JP2022506294A - 多段エネルギー型の固定式安全検査ｃｔシステム及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、多段エネルギー型の固定式安全検査ＣＴシステムに関し、少なくとも１組のＮ段画像リンク構造（５）と、Ｎ段画像リンク構造（５）底部の内側に設置された荷物の伝送帯（４）とを備え、Ｎ段画像リンク構造（５）及び荷物伝送帯（４）はシャーシ（８）を介して事前に設定された位置に固定され、各組のＮ段画像リンク構造（５）は荷物通路の進行方向に順番にレイアウトされ、且つ、隣接するＮ段画像リンク構造（５）の間はずれて配置されている。該固定式安全検査ＣＴシステムは、Ｎ段画像リンク構造（５）において、異なるタイミングに放射線源を露光させることにより、螺旋ＣＴシステムより時間解像度がより高く、エネルギースペクトルレベルをより多く有する画像を生成させ、禁制品の識別率及び荷物の検査速度を向上させることができる。また、前記固定式安全検査ＣＴシステムを介して実現される画像形成方法を提供する。

Description

本発明は、多段エネルギー型の固定式安全検査ＣＴシステム（以下、固定式安全検査ＣＴシステムと称す）に関し、同時に、該固定式安全検査ＣＴシステムにて採用している画像形成方法にも関し、放射画像形成技術分野に属する。

従来の検査ＣＴシステムは２つの種類に分けられ、１つは、スリップリング技術に基づいた螺旋ＣＴシステムであって、他の１つは、固定式ＣＴシステムである。螺旋ＣＴシステムにおいて、放射線源と検出器は検出される物体の周りを回転する必要があり、回転過程において、各部品は巨大な遠心力に耐える必要があり、これは重要な部品の設計に対して非常に高い要求を提出しており、実施コストと技術の難しさはいずれも高い。固定式ＣＴシステムにはスリップリングがなく、検出される物体に対する放射線源と検出器の回転運動がなく、検査速度が速く、修理コストが低く、信頼性が高い等の特徴があり、近年は非常に注目されている。しかし、従来の固定式ＣＴシステムでは、画像形成精度及び画像形成速度等の面でまだ一定の不足点があり、安全検査現場の要求を十分に満たすことが難しい。

本発明が解決しようとする主な技術課題は、多段エネルギー型の固定式安全検査ＣＴシステムを提供することである。
本発明が解決しようとする他の技術課題は、多段エネルギー型の固定式安全検査ＣＴシステムにて採用されている画像形成方法を提供することである。
上述の目的を実現するために、本発明は以下の技術案を採用する。
本発明の実施例における第一の方面では、少なくとも１組のＮ段画像リンク構造を備え、前記Ｎ段画像リンク構造の底部の内側には荷物伝送帯が設置されており、前記Ｎ段画像リンク構造及び前記荷物伝送帯はシャーシを介して、事前に設定された位置に固定されており、そのうちＮは正の整数であり、
各組の前記Ｎ段画像リンク構造は、荷物通路の進行方向に順番にレイアウトされ、且つ、隣接する組の前記Ｎ段画像リンク構造の間はずれて配置されている、多段エネルギー型の固定式安全検査ＣＴシステムを提供する。
そのうち好ましくは、各組の前記Ｎ段画像リンク構造は、Ｎ個のシングル段画像リンクユニットにより構成されており、
各組の前記Ｎ段画像リンク構造うちの各前記シングル段画像リンクユニットは、荷物通路の進行方向に順番にレイアウトされ、且つ、隣接する前記シングル段画像リンクユニットの間はずれて配置されている。
そのうち好ましくは、各々の前記シングル段画像リンクユニットは、多焦点Ｘ線光源及び検出器アセンブリを備えており、そのうち、前記多焦点Ｘ線光源により形成される複数の焦点のうち、隣接する焦点の間は、等間隔の直線、等角度のアーク式または等角度の曲線式の中のいずれか一つの方式で配置される。
そのうち好ましくは、同じの前記シングル段画像リンクユニットに対して、前記多焦点Ｘ線光源により形成される多焦点において、最も外側に位置する２つの焦点それぞれから仮想回転中心までの接続線と、中間位置に位置する焦点から仮想回転中心までの接続線の間で形成された夾角は５°以下で、且つ、最も外側に位置する２つの焦点から仮想回転中心までの接続線により形成された夾角は１０°以下である。
