JP2001520376A - CT Target Detection Using Normal Surface - Google Patents
CT Target Detection Using Normal SurfaceInfo
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Abstract
(57)【要約】 画像再構成に無関係なデータを排除することにより1時間あたりに700個の処理能力でCT荷物検査を行うものである。 【解決手段】しきい値を使用することで、視野内におけるシステムコンベヤのような物体があったとしても空スキャン較正を実行することができる。スキャナーはシート状爆発物をうまく検出できる形状をしている。また本システムは暗電流および温度依存電流オフセットで補正を行うものである。 (57) [Summary] CT baggage inspection is performed at a processing capacity of 700 pieces per hour by eliminating data unrelated to image reconstruction. The use of thresholds allows sky scan calibration to be performed even with objects such as a system conveyor in the field of view. The scanner is shaped to detect sheet explosives well. In addition, the present system performs correction using the dark current and the temperature-dependent current offset.
Description
【0001】[0001]
本発明は、一般的にはコンピュータ断層撮影(以下、CTとも呼ぶ)用スキャ
ナ、そして特にはCT技術を用いた荷物スキャニングシステムに関する。The present invention relates generally to computer tomography (CT) scanners, and more particularly to a luggage scanning system using CT technology.
【0002】[0002]
商用旅客機で荷物を載せる前に手荷物やかばん等内に爆発物や搭載禁止品の存
在を検出するために、X線を用いた様々な荷物スキャニングシステムが良く知ら
れている。材料の密度を測定する技術としては、X線をその材料に照射して全体
の吸収量を測定することが一般的である。多くの爆発物に用いられる材料の密度
は荷物に普通に使われる材料の密度と異なる範囲にある特徴をもっているので、
X線装置を用いて爆発物を検出することは一般に可能である。 今日使われているほとんどのX線荷物スキャニングシステムは「ラインスキャ
ナー」型のシステムであって、定置式X線源(以下、単に源とも呼ぶ)、定置式
リニア検出アレーおよびスキャナー間に荷物を通過させるためのX線源と検出ア
レー間との間で荷物運ぶための定置式コンベヤベルトを備えているのが一般的で
ある。X線源は荷物を透過しまたは荷物により部分的に弱められて検出アレーで
受け取られるX線ビームを発生する。各検出インターバルでは、検出アレーは、
X線ビームを透過させる荷物を二次元的に分割した密度の積分として表されるデ
ータを発生し、このデータは一以上の2次元ラスターラインを形成するために利 用される。コンベヤベルトにより荷物が該定置式源と検出アレーとを通過した際
に、スキャナーは定置式検出アレーによってみたときの荷物の密度を表す二次元
画像を発生する。人であるオペレータが判断できるようにするために、この密度
画像は普通は表示される。Various luggage scanning systems using X-rays are well known for detecting the presence of explosives or prohibited articles in baggage, bags, etc. before loading luggage on commercial passenger aircraft. As a technique for measuring the density of a material, it is general to measure the overall absorption by irradiating the material with X-rays. Because the density of materials used in many explosives has a range that differs from the density of materials commonly used in luggage,
It is generally possible to detect explosives using X-ray equipment. Most X-ray luggage scanning systems in use today are of the "line scanner" type, where the luggage passes between a stationary X-ray source (hereinafter simply referred to as the source), a stationary linear detection array and a scanner. It is common to have a stationary conveyor belt for carrying luggage between the X-ray source and the detection array. The x-ray source produces an x-ray beam that is transmitted through the package or partially attenuated by the package and received by the detection array. At each detection interval, the detection array is
Generates data expressed as an integral of the density of a two-dimensionally divided package that transmits the x-ray beam, and is used to form one or more two-dimensional raster lines. As the goods pass by the conveyor belt through the stationary source and the detection array, the scanner generates a two-dimensional image representing the density of the goods as viewed by the stationary detection array. This density image is usually displayed so that a human operator can make a decision.
【0003】 デュアルエネルギーX線源を利用した技術は、単なる密度計測にとどまらず材
料の付加的な化学的特性をも提供するとして知られている。デュアルエネルギー
X線源を利用した技術は、2つの異なったレベルのX線源対する各材料における 吸収特性を計測することをからなる。これらの計測は材料の密度表示に加えて原
子数表示をも行う。X線CT画像のエネルギーの選択的再構成法についてのデュ
アルエネルギーX線源技術は、たとえば、アルバレズ・ロビンらによる「X線コ
ンピュータ断層撮影におけるエネルギーの選択的再構成法」,物理医学生命学会
紙,vol.21,No.5,733頁から744頁および米国特許5,132 ,998号において述べられている。 このようなデュアルエネルギーX線源技術は、荷物に爆発物があるかを検出す
るための荷物センサーに接続することを1つの目的としている。爆発物材料は既
知の原子数の範囲において特徴を有しており、よってこのデュアルエネルギーX
線源によって検出が可能である。このようなデュアルエネルギー源については同
時係属出願である米国特許出願08/671,202号「改良型デュアルエネル
ギー供給源(事件整理番号:ANA−094)」において説明されている。これ
は本願発明と同じ譲受人に譲渡され、参照としての記載は全体は本願の一部をな
すものとする。[0003] Techniques utilizing dual energy X-ray sources are known to provide more than just density measurement, but also additional chemical properties of the material. Techniques utilizing dual energy X-ray sources consist of measuring the absorption characteristics of each material for two different levels of X-ray sources. These measurements show the number of atoms in addition to the density of the material. Dual energy X-ray source techniques for selective energy reconstruction of X-ray CT images are described in, for example, "Selective reconstruction of energy in X-ray computed tomography" by Alvarez Robin et al. , Vol. Nos. 5,733 to 744 and U.S. Pat. No. 5,132,998. One purpose of such dual energy X-ray source technology is to connect to a luggage sensor for detecting whether there is an explosive in the luggage. Explosive materials are characterized over a known number of atoms, and thus this dual energy X
Detection is possible by the source. Such dual energy sources are described in co-pending U.S. patent application Ser. No. 08 / 671,202 entitled "Improved Dual Energy Source (Case No .: ANA-094)." It is assigned to the same assignee as the present invention, and the description by reference is incorporated in its entirety.
【0004】[0004]
プラスチック爆弾に対する荷物スキャニングシステムでは、プラスチック爆弾
は検出が困難な幾何形状内に閉じ込め入れられるので特に困難がある。航空機に
重大な被害を及ぼすほどの爆発物は少なくとも1ポンド以上の重量を有しており
、さらに荷物内の爆発物の向きを考慮しない限りX線スキャナーシステムによっ
て読み取ることができるに十分な長さ,幅,および高さを有しているものである
。しかし、航空機に十分な損傷を与えられるプラスチック爆弾は、二次元方向に
は十分に大きくても、一次元方向には極端に小さいものに形成される。たとえば
薄いシート内に形成されるような場合である。特に、システムを通過してしまう
ように薄いシートがX線ビームに平行となるように材料が配置されているときに
はプラスチック爆弾は画像中で爆発材であることがわからないので、爆発材を検
出することは困難を極める。 それゆえ、特にオペレータは疑わしい荷物に特に注意を払うことが要求される
。一方、このように特に注意を払うことでオペレータは特別な疲労を受け、また
不注意はいうまでもなくこの疲労により結果的に疑わしい荷物をシステムで見過
ごすことにもつながる。With luggage scanning systems for plastic bombs, plastic bombs are particularly difficult because they are trapped in difficult-to-detect geometries. Explosives that cause serious damage to an aircraft have a weight of at least one pound or more and are long enough to be read by an X-ray scanner system unless the orientation of the explosive in the luggage is considered. , Width, and height. However, a plastic bomb that can cause enough damage to an aircraft can be large enough in two dimensions but extremely small in one dimension. This is the case, for example, when it is formed in a thin sheet. Detect plastic explosives, especially when the material is positioned so that the thin sheet is parallel to the x-ray beam so that it can pass through the system, because plastic bombs are not known to be explosives in the image. Is extremely difficult. Therefore, in particular, operators are required to pay particular attention to suspicious loads. On the other hand, such special attention causes the operator to suffer particular fatigue and, let alone carelessness, this consequence may result in the system overlooking suspicious loads.
【0005】 従って、更に性能のよい荷物スキャナーを設計することに大きな価値を見出す
ことができる。たとえば、このような設計については、以下の米国特許に説明さ
れている。たとえば、ドン等(4,759,047号),グロックマン等(4,
884,289号),ツツイ等(5,132,988号),ペッシュマン等(5
,183,764号),コトウスキ等(5,247,561号),クルグ等(5
,319,547号),ペッシュマン等(5.367.552号),クルッグ等
(5,490,218号)およびヘイマンGmbH等(ドイツDE31 503
06 A1)である。 前記ペッシュマン等の5,183,764号および5.367.552号(以
下、それぞれ764号と552号と呼ぶ)において説明されているこれらの設計
うちの少なくとも1つは、商業的には開発段階であって、ここではインビジョン
・マシンと呼ぶこととする。 インビジョン・マシンは第三世代CTスキャナーを備えている。第三世代CT
スキャナーとは一般に、X線源と、環状プラットホームまたはディスクの半径方
向反対側にそれぞれが固定されるX線検出システムとを備えている。このディス
クはガントレ内に回転可能に取り付けられ、検出システムに対して物体開口部内
に配置される物体をX線が透過する間、回転軸周りに連続的に回転する。[0005] Thus, designing a better performing luggage scanner can find significant value. For example, such a design is described in the following U.S. Patents: For example, Don et al. (4,759,047), Glockman et al.
No. 884,289), Tsutsui et al. (5,132,988), Peshman et al.
, 183,764), Kotowski, etc. (5,247,561), Krug, etc. (5
319,547), Peshman et al. (5.367.552), Krug et al. (5,490,218) and Hayman GmbH etc. (DE 31 503, Germany)
06 A1). At least one of these designs described in the aforementioned Peshman et al. 5,183,764 and 5.367.552 (hereinafter referred to as 764 and 552, respectively) is commercially available at a developmental stage. Here, it is referred to as an invision machine. The Invision machine has a third generation CT scanner. Third generation CT
Scanners generally include an X-ray source and an X-ray detection system, each fixed to a radially opposite side of an annular platform or disk. The disc is rotatably mounted in the gantry and rotates continuously about an axis of rotation while x-rays penetrate an object located in the object opening relative to the detection system.
【0006】 検出システムは線形状の列(以下、アレーとも呼ぶ)をなす検出器を備えてい
る。この線形アレーは、X線源の焦点で曲面の中心をもつ弦の形で単列に配置さ
れている。X線源の焦点とは、たとえばX線が発出されるX線源内の点である。
X線源は、その焦点から平面状の画像野を通過して検出器によって受けられるよ
うな扇状にビームを発出するかまたは扇形のビームを発出する。CTスキャナー
はX,Y,Z軸によって定義される座標システムを備えている。これらの軸は互
いに交差し、ディスクのそれぞれの回転中心において回転軸周りに回転可能なよ
うに互いに垂直である。扇形ビームは1つの源(たとえば、焦点)とX線ビーム
に曝される検出アレーの検出器の需要面との間で定義される空間の体積として定
義される。線形アレー検出器の受ける面はZ軸方向に相対的に小さいので、その
方向に扇形ビームは薄い。各検出器はそれらの検出器で発せられるx線の強度を
表す出力信号を発生する。X線はその過程において物体全体により部分的に弱め
られるので、各検出器が発する出力信号はX線源と検出器間の画像野における物
体全体の密度を表すことになる。 ディスクは回転するので、検出アレーは周期的にサンプリングを行う。そしれ
各検出アレー間の各検出器は、各計測の間にスキャニング下物体の位置の密度を
表す出力信号を発することになる。全検出間隔に対しての検出器の単列のすべて
の検出器で発せられたすべての出力信号を集めると投影画像となる。かく投影角
において、焦点から各検出器へのX線の過程は、「線(以下レイとも呼ぶ)」と
呼ばれて、一の点から検出器の受ける面への断面積を増加させるように作用する
。また、線(レイ)が通過する物体のいかなる断面よりも検出器が受ける面責が
大きくなるので、密度計測を拡大するものとして教示されている。[0006] The detection system includes detectors in a linear array (hereinafter also referred to as an array). The linear array is arranged in a single row in the form of a chord with the center of the curved surface at the focal point of the X-ray source. The focal point of the X-ray source is, for example, a point in the X-ray source from which X-rays are emitted.
The x-ray source emits a fan-shaped beam from its focal point, through a planar image field, or as received by a detector. CT scanners have a coordinate system defined by the X, Y, and Z axes. These axes intersect each other and are perpendicular to each other so as to be rotatable about the axis of rotation at the respective centers of rotation of the disks. The fan beam is defined as the volume of space defined between one source (eg, focus) and the demand surface of the detector of the detector array exposed to the X-ray beam. Since the surface received by the linear array detector is relatively small in the Z-axis direction, the fan beam is thin in that direction. Each detector produces an output signal representative of the intensity of the x-rays emitted by those detectors. Since the x-rays are partially attenuated by the whole object in the process, the output signal emitted by each detector will represent the density of the whole object in the image field between the x-ray source and the detector. As the disk rotates, the detection array samples periodically. Each detector between each detection array will then generate an output signal representing the density of the position of the object under scanning during each measurement. Collecting all output signals emitted by all detectors in a single row of detectors for the entire detection interval results in a projected image. Thus, at the projection angle, the process of X-rays from the focal point to each detector is called a "line (hereinafter also referred to as a ray)" so as to increase the cross-sectional area from one point to the detector receiving surface. Works. It is also taught as expanding the density measurement because the detector receives more surface duty than any cross section of the object through which the ray passes.
【0007】 ディスクはスキャニングされている物体周りに回転するので、スキャナーは複
数の投影像をそれに対応する複数の投影角で発生する。良く知られているアルゴ
リズムによって、各投影角において集められた投影データから物体のCT画像が
生成される。CT画像は、扇形ビームがいろいろな投影角を通してディスクが回
転する間に通過した物体における切断面としての二次元的な密度を表している。
CT画像の解像度の一部は扇形ビームの平面内における各検出器の受容面積の幅
により決定される。ここで幅とは扇形ビームの幅と同じ方向に計測された方向の
寸法として定義され、一方、検出器の長さとはスキャナーのZ軸または回転軸に
平行な扇形ビームに垂直方向に計測される方向の寸法として定義される。 荷物スキャナーの重要な設計基準の一つに、いかに荷物のスキャニングを行う
かのスピードある。主要な空港において実際に使用するためには、荷物のスキャ
ニングはとても早い速度で大量の荷物のスキャニングができなければならない。
たとえば、1時間に700個以上のスキャニングができるレベルまたはそれ以上
でなければならない。そのためには、1つの荷物に対して、平均的に5秒又はそ
れ以下のスピードでスキャニングができなければならない。この理由によって、
インビジョン・マシンの一つの問題点として、相対的に長い時間がかかること、
たとえば、CT画像が1つの切断面のデータを生成するディスクの一旋回が約0
.6から2.0秒がかかるということが前記764号および552号において挙
げられている。さらに、各画像に対する荷物を通過するビームの切断をより薄く
すれば薄くするほど画像の解像度は良くなるが、従って、CTスキャナーは数ミ
リメータの厚さしかないプラスチック爆弾の検出を行うに十分な解像度を有して
いなければならない。もしも、各々の切断CT画像のデータ生成のために0.6
から2.0秒の時間を必要としかつ平均的な約70cmの大きさの荷物が1時間
あたり700個として望まれる処理能力を仮定すれば、荷物は一スキャンごとに
移動と停止を繰り返すので、従来のCT荷物スキャナーは平均2から3個のCT
画像を生成する余裕しかないことになる。合理的な速度に対する処理能力として
割り当てられた時間内に荷物全体をスキャンすることができないことは明らかで
ある。一荷物に対してたった2乃至3のCT画像しか発生しないということは、
スキャンできない多くの項目をのこすことであり、それゆえ適切なスキャンを提
供することができす、かつスキャニングを完了することができないことを意味す
る。[0007] As the disc rotates around the object being scanned, the scanner generates a plurality of projection images at a corresponding plurality of projection angles. A well-known algorithm produces a CT image of the object from the projection data collected at each projection angle. The CT image represents the two-dimensional density as a cut surface in the object through which the fan beam passed while the disc was rotating through various projection angles.
