DE102009061763A1

DE102009061763A1 - Abbildungssystem mit Linearabtastung und Verfahren hierfür

Info

Publication number: DE102009061763A1
Application number: DE102009061763.9A
Authority: DE
Inventors: Yuxiang Xing; Ziran Zhao; Hewei Gao; Yongshun Xiao; Yinong Liu; Yuanjing Li; Li Zhang; Zhiqiang Chen
Original assignee: Tsinghua University; Nuctech Co Ltd
Current assignee: Tsinghua University; Nuctech Co Ltd
Priority date: 2008-04-17
Filing date: 2009-04-16
Publication date: 2016-02-18
Also published as: US20090262891A1; PL2273257T3; US7924975B2; EP2273257A4; EP2273257B1; CN101561405A; CN101561405B; WO2009127118A1; EP2273257A1; DE102009018137A1

Abstract

Ein Abbildungssystem mit Linearabtastung weist auf: eine Strahlungsgeneratoreinheit mit einer Mehrzahl von Strahlungsquellen, die abwechselnd Strahlen emittieren, wobei zu einem Zeitpunkt nur eine Strahlungsquelle einen Strahl emittiert; ein Betätigungsmittel für eine Relativbewegung des zu untersuchenden Objekts bezüglich des Linearabtastsystems entlang einer linearen Bahn, wodurch es durch den Abtastbereich des Abbildungssystems tritt; eine Datenaufnahmeeinheit, die die zugehörigen Projektionsdaten des Objekts für die jeweilige Strahlungsquelle aufnimmt; eine Abbildungseinheit, die eine Abbildung des Objekts auf Basis der für jede Strahlungsquelle aufgenommenen Projektionsdaten rekonstruiert; und eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen der rekonstruierten Abbildung. Durch Einsetzen einer Mehrzahl von Strahlungsquellen mit einer bestimmten räumlichen Verteilung, die gemäß einer bestimmten Zeitabfolge abwechselnd Strahlen emittieren, wird ein größerer Abtastwinkel mit einer kürzeren Detektorlänge erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Abbildungssystem mit Linearabtastung und ein Abbildungsverfahren hierfür bzw. den Bereich der Bildgebung durch Strahlungstechnik.
Sicherheitsinspektionen sind im Bereich der Terrorismusbekämpfung, des Vorgehens gegen Drogenhandel und Schmuggel usw. von großer Bedeutung. Nach dem Ereignis vom 11. September 2001 in den USA wird der Sicherheitsinspektion auf der ganzen Welt zunehmend mehr Aufmerksamkeit geschenkt und speziell an öffentlichen Plätzen, wie in Flughäfen, Bahnhöfen, Zollabfertigung und Häfen usw., werden eine Reihe von Sicherheitsinspektionsmaßnahmen ergriffen, um eine strenge Inspektion von Passagiergepäck und Gütern, Frachtcontainern usw. vorzunehmen.
Derzeit ist die Strahlungsabbildungstechnologie eine überwiegend eingesetzte Abbildungstechnologie in einem verbreitet eingesetzten Sicherheitsinspektionssystem. Gemäß dem Prinzip des exponentiellen Abklingens der Strahlung setzt die Strahlungsabbildungstechnologie eine Strahlungsquelle ein, um ein zu untersuchendes Objekt von einer Seite des Untersuchungsobjekts zu bestrahlen und die Strahlen werden von einem Strahlungsaufnahmemittel empfangen, nachdem sie das zu untersuchende Objekt passiert haben. Das Strahlenaufnahmemittel wandelt die empfangenen Strahlen in ein digitales Signal um und gibt das digitale Signal zur Abbildung an einen Computer, der die aufgenommenen Daten verarbeitet, synthetisiert oder eine Abbildung rekonstruiert und die Abbildung anzeigt. Ein Sicherheitsinspektionssystem, das die Strahlungsabbildungstechnologie anwendet, ist dazu ausgebildet, eine Tomographie oder perspektivische Abbildung vorzunehmen. Die Tomographie stellt tomographische Abbildungen eines zu untersuchenden Objekts dar und kann mehrere Schichten von tomographischen Bildern zu einem dreidimensionalen (3D) Stereobild kombinieren, während eine perspektivische Abbildung ein zweidimensionales (2D) Perspektivbild eines zu untersuchenden Objekts darstellt.
Ein Tomographiesicherheitsinspektionssystem benötigt in der Regel ein Computertomographie(CT)-Gerät, bei dem mindestens ein zu untersuchendes Objekt und die Strahlungsquellen so ausgebildet sein müssen, dass sie drehbar sind, da die Tomographie erfordert, dass das Strahlungsaufnahmemittel omnidirektionale Strahlung des zu untersuchenden Objekts empfängt, um transmissive Projektionsdaten des Strahlungsbündels zu erhalten. Bei einer praktischen Anwendung muss das Sicherheitsinspektionssystem in der Regel eine Inspektion sozusagen online in Echtzeit vornehmen, was eine sehr hohe Abbildungsgeschwindigkeit des Sicherheitsinspektionssystems erfordert. Zur Inspektion von zivilen Luftfrachtgütern zum Beispiel ist es selbst bei einem Helical-CT-Gerät mit einem hohen Gang sehr schwierig, diese Anforderungen zu erfüllen, da die Zollabfertigungsrate nicht mehr als 0,5 Meter pro Sekunde betragen soll. Darüber hinaus ist für ein großes Objekt, wie einen Zollcontainer, die Drehung des Containers oder die Drehung einer Strahlungsquelle sehr schwierig. Außerdem sind die Kosten des CT-Geräts sehr hoch. Die oben genannten verschiedenen Faktoren führen dazu, dass Sicherheitsinspektionssysteme, die eine Stereoabbildung mit dem CT-Gerät durchführen, nicht verbreitet angewendet werden.
Im Vergleich zum Tomographiesicherheitsinspektionssystem wird ein Sicherheitsinspektionssystem mit perspektivischer Abbildung an öffentlichen Plätzen, wie in Flughäfen, Bahnhöfen, Zollabfertigung und Häfen usw. verbreitet angewendet. Das Sicherheitsinspektionssystem mit perspektivischer Abbildung kann jedoch den Überlappungseffekt eines Objekts in Strahlungsrichtung nicht verhindern und das Überlappungsproblem eines Objekts in Strahlungsrichtung nicht lösen, was dazu führt, dass die Leistungsfähigkeit des Sicherheitsinspektionssystems mit perspektivischer Abbildung ziemlich gering ist.