そのうち好ましくは、前記多焦点Ｘ線光源により形成される複数の焦点において、各々の焦点に対応する放射線ビームの開きファン角は荷物通路のエッジ部を覆い、且つ、各前記シングル段画像リンクユニットの前記多焦点Ｘ線光源と前記検出器アセンブリにより形成される等価回転角は１８０°＋max（theta１、theta２、theta３、…、thetaM）以上であり、そのうち、max（theta１、theta２、theta３、…、thetaM）は、前記多焦点Ｘ線光源により形成される複数の焦点に対応する放射線ビームの開きファン角の中で選択された最大のファン角である。
そのうち好ましくは、前記多段エネルギー型の固定式安全検査ＣＴシステムには、各前記シングル段画像リンクユニットの各々の放射線チューブまたは放射線源の、発射／発射の停止を制御するゲート制御スイッチが設けられている。
そのうち好ましくは、前記検出器アセンブリは、アーク形検出器ブラケット及び複数の検出器を備えており、複数の前記検出器は、荷物通路の中心を円心とする前記アーク形検出器のブラケット上にレイアウトされ、且つ、複数の前記検出器は前記多焦点Ｘ線光源の複数の焦点の中間位置に向い合っている。
そのうち好ましくは、前記検出器は、単一エネルギー検出器、二重エネルギーサンドイッチ検出器、 光子計数検出器うちのいずれか一つまたは複数な組合せである。
そのうち好ましくは、前記検出器が前記単列検出器である場合、前記単列検出器は前記多焦点Ｘ線光源の焦点と共にＸＹ平面にあり、且つ前記単列検出器は前記多焦点Ｘ線光源の複数の焦点の中間位置に向い合っており、
前記検出器が前記多列検出器である場合、前記多列検出器うちの中間列検出器は、前記多焦点Ｘ線光源の複数の焦点と共にＸＹ平面にあり、且つ前記多列検出器は前記多焦点Ｘ線光源の複数の焦点の中間位置に向かい合っている。
本発明の実施形態の第２の方面において、上述の多段エネルギー型の固定式安全検査ＣＴシステムを介して実現される画像形成方法を提供しており、前記画像形成方法は、
荷物またはパッケージを荷物通路に入れ、事前に設定されたタイミングに従って、各シングル段画像リンクユニットの多焦点Ｘ線光源における焦点が順番に露光するように制御し、且つ対応する検出器アセンブリを介して、荷物またはパッケージが各シングル段画像リンクユニットを通りすぎる時の投影データを収集するステップと、
前記荷物またはパッケージが各組のＮ段画像リンク構造の最後一つのシングル段画像リンクユニットに達する場合、前記荷物またはパッケージの最初の断層画像から始めて、各断層画像に対して順番に再構築及び識別を行うステップとを含む。
本発明にて提供される固定式安全検査ＣＴシステムは、多焦点Ｘ線光源と検出器アセンブリにより構成される複数のシングル段画像リンクユニットを採用して、Ｎ段画像リンク構造を構成する。Ｎ段画像リンク構造において、異なるタイミングに放射線源を露光させることにより、螺旋ＣＴシステムよりも時間解像度がより高く、エネルギースペクトルレベルをより多く有する画像を生成させ、禁制品の識別率及び荷物検査速度を向上させることができる。また、本固定式安全検査ＣＴシステムは、スリップリングに対する依存性を抜け出しており、多焦点Ｘ線光源と検出器は回転する必要がなく、無回転の固定式ＣＴ画像形成を実現することによって、メンテナンスコストを低減し、装置の安定性を向上させている。

本発明にて提供される固定式安全検査ＣＴシステムを示す断面図である。 本発明にて提供される固定式安全検査ＣＴシステムの内部構造を示す図である。 本発明にて提供される固定式安全検査ＣＴシステムに係る、Ｎ段画像リンク構造を示す構造図である。 本発明にて提供される固定式安全検査ＣＴシステムに係る、隣接するシングル段画像リンクユニットの光路を示す図である。 本発明にて提供される固定式安全検査ＣＴシステムに係る、シングル段画像リンクユニットの光路を示す図である。 本発明の実施例にて提供される固定式安全検査ＣＴシステムに係る、単列検出器を示す構造図である。 本発明の実施例にて提供される固定式安全検査ＣＴシステムに係る、多列検出器を示す構造図である。 本発明の実施例にて提供される固定式安全検査ＣＴシステムの画像形成方法のフローチャートである。

以下、図面と具体的な実施例を組み合わせて本発明の技術内容をさらに詳細に説明する。