Part of the resolution of the CT image is determined by the width of the receiving area of each detector in the plane of the fan beam. Here, width is defined as the dimension in the direction measured in the same direction as the width of the fan beam, while the length of the detector is measured perpendicular to the fan beam parallel to the scanner's Z-axis or rotation axis. Defined as dimension in direction. One of the important design criteria of a luggage scanner is how fast it scans the luggage. For practical use at major airports, luggage scanning must be able to scan large amounts of luggage at a very fast rate.
For example, it must be at or above a level that allows more than 700 scans per hour. For that purpose, it must be possible to scan a single package at an average speed of 5 seconds or less. For this reason,
One problem with Invision machines is that they take a relatively long time,
For example, one turn of a disc in which a CT image generates data of one cutting plane is about 0.
. It takes 6 to 2.0 seconds as mentioned in the above-mentioned Nos. 764 and 552. In addition, the thinner the beam cut through the luggage for each image, the better the resolution of the image, but the CT scanner must be of sufficient resolution to detect a plastic bomb that is only a few millimeters thick. Must have. If the data for each cut CT image is 0.6
Assuming the required throughput of 700 seconds per hour, which requires a time of 2.0 seconds and an average of about 70 cm in size, since the load repeatedly moves and stops every scan, Conventional CT luggage scanners average 2 to 3 CTs
There is only room to generate images. Obviously, the entire package cannot be scanned within the time allotted for throughput for a reasonable speed. The fact that only a few CT images are generated for one package means that
This is to store many items that cannot be scanned, and therefore can provide a proper scan and mean that scanning cannot be completed.
【0008】[0008]
本願発明は従来技術の欠点を実質的に補うスキャニングシステムである。本願
発明における、荷物スキャニングシステムは荷物がスキャナーで移動される間に
オペレータの介在なく1時間あたり700個のオーダのスキャニングを可能とす
る。 本願発明の一の目的はスキャナーのデータ再構成ウィンドウを各物体(たとえ
ば、スキャンされるべき荷物片)の大きさに適用することによりスキャナーの改
良を行ったCTスキャナーの装置および方法を提供することにある。 この視点からは、発明は再構成ウィンドウに適合する。再構成ウインドウとは
、スキャナーの視野内における荷物のいちまたは大きさ対する画像を発生させる
ための、スキャンデータから再構成されるべき画素数を意味する。 CT画像マシンは視野をスキャンすることにより、スキャナーを通過する物体
のスキャンデータを発生する。物体の大きさや位置を利用することで、視野内に
おける画素の2つの位置が特定できる。この画素の2つの位置のうち、第一位置
とは物体の画像群を発生するために再構成されるものであり、一方、第二位置と
は画素群の特定された位置を再構成しないためのものである。 しかるに、本願発明のこの目的から、スキャンされるべき荷物に関する情報を
与える画素(たとえば、画素の第一位置)は画像再構成の間に処理される。 荷 物に関係ない画素(たとえば、画素の第二位置)は再構成されない。無関係な画
素は荷物コンベヤシステムの下の領域に関するものや、荷物の上や隣の領域に関
するものは含まれない。荷物に関する情報を与えない効果的に画素を捨てること
により再構成の処理に関する負荷が実質的に削減され、より短時間の再構成とよ
り高い処理能力をもたらすものである。The present invention is a scanning system that substantially compensates for the disadvantages of the prior art. In the present invention, the luggage scanning system enables scanning of the order of 700 pieces per hour without operator intervention while the luggage is moved by the scanner. It is an object of the present invention to provide a CT scanner apparatus and method that has improved the scanner by applying the data reconstruction window of the scanner to the size of each object (eg, a piece of luggage to be scanned). It is in. From this point of view, the invention fits into the reconstruction window. The reconstruction window refers to the number of pixels to be reconstructed from the scan data to generate an image for one or the size of the load in the field of view of the scanner. The CT imaging machine generates scan data of an object passing through the scanner by scanning the field of view. By using the size and position of the object, two positions of the pixel in the field of view can be specified. Of the two positions of the pixel, the first position is the one that is reconstructed to generate the group of images of the object, while the second position is because it does not reconstruct the specified position of the group of pixels. belongs to. Thus, for this purpose of the present invention, the pixels that provide information about the package to be scanned (eg, the first position of the pixels) are processed during image reconstruction. Pixels unrelated to the load (eg, the second position of the pixel) are not reconstructed. Irrelevant pixels do not include those relating to the area below the load conveyor system or those relating to the area above or next to the load. By effectively discarding pixels that do not provide information about the package, the load on the reconstruction process is substantially reduced, resulting in faster reconstruction and higher processing power.
【0009】[0009]
本発明における一の実施形態としては、視野内おける荷物の大きさや位置が荷
物の境界を検出することにより決定することである。これは、従来技術で既知で
ある境界位置処理法を利用することによりデータ内に物体の境界を配置させたス
キャンデータを解析することにより実現できる。また一の実施形態としては、こ
れらの境界を配置するため、平行投影データを解析する。応用的な実施形態とし
ては、スキャナーは荷物の境界を検出するための別のセンサーをそなえることで
ある。このセンサーは高周波超音速領域の測定器のような音響センサとすること
ができ、またはレーザー,発光ダイオード,赤外線検出器等の1またはそれ以上
の光学的装置とすることもできる。これらのいずれも、荷物の領域を表すリター
ンデータの手法である。荷物の領域とは、荷物の中心とスキャナの視野内におけ
るその位置を表すものである。 別の一の実施形態としては、荷物に関係無いとして特定される画素群は再構成
されないことであり、一方、荷物に関係するすべての画素は荷物の画像を生成す
るために再構成されることである。この手法は各荷物の大きさに関係なく、各荷
物の完全な画像を供給し、スキャナーの処理能力を改善する。しかし、荷物の大
きさにおいてその幅は多岐にわたるため、それをモニタし及び制御することは、
処理負荷とおよびそれによる荷物の処理能力の点から困難となる。それゆえ、荷
物の処理能力を削減しようとするシナリオが存在する。たとえば、連続的に常識
はずれの大きさのにもつであってかつ大量の荷物をスキャナーが処理するという
ものである。それゆえに、実施形態の応用としては、上限リミットを再構成ウイ
ンドウの全体の大きさに設定することである。これは、再構成するべき最大数の
画素を設定することにより実現する。この最大画素ウィンドウは、プリセット画
素再構成リミット内で最高の荷物の画像を提供することのできる程度として、荷
物の大きさ,位置および寸法を適合するべく決定することである。この手法は、
制御可能レベルを維持したままで利用可能な程度の荷物画像を作るものである。In one embodiment of the present invention, the size and position of the load in the field of view are determined by detecting the boundary of the load. This can be realized by analyzing the scan data in which the boundaries of the object are arranged in the data by using the boundary position processing method known in the prior art. In one embodiment, parallel projection data is analyzed to locate these boundaries. In an application embodiment, the scanner has another sensor for detecting the boundaries of the load. The sensor can be an acoustic sensor, such as a high frequency supersonic range instrument, or one or more optical devices, such as a laser, light emitting diode, infrared detector, and the like. Each of these methods is a method of return data representing an area of a package. The baggage area describes the center of the baggage and its position in the field of view of the scanner. In another embodiment, the set of pixels identified as unrelated to the package is not reconstructed, while all the pixels related to the package are reconstructed to generate an image of the package. It is. This approach provides a complete image of each package, regardless of the size of each package, and improves the throughput of the scanner. However, as the size of the package varies in size, monitoring and controlling it
This is difficult in terms of processing load and the resulting processing capacity of the load. Therefore, there are scenarios that attempt to reduce the processing capacity of packages. For example, the scanner processes a large amount of luggage that is continuously out of common sense. Therefore, an application of the embodiment is to set the upper limit to the entire size of the reconstruction window. This is achieved by setting the maximum number of pixels to be reconstructed. The maximum pixel window is to determine the size, location and dimensions of the load as to provide the best load image within the preset pixel reconstruction limits. This technique is
This is to create a usable luggage image while maintaining the controllable level.
【0010】 画像再構成処理から分析される荷物に関係の無い画素を削除する方法により、
本願発明の適応再構成ウィンドウは大きな利益をもたらす。たとえば、特に不要
なデータ処理を行わないことにより、繁忙な商用空港において要求される荷物処
理能力にもとづき、再構成時間を短くすると共に荷物処理能力を増加させること
につながる。 他の視点としては、本願発明は、較正、または空スキャンを実行する装置また
は方法を導くことである。空スキャンとはCTシステムにおいて、個々の検出器
の応答に対してシステムをいろいろと較正することである。たとえば、コンベヤ
システムにおいて、荷物スキャナーの視野から障害物を取り除くのは困難である
から、従来のCTマシンにおいて空スキャンを実行するのと同じ方法で空スキャ
ンを実行するのは容易ではない。本願発明のスキャナーでは、視野における障害
物に対する補償しながら空スキャン較正を実行するものである。 較正の一実施形態としては、まず視野のスキャンを実行し、そして視野に存在
する障害物を含めた完全なデータを取得することにより実行される。較正用しき
い値はセットされ、そして各検出器に対し、この検出器たいする較正用オフセッ
ト値計算するために、しきい値をこえたビューデータが選択される。しきいち値
を下回る値の場合は無視される。一の実施形態としては、いずれのデータがしき
い値を超えた場合には、放射線が視野にある障害物を通過しないように十分に高
くなるように当該しきい値を設定することである。それゆえに空較正が適切に行
うことができる。各々の検出器に対して、邪魔の無い方向からの選択されたデー
タ値は検出器に対する空較正値を計算することに使用される。一の実施形態とし
ては、選択された値は空較正値を計算するために平均化される。空較正値は、検
出器から検出器への応答の多様性を補償するために実際の物体に対する続くスキ
ャンの間に無次元化に使用される。[0010] By a method of removing pixels irrelevant to luggage analyzed from the image reconstruction processing,
The adaptive reconstruction window of the present invention provides significant benefits. For example, by not performing unnecessary data processing in particular, it is possible to shorten the reconfiguration time and increase the baggage processing capacity based on the baggage processing capacity required at a busy commercial airport. In another aspect, the invention is directed to an apparatus or method for performing a calibration or an empty scan. An empty scan is the calibration of a CT system in response to individual detector responses. For example, in a conveyor system, it is difficult to remove an obstruction from the field of view of a luggage scanner, so it is not easy to perform an empty scan in the same manner as an empty scan in a conventional CT machine. The scanner of the present invention performs sky scan calibration while compensating for obstacles in the field of view. One embodiment of calibration is performed by first performing a scan of the field of view and obtaining complete data, including any obstacles present in the field of view. A calibration threshold is set, and for each detector, view data beyond the threshold is selected to calculate a calibration offset value for this detector. Values below the threshold are ignored. In one embodiment, if any of the data exceeds the threshold, the threshold is set to be high enough so that radiation does not pass through obstacles in the field of view. Therefore, empty calibration can be performed properly. For each detector, the selected data value from the unobstructed direction is used to calculate an empty calibration value for the detector. In one embodiment, the selected values are averaged to calculate an empty calibration value. The empty calibration values are used for dimensionality during subsequent scans on the actual object to compensate for the diversity of detector-to-detector responses.
【0011】 しきい値に空スキャンの較正データを適用することにより、障害物にあたらな
かった放射線に関係したデータは同一であるとみなされる。これは、視野におい
て障害物を除去しなくても空較正を実行できることを意味する。これは、連続的
にスキャンを行う荷物スキャニングシステムにおいてとても重要なことであり、
荷物間の空スキャンを実行するために視野からコンベヤのような障害物を除去す
ることは結果として極端に不便となるからである。しかしながら、この手法は医
療用CTの分野においても有益である。医療用CTスキャニングから患者用テー
ブルを除去することは、荷物用スキャナーからコンベヤを除去することよりもよ
り不便なことであって、患者用テーブルを除去すること無く医療用CT空スキャ
ンを実行することは医療用CTの分野でも大きな改善となる。しかるに、本願の
空較正は医療用CTの分野でも有用である。 別の視点からは、本願発明は物体の3次元CT画像データからシートのような
目標物を見つけ出す方法と装置をも導くものである。プラスチック爆弾はシート
形状のものに成形できることがよく知られている。このようなシート状爆弾は従
来のCT技術をもちいては検出することが困難であった。爆発物のシート厚が従
来のCTスキャナーの解像度より薄いからである。本願発明は、もしも物体がプ
ラスチック爆弾であろう可能性が高いシート状のものであるか否かを物体の画像
データを判定する。 本願発明の装置および方法において、物体は物体表面付近の画像データを解析
することにシートであるかを決定するために分析される。分析されるべき物体は
その境界または表面により3次元空間において定義される。物体の表面に沿った
沢山の位置の各々において、面に対する法線ライン方向が計算され、物体の背面
にむかって投射される。法線ラインから投射されるラインにそった複数の箇所に
おいて、物体の密度が物体に対するCTデータから得られる。補間法が各点のデ
ータを計算することに使用される。物体内部の最大距離が設定され、密度がその
最大距離を上限として生成される。この最大距離は予想されるシートの最大厚さ
より大きくなるように選択される。 各垂直ラインに対して、すべての密度デー タが生成された後に、密度が減少降下するような物体内部の距離が生成される。
一般には、もしも密度が最大距離よりも短い距離において減少降下したならば、
密度形測地はシートと思われる薄い物体の存在を示したことになる。最大距離以
上において減少降下がなければ、シートよりも厚い物体が示されていることにな
る。By applying the sky scan calibration data to the threshold, data related to radiation that did not hit the obstruction is considered identical. This means that sky calibration can be performed without removing obstacles in the field of view. This is very important in a continuous scanning luggage scanning system,
Removing an obstacle, such as a conveyor, from the field of view to perform an empty scan between packages results in extreme inconvenience. However, this technique is also useful in the field of medical CT. Removing the patient table from medical CT scanning is more inconvenient than removing the conveyor from the luggage scanner and performing a medical CT empty scan without removing the patient table. Is a major improvement in the field of medical CT. However, the empty calibration of the present application is also useful in the field of medical CT. In another aspect, the present invention also provides a method and apparatus for finding a target, such as a sheet, from three-dimensional CT image data of an object. It is well known that plastic bombs can be formed into sheet shapes. Such a sheet bomb was difficult to detect using conventional CT technology. This is because the sheet thickness of the explosive is thinner than the resolution of the conventional CT scanner. The present invention determines image data of an object if the object is a sheet-like object that is likely to be a plastic bomb. In the apparatus and method of the present invention, an object is analyzed to determine whether it is a sheet in analyzing image data near the object surface. The object to be analyzed is defined in three-dimensional space by its boundaries or surfaces. At each of a number of locations along the surface of the object, the direction of the normal to the surface is calculated and projected toward the back of the object. At a plurality of points along the line projected from the normal line, the density of the object is obtained from the CT data for the object. Interpolation is used to calculate the data for each point. A maximum distance inside the object is set, and density is generated up to the maximum distance. This maximum distance is selected to be greater than the expected maximum sheet thickness. After all density data has been generated for each vertical line, a distance within the object is generated such that the density decreases and drops.