Ein Abbildungsmodus mit Einzelsegment- und Mehrsegmentlinearabtastung wird in den Patentanmeldungen CN 200510123587.6 , CN 200510123588.0 und CN 200610076573.8 , die den Veröffentlichungen CN1971414 , CN1971620 bzw. CN101071109 entsprechen, vorgeschlagen, die von den Anmeldern dieser Anmeldung zuvor angemeldet wurden. Im Verlauf der Abtastung wird ein zu untersuchendes Objekt, das zwischen einer Strahlungsquelle und einer Detektorengruppe angeordnet ist, relativ zur Strahlungsquelle und der Detektorengruppe linear verschoben, da der von der Strahlungsquelle und der Detektorengruppe gebildete Feldwinkel der Abtastwinkel bei der Abbildung ist. Es tritt keine relative Drehung zwischen der Strahlungsquelle und der Detektorengruppe und dem Objekt auf, wodurch im Wesentlichen die Anforderungen an eine schnelle Abbildung des Sicherheitsinspektionssystems erfüllt und die Probleme gelöst werden können, ein großes Objekt zu drehen und dass beim Sicherheitsinspektionssystem mit perspektivischer Abbildung eine Objektüberlappung in Strahlungsrichtung auftritt. Bei der Abbildung mit Mehrsegmentlinearabtastung umfasst die Vorschubbahn eines zu untersuchenden Objekts mindestens zwei Segmente von linearen Bahnen, die dazwischen einen Winkel einschließen. Das zu untersuchende Objekt führt nur eine Translationsbewegung in den mindestens zwei Segmenten der linearen Bahnen aus und es erfolgt keinerlei Drehung. Das Abbildungsverfahren mit Mehrsegmentlinearabtastung kann den Abtastwinkel des Systems um ein Mehrfaches erweitern, was von der Anzahl an Segmenten der linearen Bahnen und der Anzahl an Detektorengruppen abhängt, indem das zu untersuchende Objekt durch die Verwendung einer Mehrzahl von Detektorengruppen, die in den Mehrsegmentlinearbahnen angeordnet sind, mit der gleichen Strahlungsquelle mehrmals bestrahlt wird. Dadurch kann das Problem einer begrenzten Winkelprojektion gelöst werden, das bei der praktischen Anwendung eines einzelnen Segments auftritt. Es gibt jedoch beim oben genannten Abbildungssystem einen allgemeinen Nachteil. Um zu erreichen, dass der Detektor und die Strahlungsquelle einen ausreichend großen Abtastwinkel bilden, um ein Bild einer Abbildung in hoher Qualität zu erreichen, muss der Detektor einen ausreichend langen Bereich in der Vorschubrichtung des Objekts abdecken, was zu hohen Kosten des Detektors im Abbildungssystem und zu einer langen Abtaststrecke des untersuchten Objekts führt.
Aufgabe und Lösung
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Abbildungssystem mit Linearabtastung sowie ein entsprechendes Abbildungsverfahren zur Verfügung zu stellen, das die Erfordernisse einer schnellen Abbildung eines Sicherheitsinspektionssystems erfüllt, die Probleme löst, die darin liegen, dass es schwierig ist, ein großes Objekt zu drehen und dass eine Objektüberlappung in Strahlungsrichtung eines Sicherheitsinspektionssystems mit perspektivischer Abbildung auftritt, und einen größeren Abtastwinkel mit einem kürzeren Detektor erreicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Abbildungssystem mit Linearabtastung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 17. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im folgenden näher erläutert. Manche der nachfolgend aufgezählten Merkmale werden nur für das Abbildungssystem oder das Abbildungsverfahren genannt. Sie sollen jedoch unabhängig davon für das Abbildungssystem und das Abbildungsverfahren gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Das Abbildungssystem mit Linearabtastung weist folgendes auf: eine Strahlungsgeneratoreinheit mit einer Mehrzahl von Strahlungsquellen, wobei die Mehrzahl von Strahlungsquellen abwechselnd Strahlung emittiert und zu einem Zeitpunkt nur eine Strahlungsquelle einen Strahl emittiert; ein Betätigungsmittel, das ein zu untersuchendes Objekt veranlasst, eine Relativbewegung bezüglich des Linearabtastsystems entlang einer linearen Bahn auszuführen, wodurch das zu untersuchende Objekt zum Durchtritt durch den Abtastbereich des Abbildungssystems mit Linearabtastung geleitet wird; eine Datenaufnahmeeinheit, die die zugehörigen Projektionsdaten des zu untersuchenden Objekts für die jeweilige Strahlungsquelle aufnimmt; eine Abbildungseinheit, die eine Abbildung des zu untersuchenden Objekts auf Basis der für jede Strahlungsquelle aufgenommenen Projektionsdaten rekonstruiert; und eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen der rekonstruierten Abbildung.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Abbildungsverfahren mit Linearabtastung zur Verfügung zu stellen, das die Schritte aufweist: Verschieben eines zu untersuchenden Objekts in Bezug auf ein Abtastabbildungssystem im Abtastbereich des Abtastabbildungssystems; Ansteuern einer Mehrzahl von Strahlungsquellen so, dass sie abwechselnd Strahlung emittieren und Gewährleisten, dass zu einem Zeitpunkt nur eine Strahlungsquelle einen Strahl emittiert; Aufnehmen zugehöriger Projektionsdaten für jede zugeordnete Strahlungsquelle durch eine Detektorengruppe; Rekonstruieren einer Abbildung des zu untersuchenden Objekts auf Basis der für jede Strahlungsquelle aufgenommenen Projektionsdaten und Anzeigen der rekonstruierten Abbildung.
Da die Erfindung eine Mehrzahl von Strahlungsquellen einsetzt, die gemäß einer bestimmten räumlichen Verteilung angeordnet sind und gemäß einer bestimmten Zeitfolge Strahlen bzw. Strahlung abwechselnd emittieren, ist es möglich, einen größeren Abtastwinkel mit einer kürzeren Detektorlänge zu erreichen, wodurch sich die Anzahl der im System erforderlichen Detektoreinheiten verringert und sich die Gesamtlänge der Abtaststrecke des untersuchten Objekts verkürzt.
Da die Erfindung eine lineare Abtastung anstatt einer kreisförmigen oder spiralförmigen Abtastung anwendet, führt das zu untersuchende Objekt eine im Wesentlichen lineare Bewegung aus und es ist daher nicht notwendig, den Zentrifugaleinfluss bei einer kreisförmigen oder spiralförmigen Bewegung zu berücksichtigen. Dadurch ist es möglich, eine schnelle Abbildung des zu untersuchenden Objekts auszuführen, was die Abbildungsgeschwindigkeit des zu untersuchenden Objekts stark erhöht, die Abbildungsdauer des zu untersuchenden Objekts verringert und außerdem die Erfordernisse der Zollabfertigungsrate für eine Güterinspektion weitgehend erfüllt und eine weitere Steigerung der Zollabfertigungsrate der Güterinspektion erleichtert. Dies ist für ein Inspektionssystem sehr geeignet, das eine relativ hohe Zollabfertigungsrate erfordert.
Da die Erfindung eine lineare Abtastung anstatt einer kreisförmigen oder spiralförmigen Abtastung einsetzt, verschiebt sich das zu untersuchende Objekt linear, und es nicht mehr notwendig, ein großes Objekt zu drehen. Dadurch wird das Problem überwunden, dass die Drehung eines großen Objekts schwierig ist, was für ein Inspektionssystem sehr geeignet ist, das ein großes Objekt inspizieren muss.
Da die Erfindung ein Tomographiebild und ein Stereobild des zu untersuchenden Objekts erhalten kann, löst sie weitgehend das Problem einer Objektüberlappung, das beim Abbilden mit einem traditionellen Sicherheitsinspektionssystem mit perspektivischer Abbildung auftritt. Darüber hinaus kann die Erfindung auch herkömmliche perspektivische Abbildungen in einem einzigen oder mehreren Betrachtungswinkeln erhalten. Dadurch kann das erfindungsgemäße System eine Voruntersuchung des zu untersuchenden Objekts durchführen, indem zunächst eine perspektivische Abbildung davon aufgenommen wird und eine Tomographie des zu untersuchenden Objekts nur eingesetzt wird, wenn ein möglicher Verdachtsbereich gefunden wurde, und dadurch dann eine weitere Untersuchung des verdächtigen Bereichs vorgenommen wird.
