ES2952037T3 - Sistemas y métodos para reconstrucción de imágenes en paso alto de tomografía computarizada - Google Patents

Abstract

En el presente documento se describen metodologías, sistemas, aparatos y medios no transitorios legibles por computadora para facilitar la adquisición de datos volumétricos y la reconstrucción de imágenes volumétricas. Se puede configurar un sistema de imágenes para transportar un objeto a una velocidad relativa a la trayectoria de escaneo de una fuente de rayos X de modo que se recopilen datos de medición insuficientes para una cobertura geométrica clásicamente completa. Se pueden usar técnicas iterativas de reconstrucción de imágenes para generar imágenes volumétricas basadas en datos volumétricos medidos de al menos una parte del objeto. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistemas y métodos para reconstrucción de imágenes en paso alto de tomografía computarizada Antecedentes

Las tecnologías de generación de imágenes que incorporan radiación penetrante tales como rayos X o rayos gamma han encontrado un uso extendido en aplicaciones tan diversas como generación de imágenes médicas e inspección de carga. Las técnicas de generación de imágenes de rayos X involucran apuntar un haz de la radiación a un objeto que va a ser generado en imagen y medir la intensidad de rayos X recibidos a través del objeto. La atenuación del haz de rayos X depende de las propiedades materiales del objeto tales como densidad de masa o especies atómicas. Al adquirir tales datos de atenuación sobre un rango de caminos a través del objeto, es posible reconstruir una imagen tridimensional o bidimensional proyectada del objeto.

En aplicaciones de seguridad, las imágenes tridimensionales o bidimensionales proyectadas se pueden usar para detectar objetos sospechosos o peligrosos ocultos en equipaje o carga, por ejemplo, contrabando.

El documento WO 2007/004196 A2 que describe un método de reconstrucción FBP que comprende el filtrado de los datos de proyección a lo largo de una línea M proyectada y una retroproyección de los datos de proyección filtrados sobre un intervalo mayor que el intervalo PI del punto de objeto.

También se hace referencia a Hui Xue et al.: "An iterative reconstruction method for high-pitch helical luggage CT", OPTICAL SENSING II, vol. 8506, página 850610 (2012). Este documento divulga un método en el cual el grosor de sección se establece para que sea mucho más pequeño que el paso. Cada sección involucra datos de proyección recolectados en un rango angular bastante pequeño, siendo un problema de ángulo limitado mal condicionado. En primer lugar se emplea una reconstrucción de baja resolución para obtener imágenes, que se usan como imágenes previas en el siguiente proceso. Luego se realiza una reconstrucción iterativa para obtener imágenes de alta resolución. Este método permite una alta velocidad de cobertura de volumen y una fina sección de reconstrucción para la CT de equipaje helicoidal.

Resumen

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención se proporciona un sistema de generación de imágenes como se define en la reivindicación 1.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención se proporciona un método para reconstruir una imagen de un volumen de un objeto a partir de un patrón de radiación de haz cónico como se define en la reivindicación 12. Características opcionales se definen en las reivindicaciones dependientes.

Breve descripción de los dibujos

La persona experta en la técnica entenderá que los dibujos son principalmente para propósitos ilustrativos y no pretenden limitar el alcance de la materia objeto descrita en este documento. Los dibujos no son necesariamente a escala; en algunos casos, diversos aspectos de la materia objeto divulgada en este documento pueden mostrarse exagerados o ampliados en los dibujos para facilitar un entendimiento de diferentes características. En los dibujos, los caracteres de referencia similares generalmente se refieren a características similares (por ejemplo, elementos funcionalmente similares o estructuralmente similares).

Las anteriores y otras características y ventajas proporcionadas por la presente divulgación se entenderán más completamente a partir de la siguiente descripción de realizaciones de ejemplo cuando se lean junto con los dibujos acompañantes, en los cuales:

La figura 1 ilustra un sistema de generación de imágenes de ejemplo, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.

La figura 2 ilustra una vista de extremo de un dispositivo de generación de imágenes de ejemplo que incluye un pórtico giratorio, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.

Las figuras 3A y 3B ilustran representaciones de ejemplo de geometrías de reconstrucción, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.

La figura 4 ilustra un ejemplo de una línea pi en relación con un plano de detección, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.

Las figuras 5A-5C ilustran ejemplos de cobertura de generación de imágenes angulares para diferentes valores de paso, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.

La figura 6 ilustra cambios en cobertura de escaneo para diferentes velocidades de un sistema de transporte, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.

Las figuras 7A y 7B ilustran vistas de sistemas de pórtico de ejemplo, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.

La figura 8 ilustra una geometría de fuente de rayos X y detector de ejemplo y relación para sistemas y dispositivos, de acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación.

La figura 9 ilustra una geometría de fuente de rayos X y detector de ejemplo y relación para sistemas y dispositivos, de acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación.

La figura 10 ilustra un diagrama de flujo de una metodología de reconstrucción de imágenes de ejemplo, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.

La figura 11 ilustra un dispositivo informático de ejemplo, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.

La figura 12 ilustra un sistema de generación de imágenes distribuidas de ejemplo, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.

La figura 13 ilustra un diagrama de flujo de una metodología de reconstrucción de imágenes de ejemplo, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.

La figura 14 ilustra un módulo de ejemplo, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.

Descripción detallada

Los sistemas, metodologías, medios legibles por ordenador, y aparatos de la presente divulgación permiten la reconstrucción de imágenes volumétricas mediante sistemas de tomografía computarizada para identificar contrabando, explosivos, u otros componentes químicos o materiales dentro de objetos. En particular, la reconstrucción de imágenes volumétricas se enseña para situaciones cuando el objeto que es generado en imagen está recorriendo a velocidades tales que los datos medidos recolectados por detectores de radiación son insuficientes para una cobertura de línea pi completa. Se divulga un sistema de generación de imágenes que puede transportar un objeto más allá de una fuente de radiación de rayos X y un detector de radiación. La velocidad de transporte se puede controlar de tal manera que los datos de medición detectados sean insuficientes para una cobertura geométrica clásicamente completa. Se enseñan metodologías para permitir la reconstrucción de imágenes volumétricas, y se divulgan medios legibles por ordenador que contienen instrucciones para implementar la reconstrucción de imágenes volumétricas a partir de tales datos de medición. Los sistemas, metodologías, medios legibles por ordenador, y aparatos divulgados de la presente solicitud permiten ventajosamente un escaneo más rápido de objetos así como proporcionan a un usuario la capacidad de cambiar la velocidad de transporte de objetos para adaptarse a los requisitos de una aplicación.

A continuación hay descripciones más detalladas de diversos conceptos relacionados con, y ejemplos de, metodologías, medios legibles por ordenador, aparatos, y sistemas para reconstrucción de imágenes volumétricas, particularmente en paso alto de tomografía computarizada (CT). Debe apreciarse que diversos conceptos presentados anteriormente y discutidos con mayor detalle a continuación pueden implementarse en cualquiera de numerosas formas, ya que los conceptos divulgados no se limitan a ninguna manera particular de implementación. Ejemplos de implementaciones y aplicaciones específicas se proporcionan principalmente con propósitos ilustrativos.

Como se usa en este documento, el término "clásicamente completo" se refiere a una geometría de fuente-detector que proporciona cobertura de línea pi completa (o cobertura de banda limitada en algunos ejemplos) a una velocidad dada de transporte de un objeto, permitiendo la inversión analítica de las mediciones de proyección. Se proporciona una discusión de ejemplo de geometría clásicamente completa en, por ejemplo, Y. Ye et al., "Minimum detection windows, Pi-line existence and uniqueness for helical cone-beam scanning of variable pitch". Medical physics 31.3 (2004): 566-572. La cobertura de línea Pi que es completa a una velocidad de transporte dada puede fallar en completar a valores más altos de velocidad de transporte. Es fácilmente evidente para un experto normal en la técnica que un punto dado en el espacio dentro del campo clásicamente completo de visión de un detector, tal como pero no limitado a un escáner, puede o puede no ser clásicamente completo a velocidades de transporte más altas, dependiendo de la fase de la geometría de fuente-detector. Por ejemplo, algunos puntos del objeto que caen cerca de la periferia del campo de visión pueden o pueden no recibir una cobertura clásicamente completa dependiendo de la fase de la geometría de fuente-detector. En un ejemplo, la fase de la geometría de fuente-detector se puede modificar cambiando (por ejemplo, aumentando) la velocidad de la fuente de rayos X. Tal cambio también afecta el rango de velocidad de transporte del objeto que se puede usar para lograr la cobertura de línea pi. Con base en la divulgación en este documento, será fácilmente evidente para un experto normal en la técnica que el término geometrías "clásicamente completas" puede abarcar cobertura de línea pi analítica, continua así como cobertura de línea pi discretizada que puede incluir algunos efectos de borde.

Como se usa en este documento, el término "paso" se refiere al avance de un objeto por rotación de fuente de rayos X dividido por altura de detector a lo largo de la dimensión de recorrido de objeto, en relación con el avance para el cual se obtiene una cobertura geométrica completa. Como se define en este documento, un valor de paso de 1 indica que un objeto está moviéndose a la velocidad más alta a la cual los datos medidos son suficientes para cobertura de línea pi completa con base en la disposición relativa de los sensores y detectores, manteniendo los otros parámetros de máquina sustancialmente constantes.

Como se usa en este documento, el término "paso alto de CT" abarca valores de paso mayores que 1 donde el valor de paso indica que los datos medidos son insuficientes para la cobertura de línea pi completa. Se pueden obtener imágenes aceptables a partir de los datos de medición recolectados en valores de paso tan altos como aproximadamente 2. Para algunas implementaciones de ejemplo, se puede obtener una calidad de imagen aceptable a partir de datos de medición recolectados para pasos incluso superiores a 2. Puede que no haya una limitación intrínseca en el valor de paso más allá del cual se puede obtener una reconstrucción de imagen de alguna calidad de acuerdo con los principios en este documento.

Como se usa en este documento, el término "insuficiente para cobertura de línea pi completa" abarca los conceptos de "cobertura de línea pi incompleta" o "incompletitud de línea pi" e indica que los datos de medición no mapean de manera contigua el arco completo de 180° que corresponde a una línea pi completa en relación con el plano de detección. Como ejemplo no limitante, el término "insuficiente para cobertura de línea pi" podría corresponder a datos que mapean solo aproximadamente 95%, aproximadamente 90%, aproximadamente 80%, aproximadamente 75% o menos del arco que corresponde a la línea pi.