In general, if the density falls down at a distance shorter than the maximum distance,
Density geodesy indicates the presence of a thin object, presumably a sheet. If there is no dip above the maximum distance, an object thicker than the sheet is indicated.
【0012】 計算された減少降下距離はヒストグラムのような分布に適合する。このヒスト
グラムは物体の形状の決定に利用できる。最大距離よりも短い減少降下距離にお
いてヒストグラム中に現れるピークデータは、減少降下距離においてなんらかの
厚さを有する物体の実質的な位置を示している。これはシートを示すことに使う
ことができる。最大距離においてヒストグラム中に現れる高いピークデータは予
期されるシートの厚さよりも厚い物体の実質的な位置を示している。これは、シ
ートでない物体を示すことに使うことができる。シート形状の物体を特定するた
めの表面の法線およびヒストグラムの利用はシートを見つけ出すほかのいかなる
方法よりも有利である。たとえば、ある先行技術の手法では、物体の形状を体積
に対する表面積の比から計算して求めることにより解析する。高い比であれば、
シートのように薄い物体であっても表示に利用できる。しかし、この手法では、
物体全体に対して感度が高い1つの数を計算するのみであり、高い精度を要求で
きない。大きな表面に対して相対的に小さな体積を有するような物体では物体が
シート形状であるときに誤差を生じ易い。一方、本願発明では物体全体の周りの
箇所において分析をすることができる。物体全体において厚さの静的な分布を分
析することにより、物体の形状についてより正確な結果を得ることができる。 別の視点では、本願発明はCTシステムにおいて暗電流(たとえば、X線の吸 収によって検出器により生じる電流)を補償し、また特には温度による暗電流の
変動を補償するための装置または方法を導くことである。本願発明本願発明によ
れば、較正手順は暗電流の温度変動を特徴づけるように実行される。この変動を
利用して、検出器の一式のオフセットが作られる。暗電流またはオフセット電流
は各オフセットによってある温度において定義される。位置の実施形態としては
、一式のオフセットは各検出器に対して発生される。別の実施形態ではある一式
のオフセットがすべての検出器に対して利用される。続いての物体または領域の
実際のスキャニングの間に、このオフセットにより検出器によって発出されたデ
ータ信号が適正化される。その範囲がスキャニングされている間は検出器の温度
は検知される。各検出器において、現在感知されている温度に連動したオフセッ
トが検出器によって検知された物体の密度を適正化するように検出器が信号を発
生する。これにより暗電流の温度変動を補償できる。 一の実施形態では、温度変動は、温度−オフセット曲線にパラメータ式を当ては
めることで特徴づけられている。一の実施形態では、この変動は定係数を伴うテ
ーラー級数多項式で説明される。この係数は最小二乗誤差法により求められる。
検出器データに温度依存性オフセットを適用することにより、本願発明の荷物ス
キャニングシステムは従来のシステムより正確な暗電流補償を提供する。荷物ス
キャニングの環境において、荷物のスキャニングを連続的に行うものであるから
、医療機器用よりも温度の影響がより重要となる。それゆえ、オフセットの温度
依存性は生成された画質や、そして結果的には目標物の検出能力を維持するため
には重要となる。それゆえ、本願発明の温度依存オフセットはより正確なCT荷
物スキャナーをもたらすものである。The calculated reduced descent distance fits a distribution such as a histogram. This histogram can be used to determine the shape of the object. The peak data appearing in the histogram at the reduced descent distance shorter than the maximum distance indicates the substantial position of the object having some thickness at the reduced descent distance. This can be used to show the sheet. The high peak data appearing in the histogram at the maximum distance indicates the substantial location of objects thicker than the expected sheet thickness. This can be used to indicate non-sheet objects. The use of surface normals and histograms to identify sheet-shaped objects is advantageous over any other method of finding a sheet. For example, one prior art approach analyzes by calculating the shape of an object from the ratio of surface area to volume. If the ratio is high,
Even a thin object such as a sheet can be used for display. However, with this approach,
Only one number with high sensitivity is calculated for the entire object, and high accuracy cannot be required. For an object having a relatively small volume with respect to a large surface, an error is likely to occur when the object has a sheet shape. On the other hand, according to the present invention, analysis can be performed at a location around the entire object. By analyzing the static distribution of thickness throughout the object, more accurate results can be obtained on the shape of the object. In another aspect, the present invention provides an apparatus or method for compensating for dark current (eg, current generated by a detector due to X-ray absorption) in a CT system, and particularly for compensating for variations in dark current with temperature. It is to lead. In accordance with the present invention, a calibration procedure is performed to characterize dark current temperature variations. This variation is used to create a set of detector offsets. The dark or offset current is defined at a certain temperature by each offset. In a position embodiment, a set of offsets is generated for each detector. In another embodiment, a set of offsets is utilized for all detectors. During the subsequent actual scanning of the object or region, this offset makes the data signal emitted by the detector appropriate. The detector temperature is sensed while the area is being scanned. At each detector, the detector generates a signal such that the offset associated with the currently sensed temperature moderates the density of the object detected by the detector. Thereby, the temperature fluctuation of the dark current can be compensated. In one embodiment, the temperature variation is characterized by fitting a parameter equation to the temperature-offset curve. In one embodiment, this variation is described by a Taylor series polynomial with a constant coefficient. This coefficient is obtained by the least square error method.
By applying a temperature dependent offset to the detector data, the luggage scanning system of the present invention provides more accurate dark current compensation than conventional systems. In a luggage scanning environment, since the luggage is continuously scanned, the influence of temperature is more important than for medical devices. Therefore, the temperature dependence of the offset is important for maintaining the generated image quality and, consequently, the ability to detect the target. Therefore, the temperature dependent offset of the present invention results in a more accurate CT luggage scanner.
【0013】[0013]
図1,図2および図3はそれぞれ、荷物スキャニングシステム100の外観図
,端部断面図および半径方向からみた断面図を示している。荷物スキャニングシ
ステム100はその座標に拘わらずシート状爆発物のような目標物の存在を検出
するための能力を改善した本願発明にもとづいて作られるものであって、すばや
くかつCTに持つスキャニングを完了することをもたらす。その結果、相対的に
高い速度で目標材料を高い確率で検出することができる。システム100は手荷
物または荷物112をCTスキャニングシステム120の中央開口部を通して矢
印114に示す方向に連続的に運ぶためのコンベヤシステム110を備えている
。コンベヤシステム110は複数からなる個々のコンベヤ領域122を備えるも
のとして表されているが、他の形態のコンベヤシステムも利用できる。 CTスキャニングシステム120は環状回転プラットホームまたはディスク1
24を備えていて、これらは図3に示される回転軸127まわりに回転するガン
トレ支持部125内に配置されている。手荷物112の輸送方向114に平行で
あることが好ましい。ディスク124は、たとえば、ベルト116およびモータ
駆動システム118のようなく同装置によって回転軸127周りに駆動される。
または別の駆動装置、たとえば、本願譲受人に譲渡されかつ本願の一部をなすも
のであって「X線断層撮影スキャニングシステム(事件番号ANA−30CON
号)」のタイトルでギルバート・マッケンアにより19995年12月5日に発
行された米国特許5,473,657に説明されているような駆動装置も利用で
きる。回転プラットホーム124はコンベヤ110が手荷物112を輸送する中
央開口部126を含んでいる。 システム120はプラットホーム124の半径方向反対側に配置されるX線チ
ューブ128と検出アレー130とを備えている。この検出アレー130は、「
コンピュータ断層撮影スキャニングシステムにおける面積検出アレー(事件番号
ANA−137号)」のタイトルで本願と同じ譲受人によって本願と同日に出願
されかつ本願の一部をなす米国特許出願に述べられているような検出アレーのよ
うな2次元式アレーも利用できる。このシステム120は更に検出アレー130
によって発出された信号を処理しかつ受けるためのデータ取得装置(DAS)1
34と、X線管136に電源を供給しその他制御を行うためのX線管制御システ
ム136とを備えている。システム120は、データ取得装置134の出力の処
理と、システム120を作動させおよび制御するために必要な信号の発生とのた
めにコンピュータシステム(不図示)を備えることが好ましい。このコンピュー
タシステムは発生した画像を含む情報を表示するためのモニタを備えているもよ
い。X線管制御システム136は、前記米国特許出願番号08/671,202
に述べられているようなデュアルエネルギX線管制御システムとすることもでき
る。本願発明はこのタイプのシステムに適用することに制限するものではないが
、X線CT画像のエネルギの選択的再構成のためのデュアルエネルギX線技術は
材料の密度を示すことに加えて材料の原子数を示すことにも実際に有用である。
システム120はシールド138を備え、このシールド138はガントレ125
の上に広がる放射線から守るためのものであって、リードから組み立てられてい
る。1, 2, and 3 show an external view, an end cross-sectional view, and a cross-sectional view as viewed from the radial direction of the luggage scanning system 100, respectively. The luggage scanning system 100 is made in accordance with the present invention with improved ability to detect the presence of a target, such as a sheet explosive, regardless of its coordinates, and completes the CT scanning quickly. Bring to you. As a result, the target material can be detected at a relatively high speed with a high probability. The system 100 includes a conveyor system 110 for continuously transporting baggage or luggage 112 through a central opening of a CT scanning system 120 in the direction indicated by arrow 114. Although the conveyor system 110 is depicted as having a plurality of individual conveyor regions 122, other forms of conveyor systems may be utilized. The CT scanning system 120 is an annular rotating platform or disc 1
24, which are arranged in a gantry support 125 that rotates about a rotation axis 127 shown in FIG. Preferably, it is parallel to the transport direction 114 of the baggage 112. The disk 124 is driven about a rotation axis 127 by the same device, such as a belt 116 and a motor drive system 118, for example.
Or, another drive, such as the one assigned to the assignee of the present application and forming part of the present application, is referred to as the "X-ray tomographic scanning system (case number ANA-30CON).
No. 5,473,657, issued Dec. 5, 1999 by Gilbert Mackena under the title "No." The rotating platform 124 includes a central opening 126 through which the conveyor 110 transports the baggage 112. The system 120 includes an X-ray tube 128 and a detection array 130 located on a radially opposite side of the platform 124. This detection array 130 is
As described in a U.S. patent application filed on the same day as the present application by the same assignee as the present application and entitled "Area Detection Array in Computed Tomography Scanning System (Case No. ANA-137)" Two-dimensional arrays such as detection arrays can also be used. The system 120 further includes a detection array 130.
Acquisition Device (DAS) 1 for processing and receiving signals emitted by
34, and an X-ray tube control system 136 for supplying power to the X-ray tube 136 and performing other controls. System 120 preferably includes a computer system (not shown) for processing the output of data acquisition device 134 and generating the signals required to operate and control system 120. The computer system may include a monitor for displaying information including the generated image. X-ray tube control system 136 is disclosed in U.S. patent application Ser. No. 08 / 671,202.
A dual energy X-ray tube control system as described in US Pat. Although the present invention is not limited to application to this type of system, the dual energy X-ray technique for selective reconstruction of the energy of an X-ray CT image provides an indication of the material density as well as the material density. It is actually useful to indicate the number of atoms.
The system 120 includes a shield 138, which is
It is designed to protect against radiation spreading on the surface and is assembled from leads.
【0014】 一の実施例では、X線管128はピラミッド的形状のX線ビームを発生する。
これはよくコーンビーム132と呼ばれて、手荷物112がコンベヤシステム1
10を輸送される間に通る三次元画像野を透過するものである。画像野中に載置
される手荷物が通過した後、手荷物112の暴露された位置の密度を表す信号を
次に発生させる検出アレー130がコーンビーム132を受ける。それゆえ似、
ビームはスキャニングした空間の体積を定義する。プラットホーム124はその
回転軸127周りに回転する。その回転軸は、対応する複数の投影角で複数の投
影像を発生するように、手荷物がコンベヤシステム110によって連続的に中央
開口部126を通って輸送されたときに手荷物112周りに環状の軌道に輸送X
線源128および検出アレー130を移動させるように位置する。 良く知られた方法では、検出アレー130からの信号はデータ取得システム1
34によって始めに取得され、続いてCTスキャニング信号処理技術を用いてコ
ンピュータシステム(不図示)によって処理される。この処理されたデータはモ
ニタ上に表示され、さらに疑わしい材料の存在の有無を決定するためにコンピュ
ータシステムによってさらに解析が行われる。たとえば、このデータはそのデー
タがシート爆弾の密度(デュアルエネルギーシステムが利用されるときは分子量
も含む)を有する材料の存在があるかどうかを決定するために使用される。もし
も、このデータが存在するならば、システムのオペレータまたはモニタにこのよ
うな材料の検出を示すために適切な方法がとられる。適切な方法とは、たとえば
、モニタ140のスクリーン上に表示をしたり、音声または視覚によって、また
は更なる検査のためにコンベヤから荷物を除去するための自動除去装置、または
コンベヤの停止等であって、その結果、疑わしい荷物は検査され、かつ/または
除去される。 前述の通り、検出アレー130は、Z軸は言うまでもなくX軸およびY軸の両
方向についても、スキャンデータを検出することが可能な2次元検出アレーとす
ることができる。各々の検出間隔において、検出アレーの複数列は対応する複数
の投影像からデータを発出し、それによって同時に手荷物112の体積領域をス
キャンする。検出列の方向と数はスキャナーの望ましい解像度と処理能力の関数
として決定される。そしてそれは同様に回転プラットホームの回転速度124の
解tん速度とコンベヤシステム110の速度との関数ともなる。これらのパラメ
ータはプラットホーム124の1回の完全な回転において要求される時間を満足
するように選択されることが好ましい。コンベヤシステム110は、プラットホ
ーム1回転の間に検出器によってスキャンされる体積領域と、次のプラットホー
ムの1回転の間に検出アレー130によってスキャンされる体積領域とが重なり
合うこと無く連続的となるように、手荷物112を前に進める。In one embodiment, x-ray tube 128 generates a pyramidal shaped x-ray beam.