Da gemäß der Erfindung das zu untersuchende Objekt oder die Strahlungsquellen nicht gedreht werden muss und das Merkmal der Linearverschiebung des zu untersuchenden Objekts im vorhandenen Sicherheitsinspektionssystem angewendet wird, ist die mechanische Auslegung der Erfindung sehr einfach und ihre Einrichtungskosten sind ebenfalls sehr gering.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Abbildungssystems mit Linearabtastung und mehreren Quellen,
2 eine planare Ansicht eines Abbildungssystems mit Linearabtastung und zwei Quellen,
3 eine planare Ansicht eines Abbildungssystems mit Linearabtastung und mehreren Quellen (N > 2),
4 ein Stereobild der Abtastung, während eine einzelne Strahlungsquelle ein Strahlenbündel in einem Abbildungssystem gemäß der Erfindung emittiert,
5 die Definitionen von geometrischen Parametern der Abtastung in einem Linearabbildungssystem,
6 ein Flussbild einer Ausführungsform eines Abbildungsverfahrens mit Linearabtastung und mehreren Quellen,
7 einen Vergleich der Effekte von Simulationsbildern in der x-y-Ebene, die vom Abbildungssystem gemäß der Erfindung im Falle unterschiedlicher horizontaler Feldwinkel der Strahlungsquellen ermittelt sind und
8 einen Vergleich der Effekte von perspektivischen Abbildungen und Tomographieabbildungen in der x-z-Ebene und der y-z-Ebene, die vom Abbildungssystem gemäß der Erfindung rekonstruiert sind.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die folgende ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen ist nur zur Erläuterung der Erfindung und nicht zur Einschränkung des Schutzbereichs der Erfindung vorgesehen.
Ein Abbildungssystem mit Linearabtastung und mehreren Quellen gemäß der Erfindung erreicht eine Stereoabbildung durch Einsatz einer Linearabtastung mit mehreren Quellen, um Projektionsdaten zu ermitteln, und unter Verwendung einer CT-Bildrekonstruktion und von Datenverarbeitungstechniken, um ein tomographisches Bild zu erhalten. Die grundlegende Idee der Erfindung liegt darin, dass die Vorschubbahn eines zu untersuchenden Objekts eine lineare Bahn ist, die Empfangsebene einer Detektorengruppe so angeordnet ist, dass sie zu ihrer zugehörigen Linearbahn parallel ist, mindestens zwei Strahlungsquellen auf einer Seite der Detektorengruppe angeordnet sind und bevorzugt in einer Linie parallel zur Vorschubbahn des zu untersuchenden Objekts verteilt sind, die einzelnen Strahlungsquellen jeweils einen separaten Abtastwinkel mit der Detektorengruppe bilden, aber eine partielle Überlappung möglich ist, im Betrieb eine Strahlungsgeneratoreinheit und eine Datenaufnahmeeinheit stationär bleiben und sich das zu untersuchende Objekt entlang seines Vorschubweges bewegt. Wenn das zu untersuchende Objekt zum Eintritt in den Abtastbereich einer ersten Strahlungsquelle bereit ist, was von einem Positionsauslösemittel detektiert werden kann, beginnt das System Daten aufzunehmen. Die Strahlungsquellen setzen einen Pulsoperationsmodus ein, um abwechselnd Strahlen zu emittieren wie in 2 gezeigt. Als Folge davon kann das System gemäß der Erfindung einen größeren Bereich von Abtastwinkeln in einer Detektorengruppe mit einer kürzeren Länge erreichen, wodurch eine Tomographie in höherer Qualität am zu untersuchenden Objekt durchgeführt wird, und gleichzeitig auch eine herkömmliche perspektivische Abbildung am zu untersuchenden Objekt bei unterschiedlichen Winkeln vorgesehen werden kann.
1 stellt schematisch ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Abbildungssystems mit Linearabtastung und mehreren Quellen gemäß der Erfindung dar. Das Abbildungssystem mit Linearabtastung und mehreren Quellen gemäß der Erfindung umfasst eine Strahlungsgeneratoreinheit 11, ein Betätigungsmittel 18, eine Datenaufnahmeeinheit 12 und eine Anzeigeeinheit 16. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Abbildungssystem mit Linearabtastung und mehreren Quellen eine oder mehrere Abbildungseinheiten 13, eine Bildverarbeitungs- und -erkennungseinheit 14, eine Korrektureinheit 15 und eine Hauptsteuerungseinheit 17.
Die Strahlungsgeneratoreinheit 11 umfasst eine Mehrzahl von Strahlungsquellen 1...N zum Erzeugen von Strahlenbündeln, die ein zu untersuchendes Objekt durchdringen. Sie umfasst einen Röntgenbeschleuniger, eine Röntgenmaschine oder radioaktive Isotope und eine zugehörige Hilfseinrichtung. Die Gesamtzahl an Strahlungsquellen ist größer oder gleich 2 und alle Strahlungsquellen sollten auf einer Seite des Detektors angebracht sein, bevorzugt in einer Linie oder einer Ebene. Die einzelnen Strahlungsquellen bilden einen separaten Abtastwinkel mit der jeweiligen Detektorengruppe, aber auch eine partielle Überlappung ist möglich. Die Strahlungsquellen können einen Pulsoperationsmodus einsetzen, wobei jede Strahlungsquelle in einem vorgegebenen Intervall abwechselnd einen Strahl emittiert, um dadurch zu garantieren, dass zu einem Zeitpunkt nur eine Strahlungsquelle einen Strahl emittiert.
Das Betätigungsmittel 18 kann ein mechanisches Betätigungsmittel sein, das das zu untersuchende Objekt oder die Strahlungsquellen und Detektoren trägt und befördert und die Vorschubbahn des zu untersuchenden Objekts in dem System vorgibt. Bevorzugt kann das Betätigungsmittel 18 ein Transportmittel 20 und eine elektrische Steuerungseinheit 19 aufweisen. Das Transportmittel 20 ist dazu ausgebildet, das zu untersuchende Objekt oder die Strahlungsquellen und Detektoren zu halten und zu transportieren. Die elektrische Steuerungseinheit 19 ist dazu ausgebildet, das Transportmittel 20 anzusteuern und auf diese Weise die Bewegung des zu untersuchenden Objekts entlang des Vorschubweges zu steuern. Da die Objektverschiebung und die Quellen- und Detektorverschiebung zu einer Relativbewegung gehören und äquivalent sind, ist die folgende Beschreibung auf die Objektverschiebung gerichtet. Es ist jedoch ersichtlich, dass die Strahlungsquellen- und Detektorverschiebung die gleichen Effekte aufweist. Bei der Linearabtastungsabbildung mit mehreren Quellen führt das zu untersuchende Objekt eine lineare Translation aus, während es dem Transportmittel folgt. Bevorzugt führt das zu untersuchende Objekt die Linearbewegung bei einer gleichförmigen Geschwindigkeit in einem Abbildungssystem mit Linearabtastung mit mehreren Quellen aus.
