CN116888507A - 使用多辐射束的成像方法 - Google Patents

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CN116888507A CN202180086855.9A CN202180086855A CN116888507A CN 116888507 A CN116888507 A CN 116888507A CN 202180086855 A CN202180086855 A CN 202180086855A CN 116888507 A CN116888507 A CN 116888507A
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刘雨润
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Abstract

本文公开了一种方法，所述方法包括：向同一场景发送辐射束组(i,j)，i＝1、......、M和j＝1、......、Ni，其中，每个辐射束组都包括同时发送的多个平行扇形辐射束，其中，对于i的每个值，所述辐射束组(i，j)，j＝1、......、Ni彼此平行并且一次发送一组，并且其中，具有不同的i值的两个相应辐射束组中的任何两个辐射粒子路径都不彼此平行；对于i＝1、......、M和j＝1、......、Ni，用所述辐射束组(i,j)的辐射捕获所述场景的局部图像(i,j)；对于i的每个值，拼接所述局部图像(i，j)，j＝1、......、Ni；以及从所述拼接图像(i),i＝1、......、M重构所述场景的3维图像。

Description

使用多辐射束的成像方法
【背景技术】
辐射检测器是一种测量辐射性质的装置。性质的示例可以包括辐射的强度、相位和偏振的空间分布。辐射可以是已经与物体相互作用的辐射。例如，由辐射检测器测量的辐射可以是已经穿透物体的辐射。辐射可以是电磁辐射，例如红外光、可见光、紫外光、X射线或γ射线。辐射也可以是其它类型，例如α射线和β射线。成像系统可以包括具有多个辐射检测器的图像传感器。
【发明内容】
本文公开了一种方法，所述方法包括：向同一场景发送辐射束组(i,j)，i＝1、......、M和j＝1、......、Ni,其中，M和Ni，i＝1、......、M是大于1的整数，其中，所述辐射束组(i，j)，i＝1、......、M和j＝1、......、Ni中的每个辐射束组都包括同时发送的多个平行扇形辐射束，其中，对于i的每个值，所述辐射束组(i，j)，j＝1、......、Ni的所述扇形辐射束彼此平行，其中，对于i的每个值，所述辐射束组(i，j)，j＝1、......、Ni一次发送一组，并且其中，对于1、......、M中的任何不同的i1和i2，所述辐射束组(i,j)，i＝1、......、M和j＝1、......、Ni中的相应的辐射束组(i1,j)，i＝1、......、Ni1和辐射束组(i2,j),j＝1、......、Ni2的任何两个辐射粒子路径都不彼此平行；对于i＝1、......、M和j＝1、......、Ni，用所述辐射束组(i,j)的辐射捕获所述场景的局部图像(i,j)；对于i的每个值，拼接所述局部图像(i，j)，j＝1、......、Ni，从而得到所述场景的拼接图像(i)；以及从所述拼接图像(i),i＝1、......、M重构所述场景的3维图像。
在一方面，对于i的每个值，所述向同一场景发送所述辐射束组(i，j)，j＝1、......、Ni包括：(A)在同一辐射源与所述场景之间以及(B)在垂直于所述辐射束组(i，j)，j＝1、......、Ni的法线方向(i)上平移同一准直器。
在一方面，所述准直器包括多个平行狭缝，所述多个平行狭缝被配置为允许入射在所述多个平行狭缝上并平行于所述多个平行狭缝的所述辐射源的辐射穿过所述准直器。
在一方面，所述准直器的多个平行狭缝等距间隔开。
在一方面，对于i的每个值和j的每个值，当捕获所述局部图像(i，j)时，(A)与所述多个平行狭缝中的任何狭缝相交并且(B)平行于所述多个平行狭缝中的任何狭缝的任何平面与所述辐射源相交。
在一方面，所述发送包括：当所述辐射源相对于场景静止时，相对于所述场景移动所述准直器。
在一方面，所述发送包括：当所述辐射源和所述准直器相对于彼此静止时，相对于所述场景移动所述辐射源和所述准直器。
在一方面，使用图像传感器进行所述捕获，从而使得所述辐射束组(i，j)，i＝1、......、M和j＝1、......、Ni在到达所述图像传感器之前到达所述场景，并且所述图像传感器包括捕获所有所述局部图像(i，j)，i＝1、......、M和j＝1、......、Ni的有效区域。
在一方面，所有Ni，i＝1、......、M都是相同的。
在一方面，对于i的每个值，基于所述辐射束组(i,j),j＝1、......、Ni的所有扇形辐射束相对于彼此的相对位置进行所述拼接局部图像(i，j)，j＝1、......、Ni。