This is often called a cone beam 132, and the baggage 112 is
10 through a three-dimensional image field that is passed during transport. After the baggage placed in the image field has passed, the detection array 130, which then generates a signal representative of the density of the exposed locations of the baggage 112, receives the cone beam 132. Therefore similar,
The beam defines the volume of the scanned space. Platform 124 rotates about its axis of rotation 127. The axis of rotation is an annular trajectory around the baggage 112 when the baggage is continuously transported by the conveyor system 110 through the central opening 126 so as to generate a plurality of projection images at corresponding plurality of projection angles. Transport X
The source 128 and the detection array 130 are positioned to move. In a well-known manner, the signal from the detection array 130 is
First acquired by 34 and subsequently processed by a computer system (not shown) using CT scanning signal processing techniques. This processed data is displayed on a monitor and further analyzed by a computer system to determine the presence of suspicious material. For example, this data is used to determine if there is a material having the density of the sheet bomb (including the molecular weight when a dual energy system is utilized). If this data is present, appropriate measures are taken to indicate the detection of such material to the system operator or monitor. Suitable methods include, for example, displaying on the screen of monitor 140, audio or visual, or an automatic removal device to remove the luggage from the conveyor for further inspection, or stopping the conveyor. As a result, suspicious packages are inspected and / or removed. As described above, the detection array 130 can be a two-dimensional detection array capable of detecting scan data in both directions of the X axis and the Y axis, let alone the Z axis. At each detection interval, the rows of the detection array emit data from a corresponding plurality of projection images, thereby scanning the volume area of the baggage 112 simultaneously. The direction and number of detector rows is determined as a function of the desired resolution and processing power of the scanner. And it is also a function of the speed of rotation of the rotating platform 124 and the speed of the conveyor system 110. These parameters are preferably selected to satisfy the time required in one complete rotation of the platform 124. The conveyor system 110 is such that the volume region scanned by the detector during one platform rotation and the volume region scanned by the detection array 130 during the next platform rotation are continuous and non-overlapping. Move baggage 112 forward.
【0015】 コンベヤシステム110はCTスキャニングシステム120を通して、好まし
くは一定の速度で、手荷物112を連続的に運び、一方プラットホーム124は
その荷物が通過するときに連続的に一定の回転速度でその荷物周りに回転する。
このように、システム120は手荷物全体に対して螺旋状空間CTスキャンを実
行する。手荷物スキャニング組立体100では、少なくとも、アレー130から
与えられるいくらかのデータ、および手荷物がシステムを通過するときに手荷物
全体を体積的にCT表示するための螺旋状再構成アルゴリズムとが使用される。
一実施例ではシステム100、本願と同じ譲受人のものであって本願の一部をな
す「章動切断CT画像際構成装置およびその方法(事件番号ANA−118号)
」において説明されるデータ上に章動切断面再構成(NSR)として実行される
。それゆえに、システム100は手荷物のある与えられた位置におけるCTスキ
ャニングを与えるのみならず、予めスクリーニングを行う装置を必要とせずに各
手荷物に対して完全なCTスキャンを提供する。また、システム100は早いス
キャニングを提供する。2次元検出アレー130によりシステム100はプラッ
トホームの各1回転で欠く手荷物の相対的に大きな部位を同時にスキャンするこ
とができるからである。 図4は本願発明における一実施例の機械/電気のブロック線図を示している。
スキャナ100の機械ガントレは2つの主要な部位を有しており、その一つはデ
ィスク124であって、他の一つはフレーム(不図示)である。ディスク124
はX線組立体,検出器組立体130,データ取得システム134,高電圧電源供
給器,モニタ/制御組立体,電源供給組立体およびデータリンク組立体を移送す
るための回転部材である。ディスク124はデュープレックス環状コンタクトボ
ールベアリングカートリッジを介して機械的にフレームに連結されている。ディ
スク124は直流サーボモータ505によって駆動されるベルトによって一定の
速度で回転できる。ガントレはさらにディスクやフレーム組立体上にX線シール
ドを備えている。 一実施例では、手荷物コンベヤシステム110は要求される処理能力に合致し
た一定の速度で駆動する単一のベルト駆動装置を備えている。この処理能力とし
て仮定される実施例としては、一時間あたり675個の鞄が処理される処理能力
である。ベルトは負荷変動が起こっても一定の速度を保てるような高トルクかつ
低スピードの組立体によって駆動される。低減衰カーボングラファイトエポキシ
材がX線用コンベヤベルト部の材料として使用される。コンベヤ全体の長さは鞄
の3つの長さの平均値に合わせて設計される。棚型X線システムの安全応急に適
応させるためにコンベア周りにはトンネルが配置されている。 他の実施例としては、システム全体に電力を供給する主電源として、208V
,30Aの三相入力電源が準備されている。この入力は当該システムが設置され
る空港から供給される。電力はフレームからディスク124に設置された金属リ
ングに連続的に接続されたフレームブラシを介して供給される。ディスク124
の低電圧電源501はDAS134,X線冷却システムおよびその他さまざまな
モニタおよび制御システムのコンピュータや電子機器に電力を供給する。コンベ
ヤモニタ503,ガントレ505,高電圧電源およびX線冷却ポンプには主電源
から電力が供給される。Conveyor system 110 continuously carries baggage 112, preferably at a constant speed, through CT scanning system 120, while platform 124 continuously rotates the baggage at a constant rotational speed as the baggage passes. To rotate.
Thus, the system 120 performs a spiral space CT scan on the entire bag. The baggage scanning assembly 100 uses at least some data provided by the array 130 and a spiral reconstruction algorithm for volumetric CT display of the entire baggage as the baggage passes through the system.
In one embodiment, the system 100 is a part of the present application of the same assignee as the present invention.
Is performed as a nutation cut plane reconstruction (NSR) on the data described in the above section. Therefore, the system 100 not only provides CT scanning at a given location of the baggage, but also provides a complete CT scan for each baggage without the need for pre-screening equipment. Also, the system 100 provides fast scanning. This is because the two-dimensional detection array 130 allows the system 100 to simultaneously scan a relatively large portion of the missing baggage for each revolution of the platform. FIG. 4 shows a mechanical / electrical block diagram of one embodiment of the present invention.
The mechanical gantry of the scanner 100 has two main parts, one of which is a disk 124 and the other is a frame (not shown). Disk 124
Is a rotating member for transferring the X-ray assembly, the detector assembly 130, the data acquisition system 134, the high voltage power supply, the monitor / control assembly, the power supply assembly and the data link assembly. The disk 124 is mechanically connected to the frame via a duplex annular contact ball bearing cartridge. The disk 124 can be rotated at a constant speed by a belt driven by the DC servo motor 505. The gantry also has an X-ray shield on the disk or frame assembly. In one embodiment, baggage conveyor system 110 includes a single belt drive that drives at a constant speed consistent with the required throughput. An example assumed as the processing capacity is a processing capacity for processing 675 bags per hour. The belt is driven by a high torque, low speed assembly that can maintain a constant speed despite load variations. A low-damping carbon graphite epoxy material is used as a material for the X-ray conveyor belt. The overall length of the conveyor is designed to match the average of the three bag lengths. Tunnels are arranged around the conveyor to adapt to the safety of the shelf X-ray system. In another embodiment, the main power supply for powering the entire system is 208 V
, 30A are provided. This input is provided by the airport where the system is located. Power is supplied from the frame through a frame brush that is continuously connected to a metal ring located on the disk 124. Disk 124
The low voltage power supply 501 supplies power to the computers and electronics of the DAS 134, X-ray cooling systems and various other monitoring and control systems. Electric power is supplied from the main power supply to the conveyor monitor 503, the gantry 505, the high-voltage power supply, and the X-ray cooling pump.
【0016】 高電圧電源はX線管に電力を供給する。この電源は540Hzで変調されるカ
ソード/アノード間で2つの電圧を与える。駆動波は正弦波の形である。この電
源はフィラメント電力をも与える。電源電流は両電圧においてほぼ一定に保たれ
る。 X線組立体は、2極型固定アノードX線管128,熱交換システム507,コ
リメータ509,シールディング,X線センサおよびアラインメント/マウンテ
ィングプレートとを備える。コリメータは、中心角61°の扇形で幅6°の広が
りを持つX線コーンビームを供給する。熱交換システム507はポンプ,放熱器
,ファンおよびポンプとを備えている。アラインメントプレートは、管128を
ディスク124に取付けるにあたりフィールドの交換を短時間で容易にするため
に利用される。X線センサはX線強度をフィードバックするために備え付けられ
る。 デュアルエネルギX線は荷物に当たり、一方そのうち一部のX線は透過して検
出器に当たる。検出器組立体130はシンチレータ,光ダイオード,取付け板,
散乱防止板および取付用主柱とを備えており、温度センサ521を有する主柱ヒ
ータも備えられている。検出組立体130はX線から可視光子およびさらには電 流までへのアナログ変換を実行する。散乱防止板は、シンチレータにあたって散
乱した放射線を低減化するために、高原子数材料からできており、さらにX線源
においては角度をつけて配置される。厚いカドミウムタングステン結晶で出来て
いるシンチレータはX線のすべてをほとんど完全に吸収するに十分である。しか
るに、X線を可視光子に変換する。結晶は光学的に反射する材料によって底部を
除くすべての面が囲まれている。それゆえ、可視光子は結晶の底部を通過するこ
とは可能である。光ダイオードは光学的に伝達可能な接着剤によって結晶体の底
部に接続されている。光ダイオードは荷物のX線の吸収で対数的に減少するよう
に電流を放出する。行使はいくらかの検出器に適合するような大きさとなってい
るセラミック製の取付板に取り付けられている。この電子取付板は、コネクタを
備える基盤に半田付けまたはエポキシによる接着で取り付けられている。各検出
器取り付け板は、扇形ビーム半径とZ軸方向の投影像とを有する取付用主柱に機
械的に取付けられる。この主柱はディスク124に固着される。A high voltage power supply supplies power to the X-ray tube. This power supply provides two voltages between the cathode / anode modulated at 540 Hz. The drive wave is in the form of a sine wave. This power supply also provides filament power. The power supply current is kept almost constant at both voltages. The X-ray assembly includes a bipolar fixed anode X-ray tube 128, a heat exchange system 507, a collimator 509, shielding, an X-ray sensor, and an alignment / mounting plate. The collimator supplies an X-ray cone beam having a fan shape with a central angle of 61 ° and a width of 6 °. The heat exchange system 507 includes a pump, a radiator, a fan, and a pump. The alignment plate is used to quickly and easily replace the field when attaching the tube 128 to the disk 124. An X-ray sensor is provided for feeding back the X-ray intensity. Dual energy X-rays hit the load, while some of the X-rays pass through and hit the detector. The detector assembly 130 includes a scintillator, a photodiode, a mounting plate,
It has a scattering prevention plate and a main mounting column, and also has a main column heater having a temperature sensor 521. The detection assembly 130 performs an analog conversion from x-rays to visible photons and even currents. The anti-scattering plate is made of a high atomic number material in order to reduce the radiation scattered on the scintillator, and is arranged at an angle in the X-ray source. A scintillator made of thick cadmium tungsten crystals is sufficient to absorb almost all of the X-rays. Accordingly, the X-rays are converted to visible photons. The crystal is surrounded on all sides except the bottom by an optically reflective material. Therefore, it is possible for visible photons to pass through the bottom of the crystal. The photodiode is connected to the bottom of the crystal by an optically transmissive adhesive. The photodiode emits current such that it is logarithmically reduced by the absorption of the x-rays of the load. The exercise is mounted on a ceramic mounting plate sized to fit some detectors. The electronic mounting plate is mounted on a base provided with a connector by soldering or epoxy bonding. Each detector mounting plate is mechanically mounted on a main mounting pillar having a fan beam radius and a projected image in the Z-axis direction. This main pillar is fixed to the disk 124.
【0017】 DAS134は検出器電流を取り入れ、増幅した電圧を一式の16ビットアナ
ログ−デジタル変換器に多重的に通信し,デジタル出力を非接触方シリアルデー
タリンク511に多重的に通信する。DAS134はディスク125の環状部の
位置によってトリガ信号が発せられる。非接触リンク511と513は、画像再
構成処理器515に高速デジタルDASデータを送信し、一方ディスクとフレー
ム制御コンピュータとの間で低速モニタ/制御信号をやり取りする。データリン
ク511はRF送信機および受信機をベースにすることができる。送信プロトコ
ル350Mビット/秒以上の送信能力を有するTAXITMとすることができる。
制御用リンク513は無線LAN技術をベースとすることができる。無線LAN
技術とはフレームとディスクコンピュータのいずれにも取り付け可能な同じよう
なPCMCIAカードを備えている。このカードでは送信機と受信機のいずれも
有することが出来、標準のEthernetカードにもすることができる。それ
ゆえに、ポイント−ポイント間ネットワークは、低速度モニタと制御の通信をな
す。 画像再構成器は、高低両方のエネルギーにおいて、DAS134から組立てら
れたデジタルライン積分値を切断されたかばんの一式の二次元画像に変換する。
CT再構成は螺旋コーンビーム解を介して実行される。再構成は埋め込まれたソ
フトウェア,高速DASポート,アレー処理器,DSPベースコンボルバー、A
SICベースバックプロジェクター,画像記憶装置,UART制御ポート,およ
びSCSI画像出力ポートを備えることができる。アレー処理器は をデータの補正・補間を実行することができる。再構成器は自立型であって、フ
レームコンピュータからUARTインタフェース上で受け取られた荷物情報に基
づいて画像に符号を付けることが出来る。 モニタと制御システムは制御システムに埋め込まれたPCをベースとすること
ができる。すべてのサブシステムでは、鍵となる機器の健康状態やステータス情
報をモニタすることが出来る。このシステムは両モニタシステムをせいぎょする
ことが可能であって荷物情報を感知し、温度湿度等の環境制御を行い、ディスク
124の環状位置を感知し、DASおよびHVPSのトリガを発することができ
る。このシステムは技術的診断や制御を行うために、ビデオやキーボードインタ
ーフェースをも有することができる。さらに、フィールドサービスのために制御
パネルが備えられている。本願発明のCT荷物スキャナーは、システムの荷物処
理能力を改善するためにスキャンされるべき荷物に対して画像再構成ウィンドウ
を適合する能力を持っている。荷物の画像を再構成する前に、本願発明のこのシ
ステムは物体の画像を発生させるために再構成されるべき画素と再構成されない
画素とを区別することが出来る。再構成画素はスキャンされるべき荷物に関係す
るべきものである。荷物に無関係の画素は再構成されずにそれゆえに効果的に排
除される。排除される画素は、荷物の隣や上の領域は言うまでもなくコンベヤの
下の領域に対しての画素をも含んでいる。再構成の過程において相当数の画素を
削除することで処理時間を削減し、その結果として荷物の処理能力を増加する。DAS 134 takes the detector current, multiplexes the amplified voltage to a set of 16-bit analog-to-digital converters, and multiplexes the digital output to contactless serial data link 511. The DAS 134 generates a trigger signal according to the position of the annular portion of the disk 125. The contactless links 511 and 513 transmit high speed digital DAS data to the image reconstruction processor 515, while passing low speed monitor / control signals between the disk and the frame control computer. Data link 511 can be based on an RF transmitter and receiver. The transmission protocol may be TAXI ™ having a transmission capability of 350 Mbit / s or more.