Die Datenaufnahmeeinheit 12 ist dazu ausgebildet, die Strahlung aufzunehmen, die das zu untersuchende Objekt durchdringt, und sie in ein digitales Signal umzuwandeln. Die Datenaufnahmeeinheit 12 umfasst eine Detektorengruppe, die eine lineare Anordnung von Detektoren oder eine planare Anordnung von Detektoren sein kann, wobei die Detektoren darin in der Regel in gleichem Abstand oder gleichem Winkel angeordnet sind, um Strahlungsintensitätsinformationen von konischen Strahlungsbündeln zu erfassen, nachdem sie das untersuchte Objekt passiert haben und dadurch gedämpft sind. Der Detektor kann ein Feststoffdetektor, ein Gasdetektor oder ein Halbleiterdetektor sein. Die Detektoren müssen keine kompakte Anordnung aufweisen, sie müssen aber einen gewissen Bereich in X-Achsenrichtung, welche die Vorschubrichtung des untersuchten Objekts ist, abdecken, so dass sie dadurch einen gewissen Abtastwinkel mit den einzelnen Strahlungsquellen bilden. Außerdem weist die Datenaufnahmeeinheit 12 weiter eine Signalkonversionsschaltung auf zum Umwandeln des von den Detektorengruppen empfangenen Strahlungsbündelsignals in Transmissionsdaten, eine Datenverarbeitungsschaltung zum Kombinieren der Transmissionsdaten von der Signalkonversionsschaltung in Projektionsdaten, und eine Logiksteuerschaltung, damit der Empfang des Strahlungsbündelsignals von der Detektorengruppe und die Übertragung der Projektionsdaten von der Datenverarbeitungsschaltung so gesteuert werden, dass sie synchron erfolgen. Bevorzugt ist während der Datenaufnahme eine Abtastung in gleichem Abstand in der Translationsbewegung des zu untersuchenden Objekts entlang einer linearen Bahn vorgesehen. Für eine anschließende Datenverarbeitung muss die Auslösung einer Datenaufnahme mit der Auslösung einer Strahlungsquelle, die einen Strahl emittiert, synchronisiert sein.
Die optionale Hauptsteuerungseinheit 17 ist für die Hauptsteuerung des gesamten Ablaufprozesses des Abbildungssystems verantwortlich, das eine mechanische Steuerung, elektrische Steuerung, Datenaufnahmesteuerung und Sicherheitssperrsteuerung usw. aufweist. Es ist für den Fachmann erkennbar, dass die von der Hauptsteuerungseinheit 17 durchgeführten Steuerungsoperationen auch in einer verteilten Vorgehensweise ausgeführt werden können, das heißt, sie können von den Steuerungsmitteln der einzelnen Komponenten des Abbildungssystems selbst ausgeführt werden. Bevorzugt weist die Hauptsteuerungseinheit 17 einen Auslösepulsgenerator auf zum Erzeugen einer zugehörigen Auslösepulssequenz für jede Strahlungsquelle, wobei die Auslösepulssequenz dazu ausgebildet ist, die einzelnen Strahlungsquellen so anzusteuern, dass sie in einem Pulsmodus Strahlung abwechselnd emittieren. Es ist erwähnenswert, dass der Auslösepulsgenerator auch an anderen Positionen angeordnet sein kann und eine Auslösepulssequenz unter der Steuerung der Hauptsteuerungseinheit 17 erzeugt. Alternativ kann eine Ausführungsform auch ohne Hauptsteuerungseinheit 17 ausgebildet sein, bei der der Auslösepulsgenerator in Wechselwirkung mit der Strahlungsgeneratoreinheit 11 und der Datenaufnahmeeinheit 12 usw. steht und eine Auslösepulssequenz auf Basis der Wechselwirkung erzeugt.
Die Abbildungseinheit 13 ist für eine Verarbeitung und Rekonstruktion der Projektionsdaten vorgesehen, die von der Datenaufnahmeeinheit aufgenommen sind, und erzeugt dadurch ein Perspektivbild, ein Tomographiebild und ein Stereobild des zu untersuchenden Objekts. Da der Rekonstruktionsprozess die von der Mehrzahl von Strahlungsquellen produzierten Projektionsdaten beinhaltet, ist es erforderlich, dass die bekannte Synchronisationsbeziehung zwischen dem Auslösen der Datenaufnahme und dem Auslösen der einzelnen Strahlungsquellen, die Strahlen emittieren, eingesetzt wird, um die Projektionsdaten zu extrahieren, wenn eine einzelne Strahlungsquelle einen Strahl separat emittiert. Die Beiträge der Projektionsdaten zu einer rekonstruierten Abbildung, die von den einzelnen Strahlungsquellen kommen, können entweder vor einer Abbildungsrekonstruktion oder nach einer Abbildungsrekonstruktion kombiniert werden.
Die Anzeigeeinheit 16 wird zum Anzeigen der von der Abbildungseinheit 13 rekonstruierten Abbildung verwendet. Eine perspektivische Abbildung kann durch Extrahieren und Kombinieren der Ausgabedaten einer Spalte der planaren Detektorengruppe in einer Zeitfolge gebildet werden.
Bevorzugt umfasst das Abbildungssystem mit Linearabtastung und mehreren Quellen gemäß der Erfindung weiter eine Korrektureinheit 15 zum Korrigieren einer rekonstruierten Abbildung, um die rekonstruierte Abbildung zu optimieren, bevor die rekonstruierte Abbildung von der Anzeigeeinheit 16 angezeigt wird. Das Korrigieren umfasst Detektieren einer Unstimmigkeit, Härtekorrektur, Streukorrektur, Metallartefaktkorrektur usw.
Bevorzugt umfasst das Abbildungssystem mit Linearabtastung und mehreren Quellen gemäß der Erfindung weiter eine Bildverarbeitungs- und -erkennungseinheit 14 zur Bildverarbeitung und Mustererkennung usw. Bei der Bildverarbeitung und Mustererkennung ist es üblich, Techniken wie Bildverstärkung, Kantendetektion, intelligente Erkennung von gefährlichen Gegenständen usw. anzuwenden.
Bevorzugt kann das Abbildungssystem mit Linearabtastung und mehreren Quellen gemäß der Erfindung zunächst herkömmliche perspektivische Bilder in einem einzigen oder mehreren Betrachtungswinkeln aufnehmen. Dadurch kann das erfindungsgemäße System eine Voruntersuchung des zu untersuchenden Objekts durchführen, indem zuerst ein perspektivisches Bild davon erfasst wird, und eine Tomographie des zu untersuchenden Objekts nur vorgesehen wird, wenn ein möglicher verdächtiger Bereich gefunden wird, und damit eine weitere Untersuchung des verdächtigen Bereichs durchgeführt wird.