本文公开了一种成像系统，所述成像系统包括：辐射束发生器，所述辐射束发生器被配置为向同一场景发送辐射束组(i,j)，i＝1、......、M和j＝1、......、Ni,其中，M和Ni，i＝1、......、M是大于1的整数，其中，所述辐射束组(i，j)，i＝1、......、M和j＝1、......、Ni中的每个辐射束组都包括同时发送的多个平行扇形辐射束，其中，对于i的每个值，所述辐射束组(i，j)，j＝1、......、Ni的所述扇形辐射束彼此平行，其中，对于i的每个值，所述辐射束组(i，j)，j＝1、......、Ni一次发送一组，并且其中，对于1、......、M中的任何不同的i1和i2，所述辐射束组(i,j)，i＝1、......、M和j＝1、......、Ni中的相应的辐射束组(i1,j)，i＝1、......、Ni1和辐射束组(i2,j),j＝1、......、Ni2中的任何两个辐射粒子路径都不彼此平行；以及，图像传感器，所述图像传感器被配置为对于i＝1、......、M和j＝1、......、Ni，用所述辐射束组(i,j)的辐射捕获所述场景的局部图像(i,j)，对于i的每个值，拼接所述局部图像(i，j)，j＝1、......、Ni，从而得到所述场景的拼接图像(i)，以及从所述拼接图像(i),i＝1、......、M重构所述场景的3维图像。
在一方面，所述辐射束发生器包括辐射源和准直器，并且，对于i的每个值，所述准直器被配置为(A)在所述辐射源与所述场景之间并且(B)在垂直于所述辐射束组(i，j)，j＝1、......、Ni的法线方向(i)上平移。
在一方面，所述准直器包括多个平行狭缝，所述多个平行狭缝被配置为允许入射在所述多个平行狭缝上并平行于所述多个平行狭缝的所述辐射源的辐射穿过所述准直器。
在一方面，所述准直器的多个平行狭缝等距间隔开。
在一方面，对于i的每个值和j的每个值，当所述图像传感器捕获所述局部图像(i，j)时，(A)与所述多个平行狭缝中的任何狭缝相交并且(B)平行于所述多个平行狭缝中的任何狭缝的任何平面与所述辐射源相交。
在一方面，所述准直器被配置为当所述辐射源相对于场景静止时，所述准直器相对于所述场景移动。
在一方面，所述辐射源和所述准直器被配置为当所述辐射源和所述准直器相对于彼此静止时相对于所述场景移动。
在一方面，所述图像传感器包括被配置用来捕获所有所述局部图像(i，j)，i＝1、......、M和j＝1、......、Ni的有效区域。
在一方面，所有Ni，i＝1、......、M都是相同的。
在一方面，对于i的每个值，所述图像传感器被配置为基于所述辐射束组(i,j),j＝1、......、Ni的所有扇形辐射束相对于彼此的相对位置来拼接所述局部图像(i，j)，j＝1、......、Ni。
【附图说明】
图1示意性地示出了根据实施例的辐射检测器。
图2A示意性地示出了根据实施例的辐射检测器的简化剖视图。
图2B示意性地示出了根据实施例的辐射检测器的详细剖视图。
图2C示意性地示出了根据可替换实施例的辐射检测器的详细剖视图。
图3示意性地示出了根据实施例的包括辐射检测器和印刷电路板(PCB)的封装的俯视图。
图4示意性地示出了根据实施例的包括安装到系统PCB(印刷电路板)的图3的封装的图像传感器的剖视图。
图5A至图7C图示了根据实施例的使用图4的图像传感器的成像会话。
图8示出了概括成像会话的流程图。
图9至图10示出了根据不同实施例的成像会话中使用的辐射束是如何产生的。
【具体实施方式】
辐射检测器
作为示例，图1示意性地示出了辐射检测器100。辐射检测器100可以包括像素150(也称为感测元件150)阵列。该阵列可以是矩形阵列(如图1所示)、蜂窝阵列、六边形阵列或任何其它合适的阵列。图1的示例中的像素150阵列有4行7列；然而，通常，像素150阵列可以具有任意数量的行和任意数量的列。
每个像素150可以被配置为检测从辐射源(未示出)入射在其上的辐射，并且可以被配置为测量辐射的特性(例如，粒子的能量、波长和频率)。辐射可以包括粒子，例如光子和亚原子粒子。每个像素150可以被配置为在一段时间内对入射在其上的能量落在多个能量区间中的辐射粒子的数量进行计数。所有像素150可以被配置为在同一段时间内对多个能量区间内的入射在其上的辐射粒子的数量进行计数。当入射辐射粒子具有相似能量时，像素150可以简单地被配置为在一段时间内对入射在其上的辐射粒子的数量进行计数，而不测量各个辐射粒子的能量。
每个像素150可以具有其自己的模数转换器(ADC)，其被配置为将表示入射辐射粒子的能量的模拟信号数字化为数字信号，或者将表示多个入射辐射粒子的总能量的模拟信号数字化成数字信号。像素150可以被配置为并行操作。例如，当一个像素150测量入射辐射粒子时，另一个像素150可以正在等待辐射粒子到达。像素150可以不必是可单独寻址的。
这里描述的辐射检测器100可以应用于例如X射线望远镜、X射线乳房照相、工业X射线缺陷检测、X射线显微镜或微射线照相、X射线铸造检查、X射线无损测试、X射线焊缝检查、X射线数字减影血管造影等。使用该辐射检测器100代替照相底板、照相胶片、PSP板、X射线图像增强器、闪烁体或其它半导体X射线检测器也可能是合适的。