Además de las especificaciones geométricas analíticas descritas en este documento para la reconstrucción de funciones continuas arbitrarias, puede haber requisitos adicionales asociados con obtención de datos organizados discretamente (por ejemplo, en detectores discretos o tiempos de muestreo discretos). Teoremas de muestreo de ejemplo tales como los asociados con Nyquist y Candes ponen límites de banda u otros límites (es decir, isometría restringida) en los tipos de funciones arbitrarias que se pueden reconstruir con precisión arbitraria usando un esquema de muestreo dado. Un esquema de muestreo que no satisfaga estos requisitos adicionales en la frecuencia de reconstrucción espacial bajo consideración también puede definirse como clásicamente incompleto.

Metodologías, sistemas, aparatos, y medios legibles por ordenador no transitorios de ejemplo se describen en este documento para facilitar la adquisición de datos volumétricos y reconstrucción de imágenes volumétricas en entornos de sistemas de seguridad y detección. Realizaciones involucran sistemas de generación de imágenes que transportan un objeto a una velocidad relativa al camino de escaneo de una fuente de rayos X que da como resultado la recolección de datos de medición insuficientes para cobertura de línea pi completa. En otras palabras, la velocidad del objeto en relación con el camino de escaneo de un haz de rayos X no permite la recolección de suficientes datos de medición para satisfacer un requisito de reconstrucción de línea pi.

La figura 1 ilustra un sistema 100 de generación de imágenes de ejemplo para generar una imagen reconstruida de al menos una porción de un objeto 130, de acuerdo con una realización de la presente divulgación. El sistema 100 de generación de imágenes incluye un escáner 110, un sistema 120 de transporte para transportar un objeto 130, un dispositivo 140 informático, una fuente 150 de rayos X, y un detector 160. El escáner encierra un túnel 122. El dispositivo 140 informático puede incluir un dispositivo 144 de entrada y una unidad 145 de procesamiento y puede representar una imagen y otras interfaces en un dispositivo 142 de presentación visual.

El sistema 120 de transporte puede configurarse para transportar el objeto 130 a través de al menos una porción del túnel 122 del escáner 110. De acuerdo con diversas realizaciones, el sistema 120 de transporte puede incluir un mecanismo de transporte de objetos tal como, pero no limitado a, una cinta 124 transportadora, una serie de rodillos, o un cable que puede acoplarse a y tirar de un objeto 130 hacia el escáner 110. El sistema 120 de transporte puede configurarse para transferir el objeto 130 al túnel 122 del escáner 110 en un rango de velocidades. Por ejemplo, el sistema 120 de transporte puede operar para transportar el objeto 130 a velocidades entre aproximadamente 5.0 cm/s y aproximadamente 40 cm/s, más lento que aproximadamente 5.0 cm/s, o más rápido que aproximadamente 40 cm/s. En algunas realizaciones, el sistema 120 de transporte puede operar para transportar el objeto 130 a velocidades de hasta aproximadamente 75 cm/s. Aunque en este documento se describen algunos ejemplos relativos a valores específicos de velocidad de transporte, debe entenderse que no hay limitación en la velocidad de transporte aplicable a las realizaciones descritas en este documento.

El sistema 120 de transporte puede transferir un objeto 130 a más de una velocidad y también puede detenerse o moverse en reversa. En algunas realizaciones, la velocidad de recorrido 123 del sistema 120 de transporte puede usarse para determinar la metodología más apropiada para aplicar a la reconstrucción de datos volumétricos. Como se describirá con mayor detalle a continuación, la velocidad del sistema 120 de transporte puede variarse mediante el dispositivo 140 informático o mediante uso de un conmutador o dial manual. El sistema 120 de transporte puede contener un controlador con una unidad central de procesamiento (por ejemplo, un microcontrolador) que es capaz de recibir instrucciones desde el dispositivo 140 informático y ajustar o mantener una velocidad del sistema 120 de transporte de acuerdo con dichas instrucciones. El sistema 100 de generación de imágenes y el sistema 120 de transporte pueden transportar el objeto 130 a una velocidad de recorrido (v0) 123 en relación con el camino 105 de escaneo del haz cónico de la fuente 150 de rayos X para obtener cobertura de línea pi incompleta de un objeto 130.

Los sistemas, metodologías, medios legibles por ordenador, y aparatos que se enseñan en este documento se pueden usar para aplicar al menos una iteración de una reconstrucción iterativa a tales datos de medición indicativos de una cobertura de línea pi insuficiente para derivar datos volumétricos reconstruidos o imágenes reconstruidas de porciones del objeto 130.

Como se discutirá con más detalle a continuación, se puede configurar un sistema de ejemplo para realizar el escaneo en dos modos diferentes con base en la velocidad de transporte del objeto. Como ejemplo no limitante, en el cribado basado en riesgo, el equipaje puede revisarse de manera diferente en dos niveles de riesgo. Por ejemplo, como se enseña en este documento, un sistema puede configurarse para tener un primer modo de "geometría completa" a una velocidad relativamente más baja para proporcionar imágenes más detalladas, sin artefactos para equipaje de mayor riesgo u otros contenedores y un segundo modo de "alto rendimiento" a una velocidad sustancialmente mayor para contenedores de menor riesgo u otros. En este ejemplo, las trayectorias de fuente-detector se pueden configurar para proporcionar el modo de baja velocidad con una cobertura geométrica clásicamente completa en el primer modo, y cobertura geométrica que se puede esperar que sea incompleta debido a la velocidad de recorrido en el segundo modo. Las imágenes obtenidas a partir de aplicar reconstrucción directa a los datos de medición recolectados en el segundo modo de alto rendimiento de operación pueden estar en una resolución más baja. El modo de alto rendimiento también puede incluir consideraciones de generación de imágenes que son aceptables para maletas de menor riesgo tales como artefactos de imágenes o procesamiento adicional, o puede utilizar diferentes algoritmos de reconstrucción de imágenes y/o algoritmos de detección de amenazas y métodos asociados. Como se enseña en este documento, el segundo modo de alto rendimiento de este sistema de ejemplo se puede implementar con las menores demandas de hardware características del primer modo de menor velocidad, y puede dar como resultado un dispositivo con coste y complejidad reducidos.

Por consiguiente, en una implementación de ejemplo, el sistema 100 de generación de imágenes y el sistema 120 de transporte pueden transportar el objeto 130 a dos o más diferentes velocidades de recorrido 123 en relación con un camino 105 de escaneo del haz cónico de la fuente 150 de rayos X. Al menos una de las velocidades de recorrido hace que el sistema 100 de generación de imágenes obtenga datos de medición indicativos de cobertura de línea pi completa de un objeto 130, y al menos una otra velocidad de las dos o más velocidades diferentes hace que el sistema 100 de generación de imágenes obtenga datos de medición indicativos de cobertura de línea pi insuficiente. La capacidad de operar un dispositivo 100 de generación de imágenes en dos o más modos que tienen diferentes velocidades de recorrido 123 usando el sistema 120 de transporte es ventajosa debido a que la velocidad se puede ajustar para cumplir necesidades situacionales como se discutió anteriormente. Otros beneficios de los sistemas de generación de imágenes de ejemplo en este documento incluyen la capacidad de aumentar la velocidad de recorrido 123 cuando el tamaño de una cola de objetos que van a ser escaneados aumenta más allá de un cierto nivel, mientras que todavía se obtienen imágenes de reconstrucción aceptables de los objetos. Por el contrario, la velocidad de recorrido 123 puede reducirse si se indica por las autoridades de seguridad o en respuesta a un cambio en, por ejemplo, el nivel de amenaza a la seguridad nacional. En algunas realizaciones, para derivar los dos o más modos diferentes de operación, el sistema 100 de generación de imágenes puede operarse a dos o más velocidades diferentes de recorrido 123 del objeto 130 a través del sistema 120 de transporte, mientras que la fase de la geometría de fuente-detector se mantiene constante. En otras realizaciones, para derivar los dos o más modos diferentes de operación, la velocidad de recorrido 123 del objeto 130 a través del sistema 120 de transporte puede mantenerse igual, mientras que la fase de la geometría de fuente-detector se cambia para cada modo diferente. Por ejemplo, la fase de la geometría de fuente-detector se puede cambiar moviendo la fuente 150 de rayos X a diferentes velocidades a lo largo del camino 105 de escaneo.

La fuente 150 de rayos X puede configurarse para emitir un haz cónico de radiación de rayos X (o rayos gamma, u otra radiación) en una pluralidad de puntos a lo largo de una trayectoria de al menos 180° alrededor del transportador 124 en un camino 105 de escaneo en relación con una dirección de transporte del objeto 130, para irradiar al menos una porción del objeto 130. En algunas realizaciones, la fuente 150 puede emitir rayos gamma. El detector 160 puede configurarse para detectar datos de medición indicativos de una interacción de la radiación de rayos X con la porción del objeto 130. El detector 160 está dispuesto en relación con la fuente 150 de rayos X para detectar los datos de medición a lo largo del camino 105 de escaneo. La relación y operación de la fuente 150 de rayos X y el detector 160 se discuten a continuación con más detalle. En algunas realizaciones, la fuente 150 y detector 160 pueden tener una relación espacial fija y pueden girar alrededor de un eje longitudinal del sistema 100 de generación de imágenes como, por ejemplo, en un pórtico. Realizaciones que contienen una fuente 150 y detector 160 unidos a un pórtico se describen con mayor detalle a continuación con referencia a la figura 2.

El dispositivo 140 informático puede incluir al menos una unidad 145 de procesamiento que incluye al menos una unidad central de procesamiento (CPU). La unidad 145 de procesamiento es programable para ejecutar instrucciones ejecutables por procesador para instruir al sistema 120 de transporte que transporte el objeto 130 a una velocidad de recorrido 123 en relación con el camino 105 de escaneo para hacer que el detector 160 detecte datos de medición que son insuficientes para cobertura de línea pi completa debido a una velocidad de recorrido 123 del objeto 130 en relación con el camino 105 de escaneo del haz cónico. La combinación de la velocidad de recorrido del objeto 130 y la velocidad angular de revolución de la fuente 150 a lo largo del camino 105 de escaneo puede producir un camino de escaneo helicoidal que tiene un paso mayor que uno. Debido a este alto valor de paso, se proporciona menos de 180° de cobertura para cualquier punto en un objeto 130. Sin embargo, como se divulga en este documento, la reconstrucción de imagen se puede realizar como di t ás detalle a continuación.