図１及び図２に示されるように、本発明にて提供される固定式安全検査ＣＴシステムは、順番に接続されているハウジング1、入荷口シールドカーテン２及び出荷口シールドカーテン７を含み、ハウジング1の内部には、少なくとも1組のＮ段画像リンク構造５が設置されており、Ｎ段画像リンク構造５の底部の内側には、荷物伝送帯４が設置されており、被検査荷物またはパッケージ３が物伝送帯４によってＮ段画像リンク構造５に便利に運送されるように、Ｎ段画像リンク構造５と荷物伝送帯４はシャーシ８を介して本固定式安全検査ＣＴシステムの事前に設定された位置に設置されており、投影データの収集は、Ｎ段画像リンク構造５により完成され、且つ、収集された投影データはコンピュータに伝送され、該被検査荷物またはパッケージ３の三次元断層の画像を生成する。
そのうち、各組のＮ段画像リンク構造５は、Ｎ個のシングル段画像リンクユニットにより構成される。Ｎは正の整数であり、好ましくは値を取る範囲は１０～３０の間である。例えば、本固定式安全検査ＣＴシステムにおいて、各組のＮ段画像リンク構造５は、５つのシングル段画像リンクユニットにより構成された５段画像リンク構造であると仮定する場合、図３に示すように、該５段画像リンク構造は、それぞれシングル段画像リンクユニット５-１、シングル段画像リンクユニット５-２、シングル段画像リンクユニット５-３、シングル段画像リンクユニット５-４及びシングル段画像リンクユニット５-５を備える。
図４に示すように、異なる荷物またはパッケージに対する複数の走査角度の要求を実現するために、各組のＮ段画像リンク構造５の各シングル段画像リンクユニットは、荷物通路の進行方向に順番にレイアウトされ、且つ、隣接するシングル段画像リンクユニットの間は、同じまたは異なる角度でずれて配置されることができ、即、隣接するシングル段画像リンクユニットの間は、一定の角度θをずらす必要がある（例えば、シングル段画像リンクユニット５-１とシングル段画像リンクユニット５-２の間は角度θをずらす）。例えば、各組のＮ段画像リンク構造５において、第1のシングル段画像リンクユニットは０°位置にレイアウトされており、第２のシングル段画像リンクユニットは、第１のシングル段画像リンクユニットに対して円周方向に沿って角度θをずらしており、第３のシングル段画像リンクユニットは、第２のシングル段画像リンクユニットに対して円周方向に沿って角度θをずらしており、……順番に類推して行く。そのうち、隣接するシングル段画像リンクユニットとの間でずらした角度θと、各組のＮ段画像リンク構造のシングル段画像リンクユニットの数の選択は、実際の画像形成のニーズに応じて調節される必要がある。例えば、各組のＮ段画像リンク構造５の各々のシングル段画像リンクユニットにより形成される一定角度で物体の周りを回転する投影範囲（物体の周りを回転する角度）に基づいて、各組のＮ段画像リンク構造における隣接するシングル段画像リンクユニット間のずらし角度θとシングル段画像リンクユニットの数を調節する。
同様に、異なる荷物またはパッケージのマルチアングル画像形成のニーズを満たすために、各組のＮ段画像リンク構造５は、荷物通路の進行方向に順番にレイアウトされ、且つ、隣接する組のＮ段画像リンク構造５の間は、同じまたは異なる角度でずらして配置されても良く、即ち、隣接する組のＮ段画像リンク構造５の間は、一定の角度でずらす必要がある。そのうち、隣接する組のＮ段画像リンク構造５の間のずらし角度とＮ段画像リンク構造の組数の選択は、実際の画像形成のニーズに応じて調節される必要がある。
図５に示すように、各々のシングル段画像リンクユニットは、多焦点Ｘ線光源９と検出器アセンブリ１０とを備える。多焦点Ｘ線光源９は、Ｍ個の放射線チューブにより一体の放射線源に実装されることができる。Ｍは正の整数であり、値を取る範囲は２～２４の間であることが好ましい。多焦点Ｘ線光源９は、複数の小さい放射線源により１つのアセンブリに組み立てられることができる。そのうち、多焦点Ｘ線光源９により形成された複数の焦点において、隣接する焦点の間は、等間隔の直線に配置されてもよく、また、等角度の円弧式または曲線式に配置されてもよい。
具体的に、各組のＮ段画像リンク構造５の各シングル段画像リンクユニットの間には、ＸＹ平面内の座標が（０、０）である仮想回転中心が存在し、各シングル段画像リンクユニットの仮想回転中心の座標は同じであり、即ち、共通回転中心である。ＸＹ平面内における仮想回転中心の座標は（０、０）であり、各組のＮ段画像リンク構造５の各シングル段画像リンクユニットにより囲まれて合成されたアーチ構造の円心座標である。そのうち、図１及び図２に示されるように、ＸＹ平面とは、荷物伝送帯４の幅方向に平行する方向をＸ軸とし、荷物伝送帯４の表面に垂直する上方向をＹ軸とし、荷物伝送帯４の長さ方向をＺ軸とし、Ｘ軸とＹ軸により構成される平面が即ちＸＹ平面である。