2 stellt schematisch eine planare Ansicht eines Abbildungssystems mit Linearabtastung und zwei Quellen gemäß der Erfindung dar und zeigt eine typische Ausführungsform, die die Erfindung mit Vorteil für ein Sicherheitsinspektionssystem mit Stereoabbildung einsetzt. In 2 gibt es zwei Strahlungsquellen, die jeweils an beiden Enden einer Detektorengruppe angebracht sind, und die Verbindungslinie zwischen ihnen ist parallel zur linearen Vorschubbahn des zu untersuchenden Objekts. Der Fächerwinkel jeder Strahlungsquelle ist der Feldwinkel in der Vorschubrichtung des zu untersuchenden Objekts und beträgt 60 Grad. Der Wirkbereich des Abtastwinkels einer ersten Strahlungsquelle beträgt 90 bis 150 Grad, wobei der Wirkbereich des Abtastwinkels den Einfallswinkelbereich aller Strahlen bezeichnet, die von einer Strahlungsquelle emittiert sind, die die Detektorengruppe in der Vorschubrichtung eines zu untersuchenden Objekts erreichen können. Der Wirkbereich des Abtastwinkels einer zweiten Strahlungsquelle beträgt 30 bis 90 Grad, und auf diese Weise führt die Kombination der beiden Fächerwinkel zusammen zu einem Gesamtbereich des Abtastwinkels von 120 Grad, nämlich von 30 bis 150 Grad. Der Abtastwinkel des gesamten Abbildungssystems beträgt 120 Grad. Es ist erwähnenswert, obwohl in dieser Ausführungsform die Fächerwinkel der beiden Strahlungsquellen gleichermaßen 60 Grad betragen, dass sie auch andere Winkel aufweisen können und nicht beide den gleichen Wert aufweisen müssen. Darüber hinaus kann eine partielle Überlappung zwischen den Abtastwinkelbereichen der beiden Strahlungsquellen vorliegen, zum Beispiel kann der Wirkbereich des Abtastwinkels der ersten Strahlungsquelle 80 bis 140 Grad betragen und der Wirkbereich des Abtastwinkels der zweiten Strahlungsquelle 40 bis 100 Grad betragen. Auf diese Weise liegt der resultierende Abtastwinkel des gesamten Systems im Abtastwinkelbereich von 100 Grad, nämlich 40 bis 140 Grad. Selbstverständlich können die erste und die zweite Strahlungsquelle auch andere Abtastwinkel aufweisen.
Daraus können ähnliche Schlussfolgerungen für die Situation gezogen werden, in der mehr als zwei Strahlungsquellen vorhanden sind wie in 3 gezeigt. Die Strahlungsquellen wenden einen Pulsoperationsmodus an, der abwechselnd in einem vorgegebenen Intervall ausgelöst wird, um zu gewährleisten, dass zu einem Zeitpunkt nur eine Strahlungsquelle einen Strahl emittiert. Die Strahlungsquelle kann eine Röntgenröhre, eine Beschleuniger-Strahlungsquelle oder eine Isotopenquelle sein, was von der Größe eines Objekts und dem Anwendungshintergrund abhängig ist.
3 stellt schematisch eine planare Ansicht eines Abbildungssystems mit Linearabtastung und mehreren Quellen (N > 2) gemäß der Erfindung dar. Wie in 2 wird auch der Abtastwinkel des Abbildungssystems mit Linearabtastung und mehreren Quellen von 3 durch Kombinieren des Fächerwinkels jeder Strahlungsquelle erreicht. Das heißt, der resultierende Abtastwinkelbereich des Systems ist eine Vereinigungsmenge der Wirkbereiche der Abtastwinkel von N Strahlungsquellen, wenn der Abtastwinkelbereich jeder Strahlungsquelle kontinuierlich ist, sie aber nicht überlappen, ist der resultierende Abtastwinkelbereich des Systems die Summe der effektiven Abtastwinkel der N Strahlungsquellen. Wenn aber eine partielle Überlappung der Abtastwinkelbereiche bei einigen Strahlungsquellen vorliegt, ist der resultierende Abtastwinkelbereich des Systems die Summe der effektiven Abtastwinkel der N Strahlungsquellen minus des Überlappungsteils.
4 stellt schematisch ein Stereobild der Abtastung dar, während eine einzelne Strahlungsquelle ein Strahlungsbündel in einem Abbildungssystem gemäß der Erfindung emittiert. In 4 ist ein zu untersuchendes Objekt auf der Transportplattform, die in der Figur als Transportband gezeigt ist, des Transportmittels 20 des Betätigungsmittels 18 positioniert. Es wird stationär entlang einer linearen Bahn im Abbildungssystem mit Linearabtastung und mehreren Quellen gemäß der Erfindung unter der Steuerung der elektrischen Steuerungseinheit 19 transportiert.
In 4 ist die Detektorengruppe eine planare Detektorengruppe, die den Strahlungsquellen gegenüberliegend angeordnet ist und zur Transportplattform senkrecht ist. Der Detektor deckt das Objekt in vertikaler Richtung ab und bildet in der horizontalen Richtung Feldwinkel von jeweils 60 Grad mit den beiden Strahlungsquellen, wodurch es möglich ist, dass der Gesamtabtastwinkel im Falle von zwei Strahlungsquellen 120 Grad erreicht. Das Auslösen der Aufnahme im Verlauf der Datenaufnahme muss mit dem Auslösen der Strahlungsemission der Strahlungsquellen synchronisiert sein, damit die anschließende Datenverarbeitung von Daten der beiden Abtastwinkel von 60 Grad zu Daten eines Abtastwinkels von 120 Grad rekombiniert werden können, oder die aus Daten der beiden Abtastwinkel von 60 Grad rekonstruierten Bilder in ein Bild kombiniert werden können, das aus Daten eines Abtastwinkels von 120 Grad rekonstruiert ist. Dies wird später weiter erläutert.
In dieser Ausführungsform werden die Steuerung, Datenübertragung, Bildrekonstruktion und Datenverarbeitung des gesamten Abbildungssystems von einem Computer als Arbeitsstation erledigt. Die Abtaststeuerungsinformationen, Positionsinformationen und Projektionsdaten usw. werden über ein Datenaufnahmesystem in die Computerarbeitsstation eingegeben. Rekonstruktionsarbeit eines Perspektivbilds, ein Tomographiebild und ein 3D-Stereobild eines Objekts werden von der Arbeitsstation erledigt und die Bilder werden schließlich auf einer Anzeigeeinrichtung angezeigt. Mit anderen Worten, die Strahlungsgeneratoreinheit 11, die Datenaufnahmeeinheit 12, die Abbildungseinheit 13, die Bildverarbeitungs- und -erkennungseinheit 14, die Korrektureinheit 15, die Anzeigeeinheit 16 und/oder die Hauptsteuerungseinheit 17 können in der einen Computerarbeitsstation implementiert sein.
Um eine akkurate Bildrekonstruktion zu erreichen, muss ein Abbildungssystem dazu ausgebildet sein, dass es die folgenden Systemparameter akkurat messen oder kalibrieren kann: Positionen der einzelnen Strahlungsquellen, Abstände T von den einzelnen Strahlungsquellen zu einem Detektor, Abstände D von den einzelnen Strahlungsquellen zur linearen Vorschubbahn eines zu untersuchenden Objekts, die Linearvorschubgeschwindigkeit v eines Betätigungsmittels, das Abtastintervall Δt einer Detektorengruppe, wobei das äquivalente räumliche Abtastintervall der Detektorengruppe, die Transmissionsdaten empfängt, Δd = vΔt beträgt, und die physikalischen Abmessungen des Detektors, darunter die physikalischen Abmessungen eines einzelnen Detektors und die physikalischen Abmessungen der Detektorengruppe usw..