La unidad central de procesamiento es programare para computar datos volumétricos reconstruidos representativos de un volumen del objeto 130 aplicando al menos una iteración de una reconstrucción iterativa a los datos de medición para derivar los datos volumétricos reconstruidos. El dispositivo 140 informático y la unidad 145 de procesamiento se discuten con mayor detalle con respecto a la figura 11.

El dispositivo 140 informático que incluye la unidad 145 de procesamiento puede configurarse para intercambiar datos, o instrucciones, o tanto datos como instrucciones, con al menos uno de los otros componentes del sistema 100 de generación de imágenes de manera inalámbrica o a través de uno o más alambres o cables 170. El dispositivo 140 informático y, por ejemplo, el sistema 120 de transporte pueden comunicarse digitalmente para enviar o recibir datos o instrucciones o ambos. Por ejemplo, el dispositivo 140 informático puede transmitir instrucciones a un controlador del sistema 120 de transporte para hacer que el transporte del objeto 130 acelere, ralentice, o mantenga una velocidad de recorrido (v0) 123 en relación con un camino 105 de escaneo de un haz cónico de una fuente 150 de rayos X. Como otro ejemplo, el dispositivo 140 informático que incluye la unidad 145 de procesamiento puede comunicarse con la fuente 150 de rayos X o el detector 160 para controlar la operación de cada uno y recibir datos de medición desde el detector 160. El dispositivo 140 informático que incluye la unidad 145 de procesamiento puede recibir datos de medición que son representativos de un volumen del objeto 130 y puede configurarse o programarse para aplicar al menos una iteración de una reconstrucción iterativa a los datos de medición para derivar los datos volumétricos reconstruidos.

Como se muestra en la figura 1 y se describe además a continuación con respecto a la figura 11, el dispositivo 140 informático puede incluir un dispositivo 142 de presentación visual, un dispositivo 144 de entrada, y la unidad 145 de procesamiento. La salida desde los detectores 160 puede ser procesada por la unidad 145 de procesamiento para producir datos de medición que corresponden a la información de volumen del objeto 130. El dispositivo 142 de presentación visual se puede configurar para permitir que un usuario vea una imagen reconstruida del objeto 130. El dispositivo 140 informático puede representar una interfaz de usuario en el dispositivo 142 de presentación visual para permitir que un operador del sistema 100 de generación de imágenes interactúe con la interfaz de usuario con un dispositivo 144 de entrada. En una realización, la interfaz de usuario es una interfaz gráfica de usuario. El dispositivo 144 de entrada puede ser un teclado, un ratón, una bola de desplazamiento, una almohadilla táctil, un lápiz óptico, una pantalla táctil del dispositivo 142 de presentación visual o cualquier otro dispositivo adecuado que permita a un usuario interconectar con el dispositivo informático. En algunas realizaciones, una interfaz gráfica de usuario (GUI) se puede representar en una pantalla táctil para permitir que un usuario ingrese información o datos.

El escáner 110 puede estar hecho de materiales de metal o plásticos apropiados que permitan el espaciado y orientación deseados de la fuente 150 de rayos X y el detector 160 en relación con el objeto 130. En algunas realizaciones, el escáner 110 puede incluir material de detención o absorbente de radiación tal como plomo.

El objeto 130 que va a ser generado en imagen puede entrar en el escáner 110 a través del túnel 122. El tamaño del túnel 122 puede ser de cualquier conformación que cumpla los requisitos de aplicación específica. Por ejemplo, el túnel 122 puede configurarse con un pasaje dimensionado para permitir el transporte de equipaje de mano, equipaje facturado, carga, contenedores de transporte, o cualquier otro tipo de objeto. El túnel 122 puede configurarse con cualquier conformación geométrica. Como ejemplos no limitantes, el túnel 122 puede tener una sección transversal circular, una sección transversal cuadrada, una sección transversal rectangular, una sección transversal hexagonal, una sección transversal ovalada, u otra sección transversal en forma poligonal. En otro ejemplo, el túnel 122 puede tener una sección transversal en forma de manera irregular.

El escáner 110 puede alojar una o más fuentes 150 de rayos X y detectores 160. De acuerdo con diversas realizaciones, la fuente 150 de rayos X puede ser una fuente de rayos X o una fuente de rayos gamma. Las fuentes 150 de rayos X pueden configurarse para emitir un haz cónico de radiación para interactuar con el objeto 130, y los detectores 160 pueden configurarse para detectar radiación indicativa de una interacción de la radiación con cualquier porción del objeto. Como ejemplo no limitante, el detector 160 puede detectar radiación atenuada que ha pasado a través de una porción del objeto 130. En algunas realizaciones, la fuente 150 de rayos X y detector 160 pueden moverse de manera cooperativa a lo largo de un camino de escaneo que puede definirse en relación con el movimiento de un objeto 130. Por ejemplo, el camino de escaneo puede ser un círculo parcial o completo de radio constante donde el objeto 130 recorre a lo largo de una línea que pasa a través de una porción central del círculo. Como se describe con mayor detalle a continuación con referencia a la figura 8, la fuente 150 de rayos X de algunas realizaciones puede incluir un haz de electrones de alta energía y un objetivo extendido o arreglo de objetivos. En algunas realizaciones, los sistemas de generación de imágenes como se enseña en este documento pueden tener más de una fuente y detector y se describen con mayor detalle a continuación con referencia a la figura 9.

En algunas realizaciones, el detector 160 puede configurarse como un arreglo de múltiples detectores.

La unidad 145 de procesamiento está configurada para generar datos volumétricos a partir de la radiación detectada por los detectores 160 usando cualquier metodología de reconstrucción de imágenes adecuada. Ejemplos de técnicas de reconstrucción directa que se pueden usar para reconstruir datos volumétricos incluyen metodología de retroproyección filtrada, una metodología de haz cónico analítico, una metodología de haz cónico aproximado, una metodología de reconstrucción de Fourier, una metodología de retroproyección paralela extendida, una retroproyección filtrada con metodología de paso dinámico, una metodología de reconstrucción de imágenes basada en línea pi, una metodología de reconstrucción tipo Feldkamp, una metodología de reconstrucción tipo Feldkamp de plano inclinado, o cualquier otra técnica de reconstrucción directa que cumpla con los requisitos de aplicación específica.

Se emplean técnicas de reconstrucción iterativa en el sistema 100 para reconstruir datos volumétricos. Ejemplos de técnicas de reconstrucción iterativa incluyen una técnica de reconstrucción algebraica simultánea (SART), una técnica de reconstrucción iterativa simultánea (SIRT), una técnica convexa de subconjuntos ordenados (OSC), metodologías de máxima verosimilitud de subconjuntos ordenados, una metodología de maximización de expectativas de subconjuntos ordenados (OSEM), una metodología de técnica de reconstrucción iterativa estadística adaptativa (ASIR), una metodología QR de mínimos cuadrados, una metodología de maximización de expectativas (EM), una técnica de sustitutos paraboloidales separables OS (OS-SPS), un técnica de reconstrucción algebraica (ART), una técnica de reconstrucción de Kacsmarz, o cualquier otra técnica o metodología de reconstrucción iterativa que cumpla con los requisitos de aplicación específica. En algunas realizaciones, se puede usar una matriz dispersa o una técnica de detección comprimida para aumentar la velocidad de la reconstrucción.

Las técnicas de reconstrucción iterativa requieren que se defina un estado inicial antes de que se puedan realizar etapas iterativas sucesivas. Cuando se inicializa usando un conjunto vacío o uniforme, una técnica de reconstrucción iterativa a menudo puede realizar muchas iteraciones antes de lograr la convergencia. Cada etapa de iteración es computacionalmente intensivo, por lo que realizar muchas etapas de iteración puede aumentar inaceptablemente el tiempo total para la reconstrucción de datos. De acuerdo con diversas realizaciones, el proceso de reconstrucción iterativa puede inicializarse usando la salida desde una técnica de reconstrucción directa que incluye, pero no se limita a, una metodología de retroproyección filtrada. El uso de salida desde una técnica de reconstrucción directa puede reducir significativamente el número de iteraciones para alcanzar la convergencia y acelerar el tiempo total de procesamiento.

De acuerdo con diversas realizaciones, las mediciones obtenidas desde un detector 160 pueden ser usadas por la unidad 145 de procesamiento para reconstruir una representación tridimensional (es decir, volumétrica) de las propiedades del objeto 130 o para producir proyecciones bidimensionales de propiedades del volumen del objeto 130 a lo largo de secciones. En diversas realizaciones, los datos de medición o imágenes o representaciones reconstruidas pueden almacenarse y recuperarse para análisis en una fecha posterior o pueden mostrarse a un usuario en el dispositivo 142 de presentación visual. Una sección del objeto 130 se puede definir como un arreglo bidimensional de datos donde cada elemento del arreglo tiene el mismo valor de la coordenada longitudinal (es decir, la coordenada a lo largo de la dirección de transporte del objeto). En algunas realizaciones, la orientación de la sección puede definirse por el plano en el cual yace el camino 105 de escaneo. Las secciones se pueden orientar perpendicular a la dirección de movimiento o a lo largo de cualquier otra dimensión que pueda ser requerida. La imagen volumétrica puede representar una o más propiedades del objeto 130 que es generado en imagen, que puede estar bajo inspección para identificar contrabando. Por ejemplo, la radiación emitida por la fuente 150 de rayos X puede atenuarse a medida que pasa a través de una porción del objeto 130 antes de incidir en un detector 150. Esta atenuación es proporcional a la densidad de la porción del objeto 130 a través de la cual recorrió. Por consiguiente, la imagen volumétrica puede representar información sobre la densidad de la porción del objeto. En otra realización, la radiación a dos niveles de energía diferentes puede dirigirse de tal manera que pase a través de una porción del objeto 130. La relación de la atenuación entre haces a dos niveles de energía diferentes puede proporcionar información sobre el número atómico o composición elemental de la porción del objeto 130. El sistema 100 de acuerdo con los principios enseñados en este documento puede configurarse para computar datos volumétricos que corresponden a la densidad, o número atómico, o tanto propiedades de densidad como de número atómico, de una porción del volumen de objeto 130.