The control link 513 can be based on wireless LAN technology. Wireless LAN
The technology comprises a similar PCMCIA card that can be attached to both the frame and the disk computer. This card can have both a transmitter and a receiver, and can be a standard Ethernet card. Therefore, the point-to-point network is in control communication with the low speed monitor. The image reconstructor converts the digital line integrals assembled from the DAS 134 at both high and low energies into a set of two-dimensional images of cut bags.
CT reconstruction is performed via a spiral cone beam solution. Reconfiguration includes embedded software, high-speed DAS port, array processor, DSP-based convolver, A
It can include an SIC-based back projector, an image storage device, a UART control port, and a SCSI image output port. The array processor can perform data correction and interpolation. The reconstructor is self-contained and can sign images based on package information received on the UART interface from the frame computer. The monitor and control system can be based on a PC embedded in the control system. All subsystems can monitor key device health and status information. This system can scan both monitor systems to sense luggage information, perform environmental control such as temperature and humidity, sense the annular position of the disk 124, and trigger DAS and HVPS. . The system can also have a video and keyboard interface for technical diagnosis and control. In addition, a control panel is provided for field service. The CT luggage scanner of the present invention has the ability to adapt the image reconstruction window to the luggage to be scanned to improve the luggage throughput of the system. Prior to reconstructing the image of the load, the system of the present invention can distinguish between pixels that are to be reconstructed and pixels that are not reconstructed to generate an image of the object. The reconstructed pixels should relate to the package to be scanned. Pixels unrelated to the load are not reconstructed and are therefore effectively eliminated. Rejected pixels include pixels for areas below and below the conveyor as well as areas next to and above the load. The processing time is reduced by deleting a considerable number of pixels during the reconstruction process, and consequently the throughput of the load is increased.
【0018】 図5は、本願発明の適応再構成ウィンドウを表すことに使われるスキャナの視
野350の該略図である。視野350は、コンベヤ110に高さhと幅wとを備
える荷物112が載置されているように示されている。この視野は、コンベヤ1 10の下側の領域351,荷物112の上側の領域352および荷物112の反
対側の領域353とを含んでいる。これらの領域351,352および353と
は本願発明のスキャナシステムによってスキャンされ、一方スキャンデータはそ
れらから取得される。しかし、荷物112はこれらの領域に載置されないので、
これらの領域の画像画素は荷物に対して何ら情報を与えず、それゆえ、荷物の画
像再構成過程からは排除される。 図6はx,yのカルテシアン座標系上に重ねて表示した視野350を表す該略
図である。スキャンされた荷物112の画像は画素357の矩形アレーから発生
したものとみなされる。この荷物は幅方向にN画素および高さ方向にM画素であ
るとみなされ、一般には、各ピクセルはミリメータの単位で計測されるpの寸法
であって等しい高さと幅をもつものとみなされる。しかるに、荷物112の幅w
はw=Npであらわされ、高さhはh=Mpで表わされる。スキャンされる荷物
の実際の高さや幅を決定することで、N×Mで与えられるたくさんの画素357
が計算される。再構成されるべきこれらの画素の位置もx0,y0の座標位置で荷
物の中心を配置することで決定することが出来る。 高さh,幅w,および中心x0,y0は荷物の境界を確定することにより決定す
ことができる。図6に示したように、荷物の底部および頂部は座標y1,y2によ
ってそれぞれ与えられ、一方荷物の左端および右端は座標x1,x2によってそれ
ぞれ与えられる。中心354はx0,y0によって特定され、そこで、x0=(x2 −x1)/2,y0=(y2−y1)/2の関係が成り立つ。高さhはy2−y1によ
ってそれぞれ与えられ、幅wはx2−x1によってそれぞれ与えられる。N個の画
素のカラムとM個の画素の列とは荷物画像を再構成するために既知の寸法pを用
いて幅wと高さhから決定される。FIG. 5 is a schematic diagram of a field of view 350 of a scanner used to represent the adaptive reconstruction window of the present invention. The field of view 350 is shown as if a load 112 having a height h and a width w is placed on the conveyor 110. The field of view includes a lower area 351 of the conveyor 110, an upper area 352 of the load 112, and an area 353 opposite the load 112. These areas 351, 352 and 353 are scanned by the scanner system of the present invention, while scan data is obtained from them. However, since the luggage 112 is not placed in these areas,
The image pixels in these regions provide no information to the package and are therefore excluded from the package image reconstruction process. FIG. 6 is a schematic diagram showing a visual field 350 displayed superimposed on the x, y Cartesian coordinate system. The scanned image of luggage 112 is considered to have originated from a rectangular array of pixels 357. This package is considered to have N pixels in the width direction and M pixels in the height direction, and each pixel is generally considered to be of dimension p, measured in millimeters, and of equal height and width. . However, the width w of the luggage 112
Is represented by w = Np, and the height h is represented by h = Mp. By determining the actual height and width of the package to be scanned, a number of pixels 357 given by N × M
Is calculated. The positions of these pixels to be reconstructed can also be determined by arranging the center of the package at the coordinates of x 0 , y 0 . The height h, width w, and centers x 0 , y 0 can be determined by determining the boundaries of the load. As shown in FIG. 6, bottom and top of the package is given respectively by the coordinate y 1, y 2, whereas left and right ends of the package are given respectively by the coordinates x 1, x 2. The center 354 is specified by x 0 , y 0 , where the relationship x 0 = (x 2 −x 1 ) / 2, y 0 = (y 2 −y 1 ) / 2 holds. The height h is given respectively by y 2 -y 1, the width w is given respectively by the x 2 -x 1. The column of N pixels and the column of M pixels are determined from the width w and the height h using a known dimension p to reconstruct the package image.
【0019】 決定された荷物の高さ,幅および位置で、全体の画素N×Mが上記の通り求め
られる。一実施例では、この画素全体数は荷物の画像を作るために再構成される
。別の実施例において、受け入れられかつ制御可能な荷物処理能力を補償するた
めに、荷物再構成が再構成されるべき最大の画素に制限される。望まれる荷物シ
ステム処理能力はこの最大数の画素が各々の荷物に対して再構成されることであ
る。一実施例としては、この最大画素数を25,000に設定している。荷物画
像の再構成に必要な画素の全数N×Mはこの予め設定する画素の制限にあたる。
もしもN×Mがこの制限値より小さいならば、N×M画素が再構成される。しか
し、N×Mがこの制限値を超えたならば、特別な荷物に対して利用される再構成
ウィンドウはその制限にあった最大可能な画素のウィンドウに適合する。再構成
はこの制限された画素数で実行される。 上記述べた通り、高さ、幅、中心位置および画素寸法NおよびMはスキャナの
視野内に載置された荷物の境界位置から取り入れられる。境界を配置するには可
能な方法がいくらかある。一実施例によれば、スキャンデータはそれ自身で境界
位置x1,x2,y1およびy2を位置決めるために分析される。別の実施例では、
スキャニングマシン上の分割センサーが荷物の境界を検出することに使用される
。 図7は、荷物の境界を決定するための分割センサを利用する本願発明における
荷物スキャニングシステム100の一実施例を単純化して表した概略ブロック図
である。 図7に表したシステム100は、CTスキャナー120とスキャナー120を通
して荷物110運搬するコンベヤシステム110とを備えている。 一以上のセンサ360は荷物112がスキャナ120に入ったときにその境界を
検知するために使用されるスキャナー120を備えている。センサ360は 境界を感知するために、一以上のレーザと光検出器とのを備えている。または、
センサ360は、赤外線センサか光放射ダイオードと光検出器との組み合わせの
いずれか、またはその両方とを備えている。または、センサ360は荷物112
の境界を検出するための領域ファインダーとして高周波超音波半導体を備えてい
る。 このセンサー出力は、荷物の境界を判定する処理を行うセンサー出力処理回路
370に配線されている。検出器によって発生された検出信号は、検出器の出力
を処理し、応答信号を発生し、そしてそれらを処理システム364に送るための
データ取得装置(DAS)134に送られる。処理システム364もまた荷物の
境界を特定するセンサ処理回路370から出力を受け取る。処理システム364
は検出データから画像データを生成し、荷物112の画像を生成する。With the determined height, width, and position of the package, the entire pixel N × M is obtained as described above. In one embodiment, this total number of pixels is reconstructed to create an image of the package. In another embodiment, to compensate for acceptable and controllable luggage throughput, luggage reconstruction is limited to the largest pixel to be reconstructed. The desired luggage system throughput is that this maximum number of pixels be reconstructed for each luggage. In one embodiment, the maximum number of pixels is set to 25,000. The total number of pixels N × M required for reconstructing the baggage image corresponds to the preset number of pixels.
If N × M is less than this limit, N × M pixels are reconstructed. However, if N × M exceeds this limit, the reconstruction window used for a particular package will fit the window of the largest possible pixel that meets that limit. Reconstruction is performed with this limited number of pixels. As mentioned above, the height, width, center position and pixel dimensions N and M are taken from the boundary position of the load placed in the field of view of the scanner. There are several possible ways to place the boundaries. According to one embodiment, the scan data is analyzed to determine position boundary positions x 1, x 2, y 1 and y 2 itself. In another embodiment,
A split sensor on the scanning machine is used to detect load boundaries. FIG. 7 is a simplified block diagram illustrating a simplified embodiment of a luggage scanning system 100 of the present invention that utilizes a split sensor to determine a luggage boundary. The system 100 shown in FIG. 7 includes a CT scanner 120 and a conveyor system 110 that transports a load 110 through the scanner 120. One or more sensors 360 include a scanner 120 that is used to detect the boundaries of package 112 as it enters scanner 120. Sensor 360 includes one or more lasers and photodetectors to sense boundaries. Or
The sensor 360 includes either an infrared sensor, a combination of a light emitting diode and a photodetector, or both. Alternatively, the sensor 360 may be
A high-frequency ultrasonic semiconductor is provided as an area finder for detecting the boundary of. This sensor output is wired to a sensor output processing circuit 370 that performs a process of determining the boundary of the package. The detection signals generated by the detector are sent to a data acquisition device (DAS) 134 for processing the output of the detector, generating response signals, and sending them to a processing system 364. Processing system 364 also receives output from sensor processing circuitry 370 that identifies the boundaries of the package. Processing system 364
Generates image data from the detection data, and generates an image of the package 112.
【0020】 本願発明のCT荷物スキャニングシステムは検出器から検出器への検出器の応
答の変化に対応する補償をするようなシステムを構成することも提案する。この
構成とはシステムの視野において空スキャンを実施することにある。従来の医療
用CTシステムでは、空スキャンが実行されたときには患者のテーブルのような
すべての障害物を視野から取り除かれる。それから、視野の完全なスキャンを実
行し、検出器で得られたデータを解析する。本願発明のような荷物用スキャナー
では、コンベヤシステム等の視野内の障害物は空スキャンを実行するために取り
除くように準備はされていない。本願発明は視野からこれらの障害物を取り除く
こと無く、実行しうる空スキャンについても提供する。 図8Aおよび8Bは従来の空スキャンを示している。図8Aは従来のスキャナ
ーの概略を示している。スキャナーは、矢印206によって表されている反時計
方向であって回転中心203周りに同時に回転可能な源204と検出アレー20
2とを備えている。源204と検出アレー202とは回転中心周りに一連の視界
v方向に回転する。各視界vにおいて、アレー202における検出器に対応した
一連のサンプルsが取得される。代表的に、視野は源204からX線に対して半
透明であり環状窓200を備えている。図8Bは視界v範囲を覆う全体における
一の検出器、またはサンプルsに対して得られたデータ信号をプロットした該略
図である。示した通り、障害物は図から取り除かれ、かつウィンドウ200は環
状であって視野全体に一定の密度を表しているので、全ての視野上の各検出器が
うけたデータ信号は一般に一定である。従来の空スキャンでは、アレー202に
おける各検出器で図8Bにプロットしたようなデータが得られる。検出器で較正
因子が使用されるときには、各検出器の応答が全て等しくなるように各検出器で
較正要素が計算される。この理想的な従来の状況では、各検出器でのデータ信号
は視界に対して変化しないので各検出器で計算される較正因子は視界には無関係
である。すなわち、検出器によって集められた較正因子はすべての視界に対して
検出器が集めたデータと同じとなる。結果的に各検出器は一つの較正因子にのみ
関連性を有することになる。しかし、実際には、検出器の応答が視界と無関係で
あるとするのは正確ではない。重力やその他の効果のため、図8にプロットした
線は正確には平らであるとはいえない。従って、較正因子は視界に依存する。そ
れゆえ、かなりのメモリ空間を占有する大きな較正参照テーブルから、各視界に
対する各検出器のための較正因子が計算される。 図9Aは本願発明の荷物スキャナーシステム100のスキャニングコンフィギ
ュレーションを概略的に表している。図9Aに示したように、コンフィギュレー
ションは図8Aに示した従来のものとは異なっている。荷物スキャナー100は
コンベヤシステム110が視野内に存在し、較正スキャンの間に視野内に障害物
を残している。機械開口部126は従来の機械開口部と同じような環状ではない
。本願発明の機械開口部もまた環状ではないウィンドウ220を含み従来のスキ
ャニングシステムの環状ウィンドウ200と対象をなす。図9Bに示したように
、これらの因子は、視界に依存する空スキャンの間に検出器の応答を発生するた
めに組み合う。ここで図9Bは、本願発明の荷物スキャナーの視野の空較正のス
キャンの間に全視界v上の単一の検出器またはサンプルsによって発生したデー
タ信号をプロットしたものである。図9Bにより表された曲線の形状は、視界依
存型検出器の応答を単に表したものであって、いかなる実際の検出器の応答を正
確に表すことが目的とするものではないと考えるべきである。The CT luggage scanning system of the present invention also proposes to configure the system such that it compensates for changes in detector response from detector to detector. This configuration consists in performing a sky scan in the field of view of the system. In conventional medical CT systems, all obstacles, such as the patient's table, are removed from view when a blank scan is performed. Then a complete scan of the field of view is performed and the data obtained at the detector is analyzed. In luggage scanners such as the present invention, obstacles in the field of view, such as conveyor systems, are not prepared to be removed to perform an empty scan. The present invention also provides a sky scan that can be performed without removing these obstacles from the field of view. 8A and 8B show a conventional blank scan. FIG. 8A schematically shows a conventional scanner. The scanner comprises a source 204 and a detection array 20 which are counterclockwise as indicated by arrows 206 and are rotatable about a center of rotation 203 simultaneously.
