JP2015532974A - Ｃｔシステム及びｃｔシステムに用いられる検知装置 - Google Patents

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Abstract

本願発明に係るＣＴシステムに用いられる検知装置は、低エネルギーの検知ユニットと、複数列の高エネルギーの検知器を含み、前記低エネルギーの検知ユニットの下に設けられている高エネルギーの検知ユニットとを備え、前記高エネルギーの検知器の間に、所定の間隔がある。本発明の検知装置によれば、検知器とデータの収集手段の数量を大幅に減少し、解像度の高い三次元のＣＴ画像を取得しながら、危険物に対して精確よく警報を発することができる。システムの高性能を確保すると共に、システムの製造コストを大幅に低減することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、ＣＴシステム及びＣＴシステムに用いられる検知装置に関する。
ＣＴシステムの走査スピードの問題を解決するために、通常、平面アレイ（ｓｕｒｆａｃｅ-ａｒｒａｙ）の検知器を用いるが、このような検知器は、一回に複数列のデータを同時に収集することで走査のスピードを向上している。保安検査領域で危険物に対する識別の高精確度の要求に伴い，二重エネルギー（ｄｕａｌ−ｅｎｅｒｇｙ）技術に対するニーズは差し迫っている。高速走査及び高解像度の三次元の二重エネルギー画像を図るには、通常、高エネルギーの検知器も、低エネルギーの検知器も平面アレイの配置を用いることができる。しかし、このようなシステムは、多くの検知器及びデータ収集手段を必要し、システムの製造コストが高くなる。
本発明の目的は、ＣＴシステム及びそれに用いられる検知装置を提供することであり、これにより、危険物に対する識別性能を高く確保すると共に、コストを低減させることができる。
本発明の一つの形態によれば、本発明は、ＣＴシステムに用いられる検知装置であって、低エネルギーの検知ユニットと、複数列の高エネルギーの検知器を含み、前記低エネルギーの検知ユニットの下に設けられている高エネルギーの検知ユニットとを備え、前記高エネルギーの検知器の間に、所定の間隔がある。
本発明の一つの形態によれば、前記検知装置は、低エネルギーの検知ユニットと、前記高エネルギーの検知ユニットとの間に設けられているフィルターを、さらに備える。
本発明の一つの形態によれば、前記ＣＴシステムは、搬送方向に沿って被検物を搬送し、大体、搬送方向に沿って前記複数列の高エネルギーの検知器を配列している。
本発明の一つの形態によれば、前記低エネルギーの検知ユニットは、平面アレイの低エネルギーの検知器を含む。
本発明の一つの形態によれば、前記平面アレイの低エネルギーの検知器は、大体、円柱面上に配置されている。
本発明の一つの形態によれば、前記高エネルギーの検知器のそれぞれは、前記低エネルギーの検知ユニットに向かう面が、大体、円柱面に位置する。
本発明の一つの形態によれば、前記高エネルギーの検知器間の所定の間隔は、５ｍｍから８０ｍｍまでの範囲にある。
本発明の一つの形態によれば、前記高エネルギーの検知器間の所定の間隔は、３０ｍｍから５０ｍｍまでの範囲にある。
本発明の一つの形態によれば、前記検知装置は、隣接する前記高エネルギーの検知器間に設けられている部材を、さらに備える。
本発明の一つの形態によれば、前記部材は、射線を吸収する材料からなる。
本発明の一つの形態によれば、前記部材は、アルミニウム、鉄、銅及び鉛から選択された少なくとも一つ、または、アルミニウム、鉄、銅及び鉛から選択された少なくとも一つを含有する合金からなる。
本発明の一つの形態によれば、前記高エネルギーの検知ユニットと、前記高エネルギーの検知ユニットにおける高エネルギーの検知器に重なる低エネルギーの検知ユニットの低エネルギーの検知器の部分とが、二重エネルギーのＣＴ画像を取得するように、構成されている。