La figura 2 ilustra una vista en sección transversal del sistema 100 de generación de imágenes que incluye un pórtico 240 giratorio de acuerdo con diversas realizaciones enseñadas en este documento. El pórtico 240 se puede ubicar entre el túnel 122 y la pared del escáner 110. La fuente 150 de rayos X y detector 160 se pueden acoplar al pórtico 240, que puede girar sobre un eje longitudinal definido por la dirección de transporte del objeto 130. El orificio 245 interior del pórtico 240 es lo suficientemente grande para pasar el objeto 130 y el transportador 120 a su través. El pórtico 240 puede girar alrededor del camino del objeto 130 transportado para permitir la observación del objeto 130 desde múltiples ángulos a lo largo de un camino de escaneo helicoidal. En diversas realizaciones, el pórtico 240 puede girar a través de un ángulo de al menos aproximadamente 180°, al menos aproximadamente 180° a (donde a es el ancho de dispersión de haz de la fuente 150 de rayos X), o hasta aproximadamente 360° alrededor del camino del objeto 130 transportado. En ciertas realizaciones, el pórtico puede girar entre aproximadamente 90 RPM y aproximadamente 300 RPM.

La figura 3A ilustra una representación tridimensional del objeto 130 como un arreglo de vóxeles 300. El objeto 130 está representado en la figura 3A por veintisiete vóxeles 300 mientras que un objeto 130 en una reconstrucción real estaría representado por un número mucho mayor de vóxeles 300. En la figura 3A, varios vóxeles están numerados (es decir, V(1,1,1), V(1,1,2), V(1,1,3), V(2,2,3), y V(3,3,3)). Los rayos emanan desde una fuente 150 de rayos X y pasan a través de algunos vóxeles 300 que representan el objeto 130 antes de golpear un detector 160. En la presente divulgación, la reconstrucción de imágenes se usa para computar un conjunto de datos volumétricos que incluye valores de una propiedad de material tal como densidad de masa o número atómico para cada uno de los vóxeles con base en las salidas de medición desde los detectores. En algunas realizaciones, la reconstrucción se puede usar para determinar un valor promedio de una o más propiedades de material dentro de cada vóxel. Por ejemplo, la propiedad de material promedio puede ser densidad, número atómico, o tanto densidad como número atómico.

La figura 3B ilustra una representación bidimensional de una sección de imagen del objeto 130 como un arreglo de píxeles 301. El objeto 130 está representado en la figura 3B por dieciséis píxeles 301 para facilitar la explicación. Los expertos en la técnica apreciarán que cada sección de representación del objeto 130 en una reconstrucción real estaría representada por un número mucho mayor de píxeles 301, por ejemplo, un millón de píxeles. Los píxeles están numerados como p1 - p-ia. Los rayos emanan desde una fuente 150 de rayos X y pasan a través de al menos algunos de los píxeles 301 que representan el objeto 130 antes de golpear un detector o arreglo de detectores 160. En la figura 3B, cada una de las posiciones desde a1-a20 puede representar un único detector en un arreglo 160 de detectores o puede representar posiciones secuenciales de un único detector a medida que se mueve alrededor de un objeto 130. En la presente divulgación, la reconstrucción de imágenes se usa para computar un conjunto de datos volumétricos que incluye valores de una propiedad de material tal como densidad de masa o número atómico para cada uno de los píxeles con base en las salidas de medición desde los detectores. En algunas realizaciones, la reconstrucción se puede usar para determinar un valor promedio de una o más propiedades de material dentro de cada píxel. Por ejemplo, la propiedad de material promedio puede ser densidad, número atómico, o tanto densidad como número atómico.

En algunas realizaciones, las mediciones se hacen detectando la radiación penetrante después de que haya pasado desde la fuente de rayos X a través de un objeto 130. En el ejemplo de representación que se muestra en la figura 3B, la radiación se puede representar como un rayo que conecta la fuente 150 de rayos X y una o más ubicaciones de detectores 160. Una comparación entre la intensidad medida cuando el objeto 130 está presente y la intensidad esperada sin un objeto 130 presente produce un valor de atenuación que corresponde al camino tomado por ese rayo. Se puede asignar un peso proporcional a cada píxel a lo largo del camino del rayo igual a la longitud de la línea dentro del píxel a la longitud total del camino de rayo. Cuando se obtienen los valores de atenuación para un número suficiente de rayos en un número suficiente de ángulos, los datos de atenuación se pueden procesar para computar una propiedad de material para cada píxel.

Por ejemplo, la figura 3B ilustra una fuente 150 de rayos X y varias posiciones de un detector 160. Un rayo que recorre desde la fuente 150 de rayos X hasta un detector en posición a5 pasa a través de píxeles p2, p6, μg, P10 y P12. Como resultado, el valor detectado por un detector en ubicación a5 dependerá de las propiedades de material en cada uno de esos píxeles. De este modo, la medición tomada por un detector en a5 de un rayo desde la fuente 150 de rayos X puede usarse como parte de una estimación de propiedades de material tal como densidad o número atómico en cada uno de los píxeles p2, p6, μg, P10 y P12.

Las salidas medidas de los detectores pueden usarse para definir un sistema de ecuaciones simultáneas que, usando una técnica matemática iterativa, puede resolverse para los valores desconocidos que representan la propiedad de material de los píxeles 301 individuales en una sección del objeto 130. Debido a que las variaciones en el proceso de medición pueden evitar que una única solución satisfaga simultáneamente todas las ecuaciones en un sistema de ecuaciones simultáneas, resolver el sistema de ecuaciones formado a partir de mediciones reales involucraría buscar iterativamente los valores que mejor resuelven las ecuaciones. De manera similar, la obtención de mediciones desde múltiples ángulos permite que las propiedades de material en cada uno de los píxeles 300 que representan una sección del objeto 130 se computen usando un método directo.

Los expertos en la técnica apreciarán que los píxeles descritos anteriormente con referencia a la figura 3B están previstos para facilitar la explicación de realizaciones enseñadas en este documento. En una reconstrucción como se enseña en este documento, el objeto 130 está representado por vóxeles (es decir, píxeles de volumen) en lugar de por píxeles, y los caminos de línea de los rayos pueden recorrer a través del objeto a lo largo de tres dimensiones en lugar de solamente dentro de una única sección del objeto 130. Un ejemplo de un vóxel se ilustra anteriormente en la figura 3A y a continuación en la figura 4.

La figura 4 ilustra una geometría de generación de imágenes de ejemplo de acuerdo con algunas realizaciones enseñadas en este documento. La geometría de generación de imágenes se toma desde el marco de referencia de un punto 400 arbitrario dentro del objeto 130. En el dispositivo 100 de generación de imágenes, por ejemplo, el objeto 130 se mueve longitudinalmente en relación con el movimiento radial de la fuente 150 y el detector 160. Para visualizar el concepto de una línea pi, es útil explicar el objeto 130 como sin movimiento y hacer que la fuente 150 y detector 160 se muevan en relación con el objeto 130. En este marco de referencia (se muestra en la figura 4), el punto 400 dentro del objeto 130 está inmóvil mientras que la fuente 150 de rayos X y detector 160 giran alrededor del punto y avanzan hacia adelante en una dirección 423 a lo largo de un camino 105 de escaneo. En el sistema 100 de generación de imágenes, la naturaleza helicoidal del camino 105 de escaneo es un resultado del del objeto 130 que se mueve longitudinalmente mientras la fuente y detector giran alrededor de un eje de rotación en un plano radial.

En un punto A2410, el haz cónico de la fuente 150 de rayos X primero comienza a iluminar el punto 400 arbitrario. A medida que la fuente 150 de rayos X avanza hacia adelante a lo largo del camino 105 de escaneo en el marco de referencia de este ejemplo, el punto 400 arbitrario continúa siendo iluminado desde diferentes ángulos. Finalmente, el haz cónico alcanza un punto A1412 ubicado 180° lejos del punto A2410. El camino de escaneo recorrido por la fuente 150 de rayos X y detector 160 en el marco de referencia de este ejemplo se conoce como el segmento 425 pi debido a que el camino de escaneo atraviesa 180° o n radianes. La línea más corta que conecta los puntos A2410 y Ai 412 se conoce como la línea 420 pi. De este modo, una línea 420 pi completa indica que se ha obtenido información para un punto en el objeto 130 desde un conjunto completo de ángulos de más de 180°. Por el contrario, una línea 420 pi incompleta indica que se ha obtenido información para cada punto en el objeto 130 desde menos del conjunto completo de ángulos de más de 180°.

Aunque la fuente 150 de rayos X y detector 160 se representan como recorriendo a lo largo de un camino 105 de escaneo helicoidal en el marco de referencia de la figura 4, se entenderá que el camino 105 de escaneo puede ser de hecho un camino conectado de cualquier conformación tal como una línea recta o puede incluir segmentos desconectados o desarticulados. Además, la fuente 150 de rayos X y detector 160 pueden girar físicamente como en las realizaciones descritas con respecto a la figura 2 o puede ser estacionario como se describe además a continuación con referencia a las figuras 8 y 9. Los caminos no helicoidales son representativas de geometrías en las cuales la fuente o detector están fijos en espacio.

Las figuras 5A-5C ilustran ejemplos de modalidades de generación de imágenes que se distinguen por el paso del sistema de generación de imágenes. En esta aplicación, el paso del sistema de generación de imágenes se define como el avance de un objeto por rotación de fuente de rayos X dividido por la altura de detector en relación con el avance para el cual se obtiene una cobertura geométrica completa, donde la altura del detector se mide a lo largo de la coordenada definida por la dirección de transporte del objeto.

La figura 5A ilustra una vista lateral de un objeto 130 que se transporta más allá de una fuente 150 de rayos X giratoria y detector 160. La fuente 150 y el detector 160 están alineados radialmente con respecto entre sí y giran al unísono montados en un pórtico. El pórtico incluye un orificio central a través del cual pasa el objeto 130. La ilustración en la figura 5A es una instantánea en un tiempo inicial tü cuando un punto 532 arbitrario en el objeto 130 acaba de ser iluminado por un haz 552 cónico emitido por la fuente 150 de rayos X. A medida que el objeto 130 se mueve desde izquierda a derecha, la fuente 150 de rayos X y detector 160 giran alrededor del objeto 130 mientras el sistema 120 de transporte transporta el objeto 130 a través del orificio central del pórtico.