本固定式安全検査ＣＴシステムの画像形成の視野が十分に大きい（ＦＯＶが十分に大きい）ことを確保するために、各々のシングル段画像リンクユニットの多焦点Ｘ線光源９の複数の焦点が同じ検出器アセンブリを共用するようにし、また本固定式安全検査ＣＴシステムが二重エネルギー画像形成の実現も確保する場合、二重エネルギーサンドイッチ検出器の画素は、後述する高低エネルギー検出器の低エネルギー検出器の画素と高エネルギー検出器の画素像素とが正対位することによって、低エネルギー検出器の各画素の画像形成データが高エネルギー検出器の各画素の画素形成データと１対１に対応するようにし、同じのシングル段画像リンクユニットに対して、多焦点Ｘ線光源９により形成される多焦点において、最も外側に位置する２つの焦点それぞれから仮想回転中心までの接続線と、中間位置に位置する焦点から仮想回転中心までの接続線の間に形成される夾角が５°以下であり、また、最も外側に位置する２つの焦点から仮想回転中心までの連続線により形成される夾角は１０°以下である。
多焦点Ｘ線光源９によって形成された複数の焦点において、異なる焦点に対応する放射線チューブまたは放射線源（小放射線源）の位置が異なるため、異なる焦点に対応する放射線ビームの開きファン角は異なる可能性があり、それぞれtheta１、theta２、theta３、……thetaMに対応して表すことができる。そのうち、各焦点に対応する放射線ビームの開きファン角は荷物通路のエッジ部を被覆することによって、各焦点に対応する放射線チューブまたは放射線源（小放射線源）から放出されるＸ放射線ビームが、被検査荷物またはパッケージを完全に被覆できるように確保する。また、各組のＮ段画像リンク構造５において、各シングル段画像リンクユニットの多焦点Ｘ線光源９と検出器アセンブリ１０は、物体を中心として回転する一定の角度の投影範囲を形成しており、多焦点Ｘ線光源９から放射線ビームが放出される場合、対応する検出器アセンブリが物体の周りを等価回転する投影データを受け入れることを確保するために、各シングル段画像リンクユニットの多焦点Ｘ線光源９と検出器アセンブリ１０により形成される等価回転角は１８０°＋max（theta１、theta２、theta３、…、thetaM）以上であり、よって、多焦点Ｘ線光源９と検出器アセンブリにより形成される等価回転角が、半走査のデータ範囲を満たすことができ、max（theta１、theta２、theta３、…、thetaM）は、多焦点Ｘ線光源９により所形成された複数の焦点に対応する放射線ビームの開きファン角の中から選択した最大のファン角である。
本固定式安全検査ＣＴシステムには、各組のＮ段画像リンク構造５における、シングル段画像リンクユニットの各々の放射線チューブまたは放射線源（小放射線源）を制御して、Ｘ放射線ビームを快速に発射／発射を停止させるゲート制御スイッチがさらに設置されている。該ゲート制御スイッチを利用して、本固定式安全検査ＣＴシステムにおける荷物伝送帯４の運転速度、各組のＮ段画像リンク構造５における各検出器アセンブリのライン数及びその応答時間に基づいて、多焦点Ｘ線光源９の異なる焦点（焦点９－１～９－３のように）の露光する前後順番と露光線量の大きさを正確に制御することができる。
図５に示すように、検出器アセンブリ１０は、アーク形検出器ブラケット１３及び複数の検出器１１を備え、複数の検出器１１は、託送される荷物通路の中心を円心（円心１２）とするアーク検出器ブラケット１３の上にレイアウトされ、且つ、複数の検出器は多焦点Ｘ線光源の複数の焦点の中間位置に向い合っている。複数の検出器（検出器１１-１及び検出器１１-Ｎ）の間に形成された多焦点Ｘ線光の走査領域は、被検査荷物通路１５全体をカバーするほど十分な大きさはずである。