本発明の一つの形態によれば、本発明は、ＣＴシステムであって、搬送方向に沿って被検物を搬送するための搬送装置と、スリップリングと、スリップリングに接続されている射線ソースと、射線ソースに対向し、スリップリングに接続されている検知装置と、を備え、前記検知装置は、低エネルギーの検知ユニットと、複数列の高エネルギーの検知器を含み、前記低エネルギーの検知ユニットの下に設けられている高エネルギーの検知ユニットとを備え、前記高エネルギーの検知器の間に、所定の間隔がある。
本発明の一つの形態によれば、前記複数列の高エネルギーの検知器は、大体、搬送方向に沿って配列されている。
本発明の一つの形態によれば、前記スリップリングが３６０度／Ｎ（Ｎは、高エネルギーの検知器の列数である）回転する度に、搬送装置は、被検物を、隣接する二列の検知器の中心間の距離だけ移動させる。
本発明の一つの形態によれば、前記スリップリングが３６０度／Ｎ（Ｎは、高エネルギーの検知器の列数である）回転する度に、前記搬送装置が、被検物を、隣接する二列の検知器の中心間の距離だけ移動させることにより、検知装置は、データを出力し、前記出力されたデータに基づいて被検物の画像を再構成する。
好ましくは、前記出力されたデータに基づいて、断層再構成法によって被検物の画像を再構成する。
本発明の一つの形態によれば、前記高エネルギーの検知ユニットと、前記高エネルギーの検知ユニットにおける高エネルギーの検知器に重なる低エネルギーの検知ユニットにおける低エネルギーの検知器の部分とが、二重エネルギーのＣＴ画像を取得するように、構成されている。
本発明の一つの形態によれば、前記低エネルギーの検知ユニットは、低エネルギーのＣＴ画像を取得し、高エネルギーの検知ユニットと、前記高エネルギーの検知ユニットにおける高エネルギーの検知器に重なる低エネルギーの検知ユニットにおける低エネルギーの検知器の部分とが、二重エネルギーのＣＴ画像を取得し、低エネルギーのＣＴ画像と、二重エネルギーのＣＴ画像とを合成して処理することによって、三次元の二重エネルギーのＣＴ画像を取得する。
本発明の一つの形態によれば、前記低エネルギーの検知ユニットは、平面アレイの低エネルギーの検知器を含む。
本発明によれば、低エネルギーの検知器の平面アレイ配置形態、高エネルギーの検知器のまばらな配置形態を提供する。このような配置によって、検知器及びデータの収集手段の数量を大幅に減少させ、解像度の高い三次元のＣＴ画像を取得しながら、危険物に対して精度よく警報を発することができる。システムの高性能を確保すると共に、システムの製造のコストを大幅に低減することができる。
本発明の実施例による荷物保安検査のためのＣＴシステムの模式図 本発明の実施例によるＣＴシステムに用いられる検知装置の模式図 本発明の実施例による荷物保安検査のためのＣＴシステムの模式図 本発明の実施例によるＣＴシステムに用いられる検知装置の模式断面図 本発明の実施例によるＣＴシステムに用いられる検知装置の模式断面図
以下、図面及び具体的な実施形態を参照しながら、本発明を更に説明する。
図１及び図３に示すように、本発明の実施例のＣＴシステム１０は、搬送方向Ｖに沿って被検物を搬送するための搬送装置１７と、搬送方向Ｖにほぼ平行である回転軸線の回りを回転可能なスリップリング１２と、スリップリング１２に接続される射線ソース１１と、射線ソース１１に対向し且つスリップリング１２に接続され、射線ソース１１とともにスリップリング１２に従って回転可能な検知装置１６と、ＣＴシステム１０の操作を制御するための制御装置１８と、検知装置１６によって検知されたデータを処理するためのデータ処理装置１５と、被検物に疑いのあるものが存在する場合、警報を発する警報装置１９と、を備える。
射線ソース１１から、Ｘ線を射出することができる。射線ソース１１は、Ｘ線機器、加速器または放射性同位元素などであってもよい。データ処理装置１５は、コンピューター等であってもよい。データ処理装置１５は、制御装置１８に含まれてもよい。
図２及び図４に示すように、検知装置１６は、低エネルギーの検知ユニット１と、前記低エネルギーの検知ユニット１の下に設けられている高エネルギーの検知ユニット３と、を含む。