En la figura 5B, la fuente 150 de rayos X y detector 160 han girado a través de un ángulo de 180° en un tiempo fe>fe. La ilustración en la figura 5B ilustra una instantánea en tiempo t1 en el caso donde la velocidad de transporte del objeto 130 v1 permite que se obtenga una cobertura de línea pi completa. En la figura 5B, la fuente 150 de rayos X y detector 160 han girado en 180° alrededor del objeto 130. Debido a que el objeto 130 todavía está dentro del cono de iluminación del haz 552 en un tiempo fe, se obtiene información para el rango completo de ángulos en el punto 532 arbitrariamente elegido durante el período de tiempo desde fe a fe. En la modalidad ilustrada en la figura 5B, el paso es aproximadamente igual a 1. Con un paso de aproximadamente 1 o menos, el sistema de generación de imágenes es capaz de obtener 180° de datos de medición sobre el punto en el objeto. La cobertura angular de 180° de datos de medición satisface los requisitos de completitud de línea pi.

En la figura 5C, la velocidad del objeto 130 en relación con la velocidad de rotación de la fuente 150 de rayos X y el detector 160 aumenta con respecto a la modalidad de generación de imágenes ilustrada en la figura 5B. La modalidad de generación de imágenes ilustrada en la figura 5C tiene un paso mayor que 1. La figura 5C ilustra un ejemplo de una operación que es insuficiente para la cobertura de línea pi completa (también denominada en este documento como cobertura de línea pi incompleta). Aquí, la velocidad de transporte del objeto 130 v2>v1 es suficiente para hacer que el punto 532 arbitrario salga del cono de iluminación desde la fuente 150 de rayos X por el tiempo fe. En otras palabras, no se puede obtener información para una cobertura angular completa de 180° en relación con el camino de escaneo para el punto 532 debido a que el punto pasa a través del cono de iluminación antes de que el cono pueda atravesar al menos 180° alrededor del objeto 130.

De acuerdo con diversas realizaciones, los dispositivos de generación de imágenes como se enseña en este documento pueden operar en un primer modo y un segundo modo donde las velocidades del sistema de transporte en relación con un camino de escaneo son suficientes e insuficientes, respectivamente, para recopilar datos de medición de línea pi completos. En otras palabras en un modo, por ejemplo un primer modo, una velocidad a la cual se transporta un objeto a través del haz emitido en relación con la velocidad de rotación del haz permite el establecimiento de una línea pi a través de un punto en el objeto. En otro modo, por ejemplo un segundo modo, la velocidad a la cual se transporta el objeto a través del haz emitido en relación con la velocidad de rotación del haz no permite el establecimiento de una línea pi a través del punto en el objeto. En una realización de ejemplo, la velocidad del sistema de transporte puede ser aproximadamente 15 cm/s en el primer modo y aproximadamente 30 cm/s en el segundo modo.

La figura 6 ilustra con más detalle la diferencia en modalidades de generación de imágenes entre el primer modo y el segundo modo. En un primer modo 601, el objeto 130 es transportado a una velocidad de aproximadamente 15 cm/s. En el primer modo 601, las espirales vecinas son contiguas o se superponen para indicar que no hay brechas en la cobertura. En el segundo modo 602, el objeto 130 se transporta a una velocidad de aproximadamente 30 cm/s. En el segundo modo 602, la cobertura de escaneo no es contigua y las áreas sin cobertura de escaneo se producen entre espirales vecinas. El espacio abierto indica que la cobertura es incompleta, es decir, datos de medición que corresponden a cada punto en el objeto 130 no se obtienen sobre unos 180 grados completos.

Un pórtico giratorio de ejemplo de acuerdo con diversas realizaciones se representa en las figuras 7a y 7b. El pórtico 740 incluye una abertura u orificio 745 central a través del cual pueden pasar objetos en relación con un sistema de transporte como se discutió anteriormente. La fuente 750 de rayos X puede ubicarse en el pórtico 740, y el arreglo 760 de detectores puede ubicarse sustancialmente opuesto a la fuente de rayos X a través de la abertura.

En algunas realizaciones, se puede superponer un recubrimiento tal como una lámina 741, 742, 743 de metal sobre uno o más elementos del arreglo 760 de detectores. Los elementos 741, 742, 743 recubiertos pueden ser sensibles a diferente energía de radiación que los elementos expuestos. Con estos elementos de detectores de energía secundaria interpolados dentro del arreglo 760 de detectores principal, realizaciones enseñadas en este documento pueden ser capaces de medir propiedades de volumen tales como número atómico o composición elemental. La introducción de elementos de detectores de energía secundaria puede dejar brechas en el conjunto de datos cuando se realiza una reconstrucción de datos volumétricos para una propiedad que requiere radiación de baja energía tal como densidad. Las brechas en los datos volumétricos pueden llenarse mediante interpolación de valores vecinos, promediando, o mediante cualquier otro método adecuado.

La figura 8 ilustra una geometría y relación de objetivo 850 de fuente de rayos X y un arreglo 860 de detectores de acuerdo con algunas realizaciones. En algunas realizaciones, el objetivo 850 de fuente de rayos X se activa mediante un haz 852 de electrones de alta energía desde una fuente 851 de electrones. Por ejemplo, se puede dirigir un haz 852 de electrones para que incida sobre el objetivo 850, que responde emitiendo rayos X en direcciones 4n. Se pueden usar colimadores (no se muestran) para formar la radiación emitida en un haz de abanico, haz cónico, haz de lápiz, u otro haz conformado según se dicte por los requisitos de aplicación específica. El haz conformado de radiación entra en una región 822 de examen a través de la cual pasa un objeto. Un arreglo 860 de detectores puede ubicarse diametralmente opuesto al punto de emisión de radiación y puede responder al haz atenuado de radiación. Por ejemplo, los detectores a lo largo de los brazos 860a y 860b del arreglo 860 de detectores detectan rayos X en el haz de abanico generado a lo largo del brazo 850a, por ejemplo, el haz 852 de abanico emitido por la ubicación 855 de fuente de rayos X. De acuerdo con diversas realizaciones, el plano definido por el arreglo de detectores se puede girar en un ángulo 870 con respecto al plano definido por el objetivo 850 de fuente de rayos X. La rotación en un ángulo 870 puede ayudar a evitar una situación en la cual los rayos X emitidos desde el objetivo 850 de fuente de rayos X sean bloqueados por un brazo del arreglo de detectores antes de pasar a través de la región 822 de examen. Por ejemplo, la radiación emitida en la ubicación 855 se bloqueará en la superficie exterior del brazo 860c detector si el ángulo 870 de rotación es cero. Al introducir un ángulo 870 de rotación de no cero, la radiación es libre de pasar a la región 822 de examen antes de incidir en los brazos 860a y 860b detectores como se describió anteriormente. El haz 852 de electrones se puede direccionar para controlar y barrer el objetivo 850 de fuente de rayos X incluyendo la ubicación 855. En realizaciones de ejemplo donde el objetivo 850 de fuente de rayos X incluye múltiples elementos dirigibles, el haz 852 de electrones de escaneo se puede configurar además para irradiar algunos o todos los elementos dirigibles. En algunas realizaciones, una multitud de elementos dirigibles pueden estar dispuestos en ángulos a lo largo de una trayectoria de al menos 180° alrededor de la dirección de transporte de un objeto.

El objetivo 850 de fuente de rayos X y arreglo 860 de detectores son adecuados para usar en el sistema 100 de generación de imágenes. En esta realización, el haz de electrones 852 desde la fuente 851 de electrones se barre a través de la superficie del objetivo 850 de fuente de rayos X para provocar la emisión de rayos X en un rango angular de menos de 180° o al menos 180° alrededor de la dirección de transporte del objeto 130. Igualmente, la velocidad de transporte de un objeto en relación con la velocidad de escaneo del haz de electrones para provocar emisión de rayos X desde el objetivo 850 de fuente de rayos X se controla para proporcionar una modalidad de generación de imágenes con un paso aproximadamente igual a 1 o mayor que 1.

La figura 9 ilustra una geometría de fuente de rayos X y detector de ejemplo de acuerdo con algunas realizaciones enseñadas en este documento. En algunas realizaciones, la fuente de rayos X y detector están ambos fijos en su ubicación y no giran. Como se muestra en la figura 9, un arreglo 960 de detectores puede tener múltiples segmentos que forman una conformación en L o una conformación de grapa para cubrir un mayor complemento de ángulos alrededor de un objeto 130. En algunos sistemas de ejemplo, se pueden incluir múltiples detectores 960, 961 dentro de un único sistema en diferentes ubicaciones a lo largo del túnel 122 atravesado por el objeto 130. Un sistema de ejemplo que usa fuentes de rayos X y detectores fijos (es decir, no giratorios o móviles) puede incluir múltiples fuentes 950, 951, 952, 953 de rayos X que cada una emite haces de radiación hacia los detectores 960, 961. Las fuentes 950, 951, 952, 953 de rayos X pueden controlarse de tal manera que solo una fuente de rayos X emita hacia un detector dado en cualquier punto en el tiempo de tal manera que los datos de medición recibidos puedan asociarse correctamente con la fuente de rayos X correcta. Múltiples fuentes 950, 951, 952, 953 de rayos X pueden estar sesgadas de tal manera que el rango de ángulos entre una fuente de rayos X dada y arreglo de detectores no se duplique por otra combinación de fuente de rayos X y detector. Será evidente para un experto en la técnica que se podría disponer cualquier número de fuentes de rayos X y arreglos de detectores dentro de un sistema de generación de imágenes para lograr cualquier cobertura angular total dictada por las especificaciones de la aplicación. De acuerdo con diversas realizaciones, las fuentes 950, 951, 952, 953 pueden ser objetivos extendidos que emiten rayos X cuando son estimulados por un haz de electrones de alta energía como se describió anteriormente en relación con la figura 8. En tales realizaciones, se pueden configurar una o más fuentes de haz de electrones fijas para irradiar posiciones a lo largo de los objetivos extendidos. En algunas realizaciones, cada objetivo extendido puede extenderse a través de un rango de ángulos de menos de 180°, al menos 180°, o más de 180° alrededor de la dirección de transporte de un objeto.