图2A示意性地示出了根据实施例的图1的辐射检测器沿着线2A-2A的简化剖视图。具体地，辐射检测器100可以包括辐射吸收层110和用于处理或分析入射辐射在辐射吸收层110中产生的电信号的电子器件层120(例如，一个或多个ASIC或专用集成电路)。辐射检测器100可以包括或不包括闪烁体(未示出)。辐射吸收层110可以包含半导体材料，例如硅、锗、GaAs、CdTe、CdZnTe或其组合。该半导体材料可以对关注的辐射具有高质量衰减系数。
作为示例，图2B示意性地示出了图1的辐射检测器100沿着线2A-2A的详细剖视图。具体地，辐射吸收层110可以包括由第一掺杂区111、第二掺杂区113的一个或多个离散区114形成的一个或多个二极管(例如，p-i-n或p-n)。第二掺杂区113可以通过可选的本征区112与第一掺杂区111分离。离散区114可以通过第一掺杂区111或本征区112彼此分离。第一掺杂区111和第二掺杂区113可以具有相反类型的掺杂(例如，区域111是p型，区域113是n型，或者，区域111是n型，区域113是p型)。在图2B的示例中，第二掺杂区113的每个离散区114与第一掺杂区111和可选的本征区112形成二极管。即，在图2B的示例中，辐射吸收层110具有多个二极管(更具体地，7个二极管对应于图1的阵列中一行的7个像素150，为了简单起见，图2B中仅标记了其中的2个像素150)。多个二极管可以具有作为共用(公共)电极的电极119A。第一掺杂区111还可以具有离散部分。
电子器件层120可以包括适合于处理或解释由入射在辐射吸收层110上的辐射产生的信号的电子系统121。电子系统121可以包括诸如滤波器网络、放大器、积分器和比较器之类的模拟电路或者诸如微处理器和存储器之类的数字电路。电子系统121可以包括一个或多个ADC(模数转换器)。电子系统121可以包括由像素150共用的组件或专用于单个像素150的组件。例如，电子系统121可以包括专用于每个像素150的放大器和在所有像素150之间共用的微处理器。电子系统121可以通过通孔131电连接到像素150。通孔之间的空间可以使用填充材料130填充，这可以增加电子器件层120与辐射吸收层110的连接的机械稳定性。其它接合技术可以在不使用通孔131的情况下将电子系统121连接到像素150。
当来自辐射源(未示出)的辐射撞击包括二极管的辐射吸收层110时，辐射粒子可被吸收并通过多种机制产生一个或多个电荷载流子(例如，电子、空穴)。电荷载流子可以在电场下漂移到二极管之一的电极。该电场可以是外部电场。电触点119B可以包括离散部分，每个离散部分与离散区114电接触。术语“电触点”可以与词“电极”互换使用。在实施例中，电荷载流子可以在各方向上漂移，使得由单个辐射粒子产生的电荷载流子基本上不被两个不同的离散区114共用(这里“基本上不被......共用”意指相比于其余的电荷载流子，这些电荷载流子中的小于2％，小于0.5％，小于0.1％或小于0.01％的电荷载流子流向一个不同的离散区114)。由入射在这些离散区114之一的覆盖区周围的辐射粒子产生的电荷载流子基本上不与这些离散区114中的另一个共用。与离散区114相关联的像素150可以是离散区114周围的区域，其中由入射到其中的辐射粒子产生的基本上全部(大于98％，大于99.5％，大于99.9％，或大于99.99％)的电荷载流子流向离散区114。即，这些电荷载流子中的小于2％、小于1％、小于0.1％或小于0.01％的电荷载流子流过像素150。
图2C示意性地示出了根据可替换实施例的图1的辐射检测器100沿着线2A-2A的详细剖视图。更具体地，辐射吸收层110可以包含诸如硅、锗、GaAs、CdTe、CdZnTe或其组合之类的半导体材料的电阻器，但不包括二极管。该半导体材料可以对关注的辐射具有高质量衰减系数。在实施例中，图2C的电子器件层120在结构和功能方面类似于图2B的电子器件层120。
当辐射撞击包括电阻器而不包括二极管的辐射吸收层110时，它可以被吸收并通过多种机制产生一个或多个电荷载流子。辐射粒子可以产生10至100000个电荷载流子。电荷载流子可以在电场下漂移到电触点119A和119B。该电场可以是外部电场。电触点119B可以包括离散部分。在实施例中，电荷载流子可以在各方向上漂移，使得由单个辐射粒子产生的电荷载流子基本上不被电触点119B的两个不同的离散部分共用(这里“基本上不被......共用”意指相比于其余的电荷载流子，这些电荷载流子中的小于2％，小于0.5％，小于0.1％或小于0.01％的电荷载流子流向一个不同的离散部分)。由入射在电触点119B的这些离散部分之一的覆盖区周围的辐射粒子产生的电荷载流子基本上不与电触点119B的这些离散部分中的另一个共用。与电触点119B的离散部分相关联的像素150可以是离散部分周围的区域，其中由入射到其中的辐射粒子产生的基本上全部(大于98％，大于99.5％，大于99.9％，或大于99.99％)的电荷载流子流向电触点119B的离散部分。即，这些电荷载流子中的小于2％、小于0.5％、小于0.1％或小于0.01％的电荷载流子流过与电触点119B的一个离散部分相关联的像素。
辐射检测器封装