図２及び図４に示すように、低エネルギーの検知ユニット１は、平面アレイの低エネルギーの検知器を含む。平面アレイの低エネルギーの検知器は、大体円柱面に配置されている。前記円柱面の中心軸線は、大体、射線ソース１１の焦点を通じる。または、前記円柱面の中心軸線は、大体、スリップリング１２の回転軸線に平行する。平面アレイにおける各低エネルギーの検知器の中心は、射線ソース１１の焦点を円心とする円弧上に分布してもよい。
図２及び図４に示すように、高エネルギーの検知ユニット３は、複数列の高エネルギーの検知器３１を含み、高エネルギーの検知器３１の間は、所定の間隔を有している。複数列の高エネルギーの検知器３１は、大体、搬送方向Ｖに配列されている。高エネルギーの検知器３１のそれぞれは、前記低エネルギーの検知ユニット１に向かう表面が、大体、円柱面に位置する。前記円柱面の中心軸線は、大体、射線ソース１１の焦点を通じる。または、前記円柱面の中心軸線は、スリップリング１２の回転軸線に平行する。また、複数列の高エネルギーの検知器は、本領域における公知の適切なレイアウトを使用すればよい。前記高エネルギーの検知ユニットと、前記高エネルギーの検知ユニットの高エネルギーの検知器に重なる低エネルギーの検知ユニットの低エネルギーの検知器の部分とが、二重エネルギーのＣＴ画像を取得するように、構成される。前記低エネルギーの検知ユニットは、低エネルギーのＣＴ画像を取得し、当該低エネルギーのＣＴ画像と二重エネルギーのＣＴ画像を合成することで、三次元の二重エネルギーのＣＴ画像を取得する。
図２及び図４に示すように、低エネルギーの検知ユニット１と、高エネルギーの検知ユニット３との間に、フィルター２を設けても良い。フィルターの厚さは、射線ソース１１から射出されるＸ線のエネルギーによって決定すればよい。フィルター２は、射線エネルギーの一部を吸収することで、高エネルギーの検知器及び低エネルギーの検知器によって検知されるエネルギーの差をより大きくすることができる。フィルター２は、銅、銀または金の材料で形成されてもよく、銅、銀または金の合金材料などで形成されてもよい。
低エネルギーの検知器及び高エネルギーの検知器は、同一のシンチレータ材料からなってもよく、異なるシンチレータ材料からなってもよい。シンチレータ材料は、ＣｓＩ（Ｔｌ）、ＣｄＷＯ４、ＧＯＳ、ＺｎＳｅおよびＹＡＧから選択すればよい。
図５に示すように、本発明の一実施形態によれば、検知装置１６は、隣接する前記高エネルギーの検知器３１間に設けられる部材４をさらに含む。前記部材４は、射線を吸収する材料からなる。例えば、前記部材４は、アルミニウム、鉄、銅及び鉛から選択された少なくとも一つの材料で形成されてもよく、アルミニウム、鉄、銅及び鉛から選択された少なくとも一つの材料を含有する合金で形成されてもよい。部材４は、分散信号を抑制し、放射をシールドすることができる。
図１及び図３に示すように、搬送装置１７は、搬送ベルト７を含んでもよい。当該搬送ベルト７は、水平に放置され、スリップリング１２の回転面は、搬送ベルト７の水平面または搬送方向Ｖに大体、垂直してもよい。
スリップリング１２の回転面に、高エネルギーの検知器及び低エネルギーの検知器は、円弧状に配置され、複数の板状検知器が組み合わせて当該円弧状を構成してもよい。回転面内での高エネルギーの検知器及び低エネルギーの検知器の分布は、走査通路のニーズ及びＣＴシステムのニーズを満たす形態であればよい。
例えば、低エネルギーの検知ユニット１は、複数列の高エネルギーの検知器よりも密集に配置された複数列の低エネルギーの検知器を含んでも良い。当該複数列の低エネルギーの検知器の配列方向は、複数列の高エネルギーの検知器の配列方向と一致し、各列の高エネルギーの検知器には、それらに重なる低エネルギーの検知器が対応している。
