输送通道的底部。

5.根据权利要求3所述的多视角静态CT系统，其特征在于，在顶视角的成像单元中，所述射线源位于所述输送通道的顶部。

6.根据权利要求3所述的多视角静态CT系统，其特征在于，在侧视角的成像单元中，所述射线源位于所述输送通道的侧部。

7.根据权利要求3所述的多视角静态CT系统，其特征在于，在对角视角的成像单元中，所述射线源位于所述输送通道相邻的两个面上。

8.根据权利要求3所述的多视角静态CT系统，其特征在于，所述成像平面垂直于物体的输送方向或者相对于物体的输送方向倾斜设置。

9.根据权利要求1所述的多视角静态CT系统，其特征在于，所述射线源包括多个射线源焦点，相邻射线源焦点等间距排布或者非等间距排布；所述探测器组件包括与所述射线源相对的单排探测器，或者多排探测器，所述探测器包括单能探测器、双能探测器、光子计数探测器中的一种或几种。

10.根据权利要求7所述的多视角静态CT系统，其特征在于，所述射线源呈L形，L形的两边分别位于所述输送通道相邻的两个面上。

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