图3示意性地示出了包括辐射检测器100和印刷电路板(PCB)400的封装200的俯视图。如本文使用的术语“PCB”不限于特定材料。例如，PCB可以包括半导体。辐射检测器100可以被安装到PCB 400。为了清楚起见，未示出辐射检测器100和PCB 400之间的布线。PCB 400可以具有一个或多个辐射检测器100。PCB 400可以具有未被辐射检测器100覆盖的区域405(例如，用于容纳接合线410)。辐射检测器100可以具有像素150(图1)所处的有效区域190。辐射检测器100可以具有辐射检测器100边缘附近的周边区195。周边区195没有像素150，并且辐射检测器100不检测入射到周边区195上的辐射粒子。
图像传感器
图4示意性地示出了根据实施例的图像传感器490的剖视图。图像传感器490可以包括安装到系统PCB 450的一个或多个图3的封装200。作为示例，图4示出了2个封装200。PCB 400和系统PCB 450之间的电连接可以通过接合线410来实现。为了在PCB 400上容纳接合线410，PCB 400可以具有未被辐射检测器100覆盖的区域405。为了在系统PCB 450上容纳接合线410，封装200之间可以具有间隙。间隙可以为约1mm以上。入射在周边区195、区域405或间隙上的辐射粒子不能被系统PCB 450上的封装200检测到。辐射检测器(例如，辐射检测器100)的死区是辐射检测器的辐射接收表面的入射在其上的辐射粒子不能被该辐射检测器探测到的区域。封装(例如，封装200)的死区是该封装的辐射接收表面的入射在其上的辐射粒子不能被该封装中的一个或多个辐射检测器检测到的区域。在图3和图4所示的该示例中，封装200的死区包括周边区195和区域405。具有一组封装(例如，安装在同一PCB上并且布置在同一层或不同层中的封装200)的图像传感器(例如，图像传感器490)的死区(例如，488)包括该组中的各封装的死区和各封装之间的各间隙的组合。在实施例中，封装200本身(图3)可以被认为是图像传感器。
包括辐射检测器100的图像传感器490可以具有不能检测入射辐射的死区488。然而，图像传感器490可以捕获物体或场景(未示出)的多个局部图像，然后可以将这些捕获的局部图像拼接以形成整个物体或场景的图像。
成像系统-初始布置
图5A示意性地示出了根据实施例的成像系统500的透视图。在实施例中，成像系统500可以包括辐射束发生器510和图像传感器490。对于图像传感器490，为了简单起见，仅示出了图像传感器490的有效区域190。在实施例中，物体532可以位于辐射束发生器510与图像传感器490之间的场景530中。
第一局部图像捕获
在实施例中，使用图像传感器490对场景530(包括物体532)进行成像的第一成像会话可以按照如下以第一图像捕获开始。当成像系统500处于如图5A所示的第一系统布置时，辐射束发生器510可以向场景530同时发送2个扇形辐射束511a和511b。在实施例中，如图5A所示，2个扇形辐射束511a和511b可以彼此平行。
在实施例中，2个扇形辐射束511a和511b在穿过包括物体532的场景530之后可以完全地落在有效区域190上。使用该2个扇形辐射束511a和511b的入射辐射，图像传感器490的有效区域190可以捕获场景530的第一局部图像611(图6A)。
参照图5A和图6A，场景530的第一局部图像611可以包括(A)非信号区611ns，在实施例中，其可以包括对应于不接收扇形辐射束511a和511b的入射辐射的有效区域190的像素150的图像元素，以及(B)2个信号区域611a和611b，在实施例中，其可以包括对应于接收扇形辐射束511a和511b的入射辐射的有效区域190的像素150的图像元素(换句话说，信号区域611a和611b分别是扇形辐射束511a和511b的图像)。2个信号区域611a和611b分别包括物体532的局部图像611ai和611bi。
第二局部图像捕获
在实施例中，在图像传感器490的有效区域190捕获第一局部图像611之后，成像系统500可以转变为如图5B所示的第二系统布置，然后可以按照如下进行第一成像会话的第二局部图像捕获。具体地，参照图5B，当成像系统500处于第二系统布置时，辐射束发生器510可以向场景530同时发送2个扇形辐射束512a和512b。在实施例中，2个扇形辐射束512a和512b可以彼此平行并且平行于扇形辐射束511a和511b(图5A)。
在实施例中，2个扇形辐射束512a和512b照射的场景530的部分可以与2个扇形辐射束511a和511b照射的场景530的部分不同。在实施例中，就如同图5A的2个扇形辐射束511a和511b以及图像传感器490被作为单个物体在垂直于2个扇形辐射束511a和511b的法线方向502(图5A)上平移(即，每个点在相同的方向上移动并且移动相同的距离)，并然后分别变成图5B的2个扇形辐射束512a和512b以及图像传感器490一样。
在实施例中，2个扇形辐射束512a和512b在穿过包括物体532的场景530之后可以完全地落在有效区域190上。使用该2个扇形辐射束512a和512b的入射辐射，图像传感器490的有效区域190可以捕获场景530的第二局部图像612(图6B)。