保安検査途中で、荷物は、搬送ベルト７に置かれて水平に移動し、スリップリング１２の回転によって、射線ソース１１及び検知装置１６も回転することになる。スリップリング１２の回転軸線は、水平面に平行してもよい。荷物に対する走査は、螺旋コーン状の走査である。制御装置１８は、搬送ベルト７とスリップリング１２の動作を制御し、射線ソース１１のビームの射出及び検知装置１６のデータの収集を制御する。データ処理装置１５は、検知装置１６によって検知されたデータを取得し、データの処理、ユーザの交互操作、及び、警報装置１９ｂへの通知を行う。警報装置１９は、警報信号を通知するためのものである。
平面アレイの低エネルギーの検知器のデータを再構成することで、高解像度の画像を取得することができる。複数列の高エネルギーの検知器と、複数列の高エネルギーの検知器に重なるように形成された低エネルギーの検知器とが、共に二重エネルギーの投影データを取得し、当該取得された二重エネルギーの投影データによってＣＴ画像を取得する。当該ＣＴ画像は、スライスの厚さが厚い二重エネルギーのＣＴ画像であってもよい。アルゴリズム計算によって、被検物の高・低エネルギーの減衰係数画像と、有効原子番号Ｚの値と、密度Ｄの値との情報を正確に取得することができる。爆発物及び麻薬がＺ−Ｄグラフでの分布に応じて、該当する携帯禁止の物品を正確に判別することができる。高解像度の低エネルギーのＣＴ画像と、スライスの厚さが厚い二重エネルギーのＣＴ画像とを合成処理することで、ＣＴシステムは、高解像度の三次元の二重エネルギーのＣＴ画像を取得する。高解像度の画像によって、麻薬、爆発物など携帯禁止の物品の位置を提供し、さらに、携帯禁止の物品の形状、サイズ及び質量を解析することができる。当該ＣＴシステムによれば、高解像度の画像を得ることができ、コストを抑制し、材料も識別できる効果を持たせることができる。
低エネルギーの検知器によって取得された投影データは、いろいろな再構成方法を使用可能し、例えば、ＦＤＫアルゴリズムのような方法によって処理することができる。二重エネルギーの検知装置によって取得された投影データは、各種の公知アルゴリズムによって再構成されることができる。例えば、反復法、ＦＤＫ法または断層再構成によって処理することができる。そして、ベース材料の分解や、ダブル効果分解方法によって物質を識別することができる。
本発明によるＣＴシステムは、主に以下の機能を含む。
１．ボックスやカバン等に対して、ＣＴの螺旋コーン状の走査を行うことができる。
２．高解像度の低エネルギーのＣＴスライス画像及び三次元の画像を取得することができる。
３．スライスの厚さが厚い二重エネルギーのＣＴスライス画像を取得することができる。
４．画像合成方法によって、解像度の高い二重エネルギーのＣＴ画像を取得することができる。
５．三次元の二重エネルギーのＣＴ画像に基づいて、刃具、銃などを表示して識別することができる。
６．二重エネルギーのＣＴ画像データに基づいて、ボックスやカバンの原子番号や、密度や、高・低エネルギーの減衰系数の画像データを取得することで、被検物に、麻薬や、爆発物や、他の携帯禁止の物品が隠れているか否かを識別することができる。
７．麻薬や、爆発物や、他の携帯禁止の物品の位置、サイズ、類別、及び、重量を推定することができる。
以下、本発明によるＣＴシステムの高エネルギーの検知器３１の具体的な操作を記述することにする。
隣接する２列の高エネルギーの検知器３１の中心間の距離をｔ、合計でＮ列（ただし、Ｎは、１より大きい整数）、スリップリングの回転速度をｒ０、搬送ベルトの速度をｓとすると、以下の式を満たすような走査を図ることができる。
Figure 2015532974
各列の高エネルギーの検知器３１は、スリップリング１２が３６０度を回転する度に、その検査領域においては、当該領域の３６０度／Ｎの扇形部分を検知する。同時に、搬送装置１７は、スリップリングが３６０度／Ｎ回転する度に、物体を、隣接する二列の検知器の中心間の距離ｔだけ移動させる。これにより、前記Ｎ列の高エネルギーの検知器３１において、搬送装置１７の移動方向Ｖの上流側の１列目の検知器から最終列の検知器までは、順次に対応する３６０度／Ｎ分を検知する。これにより、前記検知装置は、データを出力して、出力された前記データに基づいて、例えば断層再構成法を用いて被検物の画像を再構成する。