2 is provided. The source 204 and the detection array 202 rotate about a center of rotation in a series of directions of view v. In each field of view v, a series of samples s corresponding to the detectors in array 202 are acquired. Typically, the field of view is translucent to x-rays from source 204 and includes an annular window 200. FIG. 8B is a schematic diagram plotting the data signal obtained for one detector or sample s over the entire field of view v. As shown, the obstacles have been removed from the figure and the window 200 is annular and represents a constant density throughout the field of view, so that the data signal received by each detector on all fields of view is generally constant. . In a conventional sky scan, each detector in array 202 produces data as plotted in FIG. 8B. When the calibration factors are used at the detectors, a calibration factor is calculated at each detector such that the response of each detector is all equal. In this ideal conventional situation, the calibration factor calculated at each detector is independent of the field of view, since the data signal at each detector does not change with respect to the field of view. That is, the calibration factors collected by the detector are the same as the data collected by the detector for all fields of view. As a result, each detector is only relevant to one calibration factor. However, in practice, it is not accurate to assume that the detector response is independent of the field of view. Due to gravity and other effects, the line plotted in FIG. 8 is not exactly flat. Therefore, the calibration factor depends on the field of view. Therefore, the calibration factors for each detector for each field of view are calculated from a large calibration look-up table that occupies considerable memory space. FIG. 9A schematically illustrates the scanning configuration of the luggage scanner system 100 of the present invention. As shown in FIG. 9A, the configuration is different from the conventional one shown in FIG. 8A. The luggage scanner 100 has the conveyor system 110 in view, leaving an obstacle in the view during the calibration scan. Machine opening 126 is not as annular as a conventional machine opening. The mechanical opening of the present invention also includes a non-annular window 220 and is intended to be an annular window 200 of a conventional scanning system. As shown in FIG. 9B, these factors combine to generate a detector response during a view-dependent sky scan. FIG. 9B is a plot of the data signal generated by a single detector or sample s over the entire field of view v during an empty calibration scan of the field of view of the luggage scanner of the present invention. The shape of the curve represented by FIG. 9B is merely representative of the response of the field-of-view detector and should not be considered to be an accurate representation of any actual detector response. is there.
【0021】 空較正スキャンを効果的に実行するためには、障害物を通過しない線(レイ)
と関係づけた視界のみを利用することが好ましい。本願発明では、図9Bにより
表されたデータは各検出器に対して分析され、また、邪魔されない線(レイ)と
関連つけられたデータが検出器の較正を計算するのに利用される。一実施例にお
いて、検出器の信号しきい値Tを設定し、Tを超えるか否かに応じてデータの値 を処理することによって実現される。視野を通して邪魔されない放射線が発生す
るしたときに、しきい値Tを超えるデータが発生するようにしきい値Tを設定す る。それから、較正因子はしきい値Tを超えるこれらのデータ値を利用して求め
られる。 たとえば、図9Bに示すように、視界223および225の2つの領域がしき い値Tを超えるデータを発生する。これらの視界とは、与えられたサンプルsの
視野を通して邪魔されない線(レイ)の経路から求められたものと仮定する。そ
れゆえに、これらの2つの視界の領域において生じたデータ値はこの検出器に対 する較正値を求めるために使用される。一実施例としては、しきい値Tを超える
データ値は平均化され、該平均値はその検出器またはサンプルsに対する較正値
を決定するために利用される。これは、検出器に対して決定される単一の較正因
子になり、この単一の較正値がすべての視界における検出器によって集められた
すべてのデータに対して利用される。すなわち、較正は視界に無関係となる。 しかるに、視野中の障害物の存在のために、検出器の応答は視界には無関係で
あるが、本願発明は障害物のある視界と障害物の無い視界とを区別する。その結
果、検出器の画像に無関係な較正ができる。これは、実際に物体をスキャンする
間に、較正因子を保存してデータを適正化するという両方の過程において、実質
的にメモリと計算とを削減することになる。 空較正スキャンの間に各検出器で計算された較正因子と対応させるために、ス
キャンデータは実際のスキャンの間に、無次元化される。 各視界とサンプル上
の各投影に対して、無次元化された値Pvs=ln(Avs/Dvs)に従って計算さ
れる。なおここで、Pvsとは特定の視界vおよび検出サンプルsにおいての投影
データであり、Avsは視界vおよびサンプルsにおける較正の間に得られる較正
因子であり、Dvsに検出器サンプルsにより視界vで集められた実際のデータで
ある。また、上記述べた通り、一実施例としては、Avsはすべてのvについて同
じである。 しきい値Tはいくらかの異なる手法により求められる。一つの手法にとっては 、図9Bで符号227によって示された最大のデータ値に一定の定数を乗するこ とでしきい値Tが求められる。好ましくは、この定数は1よりわずかに少ない値で
あり、たとえば0.95である。相対的に高いしきい値が選択されると、障害物
に関連付けられる値のみが較正因子の計算に使われようになるような高いレベル
の信頼性につながる。 本願発明もまた、特に物体の3次元CT画像データで物体の形状、特に四0と形状
の物体を検出するための装置と方法を有している。物体は境界または表面の外側
の領域により定義されるものであって画像の各画素がその画素における各物体の
密度を表すものであると仮定している。図10は物体300の3次元CT画像を 概略的に表したものである。簡略化のため、物体300は2次元で表しているが 、本願発明は3次元物体に適用することを想定している。To perform an empty calibration scan effectively, a line (ray) that does not pass through an obstacle
Preferably, only the field of view associated with is used. In the present invention, the data represented by FIG. 9B is analyzed for each detector, and the data associated with the undisturbed lines is used to calculate the calibration of the detector. In one embodiment, this is achieved by setting the signal threshold T of the detector and processing the value of the data depending on whether it exceeds T. The threshold T is set so that data that exceeds the threshold T is generated when unobstructed radiation is generated through the field of view. A calibration factor is then determined utilizing these data values above the threshold T. For example, as shown in FIG. 9B, two regions of visibility 223 and 225 generate data that exceeds threshold T. It is assumed that these views have been determined from the path of undisturbed lines (rays) through the field of view of a given sample s. Therefore, the data values generated in these two fields of view are used to determine a calibration value for this detector. In one embodiment, data values that exceed a threshold T are averaged, and the average is used to determine a calibration value for the detector or sample s. This results in a single calibration factor determined for the detector, which is used for all data collected by the detector in all fields of view. That is, the calibration is independent of the field of view. However, because of the presence of an obstacle in the field of view, the response of the detector is independent of the field of view, but the present invention distinguishes between an obstructed view and an unobstructed view. The result is a calibration independent of the detector image. This results in a substantial reduction in memory and computation in both the process of saving the calibration factors and optimizing the data while actually scanning the object. The scan data is dimensionlessized during the actual scan to correspond with the calibration factors calculated at each detector during the empty calibration scan. For each field of view and each projection on the sample, it is calculated according to the dimensionless value P vs = ln (A vs / D vs ). Here, P vs is the projection data in a particular field of view v and detected sample s, A vs is the calibration factor obtained during calibration in field of view v and sample s, and D vs is the detector sample s Is the actual data collected in the field of view v. Also, as described above, in one embodiment, A vs is the same for all v. The threshold T is determined in several different ways. For one approach, the threshold value T is determined by multiplying the maximum data value indicated by reference numeral 227 in FIG. 9B by a constant. Preferably, this constant is slightly less than 1, for example 0.95. The choice of a relatively high threshold leads to a high level of confidence that only the values associated with the obstacles will be used in the calculation of the calibration factor. The present invention also has an apparatus and method for detecting an object having a shape, particularly, a shape of 40, in particular, from three-dimensional CT image data of the object. The object is defined by the area outside the boundary or surface, and assumes that each pixel of the image is representative of the density of each object at that pixel. FIG. 10 schematically shows a three-dimensional CT image of the object 300. For simplicity, the object 300 is shown in two dimensions, but it is assumed that the present invention is applied to a three-dimensional object.
【0022】 本願発明に従って、物体302の表面に沿った一連の点302は特定されかつ
分析される。3次元空間において表面を定義するために画素を与えることにより 、与えられる位置における表面に垂直なベクトルNは買い表面の購買を計算する
ことなどによって決定することができる。各点302において、表面垂直ベクト
ルNが特定される。たとえば、各法線Nに対して、法線304が物体300に逆
投影される。法線304に沿った一連の点306が特定され、物体のCTデータ
から密度値が各データ点306に割り当てられる。画素値間の補正を行うと、法
線304にそった各点306における密度を決定される。最大厚さTMAXはデー タ点306が計算される法線304に沿った距離として定義される。最大厚さT MAX はシートの予測される厚さよりも大きく選ばれる。 法線304にそった点306の密度分布は決定され分析される。図11は面の
垂直方向304にそって2つのケースのデータ点サンプル分布を示している。符
号310が付された分布では、計測された最大厚さTMAXを超えるまでの範囲ま で、物体300について密度ρは一定である。符号312の分布では、密度の関
数はある距離TRで減少降下を始める。減少降下距離TRは関連付けられた面の法
線304で物体の厚さを示している。しかるに、特別な面の法線Nにおいて、物
体300は相対的に薄い。減少降下が無いところでは、曲線310によって表さ
れるように、関連する点302で物体が相対的に薄くなる。事実、物体は予め設
定した最大厚さTMAXと少なくと同じ厚さである。 この工程が物体の表面に沿って繰り返され複数の位置302に対して繰り返さ
れる。図11に示すように、TRの値は密度が減少降下する曲線に沿った点とす ることができる。または、TRの値は関連する表面の法線Nに対して曲線312 の平均として計算される。符号310で表されるように、分布が減少降下しない
ときにはTRは最大厚さTMAXに設定される。 図12AおよびBに示したように、TRの値すべてに対して一つのヒストグラ ムがあらわされる。図12Aは物体300がシートであることを結論づけるため
のヒストグラムを示している。この例では、TMAXは10mmに設定されヒスト グラムのピークは約4mmとなる。これは表面に沿った点302に対するTRが 減少降下するのが4mmの位置であることを示している。最大TMAXを下回るよ うな厚さの部分では物体300はシートであると断言できる。 ヒストグラムを分析することでしきい値Tが設定できる。もしも曲線のピーク
が図12Aのようにしきい値を超えたならば、そのピークは水平軸にそったピー
クの位置の厚さを有するシートであるといえる。TMAX(10mm)で曲線に短 い距離での増加はたくさんの計測値が最大厚さTMAXにを超え厚さを示したこと になる。これは、物体内に深く広がる高密度を示すシートの薄い端部にそって取
得された計測値に原因がある。しかし、4mmにおけるピークはシートが示され
る場合の10mmにおける上昇よりむしろ高い。According to the present invention, a series of points 302 along the surface of the object 302 is identified and
Will be analyzed. By giving the pixels to define the surface in three-dimensional space, the vector N perpendicular to the surface at a given location computes the purchase of the buying surface
It can be determined by things. At each point 302, the surface perpendicular vector
Is specified. For example, for each normal N, the normal 304 is reversed to the object 300
Projected. A series of points 306 along the normal 304 is identified and the CT data of the object
Are assigned to each data point 306. When the correction between pixel values is performed,
The density at each point 306 along the line 304 is determined. Maximum thickness TMAXIs defined as the distance along the normal 304 where the data point 306 is calculated. Maximum thickness T MAX Is selected to be greater than the expected thickness of the sheet. The density distribution of point 306 along normal 304 is determined and analyzed. Figure 11 shows the surface
Two cases of data point sample distribution are shown along the vertical direction 304. Mark
In the distribution denoted by reference numeral 310, the measured maximum thickness TMAXThe density ρ of the object 300 is constant up to the range exceeding. In the distribution denoted by reference numeral 312, the density
Number is a distance TRStart descent with. Decrease descent distance TRIs the modulus of the associated surface
Line 304 indicates the thickness of the object. However, at the normal N of the special surface,
Body 300 is relatively thin. Where there is no dip, represented by curve 310
As shown, the object becomes relatively thin at the relevant point 302. In fact, objects are
The specified maximum thickness TMAXAnd at least the same thickness. This process is repeated along the surface of the object and repeated for a plurality of locations 302.
It is. As shown in FIG.RThe value of can be a point along the curve where the density decreases. Or TRIs calculated as the average of curve 312 with respect to the normal N of the relevant surface. The distribution does not diminish, as represented by reference numeral 310
Sometimes TRIs the maximum thickness TMAXIs set to As shown in FIGS. 12A and B, TROne histogram is shown for all values of. FIG. 12A to conclude that object 300 is a sheet
2 shows a histogram of FIG. In this example, TMAXIs set to 10 mm and the peak of the histogram is about 4 mm. This is the T for the point 302 along the surface.RIndicates that the position of 4 mm is decreased and decreased. Maximum TMAXIt can be asserted that the object 300 is a sheet in a portion having a thickness smaller than the thickness. The threshold value T can be set by analyzing the histogram. If the peak of the curve
If the peak exceeds the threshold as shown in FIG. 12A, the peak will be along the horizontal axis.
It can be said that the sheet has a thickness at the position of the mark. TMAX(10 mm) increase in the curve at short distances indicates that many measurements have a maximum thickness TMAXIn other words, the thickness was exceeded. This is done along the thin edge of a sheet of high density that extends deep into the object.
There is a cause in the obtained measurement value. However, the peak at 4 mm shows the sheet
Higher than the rise at 10 mm.
【0023】 図12Bは物体300がシートではない場合にも作られる。図12Bに示すよ
うに、最大厚さTMAX(10mm)におけるヒストグラムのピークがある。TMAX (10mm)において、計測値の大部分で予想されるシート圧より厚い最大値を
超えた厚さであることを示している。しかるに、物体300がシートでないこと
を示している。TMAXにおける分布の頂部をとる方法は処理時間を減少させ、シ ート端部にそった表面法線と関連する計算上の問題も解決しうる。 位置実施例では、統計分析が処理器内で自動的に実行される。ヒストグラムで
自動的にピークが探し当てられる。ピークの位地や形状によって、物体が存在す
るデータまたはデータベースとの比較して物体がシートであるか否かを決定する
。 本願発明のCTスキャニングシステムは温度依存性のある暗電流,検出器のオ
フセット電流(以下単にオフセット)を補償するための機能をも有している。暗
電流とはX線源がオフ状態ですなわち、検出器がX線を受けとらない間に検出器
自身によって発生する電流のことをいう。これは、残余または0入力電流がある
ために、標準の物体のスキャニングの間に得られるスキャンデータが不正確とな
る。暗電流による不正確さを考慮すると、温度に依存しかつ検出器から検出器ま
での過程が変化する。これらの不正確さを拭う暗電流をオフセットさせて補償す
るため、調整値が計算される。 本願発明において、温度依存型オフセットは各検出器に対して計算される。一
実施例では、オフセットの温度依存特性を取得するために、実際のスキャニング
前に較正手順が実行される。この較正手順の間、一連の検出器の温度に対して検
出器からの電流が計測される。複数のデータ点、たとえば、オフセット対温度の
点は複数の検出器によって計算される。別の実施例では、データの点は各検出器
によって取得される。別の実施例では、下位のすべての検出器が使用される。各
検出器ではオフセットの平均値が使用される。 温度依存特性が得られたら、実際のスキャニングが実行される。検出器近傍に
取り付けられる温度センサーはスキャニングが実行されるときの検出器の温度を
感知する。現在の温度と関数として与えられた保存済みの温度データと比較して
、スキャニングを行っている検出器によって選られたデータに適用されるオフセ
ット値が特定される。一実施例では、オフされたX線源を利用して周期的なスキ ャンが実行される。これらの周期的な暗電流のスキャンは既知の温度T1におい て実行される。後に、実際のスキャンが実行されると、温度T2が感知される。 暗電流スキャン温度T1と現在の温度T2との差は、検出器データに使用する適切
なオフセットを特定するために、較正手順の間に得られた温度依存関数に適用さ
れる。FIG. 12B is also made when the object 300 is not a sheet. As shown in FIG. 12B, there is a histogram peak at the maximum thickness T MAX (10 mm). At T MAX (10 mm), it indicates that the thickness exceeds the maximum value which is larger than the expected sheet pressure in most of the measured values. However, it indicates that the object 300 is not a sheet. How to take the top of the distribution in the T MAX reduces the processing time can be solved computational problems associated with surface normals along the sheet over preparative end. In one embodiment, the statistical analysis is performed automatically in the processor. Peaks are automatically located in the histogram. Based on the position and shape of the peak, it is determined whether the object is a sheet by comparing the data or the database where the object exists. The CT scanning system of the present invention also has a function of compensating for a dark current having a temperature dependency and an offset current of a detector (hereinafter simply referred to as an offset). The dark current refers to a current generated by the detector itself when the X-ray source is off, that is, while the detector does not receive X-rays. This causes scan data obtained during scanning of a standard object to be inaccurate due to residual or zero input current. Considering the inaccuracy due to dark current, the process from detector to detector is temperature dependent and changes. Adjustments are calculated to offset and compensate for dark currents that wipe out these inaccuracies. In the present invention, a temperature dependent offset is calculated for each detector. In one embodiment, a calibration procedure is performed prior to actual scanning to obtain a temperature dependent characteristic of the offset. During this calibration procedure, the current from the detector is measured for a series of detector temperatures. Multiple data points, eg, offset versus temperature points, are calculated by multiple detectors. In another embodiment, data points are acquired by each detector. In another embodiment, all subordinate detectors are used. The average value of the offset is used in each detector. When the temperature-dependent characteristics are obtained, actual scanning is performed. A temperature sensor mounted near the detector senses the temperature of the detector when scanning is performed. By comparing the current temperature with stored temperature data provided as a function, an offset value to be applied to the data selected by the scanning detector is determined. In one embodiment, a periodic scan is performed using an x-ray source that is turned off. Scanning these periodic dark current is executed Te known temperature T 1 of smell. Later, when the actual scan is performed, temperature T 2 is sensed. The difference between the dark current scan temperature T 1 and the current temperature T 2 is applied to the temperature dependent function obtained during the calibration procedure to identify the appropriate offset to use for the detector data.