参照图5B和图6B，场景530的第二局部图像612可以包括：(A)非信号区612ns，在实施例中，其可以包括对应于不接收扇形辐射束512a和512b的入射辐射的有效区域190的像素150的图像元素；以及(B)2个信号区域612a和612b，在实施例中，其可以包括对应于接收扇形辐射束512a和512b的入射辐射的有效区域190的像素150的图像元素(换句话说，信号区域612a和612b分别是扇形辐射束512a和512b的图像)。2个信号区域612a和612b分别包括物体532的局部图像612ai和612bi。
第三局部图像捕获
在实施例中，在图像传感器490的有效区域190捕获第二局部图像612之后，成像系统500可以转变为如图5C所示的第三系统布置，然后可以按照如下进行第一成像会话的第三局部图像捕获。具体地，在实施例中，参照图5C，当成像系统500处于第三系统布置时，辐射束发生器510可以向场景530同时发送2个扇形辐射束513a和513b。在实施例中，2个扇形辐射束513a和513b可以彼此平行并且平行于扇形辐射束512a和512b(图5B)。
在实施例中，2个扇形辐射束513a和513b照射的场景530的部分可以与扇形辐射束511a、512b、512a和512b照射的场景530的部分不同。在实施例中，就如同图5B的2个扇形辐射束512a和512b以及图像传感器490被作为单个物体在垂直于2个扇形辐射束512a和512b的法线方向502上平移，并然后分别变成图5C的2个扇形辐射束513a和513b以及图像传感器490一样。
在实施例中，2个扇形辐射束513a和513b在穿过包括物体532的场景530之后可以完全地落在有效区域190上。使用该2个扇形辐射束513a和513b的入射辐射，图像传感器490的有效区域190可以捕获场景530的第三局部图像613(图6C)。
参照图5C和图6C，场景530的第三局部图像613可以包括：(A)非信号区613ns，在实施例中，其可以包括对应于不接收扇形辐射束513a和513b的入射辐射的有效区域190的像素150的图像元素；以及(B)2个信号区域613a和613b，在实施例中，其可以包括对应于接收扇形辐射束513a和513b的入射辐射的有效区域190的像素150的图像元素(换句话说，信号区域613a和613b分别是扇形辐射束513a和513b的图像)。2个信号区域613a和613b分别包括物体532的局部图像613ai和613bi。
拼接局部图像
在实施例中，参照图5A至图6D，在图像传感器490的有效区域190捕获场景530的第三局部图像613之后，图像传感器490可以拼接这3个局部图像611、612和613，从而得到场景530的第一拼接图像630(图6D)。第一拼接图像630包括物体532的拼接图像632。
在实施例中，可以按照如下进行3个局部图像611、612和613的拼接。首先，图像传感器490可以确定(A)第一局部图像611的信号区域611a和611b(图6A)，(B)第二局部图像612的信号区域612a和612b(图6B)，以及(C)第三局部图像613的信号区域613a和613b(图6C)。确定局部图像的信号区域就是确定该信号区域的所有图形元素。在实施例中，确定局部图像的信号区域可以包括确定该信号区域的边界线上的一些或全部图像元素。在实施例中，确定信号区域的边界线上的图像元素可以包括分析边界线附近的图像元素。在越过边界线时，图像元素的信号值应当突然变化，这种现象应当有助于选择作为边界线上的图像元素的图像元素。
接下来，在实施例中，在确定信号区域611a、611b、612a、612b、613a和613b之后，图像传感器490可以将确定的信号区域611a、611b、612a、612b、613a和613b对准，以形成场景530的第一拼接图像630(图6D)。在实施例中，上面提到的信号区域611a，611b，612a，612b，613a和613b的对准可以基于扇形辐射束511a、511b、512a、512b、513a和513b相对于彼此的相对位置进行。
以不同的角度重复
在实施例中，在捕获第三局部图像613之后，可以进行类似于第一成像会话的第二成像会话，但是以不同的角度进行。这里，“以不同的角度”意指不存在使得第一辐射粒子路径与第二辐射粒子路径彼此平行的(A)在第一成像会话中使用的扇形辐射束的第一辐射粒子路径，以及(B)在第二成像会话中使用的扇形辐射束的第二辐射粒子路径。如果辐射束的至少一个辐射粒子遵循辐射粒子路径或沿着辐射粒子路径传播，则该辐射粒子路径属于该辐射束。
在实施例中，第二成像会话可以包括分别类似于上述第一成像会话的第一、第二和第三局部图像捕获的第四、第五和第六局部图像捕获。更具体地，在实施例中，在第二成像会话的第四局部图像捕获期间，辐射束发生器510可以同时产生2个平行的扇形辐射束721a和721b(图7A)。使用已经穿过场景530的2个扇形辐射束721a和721b的辐射，图像传感器490的有效区域190可以捕获场景530的第四局部图像(未示出)。