Las fuentes 950, 951, 952, 953 de rayos X y detectores 960, 961 son adecuados para usar en el sistema 100 de generación de imágenes. En esta realización, las fuentes 950, 951, 952, 953 de rayos X se controlan para emitir y los detectores 960, 961 se controlan para recibir rayos X en un rango de ángulos de menos de 180° o al menos 180° alrededor de la dirección de transporte del objeto 130. Igualmente, se controla la velocidad de transporte de un objeto en relación con la velocidad de la secuencia de emisión y detección de rayos X para proporcionar una modalidad de generación de imágenes con un paso aproximadamente igual a 1 o mayor que 1.

La figura 10 ilustra un diagrama de flujo de una reconstrucción de imagen de un volumen de un objeto a partir de un patrón de radiación de haz cónico. En la etapa 1002, se controla la velocidad de un sistema de transporte para transportar un objeto. La reconstrucción 1000 de imagen también incluye una etapa 1004 de recibir datos de medición indicativos de una interacción de la radiación de rayos X desde un haz cónico con al menos una porción de un objeto dispuesto en un camino de escaneo del mismo. Los datos de medición son insuficientes para cobertura de línea pi completa debido a una velocidad de recorrido del objeto en relación con el camino de escaneo del haz cónico. En algunas realizaciones, la etapa 1006 se puede realizar para inicializar una metodología de reconstrucción iterativa aplicando una metodología de reconstrucción directa a los datos de medición para derivar datos volumétricos reconstruidos iniciales. En algunas realizaciones, se puede evitar o no usar una metodología de reconstrucción directa. La reconstrucción 1000 de imagen también incluye una etapa 1008 de computar datos volumétricos reconstruidos representativos de un volumen del objeto aplicando al menos una iteración de una metodología de reconstrucción iterativa a los datos de medición para derivar los datos volumétricos reconstruidos. La reconstrucción 1000 de imagen también incluye una etapa 1010 de computar una imagen volumétrica del volumen del objeto con base en los datos volumétricos reconstruidos. En algunas realizaciones, se puede realizar una etapa 1012 para mostrar en una pantalla la imagen volumétrica o almacenar la imagen volumétrica o los datos volumétricos reconstruidos.

La figura 10 se describe a continuación con mayor detalle en relación con la figura 1. En la etapa 1002, el dispositivo 140 informático controla la velocidad del sistema 120 de transporte para transportar el objeto 130. En la etapa 1004, los datos de medición se reciben en el dispositivo 140 informático desde el detector 160. Los datos desde el detector 160 son indicativos de una interacción de radiación de rayos X desde un haz cónico de la fuente 150 de rayos X con al menos una porción del objeto 130. Los datos de medición son insuficientes para cobertura de línea pi completa debido a una velocidad de recorrido del objeto 130 a través del sistema 120 de transporte en relación con el camino de escaneo del haz cónico.

En algunas realizaciones, se realiza una etapa 1006. En la etapa 1006, una metodología de reconstrucción iterativa es inicializada por el dispositivo 140 informático aplicando una metodología de reconstrucción directa a los datos de medición para derivar datos volumétricos reconstruidos iniciales.

En la etapa 1008, los datos volumétricos reconstruidos representativos de un volumen del objeto 130 son computados por el dispositivo 140 informático aplicando al menos una iteración de una metodología de reconstrucción iterativa a los datos de medición para derivar los datos volumétricos reconstruidos.

En la etapa 1010, una imagen volumétrica del volumen del objeto 130 es computada por el dispositivo 140 informático con base en los datos volumétricos reconstruidos.

En algunas realizaciones, se realiza una etapa 1012. En la etapa 1012, la imagen volumétrica se visualiza en una pantalla 142 o se almacena la imagen volumétrica o datos volumétricos reconstruidos. Como se describirá con mayor detalle a continuación, la imagen volumétrica o datos volumétricos reconstruidos se pueden almacenar en una memoria 1106 o almacenamiento 1124.

La figura 11 es un diagrama de bloques de un dispositivo 140 informático de ejemplo que puede usarse para implementar realizaciones de ejemplo de los métodos y sistemas de reconstrucción de imágenes descritos en este documento. Descripciones y elementos del dispositivo 140 informático a continuación pueden ser aplicables a cualquier dispositivo informático descrito anteriormente con referencia a realizaciones previas. El dispositivo 140 informático incluye uno o más medios legibles por ordenador no transitorios para almacenar una o más instrucciones ejecutables por ordenador o software para implementar realizaciones de ejemplo. Los medios legibles por ordenador no transitorios pueden incluir, pero no se limitan a, uno o más tipos de memoria de hardware, medios tangibles no transitorios (por ejemplo, uno o más discos de almacenamiento magnético, uno o más discos ópticos, una o más unidades flash, uno o más discos de estado sólido), y similares. Por ejemplo, la memoria 1106 incluida en el dispositivo 140 informático puede almacenar instrucciones legibles por ordenador y ejecutables por ordenador o software para implementar realizaciones de ejemplo del sistema 100 de generación de imágenes. El dispositivo 140 informático también incluye procesador 145 configurable o programable, y núcleos 1104 asociados y puede incluir uno o más procesadores 1102' configurables o programables adicionales y núcleos 1104' asociados (por ejemplo, en el caso de sistemas de ordenador que tienen múltiples procesadores o núcleos), para ejecutar instrucciones legibles por ordenador y ejecutables por ordenador o software almacenado en la memoria 1106 y otros programas para controlar el hardware de sistema. El procesador 145 y procesadores 1102' pueden ser cada uno un procesador de único núcleo o procesador de múltiples núcleos (1104 y 1104').

La virtualización puede emplearse en el dispositivo 140 informático de tal manera que la infraestructura y recursos en el dispositivo informático puedan compartirse dinámicamente. Se puede proporcionar una máquina 1114 virtual para manejar un proceso que se ejecuta en múltiples procesadores de tal manera que el proceso parezca estar usando solo un recurso informático en lugar de múltiples recursos informáticos. También se pueden usar múltiples máquinas virtuales con un procesador.

La memoria 1106 puede incluir una memoria de sistema de ordenador o memoria de acceso aleatorio, tal como DRAM, SRAM, EDO RAM, y similares. La memoria 1106 puede incluir también otros tipos de memoria, o combinaciones de las mismas. En algunas realizaciones, la memoria 1106 se puede usar para almacenar datos 1105 de medición o datos 1107 volumétricos reconstruidos.

Un usuario puede interactuar con el dispositivo 130 informático a través del dispositivo 142 de presentación visual, tal como un monitor de ordenador, que puede mostrar una o más interfaces 1122 gráficas de usuario, que pueden proporcionarse de acuerdo con realizaciones de ejemplo. El dispositivo 140 informático puede incluir otros dispositivos de E/S para recibir entrada desde un usuario, por ejemplo, un teclado o cualquier interfaz 1108 táctil multipunto adecuada, un dispositivo 1110 señalador (por ejemplo, un ratón), un micrófono 1128, o un dispositivo 1132 de captura de imágenes (por ejemplo, una cámara o escáner). La interfaz 1108 táctil multipunto (por ejemplo, teclado, almohadilla de pin, escáner, pantalla táctil, etc.) y el dispositivo 1110 señalador (por ejemplo, ratón, lápiz óptico, etc.) pueden acoplarse al dispositivo 142 de presentación visual. El dispositivo 140 informático puede incluir otros periféricos de E/S convencionales adecuados.

El dispositivo 140 informático también puede incluir uno o más dispositivos 1124 de almacenamiento, tal como un disco duro, CD-ROM, u otro medio legible por ordenador, para almacenar datos e instrucciones legibles por ordenador o software que implementan realizaciones de ejemplo de un sistema 100 de generación de imágenes. Por ejemplo, el almacenamiento 1124 puede almacenar una o más implementaciones de códigos 1123 ejecutables de reconstrucción directa o códigos 1125 ejecutables de reconstrucción iterativa que se discuten además anteriormente en relación con la figura 1. El dispositivo 1124 de almacenamiento de ejemplo también puede almacenar una o más bases de datos para almacenar cualquier información adecuada requerida para implementar realizaciones de ejemplo. Por ejemplo, el dispositivo 1124 de almacenamiento de ejemplo puede almacenar una o más bases 1126 de datos para almacenar información, tal como velocidad de sistema de transporte, ítems escaneados, número de activaciones de alarma, información de sensor, geometría de sistema, calibración de fuente de rayos X, tiempo desde último mantenimiento de sistema, uso de por vida, o cualquier otra información que va a ser usada por realizaciones del sistema 100. Las bases de datos pueden actualizarse manual o automáticamente en cualquier tiempo adecuado para agregar, eliminar, o actualizar uno o más ítems de datos en las bases de datos.

El dispositivo 140 informático puede incluir una interfaz 1112 de red que se puede usar para transmitir o recibir datos, o comunicarse con otros dispositivos, en cualquiera de las realizaciones de ejemplo descritas en este documento. La interfaz 1112 de red se puede configurar para interconectar a través de uno o más dispositivos 1120 de red con una o más redes, por ejemplo, red de área local (LAN), red de área amplia (WAN) o el Internet a través de una variedad de conexiones que incluyen, pero no se limitan a, líneas telefónicas estándar, enlaces de LAN o WAN (por ejemplo, 802.11, T1, T3, 56kb, X.25), conexiones de banda ancha (por ejemplo, ISDN, retraso de marco, ATM), conexiones inalámbricas, red de área de controlador (CAN), o algunas combinación de cualquiera o todos los anteriores. En realizaciones de ejemplo, el dispositivo 140 informático puede incluir una o más antenas 1130 para facilitar la comunicación inalámbrica (por ejemplo, a través de la interfaz de red) entre el dispositivo 140 informático y una red. La interfaz 1112 de red puede incluir un adaptador de red incorporado, tarjeta de interfaz de red, tarjeta de red PCMCIA, adaptador de red de bus de tarjeta, adaptador de red inalámbrico, adaptador de red USB, módem o cualquier otro dispositivo adecuado para interconectar el dispositivo 140 informático a cualquier tipo de red capaz de comunicación y de realizar las operaciones descritas en este documento. Además, el dispositivo 140 informático puede ser cualquier sistema de ordenador, tal como una estación de trabajo, ordenador de escritorio, servidor, ordenador portátil, ordenador de mano, ordenador tipo tableta (por ejemplo, el ordenador tipo tableta iPad™), dispositivo móvil informático o de comunicación (por ejemplo, el dispositivo de comunicación iPhone™), dispositivos corporativos internos, u otra forma de dispositivo informático o de telecomunicaciones que sea capaz de comunicación y que tenga suficiente potencia de procesador y capacidad de memoria para realizar las operaciones descritas en este documento.