Die Abbildungseinheit 13 empfängt von der Datenaufnahmeeinheit 12 Projektionsdaten, wenn die Mehrzahl von Strahlungsquellen abwechselnd Strahlen emittieren, und rekonstruiert ein Tomographiebild und ein Stereobild aus den über jede Strahlungsquelle ermittelten Projektionsdaten. Da der Rekonstruktionsprozess die von der Mehrzahl von Strahlungsquellen produzierten Projektionsdaten beinhaltet, ist es erforderlich, dass die bekannte Synchronisationsbeziehung zwischen dem Auslösen der Datenaufnahme und dem Auslösen der einzelnen Strahlungsquellen, die Strahlen emittieren, eingesetzt wird, um die Projektionsdaten zu extrahieren, wenn eine einzelne Strahlungsquelle einen Strahl separat emittiert. Die Beiträge der Projektionsdaten, die von den einzelnen Strahlungsquellen kommen, zu einer rekonstruierten Abbildung können entweder vor einer Abbildungsrekonstruktion oder nach einer Abbildungsrekonstruktion kombiniert werden. Der Verarbeitungsgedanke des erstgenannten umfasst, dass die Projektionsdaten der Mehrzahl von Strahlungsquellen zu den Projektionsdaten einer einzelnen Quelle äquivalent sind, wobei eine einzige Quelle eine entsprechende Erweiterung des Abdeckungsbereichs der Detektorengruppe implizieren kann. Der Vorteil dieser Vorgehensweise bei der Verarbeitung liegt darin, dass das Problem, dass eine Überlappung zwischen den Abtastwinkeln bei den einzelnen Strahlungsquellen vorliegen könnte, d. h. eine Redundanz der Projektionsdaten, was bei einer Bildrekonstruktion ein sehr verbreitetes Phänomen ist und einfach durch eine einfache Gewichtungsoperation eliminiert werden kann, explizit behandelt werden kann. Diese Vorgehensweise erfordert jedoch, dass die einzelnen Strahlungsquellen mindestens in einer Ebene zur Detektorengruppe parallel sind, also die Werte T, D der einzelnen Strahlungsquellen. Der Verarbeitungsgedanke des letztgenannten umfasst, zunächst Unterbilder unter Verwendung von Projektionsdaten zu rekonstruieren, die von den einzelnen Strahlungsquellen produziert sind, und dann eine pixelweise gewichtete Überlappung der rekonstruierten Unterbilder durchzuführen, wobei eine Datenredundanz berücksichtigt wird, was nämlich das endgültige rekonstruierte Bild ergibt.
Im Folgenden wird auf die Definitionen der geometrischen Parameter von 5 eingegangen, um die Abbildungsprinzipien der Erfindung in einer mathematischen Beschreibung weiter zu erläutern und darzustellen.
Obwohl bei einer Abtastung in der Praxis die Strahlungsquellen und der Detektor festgelegt sind und das untersuchte Objekt, das zu rekonstruieren ist, veranlasst wird, sich von links nach rechts zu verschieben, wird hier zur Erleichterung einer mathematischen Beschreibung angenommen, dass gemäß dem Relativitätsprinzip der Bewegung beim Durchführen einer Bildrekonstruktion das untersuchte Objekt stationär bleibt und die Strahlungsquellen und der Detektor insgesamt sich von rechts nach links bewegen. In der Tat kann das Abbildungssystem mit Linearabtastung und mehreren Strahlungsquellen gemäß der Erfindung als durch Kombinieren von mehreren separaten Einzelquellensystemen ausgebildet betrachtet werden, während die mehreren Einzelquellensysteme sich eine gleiche Detektorgruppe teilen. Als Folge davon kann die Beschreibung eines Mehrquellensystems dadurch vereinfacht werden, dass die Funktionsprinzipien eines Einzelquellensystems beschrieben werden.
5 stellt schematisch die Definitionen von geometrischen Parametern der Abtastung in einem Linearabtastungssystem dar, wobei die Abbildung mit Linearabtastung einer zugehörigen einzelnen Strahlungsquelle beim Emittieren eines Strahls in 4 gezeigt ist.
Es sei angenommen, dass die Ebene, die die Vorschubbahn der Strahlungsquelle enthält und zur planaren Detektorengruppe senkrecht ist, die x-y-Ebene ist. Der Ursprung des Objektkoordinatensystems x, y, z sei O. Zur Vereinfachung einer mathematischen Beschreibung wird angenommen, dass das zu untersuchende Objekt stationär ist und der Ursprung ebenfalls stationär ist. Der senkrechte Projektionspunkt O_s dazu auf der Vorschubbahn der Strahlungsquelle ist als der Positionsnullpunkt der Strahlungsquelle definiert. Das Konzept eines äquivalenten Detektors wird hierbei angewendet, nämlich die reale planare Detektorengruppe wird gemäß einer geometrischen Abbildung auf die x-z-Ebene virtuell abgebildet, in der der Ursprung O der Koordinaten gelegen ist. Der senkrechte Projektionspunkt O_d einer Strahlungsquelle A auf dem äquivalenten Detektor wird auf den Positionsnullpunkt der äquivalenten Detektoreinheit gelegt, der Abstand dazwischen wird mit D bezeichnet. Wenn die Strahlungsquelle und der Detektor sich entlang der Umkehrrichtung der x-Achse mit einer Geschwindigkeit von c < 0 bewegen und zu einem gewissen Zeitpunkt der Indexwert der Position der Strahlungsquelle mit l angegeben ist, also ihr Versatz in Bezug auf O_s, und der Indexwert der Position der Detektoreinheit mit t, v angegeben ist als der horizontale und vertikale Versatz in Bezug auf O_d, dann kann die von der Detektoreinheit aufgenommene Projektion des konischen Strahlenbündels als p(l, t, v) bezeichnet werden. Hierbei sind die Koordinaten der zugehörigen Strahlungsquelle und der äquivalenten Detektoreinheit im Objektkoordinatensystem (l, –D, 0) bzw. (l + t, 0, v).
Die Bildrekonstruktion einer einzelnen Strahlungsquelle kann unter Verwendung das Linearfilterungs- und Umkehrprojektionsalgorithmus vorgesehen sein. Für Projektionsdaten p(l, t, v) wird das untersuchte Objekt im zylindrischen Koordinatensystem als f(r, Φ, z) dargestellt, die Transformation von einem 3D planaren Koordinatensystem in das zylindrische Koordinatensystem ist für die Fachleute klar und wird daher hier nicht im Einzelnen erläutert. Im zylindrischen Koordinatensystem ist eine annähernde Abschätzung f(r, ϕ, z) des untersuchten Objekts f(r, ϕ, z) wie folgt:
wobei
Hier stellt [t_m1, t_m2] den Abdeckungsbereich der Detektorengruppe in X-Richtung dar, h ist eine Kernelfunktion der Konvolution, deren theoretischer Wert
ist und die allgemein durch Einsatz eines RL- oder SL-Filters diskretisiert wird, wobei die diskrete Form des SL-Filters wie folgt lautet:
Die Eigenschaft des Linearfilterungs- und Umkehrprojektionsalgorithmus liegt darin, dass ein Filterungsprozess an den erhaltenen Projektionsdaten entlang der Richtung l der Datenaufnahme durchgeführt wird, und eine Integrationsoperation an den erhaltenen Projektionsdaten entlang der Detektorrichtung t durchgeführt wird, um den Umkehrprojektionsprozess vorzunehmen. Diese Eigenschaft wird durch die lineare Abtastbahn bestimmt. Im Vergleich zum Umordnungsalgorithmus, der die aufgenommenen Daten in ein paralleles Strahlenbündel umordnet, kann der Linearfilterungs- und Umkehrprojektionsalgorithmus darüber hinaus im Wesentlichen alle der erhaltenen effektiven Projektionsdaten nutzen und dadurch eine bessere Auflösung des rekonstruierten Bildes erhalten, und seine Empfindlichkeit auf eine Datenabspaltung ist auch viel geringer als beim Umordnungsalgorithmus.