【0024】 本願発明のオフセット関数に依存した温度を示すために、今xを単一のチャン
ネルに対するオフセット温度依存度とする。すると、オフセットの温度依存度は
、テーラー級数展開を用いて以下のように表される。Let x be the offset temperature dependence for a single channel to indicate the temperature dependent on the offset function of the present invention. Then, the temperature dependence of the offset is expressed as follows using the Taylor series expansion.
【数1】 ここで、Tはチャンネルでの温度を示し、αi(i=0,1,2)は定数である
。 αiの値は較正手順を利用して決定される。オフセットに依った温度の較正値 は度々必要とはならない。おそらく、年に1回または故障した検出器の交換の際
に必要となる程度であろう。較正の間に検出器が使用される温度は、オフセット
がスキャナーの代表的な動作温度範囲で代表値として表されるような範囲である
。今、ここで、xiは温度Ti(i=0,1,2,…,N−1,N)で計測された オフセットである。Nは代表的には5である。αiは最小二乗誤差法を使用して 見積もると以下のようになる。 Cはαiのマトリックス形式で以下のように表される。(Equation 1) Here, T indicates the temperature in the channel, and α i (i = 0, 1, 2) is a constant. The value of α i is determined using a calibration procedure. Offset-dependent temperature calibration values are not often needed. Probably the degree required once a year or when replacing a failed detector. The temperature at which the detector is used during calibration is such that the offset is typically represented in a typical operating temperature range of the scanner. Here, x i is an offset measured at a temperature T i (i = 0, 1, 2,..., N−1, N). N is typically 5. α i is estimated using the least squares error method as follows. C is expressed as follows in a matrix form of α i .
【数2】 マトリックスCは以下のように求められる。(Equation 2) The matrix C is determined as follows.
【数3】 (Equation 3)
【数4】 ここで、Aは以下のように表される。 Where A is expressed as follows.
【数5】 ここで、Bは以下のように表される。 ここで、各要素は以下のように表される。Where B is expressed as follows. Here, each element is represented as follows.
【数6】 スキャナーのオペレーションにおいて、検出器のオフセットが周期的に計測さ
れる。代表的には、動作中に、1時間に1回計測される。ここで、オフセットが計
測される温度をT1とする。また、x(T1)をこの第一温度におけるオフセット
としよう。スキャニング中のしばらく後に、検出器が温度T2になったとしよう 。第二温度x(T2)をにおけるオフセットの値は、以下のように表される。(Equation 6) In scanner operation, the detector offset is measured periodically. Typically, it is measured once an hour during operation. Here, the temperature at which the offset is measured as T 1. Let x (T 1 ) be the offset at this first temperature. After some time during scanning, it tries and the detector has become to the temperature T 2. The value of the offset at the second temperature x (T 2 ) is expressed as follows.
【数7】 実際には、D個の検出器と検出器温度が、全体として下位にあたるD個の検出
器においてのみ計測される。Nは温度の読み値であって、代表的には5であろう
。温度センサーによる読み値は、たとえば図4に示された5つの温度センサ52 1によって取得される。ここで、計測される温度における検出器をd1(i=0,
1,2,…,N−1,N)としよう。繰り返すが、Nは温度の読み値の個数であ
る。ここで検出器d1における計測温度をTdjとしよう。検出器jにおける温度 TjではN個の読み値を通して2次の多項式にフィッティングすることよって算出
することができる。温度依存度をパラメータ形式で表すと以下の通りとなる。(Equation 7) In practice, the D detectors and the detector temperature are measured only in the lower D detectors as a whole. N is the temperature reading and will typically be 5. The readings from the temperature sensors are obtained, for example, by the five temperature sensors 521 shown in FIG. Here, the detector at the temperature to be measured is d 1 (i = 0,
1,2, ..., N-1, N). Again, N is the number of temperature readings. Here trying to measure temperature in the detector d 1 and T dj. The temperature T j at the detector j can be calculated by fitting a second-order polynomial through N readings. The temperature dependence is expressed in the form of a parameter as follows.
【数8】 ここで、βiは最小二乗法を用いて以下のように決定することができる。(Equation 8) Here, β i can be determined as follows using the least squares method.
【数9】 マトリックスFは以下のように求められる。(Equation 9) The matrix F is obtained as follows.
【数10】 ここで、Dは以下のように求められる。(Equation 10) Here, D is obtained as follows.
【数11】 ここで、Eは以下のように求められる。[Equation 11] Here, E is obtained as follows.
【数12】 (Equation 12)
【0025】 検出器diにおける温度は熱電対または抵抗型温度検出体(RTD)によって 測定される。 以上、この発明につき、図によって示したり、または好ましい実施例として参
考と共に述べてきたが、本発明の技術分野につき通常の知識を有する者によって
様々な形に変更され、または詳細な形とされたものに付いても、本願請求の範囲
における本願発明の技術的思想を離れること無く本願発明の範囲内にある限り本
願発明に含むものとする。The temperature at the detector d i is measured by a thermocouple or resistive temperature detector (RTD). Although the present invention has been described by reference to the drawings or referred to as preferred embodiments, the present invention may be modified or changed in various forms by those having ordinary skill in the art of the present invention. The present invention is included in the present invention as long as it is within the scope of the present invention without departing from the technical idea of the present invention in the claims of the present application.
【図1】 本願発明の荷物スキャニングシステムの外観図である。FIG. 1 is an external view of a luggage scanning system of the present invention.
【図2】 図1に示したシステムの端部断面図である。FIG. 2 is an end cross-sectional view of the system shown in FIG.
【図3】 図1に示したシステムを半径方向からみた断面図である。FIG. 3 is a sectional view of the system shown in FIG. 1 as viewed from a radial direction.
【図4】 本願発明の荷物スキャナーの一実施例における電気および機械の機能ブロック
を示した概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing functional blocks of electric and mechanical devices in one embodiment of the luggage scanner of the present invention.
【図5】 視野内のコンベヤシステム上に載置された荷物を示した本願発明の荷物スキャ
ナーの視野概略図である。FIG. 5 is a schematic view of a package scanner of the present invention showing a package placed on a conveyor system in the field of view.
【図6】 本願発明の荷物スキャナーの視野をカルテシアン座標系上に重ねて表示した図
である。FIG. 6 is a diagram in which the field of view of the luggage scanner of the present invention is superimposed and displayed on a Cartesian coordinate system.
【図7】 荷物境界を特定するセンサを使用した場合における本願発明の荷物スキャニン
グシステムの一実施例を単純化したブロック図の概略図である。 本願発明の荷物スキャニングシステムの外観図である。FIG. 7 is a simplified block diagram of one embodiment of the luggage scanning system of the present invention using a sensor for identifying a luggage boundary. It is an outline view of a luggage scanning system of the present invention.
【図8a】 従来のCTスキャナーの発射源,検出器アレーおよび視野を表した幾何形状図
である。FIG. 8a is a geometrical diagram showing the emission source, detector array and field of view of a conventional CT scanner.
【図8b】 図8(a)に示した視野を一スキャンした間に、一の検出器が得るデータ信号
を概略的にプロットした図である。FIG. 8B is a diagram schematically plotting data signals obtained by one detector during one scan of the visual field shown in FIG. 8A.
【図9a】 本願発明における荷物スキャナーの一実施例の幾何形状を示した概略図である
。FIG. 9a is a schematic diagram illustrating the geometric shape of one embodiment of a luggage scanner according to the present invention.
【図9b】 図9(a)に示した視野の一スキャンの間に一の検出器が得たデータ信号を概
略的にプロットした図である。FIG. 9B is a diagram schematically plotting data signals obtained by one detector during one scan of the visual field shown in FIG. 9A.
【図10】 三次元的物体について、CTスキャナにおける三次元画像の概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram of a three-dimensional image of a three-dimensional object in a CT scanner.
【図11】 薄い物体および厚い物体のCT画像面に垂直な方向に沿って密度分布を概略的
にプロットした図である。FIG. 11 is a diagram schematically plotting a density distribution of a thin object and a thick object along a direction perpendicular to a CT image plane.
【図12a】 薄い物体の密度減少降下距離のヒストグラムをプロットしたの概略図である。FIG. 12a is a schematic diagram plotting a histogram of the density reduction descent distance of a thin object.
【図12b】 厚い物体の密度減少降下距離のヒストグラムをプロットしたの概略図である。FIG. 12b is a schematic diagram plotting a histogram of the density reduction descent distance of a thick object.
100 荷物スキャニングシステム 110 コンベヤシステム 112 荷物 120 CTスキャニングシステム 125 ガントレ支持部 126 中央開口部 130 検出アレー 134 データ取得装置(DAS) 136 X線管制御システム 515 画像再構成処理器 521 温度センサ REFERENCE SIGNS LIST 100 luggage scanning system 110 conveyor system 112 luggage 120 CT scanning system 125 gantry support 126 central opening 130 detection array 134 data acquisition device (DAS) 136 X-ray tube control system 515 image reconstruction processor 521 temperature sensor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 08/948,929 (32)優先日 平成9年10月10日(1997.10.10) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 08/949,127 (32)優先日 平成9年10月10日(1997.10.10) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GE,GH,GM,HR ,HU,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP, KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,L V,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI, SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,U Z,VN,YU,ZW (72)発明者 クロウフォード,カール,アール. アメリカ合衆国.02146 マサチューセッ ツ,ブルックリン,ウエブスター ストリ ート 20,アパートメント 207 (72)発明者 シェファー,デヴィッド,エー. アメリカ合衆国.01760 マサチューセッ ツ,ナティク,クレッセント ストリート 10 (72)発明者 ベイリイ,エリク アメリカ合衆国.03841 ニューハンプシ ャー,ハンプステッド,ホイールライト ロード 193 (72)発明者 ウィードン,ハンス,ジェー. アメリカ合衆国.01970 マサチューセッ ツ,セイラム,ダニエルズ ストリート コート 1エー (72)発明者 ルース,クリストファー,シー. アメリカ合衆国.01923 マサチューセッ ツ,ダンヴァーズ,ローカスト ストリー ト 34 Fターム(参考) 2G001 AA01 BA11 CA01 DA01 DA07 FA06 GA01 HA01 HA08 HA13 HA14 JA01 JA06 JA09 JA13 KA06 LA05 LA10 PA06 PA11 SA02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (31) Priority claim number 08 / 948,929 (32) Priority date October 10, 1997 (Oct. 10, 1997) (33) Priority claim country United States (US) ( 31) Priority claim number 08/949, 127 (32) Priority date October 10, 1997 (Oct. 10, 1997) (33) Priority claim country United States (US) (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG) , KZ, MD, RU, TJ, T ), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, GH, GM , HR, HU, ID, IL, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, UZ, VN, YU, ZW (72) Inventor Crow Ford, Carl, Earl. United States. 02146 Massachusetts, Brooklyn, Webster Street 20, Apartment 207 (72) Inventor Shepher, David, A. United States. 01760 Massachusetts, Natick, Crescent Street 10 (72) Inventor Bailey, Eric United States. 03841 New Hampshire, Hampstead, Wheellight Road 193 (72) Inventor Weedon, Hans, J. United States. 01970 Massachusetts, Salem, Daniels Street Court 1A (72) Inventor Ruth, Christopher, C. United States. 01923 Massachusetts, Danvers, Locust Street 34 F term (reference) 2G001 AA01 BA11 CA01 DA01 DA07 FA06 GA01 HA01 HA08 HA13 HA14 JA01 JA06 JA09 JA13 KA06 LA05 LA10 PA06 PA11 SA02
Claims (40)
ニングシステムの視野を通して広がる放射線を受け取って該検出器が受け取った
放射線に関する信号を発生し、該信号は視野のスキャンのためのスキャンデータ
を発生するために使用されるコンピュータ断層撮影スキャニングシステムにおい
て、 該検出器の列において各検出器に対して較正スキャンデータを発生するための
視野の較正スキャンを実行する工程と、 較正スキャンデータに対する較正用しきい値を設定する工程と、 各検出器に対して該較正用しきい値を超える較正スキャンデータを選択する工
程と、 前記選択された較正スキャンデータを用いて各検出器に対して検出器の較正値
を計算する工程とを備え、 該検出器の較正値は該検出器によって取得されたスキャンデータを調整するた
めに次回のスキャン中で使用することを特徴とするコンピュータ断層撮影スキャ
ニングシステム較正方法。1. An apparatus comprising: an array of detectors and a radiation source, the detector receiving radiation extending through a field of view of a CT scanning system and generating a signal related to the radiation received by the detector; Performing a calibration scan of a field of view to generate calibration scan data for each detector in the array of detectors, wherein the computer tomography scanning system is used to generate scan data for scanning; Setting a calibration threshold for the calibration scan data; selecting calibration scan data that exceeds the calibration threshold for each detector; and using the selected calibration scan data for each detector. Calculating a detector calibration value for the detector, wherein the detector calibration value is obtained by the detector. Computed tomography scanning system calibration method characterized by use in the next scan in order to adjust the scan data.
用いて実行するコンピュータ断層撮影スキャニングシステム較正方法。2. The method of claim 1, wherein the calibration scan of the field of view is performed using an obstacle in the field of view.