接下来，在实施例中，在第二成像会话的第五局部图像捕获期间，辐射束发生器510可以同时产生与2个平行扇形辐射束721a和721b(图7A)平行的2个平行扇形辐射束722a和722b(图7B)。使用已经穿过场景530的2个扇形辐射束722a和722b的辐射，图像传感器490的有效区域190可以捕获场景530的第五局部图像(未示出)。
接下来，在实施例中，在第二成像会话的第六局部图像捕获期间，辐射束发生器510可以同时产生与2个平行扇形辐射束722a和722b(图7B)平行的2个平行扇形辐射束723a和723b(图7C)。使用已经穿过场景530的2个扇形辐射束723a和723b的辐射，图像传感器490的有效区域190可以捕获场景530的第六局部图像(未示出)。
接下来，在实施例中，图像传感器490可以拼接场景530的第四、第五和第六局部图像，从而得到场景530的第二拼接图像。在实施例中，场景530的第四、第五和第六局部图像的拼接可以类似于上述的场景530的第一、第二和第三局部图像(分别为611、612和613)的拼接。
3D图像重构
接下来，在实施例中，图像传感器490可以从第一拼接图像630(图6D)和第二拼接图像(未示出)重构场景530的3维图像。
概括
图8示出了概括上述成像系统500的操作的流程图800。在步骤810中，向同一场景发送辐射束组(i，j)，i＝1、......、M和j＝1、......、Ni，其中M和Ni，i＝1、......、M是大于1的整数。例如，在上述实施例中，M＝2，N1＝N2＝3。具体地，辐射束组(1,1)、(1,2)、(1,3)、(2,1)、(2,2)和(2,3)分别是向同一个场景530发送的辐射束组511a+511b、512a+512b、513a+513b、721a+721b、722a+722b和723a+723b。
另外，辐射束组(i，j)，i＝1、......、M和j＝1、......、Ni中的每个辐射束组包括被同时发送的多个平行扇形辐射束。例如，辐射束组(1，1)包括被同时发送的2个平行扇形辐射束511a和511b(图5A)。作为另一示例，辐射束组(2，3)包括被同时发送的2个平行扇形辐射束723a和723b(图7C)。
另外，对于i的每个值，辐射束组(i，j)，j＝1、......、Ni的扇形辐射束彼此平行。例如，在上述实施例中的M＝2以及N1＝N2＝3的情况下，对于i＝1和j＝1、2、3，扇形辐射束511a、511b、512a、512b、513a和513b彼此平行。对于i＝2和j＝1、2、3，扇形辐射束721a、721b、722a、722b、723a和723b彼此平行。
另外，对于i的每个值，辐射束组(i，j)，j＝1、......、Ni一次发送一组。例如，在上述实施例中的M＝2以及N1＝N2＝3的情况下，对于i＝1，辐射束组511a+511b(图5A)、辐射束组512a+512b(图5B)以及辐射束组513a+513b(图5C)一次发送一组。对于i＝2，辐射束组721a+721b(图7A)、辐射束组722a+722b(图7B)以及辐射束组723a+723b(图7C)一次发送一组。
另外，对于1、......、M中的任何不同的i1和i2，辐射束组(i,j)，i＝1、......、M和j＝1、......、Ni中的相应的辐射束组(i1,j)，i＝1、......、Ni1和辐射束组(i2,j),j＝1、......、Ni2中的任何两个的辐射粒子路径都不彼此平行。例如，在上述实施例中的M＝2以及N1＝N2＝3并且i1＝1以及i2＝2的情况下，不存在使得第一辐射粒子路径和第二辐射粒子路径彼此平行的(A)扇形辐射束511a、511b、512a、512b、513a和513b(图5A至图5C)的第一辐射粒子路径，以及(B)扇形辐射束721a、721b、722a、722b、723a和723b(图7A至图7C)的第二辐射粒子路径。
在步骤820中，对于i＝1、......、M和j＝1、......、Ni，用辐射束组(i，j)的辐射捕获场景的局部图像(i，j)。例如，在i＝1以及j＝1的情况下，用包括扇形辐射束511a和511b(图5A)的辐射束组(1，1)的辐射捕获局部图像611(图6A)。作为另一示例，在i＝1以及j＝2的情况下，用包括扇形辐射束512a和512b(图5B)的辐射束组(1，2)的辐射捕获局部图像612(图6B)。
在步骤830中，对于i的每个值，拼接局部图像(i，j)，j＝1、......、Ni，从而得到场景的拼接图像(i)。例如，在上述实施例中M＝2以及N1＝N2＝3的情况下，并且对于i＝1，参照图6A至图6D，拼接局部图像611、612和613，从而得到场景530的第一拼接图像630。作为另一示例，对于i＝2，拼接第四、第五和第六局部图像(未示出)，从而得到场景530的第二拼接图像(未示出)。
在步骤840中，从拼接图像(i)，i＝1、......、M重构场景的3维(3D)图像。例如，在上述实施例中M＝2以及N1＝N2＝3的情况下，如上所述，从场景530的第一拼接图像630(图6D)和场景530的第二拼接图像(未示出)重构场景530的3D图像。
准直器