１列目の高エネルギーの検知器３１の最初の位置をＴ０とすると、２列目の位置はＴ０−ｔ、３列目の位置はＴ０−２ｔ、……、である。
上記の式から簡単に得られるように、スリップリング１２（即ち検知器３１）が、１／Ｎ回を回転すると、高エネルギーの検知器３１は、移動している被検物に対して、スリップリング１２の軸方向に沿って距離ｔで走行することになる。このとき、検知器の位置は、１列目がＴ０＋ｔ、２列目がＴ０、３列目がＴ０−ｔ、……、になる。ここで、ｎ＋１列目の高エネルギーの検知器は、回転前のｎ列目の検知器と同一軸方向の位置に置かれ、２π／Ｎの角度の差がある。これによれば、スリップリングが一回り回転した場合、Ｎ列の高エネルギーの検知器は、ちょうどＴ０からＴ０＋ｔまでの２π角度の範囲内に配置されることになる。
高・低エネルギーの検知器によって取得された二重エネルギーの投影データは、理論的には、各方法によって再構成されることができる。上述のように、スリップリングが一回り回転すると、Ｎ列の高エネルギーの検知器は、ちょうどＴ０からＴ０＋ｔまでの２πの角度の範囲内に配置されることになる。そのため、断層再構成法を用いて再構成することが好ましい。当該方法は、簡単で速いからである。
図４に示すように、ｔは、搬送ベルト１７の搬送方向Ｖに沿う隣接する二列の高エネルギーの検知器の中心間の距離を示し、ｄは、搬送ベルト１７の搬送方向Ｖに沿う検知器３１の幅を示す。上記した所定の間隔は、ｔとｄの差である。高エネルギーの検知器３１間の間隔は、５ｍｍ〜８０ｍｍでよいし、１０ｍｍ〜７０ｍｍが好ましく、２０ｍｍ〜６０ｍｍがより好ましく、３０ｍｍ〜５０ｍｍがより好ましく、３５ｍｍ〜４５ｍｍがより好ましく、３６ｍｍ〜４０ｍｍがより好ましく、３８ｍｍが一番好ましい。
本発明による検知装置において、隣接する二列の検知器の中心間の距離ｔは、ｔ＞＞ｄという関係を満たすことで、結晶体の面積を有効に低減させ、コストを低下させることができる。シングル列の検知器に比べると、検知のスピードを何倍も向上させることができる。
本発明によるＣＴシステムは、低エネルギーのＣＴ画像、高・低エネルギーの減衰系数画像、密度の画像、原子番号の画像を合成することで、ユーザに必要な画像を提供することができる。高解像度の低エネルギーのＣＴ画像と、スライスの厚さの厚い二重エネルギーのＣＴ画像を合成処理することによって、システムは、解像度の高い三次元の二重エネルギーのＣＴ画像を得ることができる。二重エネルギーのＣＴ画像によって、危険物を自動に識別し、高精度の危険物識別結果を得ることができる。また、補間法により、解像度の高い密度の画像及び原子番号の画像を得ることができる。

Claims (20)

  1. 低エネルギーの検知ユニットと、
    複数列の高エネルギーの検知器を含み、前記低エネルギーの検知ユニットの下に設けられている高エネルギーの検知ユニットとを備え、
    前記高エネルギーの検知器の間に、所定の間隔があることを特徴とするＣＴシステムに用いられる検知装置。
  2. 前記低エネルギーの検知ユニットと、前記高エネルギーの検知ユニットとの間に設けられているフィルターを、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載のＣＴシステムに用いられる検知装置。
  3. 前記ＣＴシステムは、搬送方向に沿って被検物を搬送し、大体、搬送方向に沿って前記複数列の高エネルギーの検知器を配列していることを特徴とする請求項１に記載のＣＴシステムに用いられる検知装置。
  4. 前記低エネルギーの検知ユニットは、平面アレイの低エネルギーの検知器を含むことを特徴とする請求項１に記載のＣＴシステムに用いられる検知装置。
  5. 前記平面アレイの低エネルギーの検知器は、大体、円柱面に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のＣＴシステムに用いられる検知装置。
  6. 前記高エネルギーの検知器のそれぞれは、前記低エネルギーの検知ユニットに向かう面が、大体、円柱面に位置することを特徴とする請求項１に記載のＣＴシステムに用いられる検知装置。