ャニングシステムにおいて物体を移動させるためのコンベヤを含むコンピュータ
断層撮影スキャニングシステム較正方法。3. The method of claim 2, wherein the obstacle comprises a conveyor for moving an object in the computed tomography scanning system.
対して設定されるコンピュータ断層撮影スキャニングシステム較正方法。4. The method of claim 1, wherein the calibration threshold is set for each detector in the row.
通過する放射線に前記選択された較正スキャンデータ値に関連するように設定す
るコンピュータ断層撮影スキャニングシステム較正方法。5. The method of claim 1, wherein the calibration threshold value is set to unobstructed radiation passing through the field of view to be related to the selected calibration scan data value.
出器用の前記選択された較正スキャンデータ値を平均化することを備えるコンピ
ュータ断層撮影スキャニングシステム較正方法。6. The method of claim 1, wherein calculating a detector calibration value for each detector comprises averaging the selected calibration scan data values for the detector.
めの放射線源と、 列をなし、該コンピュータ断層撮影スキャニングシステムの視野を通して広がる
放射線を受け取って該検出器が受け取った放射線に関する信号であって、視野の
スキャンのためのスキャンデータである該信号を発生する検出器と、 該検出器の列において各検出器に対して較正スキャンデータを発生するための
視野の較正スキャンを実行する手段と、 較正スキャンデータに対する較正用しきい値を設定する手段と、 各検出器に対して該較正しきい値を超える較正スキャンデータを選択する手段
と、 前記選択された較正スキャンデータを用いて各検出器に対して検出器の較正値
を計算する手段とを備え、 該検出器の較正値は該検出器によって取得されたスキャンデータを調整するた
めに次回のスキャン中で使用することを特徴とするコンピュータ断層撮影スキャ
ニングシステム。7. A computed tomography scanning system, comprising: a radiation source for directing radiation through a field of view of the computed tomography scanning system; and a row of radiation sources for receiving radiation extending through the field of view of the computed tomography scanning system. A detector for generating the signal related to the radiation received by the detector, the scan data for scanning the field of view; and generating calibration scan data for each detector in the array of detectors. Means for performing a calibration scan of the field of view for setting calibration thresholds for the calibration scan data; means for selecting calibration scan data exceeding the calibration threshold for each detector; Detector calibration for each detector using selected calibration scan data Means for calculating a value, wherein the calibration value of the detector is used during a next scan to adjust scan data acquired by the detector.
用いて実行するコンピュータ断層撮影スキャニングシステム。8. The computed tomography scanning system according to claim 7, wherein the calibration scan of the visual field is performed using an obstacle in the visual field.
ャニングシステムにおいて物体を移動させるためのコンベヤを備えるコンピュー
タ断層撮影スキャニングシステム。9. The computer tomography scanning system according to claim 8, further comprising a conveyor for moving the obstacle in the computer tomography scanning system.
に対して設定されるコンピュータ断層撮影スキャニングシステム。10. The computed tomography scanning system according to claim 7, wherein the calibration threshold is set for each detector in the row.
通過する放射線に前記選択された較正スキャンデータ値を関連するように設定さ
れるコンピュータ断層撮影スキャニングシステム。11. The computed tomography scanning system of claim 7, wherein the calibration threshold is set to relate the selected calibration scan data value to radiation that passes unobstructed through the field of view.
る手段は該検出器用の前記選択された較正スキャンデータ値を平均化する手段を
備えるコンピュータ断層撮影スキャニングシステム。12. The computed tomography scanning system of claim 7, wherein the means for calculating a detector calibration value for each detector comprises means for averaging the selected calibration scan data values for the detector.
スキャニングしている間に該領域から放射線を受け取って、該受け取られた放射
線を表す検出器信号を発生して列をなす検出器とを備えるコンピュータ断層撮影
スキャニングシステムにおいて、該検出器によって受け取られた放射線とは無関
係に該検出器によって発生された電流を補償するための方法であって、 該検出器の温度を変化させる工程と、 検出器の温度が変化したときに該検出器によって発生した電流を計測する工程
と、 温度に対する該電流を特徴づける工程と、 温度に対する該電流の変化を用いて、該領域をスキャニングしている間に発生
した検出器信号に使用するための検出器オフセット信号を発生させる工程と、 検出器信号を発生させるために該領域をスキャニングする工程と、 該検出器の温度を感知する工程と、 該電流を補償するために、計測された温度に対応づけられた検出器オフセット
信号を該検出器信号に当てはめる工程とを備えるコンピュータ断層撮影スキャニ
ングシステムにおける電流補償方法。13. A radiation source for directing radiation through an area, receiving radiation from the area while scanning the area, and generating a detector signal representative of the received radiation to form an array. A method for compensating current generated by said detector independently of radiation received by said detector, said method comprising: changing a temperature of said detector. Measuring the current generated by the detector when the temperature of the detector changes; characterizing the current with respect to temperature; scanning the region using the change in current with temperature. Generating a detector offset signal for use in the detector signal generated during the operation; and Scanning a region, sensing the temperature of the detector, and applying a detector offset signal associated with the measured temperature to the detector signal to compensate for the current. Current compensation method in computed tomography scanning system.
ぞれのオフセット信号に割り当てられるコンピュータ断層撮影スキャニングシス
テムにおける電流補償方法。14. The method according to claim 13, wherein each detector in the array of detectors is assigned to a respective offset signal.
含むコンピュータ断層撮影スキャニングシステムにおける電流補償方法。15. The method of claim 13, wherein characterizing a change in current with temperature includes applying the change to a parameter equation.
法によって求められる工程を含むコンピュータ断層撮影スキャニングシステムに
おける電流補償方法。16. The method of claim 13, wherein characterizing the change in current with temperature includes determining the least squares method using a detector offset signal.
、該受け取られた放射線を表す検出器信号を発生させる検出器と 該検出器によって受け取られた放射線とは無関係に該検出器によって発生された
電流を補償する手段と、 該検出器の温度を変化させる手段と、 該検出器の温度が変化したときに該検出器によって発生した電流を計測する手
段と、 温度に対する該電流を特徴づける手段と、 温度に対する該電流の変化を用いて、該領域をスキャニングしている間に発生
した検出器信号に使用するための検出器オフセット信号を発生させる手段と、 検出器信号を発生させるために該領域をスキャニングする手段と、 該検出器の温度を感知する手段と、 該電流を補償するために、計測された温度に対応づけられた検出器オフセット
信号を該検出器信号に当てはめる手段とを備えるコンピュータ断層撮影スキャニ
ングシステム。17. A radiation source for directing radiation through an area, receiving radiation from the area while scanning the area and generating a detector signal representative of the received radiation. A detector, means for compensating the current generated by the detector independently of the radiation received by the detector, means for changing the temperature of the detector, and when the temperature of the detector changes. Means for measuring the current generated by the detector; means for characterizing the current with respect to temperature; and using the change in the current with respect to temperature to use the detector signal generated while scanning the region. Means for generating a detector offset signal for scanning the area to generate a detector signal; and means for sensing a temperature of the detector; Means for applying a detector offset signal associated with the measured temperature to the detector signal to compensate for the current.
ぞれのオフセット信号に割り当てられるコンピュータ断層撮影スキャニングシス
テムにおける電流補償方法。18. The method of claim 17, wherein each detector in the array of detectors is assigned to a respective offset signal in a computed tomography scanning system.
はパラメータ式に該変化を当てはめる手段を含むコンピュータ断層撮影スキャニ
ングシステムにおける電流補償方法。19. The method of claim 17, wherein the means for characterizing the change in current with temperature includes means for applying the change to a parametric equation.
は検出器のオフセット信号を用いて最小二乗法によって求められる手段を含むコ
ンピュータ断層撮影スキャニングシステムにおける電流補償方法。20. The method of claim 17, wherein the means for characterizing the change in current with temperature includes means determined by a least squares method using an offset signal of the detector.
中から目標物を検出する方法であって、 物体の表面に沿った複数の点において、物体の平面に垂直な法線を計算して該物
体内に延長する工程と、 物体内の各法線にそった複数の点において、該コンピュータ断層撮影画像データ
から物体の密度を決定する工程と、 各法線にそった該密度を利用して各法線において物体と関連づけられた厚さの表
示を行なう工程とを備えるコンピュータ断層撮影画像データ目標物検出方法。21. A method for detecting a target from computed tomography image data of an object in a three-dimensional image space, comprising calculating a normal perpendicular to the plane of the object at a plurality of points along the surface of the object. Extending into the object, determining the density of the object from the computed tomography image data at a plurality of points along each normal in the object, and calculating the density along each normal. Displaying the thickness associated with the object at each normal using the normal tomography image data target.
層撮影画像データ目標物検出方法。22. The computed tomographic image of claim 21, further comprising: creating a thickness distribution associated with each normal; and analyzing the distribution to determine a shape of the object. Data target detection method.
であるかを判定するために分析される分布であるコンピュータ断層撮影画像デー
タ目標物検出方法。23. The method according to claim 22, wherein the distribution is a distribution analyzed to determine whether the object is a sheet-shaped object.
連づけられた厚さの厚さのヒストグラムを作り出す工程を含むコンピュータ断層
撮影画像データ目標物検出方法。24. The method of claim 22, wherein the step of creating a distribution comprises the step of creating a thickness histogram of the thickness associated with the normal.
設定する工程をさらに備え、 該最大距離は検出される目標物で予想される最大厚さに関係するコンピュータ断
層撮影スキャニングシステム較正方法。。25. The computer tomography of claim 1, further comprising the step of setting a maximum distance in the object whose density is to be determined, wherein the maximum distance is related to a maximum expected thickness of the detected target. Scanning system calibration method. .
中から目標物を検出する装置であって、 物体の表面に沿った複数の点において、物体の平面に垂直な法線を計算して該物
体内に延長する手段と、 物体内の各法線にそった複数の点において、該コンピュータ断層撮影画像データ
から物体の密度を決定する手段と、 各法線にそった該密度を利用して各法線において物体と関連づけられた厚さの表
示を行なう手段とを備えるコンピュータ断層撮影画像データ目標物検出装置。26. An apparatus for detecting a target from computer tomography image data of an object in a three-dimensional image space, wherein a plurality of points along the surface of the object calculate a normal perpendicular to the plane of the object. Means for extending the object into the object; means for determining the density of the object from the computed tomography image data at a plurality of points along each normal in the object; Means for displaying a thickness associated with an object at each normal using the target.
タ断層撮影画像データ目標物検出装置。27. The computer according to claim 26, further comprising: distribution generating means for generating a thickness distribution associated with each normal; and analyzing means for analyzing the distribution to determine the shape of the object. A tomographic image data target detection device.
物体であるかを判定するために分布を分析する手段であるコンピュータ断層撮影
画像データ目標物検出装置。28. An apparatus according to claim 27, wherein said analyzing means is means for analyzing a distribution to determine whether said object is a sheet-shaped object.
られた厚さの厚さヒストグラムを作り出す手段を含むコンピュータ断層撮影画像
データ目標物検出装置。29. The apparatus according to claim 27, wherein the distribution generating means includes means for generating a thickness histogram of the thickness associated with the normal.
ピークを分析する手段をさらに備えるコンピュータ断層撮影画像データ目標物検
出装置。30. The apparatus according to claim 29, further comprising means for analyzing peaks appearing in the thickness histogram to determine whether the object is in the form of a sheet.
ピュータ断層撮影スキャニング装置の視野中の物体のスキャンデータを処理する
方法であって、該視野は該スキャンデータから該視野の画像を発生するために再
構成が可能である複数の画素から定義されるものであって、 該視野に対する該スキャンデータ発生するために該視野をスキャンする工程と、
該物体の大きさを検出する大きさ検出工程と、 該視野中の物体の位置を検出する位置検出工程と、 検出された物体の該大きさと該位置を利用して、該物体の画像を発生する際に再
構成されるべき視野中の第一位置と、該物体の該画像を発生する際に再構成され
るべきでない視野中の第二位置とを特定する位置特定工程とを備える該スキャン
データ処理方法。31. A method for processing scan data of an object in a field of view of a computed tomography scanning apparatus, wherein the field of view is used to generate an image of the field of view from the scan data. Scanning the field of view, defined from a plurality of reconfigurable pixels, to generate the scan data for the field of view;
A size detecting step of detecting the size of the object; a position detecting step of detecting a position of the object in the field of view; generating an image of the object by using the size and the position of the detected object The scan comprising a first position in the field of view to be reconstructed when performing the scan and a second position in the field of view that should not be reconstructed when generating the image of the object. Data processing method.
野中の第一位置を再構成する工程をさらに備えるスキャンデータ処理方法。32. The scan data processing method according to claim 31, further comprising the step of reconstructing a first position in the field of view to generate an image of the object.
該スキャンデータから該物体の境界を検出する工程を含むスキャンデータ処理方
法。33. The scan data processing method according to claim 31, wherein the size detecting step includes a step of detecting a boundary of the object from the scan data for the visual field.
スキャンデータから該物体の境界を検出する工程を含むスキャンデータ処理方法
。34. The scan data processing method according to claim 31, wherein the position detecting step includes a step of detecting a boundary of the object from the scan data for the visual field.
大量の画素に制限を設定する工程を含むスキャンデータ処理方法。35. The scan data processing method according to claim 31, wherein the position specifying step includes a step of setting a limit on a large number of pixels to be reconstructed.
コンピュータ断層撮影スキャンデータを処理する装置であって、該視野は該スキ
ャンデータから該視野の画像を発生するために再構成が可能である複数の画素か
ら定義されるものであって、 該視野に対する該スキャンデータ発生するために該視野をスキャンする手段と、
該物体の大きさを検出する大きさ検出手段と、 該視野中の物体の位置を検出する位置検出手段と、 検出された物体の該大きさと該位置を利用して、該物体の画像を発生する際に再
構成されるべき視野中の第一位置と、該物体の該画像を発生する際に再構成され
るべきでない視野中の第二位置とを特定する位置特定手段とを備える該スキャン
データ処理装置。36. An apparatus for processing computed tomography scan data of an object in a field of view of a computed tomography scanning machine, the field of view being reconfigurable to generate an image of the field of view from the scan data. Means defined by a plurality of pixels, the means for scanning the field of view to generate the scan data for the field of view;
Size detecting means for detecting the size of the object; position detecting means for detecting the position of the object in the field of view; generating an image of the object by using the size and the position of the detected object The scan comprising a first position in the field of view to be reconstructed when performing the scan and a second position in the field of view that should not be reconstructed when generating the image of the object. Data processing device.
野中の第一位置を再構成する手段をさらに備えるスキャンデータ処理装置。37. The scan data processing apparatus according to claim 36, further comprising means for reconstructing a first position in the field of view to generate an image of the object.
該スキャンデータから該物体の境界を検出する手段を備えるスキャンデータ処理
装置。38. The scan data processing apparatus according to claim 36, wherein the size detecting means includes means for detecting a boundary of the object from the scan data for the visual field.
出するセンサを備えるスキャンデータ処理装置。39. The scan data processing apparatus according to claim 36, wherein the position detecting means includes a sensor for detecting a boundary of the object.
大量の画素に制限を設定する手段を備えるスキャンデータ処理装置。40. The scan data processing apparatus according to claim 36, wherein said position specifying means includes means for setting a limit to a large number of pixels to be reconstructed.
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