El dispositivo 140 informático puede ejecutar cualquier sistema 1116 operativo, tal como cualquiera de las versiones de los sistemas operativos Windows® Microsoft®, las diferentes entregas de los sistemas operativos Unix y Linux, cualquier versión de MacOS® para ordenadores Macintosh, cualquier sistema operativo embebido, cualquier sistema operativo en tiempo real, cualquier sistema operativo de código abierto, cualquier sistema operativo registrado, o cualquier otro sistema operativo capaz de ejecutarse en el dispositivo informático y realizar las operaciones descritas en este documento. En realizaciones de ejemplo, el sistema 1116 operativo puede ejecutarse en modo nativo o modo emulado. En una realización de ejemplo, el sistema 1116 operativo puede ejecutarse en una o más instancias de máquinas en la nube.

La figura 12 ilustra un diagrama de red de un sistema 1200 distribuido para obtener y reconstruir datos de generación de imágenes volumétricas, de acuerdo con una realización de ejemplo. El sistema 1200 distribuido permite la monitorización remota del sistema 100 de generación de imágenes. De esta manera, un operador remoto, inspector o supervisor puede monitorizar o revisar objetos sometidos a examen en tiempo real. El sistema 1200 puede incluir una red 1205, múltiples terminales de interfaz tales como un terminal 1210 de interfaz de usuario o un terminal 1220 de interfaz remota, un servidor 1230, base 1240 de datos y el sistema 100 de generación de imágenes. Cada uno de los terminales 1210, 1220 de interfaz remota o de usuario, servidor 1230, base 1240 de datos, y sistema 100 de generación de imágenes está en comunicación con la red 1205. Las siguientes descripciones y elementos de los miembros del sistema 1200 o red 1205 que incluyen terminales 1210, 1220 de interfaz pueden aplicarse a cualquier dispositivo informático descrito anteriormente con referencia a realizaciones previas.

En una realización de ejemplo, una o más porciones de red 1205 pueden ser una red ad hoc, una intranet, una extranet, una red privada virtual (VPN), una red de área local (LAN), una LAN inalámbrica (WLAN), una red de área amplia (WAN), una red de área amplia inalámbrica (WWAN), una red de área metropolitana (MAN), una porción del Internet, una porción de la red telefónica pública conmutada (PSTN), una red de telefonía celular, una red inalámbrica, una red WiFi, una red WiMax, cualquier otro tipo de red, o una combinación de dos o más de tales redes.

Los terminales 1210, 1220 de interfaz pueden incluir, pero no se limitan a, estaciones de trabajo, ordenadores, ordenadores de propósito general, aparatos de Internet, dispositivos de mano, dispositivos inalámbricos, dispositivos portátiles, ordenadores de uso personal, teléfonos celulares o móviles, asistentes digitales portátiles (PDAs), tabletas, ordenadores ultraligeros, ordenadores transportables, ordenadores portables, ordenadores de escritorio, sistemas multiprocesador, electrónica de consumo programable o basada en microprocesador, PCs de red, miniordenadores, teléfonos inteligentes, y similares. Los terminales 1210, 1220 de interfaz pueden ser parte de la infraestructura de sistema y permitir el cómputo de una operación de reconstrucción de datos volumétricos o visualización de los resultados de dicha operación. Al ser parte de la infraestructura del sistema, los terminales 1210, 1220 de interfaz pueden instalarse dentro del sistema o pueden instalarse u operativos fuera del sistema. Por ejemplo, un terminal 1220 de interfaz remota puede ser un dispositivo móvil que un usuario puede usar a distancia desde el sistema para realizar cómputos, visualizaciones, u otras actividades. En otro ejemplo, el terminal 1210, 1220 de interfaz puede instalarse en un área lejos de un sistema de generación de imágenes para aislar al usuario del público o para permitir que un único usuario realice cómputo o visualización para múltiples sistemas al mismo tiempo. Los terminales 1210, 1220 de interfaz pueden incluir uno o más componentes descritos en relación con el dispositivo 140 informático que se muestra en la figura 11. En algunas realizaciones, el terminal 1210, 1220 de interfaz puede integrarse en el sistema 100 de generación de imágenes.

Los terminales 1210, 1220 de interfaz también pueden incluir diversos dispositivos externos o periféricos para ayudar en la realización de cómputo o visualización. Ejemplos de dispositivos periféricos incluyen, pero no se limitan a, monitores, monitores de pantalla táctil, dispositivos de clic (por ejemplo, ratón), dispositivos de entrada (por ejemplo, teclado), impresoras, y similares.

Cada uno de los terminales 1210, 1220 de interfaz puede conectarse a la red 1205 a través de una conexión cableada o inalámbrica. Cada uno de los terminales 1210, 1220 de interfaz puede incluir una o más aplicaciones o sistemas tales como, pero no se limitan a, modelos computacionales, una interfaz gráfica de usuario, una aplicación de control de sistema de generación de imágenes, una aplicación de control de sistema de transporte, medios para activar una alarma, y similares. En una realización de ejemplo, el terminal 1210, 1220 de interfaz puede realizar todas las funcionalidades descritas en este documento.

En otras realizaciones, un código de cómputo, reconstrucción, o visualización tal como un código 1123 ejecutable de reconstrucción directa o un código 1125 ejecutable de reconstrucción iterativa puede incluirse en el terminal 1210, 1220 de interfaz mientras el servidor 1230 realiza otras funcionalidades descritas en este documento. En aún otra realización, el terminal 1210, 1220 de interfaz puede realizar algunas de las funcionalidades, y el servidor 1230 incluye un código de cómputo, reconstrucción, o visualización tal como un código 1123 ejecutable de reconstrucción directa o un código 1125 ejecutable de reconstrucción iterativa. Por ejemplo, el terminal 1210, 1220 de interfaz puede computar imágenes reconstruidas para mostrar a un usuario mientras que el servidor 1230 controla un motor de accionamiento para ajustar la velocidad de un sistema 120 de transporte en el sistema 100 de generación de imágenes. El terminal 1210, 1220 de interfaz o servidor 1230 puede realizar elementos de las metodologías o sistemas descritos anteriormente con referencia a la figura 1 incluyendo, pero no limitado a, recibir datos de medición y reconstrucciones informáticas.

Cada uno del servidor 1230, y bases 1240 de datos, está conectado a la red 1205 a través de una conexión cableada o inalámbrica. El servidor 1230 incluye uno o más ordenadores o procesadores configurados para comunicarse con el terminal 1210, 1220 de interfaz, o bases 1230 de datos a través de la red 1205. El servidor 1230 aloja una o más aplicaciones o sitios web a los que se accede mediante el terminal 1210, 1220 de interfaz o facilita el acceso al contenido de las bases 1240 de datos.

Las bases 1240 de datos incluyen uno o más dispositivos de almacenamiento para almacenar datos o instrucciones (o código) para uso por el servidor 1230, o terminal 1210, 1220 de interfaz. Las bases 1240 de datos y servidor 1230 pueden estar ubicados en una o más ubicaciones distribuidas geográficamente entre sí o desde el terminal 1210, 1220 de interfaz. Alternativamente, las bases 1240 de datos pueden incluirse dentro del servidor 1230.

La figura 13 ilustra un diagrama de flujo de una reconstrucción de imagen de un volumen de un objeto a partir de un patrón de radiación de haz cónico en un sistema con dos modos de operación. Un operador puede seleccionar el modo de operación en el cual operar el sistema 100 de generación de imágenes en cualquier tiempo con base en una variedad de factores. Por ejemplo, los factores pueden incluir la profundidad de cola de objetos que van a ser generados en imagen, nivel de amenaza de seguridad según se determina por el Departamento de Seguridad Nacional u otras agencias gubernamentales, o diferentes protocolos de seguridad junto con otros factores. Se realiza una de las etapas 1301 y 1302. Al seleccionar la etapa 1301, se opera un dispositivo de generación de imágenes en un primer modo para controlar la velocidad de un sistema de transporte en relación con un camino de escaneo para hacer que un arreglo de detectores detecte datos de medición que son suficientes para cobertura de línea pi completa de al menos una porción de un objeto. La modalidad de generación de imágenes en este modo tiene un paso menor que o igual a 1. Al seleccionar la etapa 1302, se opera un dispositivo de generación de imágenes en un segundo modo para controlar la velocidad de un sistema de transporte en relación con un camino de escaneo para hacer que un arreglo de detectores detecte datos de medición que son insuficientes para cobertura de línea pi completa de al menos una porción de un objeto. La modalidad de generación de imágenes en este modo tiene un paso mayor que 1.

En la etapa 1304, se reciben datos de medición indicativos de una interacción de radiación de rayos X desde un haz cónico con al menos una porción de un objeto dispuesto en el camino de escaneo del mismo. En algunas realizaciones, se puede realizar una etapa 1306 para inicializar una metodología de reconstrucción iterativa aplicando una metodología de reconstrucción directa a los datos de medición para derivar datos volumétricos reconstruidos iniciales. En algunas realizaciones, se puede evitar o no usar una metodología de reconstrucción directa. La reconstrucción 1300 de imagen también incluye una etapa 1308 de computar datos volumétricos reconstruidos representativos de un volumen del objeto aplicando al menos una iteración de una metodología de reconstrucción iterativa a los datos de medición para derivar los datos volumétricos reconstruidos. La reconstrucción 1300 de imagen también incluye una etapa 1310 de computar una imagen volumétrica del volumen del objeto con base en los datos volumétricos reconstruidos. En algunas realizaciones, se puede realizar una etapa 1312 para mostrar en una pantalla la imagen volumétrica o almacenar la imagen volumétrica o los datos volumétricos reconstruidos.