Es ist leicht zu erkennen, dass die Parameter (l, t, v) der Projektionsdaten p(l, t, v) von unterschiedlichen Strahlungsquellen, wenn sie Strahlen emittieren, nicht ganz gleich sind, d. h. unterschiedlichen Abtastwinkeln entsprechen, was bedeutet, dass eine Redundanz der Daten vorliegt, wenn die Parameter gleich sind, und dementsprechend ist es notwendig, dass ein Gewichtungsprozess durchgeführt wird. Der einfachste Weg ist es, die Projektionsdaten der gleichen Parameter zu mitteln. Wenn die Abstände der einzelnen Strahlungsquellen zum Detektor unterschiedlich sind, impliziert dies, dass die Abtastebenen der einzelnen Strahlungsquellen für einen gleichen Punkt des zu untersuchenden Objekts unterschiedlich sind, was dazu führen kann, dass im endgültig rekonstruierten Bild einer Abbildung Artefakte auftreten. Deshalb müssen die einzelnen Strahlungsquellen bevorzugt in der gleichen Ebene parallel zu der Detektorengruppe liegen, damit eine Abbildung in hoher Qualität gewonnen wird. Besonders bevorzugt liegen die einzelnen Strahlungsquellen in einer Linie parallel zur Detektorengruppe.
6 stellt schematisch ein Flussbild einer Ausführungsform eines Abbildungsverfahrens mit Linearabtastung und mehreren Quellen gemäß der Erfindung dar. Das Abbildungsverfahren mit Linearabtastung und mehreren Quellen gemäß der Erfindung beginnt mit Schritt S1. In Schritt S2 veranlasst das Betätigungsmittel 18, dass ein zu untersuchendes Objekt sich entlang einer linearen Bahn in Bezug auf das Abtastabbildungssystem in den Abtastbereich des Abtastabbildungssystems bewegt. In einer bevorzugten Ausführungsform bleiben die Strahlungsgeneratoreinheit 11 und die Datenaufnahmeeinheit 12 stationär und das Betätigungsmittel 18 trägt das zu untersuchende Objekt und bewirkt, dass es sich entlang der Vorschubbahn verschiebt. In Schritt S3 steuert die Hauptsteuerungseinheit 17 eine Mehrzahl von Strahlungsquellen an, so dass sie abwechselnd Strahlen emittieren, und gewährleistet, dass zu einem Zeitpunkt nur eine Strahlungsquelle einen Strahl emittiert. Bevorzugt setzt die Mehrzahl von Strahlungsquellen einen Pulsoperationsmodus ein, um abwechselnd Strahlen zu emittieren. In Schritt S4 werden für jeweils eine Strahlungsquelle, die einen Strahl emittiert, die zugehörigen Projektionsdaten des zu untersuchenden Objekts von der Datenaufnahmeeinheit 12 aufgenommen und die Strahlungsquelle, die einen Strahl emittiert, ist mit der Datenaufnahme der Datenaufnahmeeinheit synchronisiert, wobei die Synchronisation durch die selbe Auslösepulssequenz gesteuert werden kann. Wenn das zu untersuchende Objekt bereit ist, in den Abtastbereich einer ersten Strahlungsquelle einzutreten, was durch ein Positionsauslösemittel detektiert werden kann, beginnt die Datenaufnahmeeinheit 12 Daten aufzunehmen. In Schritt S5 rekonstruiert die Abbildungseinheit 13 das Bild des zu untersuchenden Objekts aus den für jede zugeordnete Strahlungsquelle aufgenommenen Projektionsdaten. In Schritt S6 zeigt die Anzeigeeinheit 16 das rekonstruierte Bild an. Bevorzugt werden Operationen zur Bildverarbeitung und -erkennung an der rekonstruierten Abbildung durchgeführt, um einen gefährlichen Gegenstand zu erkennen, bevor das rekonstruierte Bild auf der Anzeigeeinheit 16 angezeigt wird. Bevorzugt wird das rekonstruierte Bild korrigiert, um das rekonstruierte Bild zu optimieren, bevor das rekonstruierte Bild auf der Anzeigeeinheit 16 angezeigt wird. Bevorzugt ist es möglich, herkömmliche Perspektivbilder in einem einzigen oder mehreren Betrachtungswinkeln zu rekonstruieren und anzuzeigen, und auf diese Weise ist es möglich, eine Voruntersuchung des zu untersuchenden Objekts vorzunehmen, indem zunächst eine perspektivische Abbildung davon erfasst wird, wobei eine Tomographie des zu untersuchenden Objekts nur vorgesehen wird, wenn ein möglicher Verdachtsbereich gefunden worden ist, und dadurch eine weitere Untersuchung des verdächtigen Bereichs durchgeführt wird. Schließlich endet das Abbildungsverfahren mit Linearabtastung und mehreren Quellen gemäß der Erfindung in Schritt S7.
7 stellt schematisch einen Vergleich der Effekte von Simulationsbildern in der x-y-Ebene dar, die vom Abbildungssystem im Falle unterschiedlicher horizontaler Feldwinkel einer Strahlungsquelle ermittelt sind. 7 stellt die Ergebnisse eines Simulationsexperiments dar, das an einem Gepäckmodell durchgeführt wurde. Im in 7 dargestellten Simulationsexperiment werden zwei Strahlungsquellen verwendet, wobei der Abtastwinkelbereich jeder Strahlungsquelle auf 45, 60 bzw. 75 Grad festgelegt ist. Hierbei ist Fig. a eine schematische Darstellung des Versuchsmodells, Fig. b ist das Rekonstruktionsergebnis im Falle des Gesamtabtastwinkels von 90 Grad, Fig. c ist das Rekonstruktionsergebnis im Falle des Gesamtabtastwinkels von 120 Grad und Fig. d ist Rekonstruktionsergebnis im Falle des Gesamtabtastwinkels von 150 Grad.
8 stellt schematisch einen Vergleich der Effekte von perspektivischen Abbildungen und Tomographieabbildungen (in der x-z-Ebene und der y-z-Ebene) dar, die vom Abbildungssystem rekonstruiert sind. 8 stellt die Ergebnisse des Simulationsexperiments dar, das am gleichen Gepäckmodell wie in 7 durchgeführt wurde. Im in 8 dargestellten Simulationsexperiment werden zwei Strahlungsquellen verwendet, wobei der Abtastwinkelbereich jeder Strahlungsquelle jeweils auf 60 Grad festgelegt ist. Hierbei ist Fig. a eine schematische Darstellung der x-z-Ebenenmittelschicht des Modells, Fig. b ist eine Effektdarstellung der vom System simulierten und rekonstruierten x-z-Ebenenmittelschicht, Fig. c ist eine schematische Darstellung der y-z-Ebenenmittelschicht des Modells, Fig. d ist eine Effektdarstellung der vom System simulierten und rekonstruierten y-z-Ebenenmittelschicht und Fig. e ist ein Simulationseffekt eines Perspektivbilds in x-z-Ebene, das vom System erfasst ist.