在实施例中，参照图9，辐射束发生器510可以包括辐射源810和准直器820。在实施例中，准直器820可以包括2个平行狭缝821和822。在实施例中，可以按照如下产生图5A的平行扇形辐射束511a和511b。具体地，辐射源810可以向准直器820发送辐射817。在实施例中，可以允许入射在2个平行狭缝821和822上并平行于2个平行狭缝821和822的辐射817的一些部分穿过准直器820，从而分别得到平行扇形辐射束511a和511b。在实施例中，辐射源810可以包括被电子束(未示出)轰击的金属棒。
在实施例中，可以按照如下产生图5B的平行扇形辐射束512a和512b。首先，图9的准直器820可以在垂直于平行扇形辐射束511a和511b的法线方向824上平移到第二系统布置中的下一个位置。然后，在实施例中，可以允许入射在2个平行狭缝821和822上并平行于2个平行狭缝821和822的辐射817的一些部分穿过准直器820，从而得到平行扇形辐射束512a和512b。在实施例中，当准直器820平移到其在第二系统布置中的新位置时，辐射源810可以相对于场景530保持静止。在可替换实施例中，辐射源810和准直器820可以作为单个物体在法线方向824上平移到它们在第二系统布置中的新位置。
在实施例中，图5C的平行扇形辐射束513a和513b可以以与产生图5B的平行扇形辐射束512a和512b的方式类似的方式来产生。
简而言之，平行扇形辐射束511a、511b、512a、512b、513a和513b的产生可以包括(A)在来自辐射源810的辐射817中，以及(B)在垂直于所有平行扇形辐射束511a、511b、512a、512b、513a和513b的法线方向824上平移准直器820。在实施例中，图7A至图7C的平行扇形辐射束723a、721b、722a、722b、723a和723b可以以与产生平行扇形辐射束511a、511b、512a、512b、513a和513b的方式类似的方式来产生。
在实施例中，成像系统500从图5C到图7A的转变可以包括将图5C的成像系统500(包括辐射束发生器510)围绕轴旋转，该轴平行于(A)与图5C的有效区域190的所有像素150相交的平面以及(B)平行扇形辐射束511a、511b、512a、512b、513a和513b。在可替换实施例中，参照图10，上述成像系统500的旋转不适用于辐射源810(即，辐射源810相对于场景530保持静止)。在实施例中，参照图9和图10，当有效区域190捕获场景530的第一、第二、第三、第四、第五和第六局部图像中的任何一个时，(A)与多个平行狭缝821和822中的任何狭缝相交并且(B)平行于多个平行狭缝821和822中的任何狭缝的任何平面与辐射源810相交。例如，在图9中，当有效区域190捕获场景530的第一局部图像611(图6A)时，与狭缝821相交且与狭缝822平行的平面与辐射源810相交；类似地，与狭缝822相交且与狭缝821平行的平面与辐射源810相交。换句话说，在图9中，当有效区域190捕获场景530的第一局部图像611时(图6A)，扇形束511a所在的平面与辐射源810相交；类似地，扇形束511b所在的平面与辐射源810相交。
在上述实施例中，准直器820具有2个平行狭缝821和822。通常，准直器820可以具有多个平行狭缝(类似于平行狭缝821和822)。在实施例中，准直器820的这些多个平行狭缝可以等距间隔开(即，任何两个相邻狭缝之间的距离相同)。
涉及多个有效区域
在上述实施例中，一个有效区域190捕获场景530的所有局部图像。在可替换实施例中，两个或更多个有效区域190可以捕获场景530的局部图像。对于该可替换实施例的示例，图5B的有效区域190(捕获图6B的第二局部图像612)可以不同于图5A的有效区域190(捕获图6A的第一局部图像611)。
虽然本文中公开了各个方面和实施例，但是其它的方面和实施例对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。本文中公开的各个方面和实施例是出于说明性的目的而不意图是限制性的，真正的范围和精神由所附权利要求指示。

Claims (20)

1.一种成像方法，包括：
向同一场景发送辐射束组(i,j)，i＝1、......、M和j＝1、......、Ni,
其中，M和Ni，i＝1、......、M是大于1的整数，
其中，所述辐射束组(i，j)，i＝1、......、M和j＝1、......、Ni中的每个辐射束组都包括同时发送的多个平行扇形辐射束，
其中，对于i的每个值，所述辐射束组(i，j)，j＝1、......、Ni的所述扇形辐射束彼此平行，
其中，对于i的每个值，所述辐射束组(i，j)，j＝1、......、Ni一次发送一组，并且
其中，对于1、......、M中的任何不同的i1和i2，所述辐射束组(i,j)，i＝1、......、M和j＝1、......、Ni中的相应的辐射束组(i1,j)，i＝1、......、Ni1和辐射束组(i2,j),j＝1、......、Ni2中的任何两个辐射粒子路径都不彼此平行；
对于i＝1、......、M和j＝1、......、Ni，用所述辐射束组(i,j)的辐射捕获所述场景的局部图像(i,j)；
对于i的每个值，拼接所述局部图像(i，j)，j＝1、......、Ni，从而得到所述场景的拼接图像(i)；以及