  7. 前記高エネルギーの検知器間の所定の間隔は、５ｍｍから８０ｍｍまでの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のＣＴシステムに用いられる検知装置。
  8. 前記高エネルギーの検知器間の所定の間隔は、３０ｍｍから５０ｍｍまでの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のＣＴシステムに用いられる検知装置。
  9. 隣接する前記高エネルギーの検知器間に設けられている部材を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載のＣＴシステムに用いられる検知装置。
  10. 前記部材は、射線を吸収する材料からなることを特徴とする請求項９に記載のＣＴシステムに用いられる検知装置。
  11. 前記部材は、アルミニウム、鉄、銅及び鉛から選択された少なくとも一つ、または、アルミニウム、鉄、銅及び鉛から選択された少なくとも一つを含有する合金からなることを特徴とする請求項９に記載のＣＴシステムに用いられる検知装置。
  12. 前記高エネルギーの検知ユニットと、前記高エネルギーの検知ユニットにおける高エネルギーの検知器に重なる低エネルギーの検知ユニットの低エネルギーの検知器の部分とが、二重エネルギーのＣＴ画像を取得するように、構成されていることを特徴とする請求項１又は４に記載のＣＴシステムに用いられる検知装置。
  13. 搬送方向に沿って被検物を搬送するための搬送装置と、
    スリップリングと、
    スリップリングに接続されている射線ソースと、
    射線ソースに対向し、スリップリングに接続されている検知装置と、を備え、
    前記検知装置は、請求項１に記載の検知装置であることを特徴とするＣＴシステム。
  14. 前記複数列の高エネルギーの検知器は、大体、搬送方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項１３に記載のＣＴシステム。
  15. 前記スリップリングが３６０度／Ｎ（Ｎは、高エネルギーの検知器の列数である）回転する度に、搬送装置は、被検物を、隣接する二列の検知器の中心間の距離だけ移動させることを特徴とする請求項１４に記載のＣＴシステム。
  16. 前記スリップリングが３６０度／Ｎ（Ｎは、高エネルギーの検知器の列数である）回転する度に、搬送装置は、被検物を、隣接する二列の検知器の中心間の距離だけ移動させることにより、前記検知装置は、データを出力し、前記出力されたデータに基づいて被検物の画像を再構成することを特徴とする請求項１４に記載のＣＴシステム。
  17. 前記出力された前記データに基づいて、断層再構成法によって被検物の画像を再構成することを特徴とする請求項１６に記載のＣＴシステム。
  18. 前記高エネルギーの検知ユニットと、前記高エネルギーの検知ユニットにおける高エネルギーの検知器に重なる低エネルギーの検知ユニットにおける低エネルギーの検知器の部分とが、二重エネルギーのＣＴ画像を取得するように、構成されていることを特徴とする請求項１３に記載のＣＴシステム。
  19. 前記低エネルギーの検知ユニットは、低エネルギーのＣＴ画像を取得し、
    高エネルギーの検知ユニットと、前記高エネルギーの検知ユニットにおける高エネルギーの検知器に重なる低エネルギーの検知ユニットにおける低エネルギーの検知器の部分とが、二重エネルギーのＣＴ画像を取得し、
    低エネルギーのＣＴ画像と、二重エネルギーのＣＴ画像とを合成して処理することによって、三次元の二重エネルギーのＣＴ画像を取得することを特徴とする請求項１３に記載のＣＴシステム。
  20. 前記低エネルギーの検知ユニットは、平面アレイの低エネルギーの検知器を含むことを特徴とする請求項１９に記載のＣＴシステム。
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