Während die Erfindung hier mit Bezug zu einigen spezifischen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich für den Fachmann, dass verschiedene Modifikationen, Zusätze, Veränderungen und Variationen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 200510123587 [0006]
CN 200510123588 [0006]
CN 200610076573 [0006]
CN 1971414 [0006]
CN 1971620 [0006]
CN 101071109 [0006]

Claims

Abbildungssystem mit Linearabtastung, aufweisend: – eine Strahlungsgeneratoreinheit, die eine Mehrzahl von Strahlungsquellen umfasst, wobei die Mehrzahl von Strahlungsquellen abwechselnd Strahlen emittieren und zu einem Zeitpunkt nur eine Strahlungsquelle einen Strahl emittiert, – ein Betätigungsmittel, das ein zu untersuchendes Objekt veranlasst, eine Relativbewegung bezüglich des Linearabtastsystems entlang einer linearen Bahn auszuführen, wodurch das zu untersuchende Objekt zum Durchtritt durch den Abtastbereich des Abbildungssystems mit Linearabtastung geleitet wird, – eine Datenaufnahmeeinheit, die die zugehörigen Projektionsdaten des zu untersuchenden Objekts für jede Strahlungsquelle aufnimmt, – eine Abbildungseinheit, die eine Abbildung des zu untersuchenden Objekts auf Basis der für jede Strahlungsquelle aufgenommenen Projektionsdaten rekonstruiert, und – eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen der rekonstruierten Abbildung.
Abbildungssystem mit Linearabtastung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Strahlungsquellen einen Pulsoperationsmodus einsetzen, um abwechselnd Strahlen zu emittieren.
Abbildungssystem mit Linearabtastung nach Anspruch 2, weiter umfassend einen Auslösepulsgenerator zum Erzeugen einer Auslösepulssequenz für jede der Mehrzahl von Strahlungsquellen, um die Mehrzahl von Strahlungsquellen so anzusteuern, dass sie Strahlen abwechselnd emittieren.
Abbildungssystem mit Linearabtastung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Auslösepulsgenerator erzeugten Auslösepulse auch zur Datenaufnahmeeinheit gegeben werden, um die Zeitabfolge der Datenaufnahme zu steuern.
Abbildungssystem mit Linearabtastung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Hauptsteuerungseinheit zum Steuern und Koordinieren der Operationen der einzelnen Komponenten des Abbildungssystems mit Linearabtastung.
Abbildungssystem mit Linearabtastung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Strahlungsquellen in einer Ebene parallel zur Vorschubbahn des zu untersuchenden Objekts gelegen sind.
Abbildungssystem mit Linearabtastung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Strahlungsquellen in einer Linie parallel zur Vorschubbahn des zu untersuchenden Objekts gelegen sind.
Abbildungssystem mit Linearabtastung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsabtastwinkelbereich jeder der Mehrzahl von Strahlungsquellen kontinuierlich ist, wodurch ein kontinuierlicher Abtastwinkelbereich ausgebildet ist.
Abbildungssystem mit Linearabtastung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsabtastwinkelbereich jeder der Mehrzahl von Strahlungsquellen einander partiell überlappt.
Abbildungssystem mit Linearabtastung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Korrektureinheit zum Korrigieren der rekonstruierten Abbildung, bevor die rekonstruierte Abbildung angezeigt wird.
Abbildungssystem mit Linearabtastung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Bildverarbeitungs- und -erkennungseinheit zum Durchführen einer Bildverarbeitung und Mustererkennung an der rekonstruierten Abbildung.
Abbildungssystem mit Linearabtastung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zu untersuchende Objekt sich in Bezug auf das Abbildungssystem mit Linearabtastung mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit bewegt.
Abbildungssystem mit Linearabtastung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsmittel eine elektrische Steuerungseinheit umfasst, um das Betätigungsmittel anzusteuern und dadurch die Relativbewegung zwischen dem zu untersuchenden Objekt und dem Linearabtastsystem zu steuern.
Abbildungssystem mit Linearabtastung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungseinheit ein Stereobild des zu untersuchenden Objekts durch Erzeugen eines perspektivischen Bilds und eines tomographischen Bilds des zu untersuchenden Objekts rekonstruiert.
Abbildungssystem mit Linearabtastung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsdatenaufnahme der Datenaufnahmeeinheit mit der Strahlungsemission jeder der Mehrzahl von Strahlungsquellen synchronisiert ist.
Abbildungssystem mit Linearabtastung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenaufnahmeeinheit eine lineare Anordnung von Detektoren oder eine planare Anordnung von Detektoren ist.
Abbildungsverfahren mit Linearabtastung, mit den Schritten: – Verschieben eines zu untersuchenden Objekts in Bezug auf ein Abtastabbildungssystem im Abtastbereich des Abtastabbildungssystems, – Ansteuern einer Mehrzahl von Strahlungsquellen so, dass sie abwechselnd Strahlen emittieren, und Gewährleisten, dass zu einem Zeitpunkt nur eine Strahlungsquelle einen Strahl emittiert, – Aufnehmen zugehöriger Projektionsdaten für jede Strahlungsquelle durch eine Detektorengruppe, – Rekonstruieren einer Abbildung des zu untersuchenden Objekts auf Basis der für jede Strahlungsquelle aufgenommenen Projektionsdaten und – Anzeigen der rekonstruierten Abbildung.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Strahlungsquellen einen Pulsoperationsmodus einsetzen, um abwechselnd Strahlen zu emittieren.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch den Schritt des Erzeugens einer Auslösepulssequenz für jede der Mehrzahl von Strahlungsquellen, um die Mehrzahl von Strahlungsquellen jeweils so anzusteuern, dass sie Strahlen abwechselnd emittieren.
Verfahren nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch den Schritt des Abgebens der erzeugten Auslösepulse an die Datenaufnahmeeinheit, um die Zeitfolge der Datenaufnahme zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Strahlungsquellen in einer Ebene parallel zur Vorschubbahn des zu untersuchenden Objekts gelegen sind.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Strahlungsquellen in einer Linie parallel zur Vorschubbahn des zu untersuchenden Objekts gelegen sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsabtastwinkelbereich jeder der Mehrzahl von Strahlungsquellen kontinuierlich ist, wodurch ein kontinuierlicher Abtastwinkelbereich ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsabtastwinkelbereich jeder der Mehrzahl von Strahlungsquellen einander partiell überlappt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24, gekennzeichnet durch ein Korrigieren der rekonstruierten Abbildung, bevor die rekonstruierte Abbildung angezeigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 25, gekennzeichnet durch den Schritt des Durchführens einer Verarbeitung und Erkennung an der rekonstruierten Abbildung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass sich das zu untersuchende Objekt in Bezug auf das Abbildungssystem mit Linearabtastung mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit bewegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stereobild des zu untersuchenden Objekts durch Erzeugen eines perspektivischen Bilds und eines tomographischen Bilds des zu untersuchenden Objekts rekonstruiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine Projektionsdatenaufnahme mit der Strahlenemission jeder der Mehrzahl von Strahlungsquellen synchronisiert erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsdaten über eine lineare Anordnung von Detektoren oder eine planare Anordnung von Detektoren aufgenommen werden.