La figura 13 se describe a continuación con mayor detalle en relación con la figura 1. En la etapa 1301, el dispositivo 140 informático opera el dispositivo 100 de generación de imágenes en un primer modo para controlar la velocidad del sistema 120 de transporte para transportar el objeto 130. La velocidad del sistema 120 de transporte hace que el detector 160 detecte datos de medición que son suficientes para cobertura de línea pi completa de al menos una porción del objeto 130. Alternativamente a la etapa 1301, se puede realizar la etapa 1302. En la etapa 1302, el dispositivo 140 informático opera el dispositivo 100 de generación de imágenes en un segundo modo para controlar una velocidad del sistema 120 de transporte para transportar el objeto 130. La velocidad del sistema 120 de transporte hace que el detector 160 detecte datos de medición que son insuficientes para cobertura de línea pi completa de al menos una porción del objeto 130. En la etapa 1304, los datos de medición se reciben en el dispositivo 140 informático desde el detector 160. Los datos desde el detector 160 son indicativos de una interacción de radiación de rayos X desde un haz cónico de la fuente 150 de rayos X con al menos una porción del objeto 130.

En algunas realizaciones, se realiza una etapa 1306. En la etapa 1306, una metodología de reconstrucción iterativa es inicializada por el dispositivo 140 informático aplicando una metodología de reconstrucción directa a los datos de medición para derivar datos volumétricos reconstruidos iniciales.

En la etapa 1308, los datos volumétricos reconstruidos representativos de un volumen del objeto 130 son computados por el dispositivo 140 informático aplicando al menos una iteración de una metodología de reconstrucción iterativa a los datos de medición para derivar los datos volumétricos reconstruidos.

En la etapa 1310, una imagen volumétrica del volumen del objeto 130 es computada por el dispositivo 140 informático con base en los datos volumétricos reconstruidos.

En algunas realizaciones, se realiza una etapa 1312. En la etapa 1312, la imagen volumétrica se muestra en una pantalla 142 o la imagen volumétrica o datos volumétricos reconstruidos se almacenan en una memoria 1106 o un almacenamiento 1124.

La figura 14 ilustra un módulo 1400 de reconstrucción de imágenes que tiene componentes de hardware y software en el mismo. En algunas realizaciones, el módulo 1400 de reconstrucción de imágenes se puede usar en combinación con un dispositivo 1410 de generación de imágenes para realizar aspectos de la presente divulgación. En algunas realizaciones, el módulo 1400 de reconstrucción de imágenes puede incluir una unidad 145 de procesamiento, almacenamiento 1124, y memoria 1106. Elementos del módulo 1400 de reconstrucción de imágenes tales como la unidad 145 de procesamiento, almacenamiento 1124, y memoria 1106 pueden operar como se describió anteriormente con referencia a, por ejemplo, las figuras 1 y 11. Por ejemplo, la memoria 1106 puede contener datos 1105 de medición o datos 1107 reconstruidos mientras que el almacenamiento 1124 se puede usar para almacenar una o más implementaciones de un código 1123 ejecutable de reconstrucción directa o un código 1125 ejecutable de reconstrucción iterativa. El módulo 1400 de reconstrucción de imágenes se puede acoplar operativamente al dispositivo 1410 de generación de imágenes usando una conexión 1402 cableada o inalámbrica. Alternativamente, el módulo de reconstrucción de imágenes se puede instalar dentro del dispositivo 1410 de generación de imágenes. El módulo 1400 de reconstrucción de imágenes se puede usar para actualizar un dispositivo de generación de imágenes para proporcionar capacidades de reconstrucción de imágenes como se describió previamente con referencia a las figuras 1 y 10. Es decir, un sistema que emplea el módulo 1400 de reconstrucción de imágenes y un dispositivo de generación de imágenes puede reconstruir datos volumétricos de un objeto usando datos de medición obtenidos desde un detector que es insuficiente para la cobertura de línea pi completa debido a una velocidad de recorrido del objeto en relación con un camino de escaneo de un haz cónico de una fuente de rayos X.

Al describir realizaciones de ejemplo, se usa terminología específica en aras de la claridad. Para propósitos de descripción, cada término específico está previsto para incluir al menos todos los equivalentes técnicos y funcionales que operan de una manera similar para lograr un propósito similar. Adicionalmente, en algunos casos donde una realización de ejemplo particular incluye una pluralidad de elementos de sistema, componentes de dispositivo o etapas del método, esos elementos, componentes o etapas pueden reemplazarse con un único elemento, componente o etapa. Igualmente, un único elemento, componente o etapa puede ser reemplazado con una pluralidad de elementos, componentes o etapas que sirvan al mismo propósito. Además, aunque se han mostrado y descrito realizaciones de ejemplo con referencias a realizaciones particulares de las mismas, los expertos normales en la técnica entenderán que se pueden hacer diversas sustituciones y alteraciones en forma y detalles en las mismas sin apartarse del alcance de la invención como se define por el conjunto anexo de reivindicaciones.

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema (100) de generación de imágenes que comprende:

un sistema (120) de transporte que comprende un transportador (124), para transportar un objeto al sistema de generación de imágenes;

una fuente (150) de rayos X configurada para emitir un haz cónico de radiación de rayos X en una pluralidad de puntos a lo largo de una trayectoria de al menos 180° alrededor del transportador en un camino (105) de escaneo helicoidal en relación con una dirección de transporte del objeto, para irradiar al menos una porción del objeto;

un arreglo (160) de detectores que tiene una altura de detector para detectar datos de medición indicativos de una interacción de la radiación de rayos X con la porción del objeto, el arreglo de detectores dispuesto en relación con la fuente de rayos X para detectar los datos de medición a lo largo del camino de escaneo helicoidal; y

una unidad (145) de procesamiento que tiene una unidad central de procesamiento programable para:

operar el sistema de generación de imágenes en uno de un primer modo o un segundo modo:

en donde en el primer modo el sistema de transporte transporta el objeto a una primera velocidad de tal manera que el avance del objeto en relación con el camino de escaneo helicoidal dividido por la altura de detector da como resultado recolección de datos de medición que son suficientes para cobertura de línea pi completa; y

en donde en el segundo modo el sistema de transporte transporta el objeto a una segunda velocidad de tal manera que el avance del objeto en relación con el camino de escaneo helicoidal dividido por la altura de detector da como resultado recolección de datos de medición que son insuficientes para cobertura de línea pi completa debido a la segunda velocidad de recorrido del objeto en relación con el camino de escaneo helicoidal del haz cónico; y computar datos volumétricos reconstruidos representativos de un volumen del objeto aplicando al menos una iteración de una metodología de reconstrucción iterativa a los datos de medición para derivar los datos volumétricos reconstruidos.

2. El sistema de generación de imágenes de la reivindicación 1, en donde la unidad de procesamiento es además programable para derivar una imagen volumétrica del volumen del objeto con base en los datos volumétricos reconstruidos, comprendiendo la imagen volumétrica un modelo tridimensional del volumen del objeto o una proyección bidimensional del volumen del objeto.

3. El sistema de generación de imágenes de la reivindicación 1, en donde los datos volumétricos reconstruidos comprenden datos de densidad de masa o datos de número atómico o ambos.

4. El sistema de generación de imágenes de la reivindicación 1, en donde la fuente de rayos X comprende una fuente (750) de rayos X de haz cónico acoplada a un pórtico (740) giratorio.

5. El sistema de generación de imágenes de la reivindicación 4, en donde el pórtico giratorio está configurado para girar la fuente de rayos X a través de un ángulo de al menos 180° alrededor de la dirección de transporte del objeto.

6. El sistema de generación de imágenes de la reivindicación 1, en donde la fuente de rayos X comprende un haz (852) de electrones de escaneo configurado para irradiar secuencialmente una pluralidad de objetivos (850) de rayos X dispuestos en una pluralidad de puntos a lo largo de una trayectoria de al menos 180° alrededor de la dirección de transporte del objeto.

7. El sistema de generación de imágenes de la reivindicación 1, en donde la fuente (950, 951, 952, 953) de rayos X comprende una pluralidad de haces de electrones fijos configurados para irradiar una pluralidad de objetivos de rayos X dispuestos en una pluralidad de puntos a lo largo de una trayectoria de al menos 180° alrededor de la dirección de transporte del objeto.

8. El sistema de generación de imágenes de la reivindicación 1, en donde la unidad de procesamiento es programable para:

inicializar la reconstrucción iterativa usando una salida desde una reconstrucción de retroproyección filtrada u otra técnica directa aplicada a los datos de medición; y

realizar al menos una iteración basada en la reconstrucción iterativa inicializada.

9. El sistema de generación de imágenes de la reivindicación 8, en donde la reconstrucción de retroproyección filtrada u otra técnica directa se aplica a los datos de medición recolectados en el segundo modo que son insuficientes para cobertura de línea pi completa.

10. El sistema de generación de imágenes de la reivindicación 1, en donde la línea pi a través del objeto conecta dos puntos diferentes a lo largo del camino de escane h li id l d t de un paso en una dirección axial.

11. El sistema de generación de imágenes de la reivindicación 1, en donde la segunda velocidad de transporte en relación con el camino de escaneo helicoidal en el segundo modo es mayor que la primera velocidad de transporte en relación con el camino de escaneo helicoidal en el primer modo.

12. Un método para reconstruir una imagen de un volumen de un objeto a partir de un patrón de radiación de haz cónico, que comprende:

operar el sistema de generación de imágenes de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11; y

computar, usando la al menos una unidad de procesamiento, una imagen volumétrica del volumen del objeto con base en los datos volumétricos reconstruidos.

13. El método de la reivindicación 12, en donde una línea pi a través del objeto conecta dos puntos diferentes a lo largo del camino de escaneo helicoidal dentro de un paso en una dirección axial.

14. El método de la reivindicación 12, en donde el cómputo comprende:

inicializar la metodología de reconstrucción iterativa usando una salida desde una reconstrucción de retroproyección filtrada u otra técnica directa aplicada a los datos de medición para proporcionar una reconstrucción iterativa inicializada; y

realizar al menos una iteración basada en la reconstrucción iterativa inicializada.

15. El método de la reivindicación 14, en donde la reconstrucción de retroproyección filtrada u otra técnica directa se aplica a los datos de medición recolectados en el segundo modo que son insuficientes para cobertura de línea pi completa.

16. El sistema de generación de imágenes de la reivindicación 1, en donde la unidad de procesamiento es programable para:

inicializar la metodología de reconstrucción iterativa usando un conjunto uniforme o un conjunto vacío; y realizar al menos una iteración basada en la reconstrucción iterativa inicializada.

17. El método de la reivindicación 12, en donde el cómputo comprende:

inicializar la metodología de reconstrucción iterativa usando un conjunto uniforme o un conjunto vacío; y realizar al menos una iteración basada en la reconstrucción iterativa inicializada.