从所述拼接图像(i),i＝1、......、M重构所述场景的3维图像。
2.根据权利要求1所述的成像方法，其中，对于i的每个值，所述向同一场景发送所述辐射束组(i，j)，j＝1、......、Ni包括：(A)在同一辐射源与所述场景之间以及(B)在垂直于所述辐射束组(i，j)的法线方向(i)上平移同一准直器。
3.根据权利要求2所述的成像方法，其中，所述准直器包括多个平行狭缝，所述多个平行狭缝被配置为允许入射在所述多个平行狭缝上并平行于所述多个平行狭缝的所述辐射源的辐射穿过所述准直器。
4.根据权利要求3所述的成像方法，其中，所述准直器的多个平行狭缝等距间隔开。
5.根据权利要求3所述的成像方法，其中，对于i的每个值和j的每个值，当捕获所述局部图像(i，j)时，(A)与所述多个平行狭缝中的任何狭缝相交并且(B)平行于所述多个平行狭缝中的任何狭缝的任何平面与所述辐射源相交。
6.根据权利要求2所述的成像方法，其中，所述发送包括：当所述辐射源相对于场景静止时，相对于所述场景移动所述准直器。
7.根据权利要求2所述的成像方法，其中，所述发送包括：当所述辐射源和所述准直器相对于彼此静止时，相对于所述场景移动所述辐射源和所述准直器。
8.根据权利要求1所述的成像方法，
其中，使用图像传感器进行所述捕获，从而使得所述辐射束组(i，j)，i＝1、......、M和j＝1、......、Ni在到达所述图像传感器之前到达所述场景，并且
其中，所述图像传感器包括捕获所有所述局部图像(i，j)，i＝1、......、M和j＝1、......、Ni的有效区域。
9.根据权利要求1所述的成像方法，其中，所有Ni，i＝1、......、M都是相同的。
10.根据权利要求1所述的成像方法，其中，对于i的每个值，基于所述辐射束组(i,j),j＝1、......、Ni的所有扇形辐射束相对于彼此的相对位置进行所述拼接局部图像(i，j)，j＝1、......、Ni。
11.一种成像系统，包括：
被配置为向同一场景发送辐射束组(i,j)，i＝1、......、M和j＝1、......、Ni,
其中，M和Ni，i＝1、......、M是大于1的整数，
其中，所述辐射束组(i，j)，i＝1、......、M和j＝1、......、Ni中的每个辐射束组都包括同时发送的多个平行扇形辐射束，
其中，对于i的每个值，所述辐射束组(i，j)，j＝1、......、Ni的所述扇形辐射束彼此平行，
其中，对于i的每个值，所述辐射束组(i，j)，j＝1、......、Ni一次发送一组，并且
其中，对于1、......、M中的任何不同的i1和i2，所述辐射束组(i,j)，i＝1、......、M和j＝1、......、Ni中的相应的辐射束组(i1,j)，i＝1、......、Ni1和辐射束组(i2,j),j＝1、......、Ni2中的任何两个辐射粒子路径都不彼此平行；以及
图像传感器，被配置为，
对于i＝1、......、M和j＝1、......、Ni，用所述辐射束组(i,j)的辐射捕获所述场景的局部图像(i,j)，
对于i的每个值，拼接所述局部图像(i，j)，j＝1、......、Ni，从而得到所述场景的拼接图像(i)，以及
从所述拼接图像(i),i＝1、......、M重构所述场景的3维图像。
12.根据权利要求11所述的成像系统，
其中，所述辐射束发生器包括辐射源和准直器，并且
其中，对于i的每个值，所述准直器被配置为(A)在所述辐射源与所述场景之间并且(B)在垂直于所述辐射束组(i，j)，j＝1、......、M的法线方向(i)上平移。
13.根据权利要求12所述的成像系统，其中，所述准直器包括多个平行狭缝，所述多个平行狭缝被配置为允许入射在所述多个平行狭缝上并平行于所述多个平行狭缝的所述辐射源的辐射穿过所述准直器。
14.根据权利要求13所述的成像系统，其中，所述准直器的多个平行狭缝等距间隔开。
15.根据权利要求13所述的成像系统，其中，对于i的每个值和j的每个值，当所述图像传感器捕获所述局部图像(i，j)时，(A)与所述多个平行狭缝中的任何狭缝相交并且(B)平行于所述多个平行狭缝中的任何狭缝的任何平面与所述辐射源相交。
16.根据权利要求12所述的成像系统，其中，所述准直器被配置为当所述辐射源相对于场景静止时，所述准直器相对于所述场景移动。
17.根据权利要求12所述的成像系统，其中，所述辐射源和所述准直器被配置为当所述辐射源和所述准直器相对于彼此静止时相对于所述场景移动。
18.根据权利要求11所述的成像系统，其中，所述图像传感器包括被配置用来捕获所有所述局部图像(i，j)，i＝1、......、M和j＝1、......、Ni的有效区域。
19.根据权利要求11所述的成像系统，其中，所有Ni，i＝1、......、M都是相同的。
20.根据权利要求11所述的成像系统，其中，对于i的每个值，所述图像传感器被配置为基于所述辐射束组(i,j),j＝1、......、Ni的所有扇形辐射束相对于彼此的相对位置拼接所述局部图像(i，j)，j＝1、......、Ni。
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