そのうち、検出器１１は、単一エネルギー検出器、二重エネルギーサンドイッチ検出器、光子計数検出器のいずれか一種または多種の組合せであることができる。例えば、検出器は高低エネルギー検出器である二重エネルギーサンドイッチ検出器を使用していると仮定した場合、図６に示すように、各々の高低エネルギー検出器は、上層に位置する低エネルギー検出器１１１と下層に位置する高エネルギー検出器１１２により構成されており、被検査荷物またはパッケージ３が入荷口から荷物伝送帯４を経由して順番にある１組のＮ段画像リンク構造の各々のシングル段画像リンクユニットを通過する場合、各々のシングル段画像リンクユニットは、多焦点Ｘ放射線源９から順番に扇形のＸ放射線ビームを放出し、各々のシングル段画像リンクユニットに対応する検出器アセンブリ１０の高低エネルギー検出器は、貨物によって減衰されたＸ放射線ビームを受信し、該Ｘ放射線ビームには低エネルギーと高低エネルギーのＸスペクトルが含まれており、検出器アセンブリ１０における低エネルギーと高エネルギーの検出器は、それぞれ対応するＸ線信号データを受信し、且つ該データをバックグラウンドコンピュータに送信し、各々の被検査荷物またはパッケージはＮ段画像リンク構造により収集されたデータを得て、所定のアルゴリズムで処理し、該荷物またはパッケージの三次元断層画像を生成する。
画像形成範囲のニーズに応じて、検出器アセンブリ１０うちの検出器は、単列または多列の検出器であってもよい。図６に示すように、画像形成範囲が小さい場合、単列検出器を選択することができ、この時、該単列検出器は多焦点Ｘ線光源の焦点と共にＸＹ平面にあり、且つ単列検出器は、多焦点Ｘ線光源の複数の焦点の中間位置に向い合っている。図７に示すように、画像形成範囲が大きい場合、多列検出器を選択することができ、この時、該多列検出器における中間列検出器は、多焦点Ｘ線光源の複数の焦点と共にＸＹ平面にあり、且つ多列検出器は、多焦点Ｘ線光源の複数の焦点の中間位置に向い合っている。
図２に示すように、本固定式安全検査ＣＴシステムは、各々の多焦点Ｘ線光源に電圧を提供する高電圧発生器６をさらに含む。検出器アセンブリ１０における検出器として単一エネルギー検出器を使用する場合、各々の多焦点Ｘ線光源の動作電圧は異なる電圧であっても良いため、各々の多焦点Ｘ線光源が異なる動作電圧にあるように、高電圧発生器６から放射される高電圧を制御することによって、さらに、本固定式安全検査ＣＴシステムが二重エネルギー画像形成、三エネルギー画像形成またはマルチエネルギー画像形成を実現することができる。さらに、検出器として二重エネルギーサンドイッチ検出器を使用して、本固定式安全検査ＣＴシステムを実現することによって、二重エネルギー画像形成を完成することができ、例えば、高低エネルギー検出器を使用して同じ電圧値を用いて、本固定式安全検査ＣＴシステムを実現することによって、二重エネルギー画像形成を完成するか、または、検出器アセンブリとして光子計数検出器を使用して本固定式安全検査ＣＴシステムを実現することによって、マルチエネルギー画像形成を完成する。
以上、本発明にて提供される固定式安全検査ＣＴシステムの構造について詳細に説明しており、以下、本発明にて提供される固定式安全検査ＣＴシステムにて採用されている画像形成方法について詳細に説明する。
図８に示すように、本発明にて提供される固定式安全検査ＣＴシステムにて採用されている画像形成方法は、
荷物またはパッケージを荷物通路に入れ、事前に設定された順番に従って、各シングル段画像リンクユニットの多焦点Ｘ線光源における焦点が順番に露光するように制御し、且つ、対応する検出器アセンブリを介してパッケージが各シングル段画像リンクユニットを通り過ぎる時の投影データを収集するステップＳ１を含む。
荷物またはパッケージが入荷口から荷物伝送帯４を経由してある１組のＮ段画像リンク構造の各々のシングル段画像リンクユニットを順番に通り過ぎる場合、本固定式安全検査ＣＴシステムの荷物伝送帯４の動作速度、各組のＮ段画像リンク構造５における各検出器アセンブリのライン数及びその応答時間に基づいて、ゲート制御スイッチを介して、各組のＮ段画像リンク構造５における、各シングル段画像リンクユニットの多焦点Ｘ線光源うちの焦点の露光する前後順序と露光線量の大きさを制御する。
各シングル段画像リンクユニットの多焦点Ｘ線光源には、一度に放射線ビームを放射できる放射線チューブまたは放射線源が１つしかないため、各シングル段画像リンクユニットの多焦点Ｘ線光源における焦点の露光順序に従って、ゲート制御スイッチを介して、各シングル段画像リンクユニットの多焦点Ｘ線光源うちの１つの放射線チューブまたは放射線源を、一度に制御しながら放射線ビームを発射することができる。このように、ゲート制御スイッチを介して、各シングル段画像リンクユニットの多焦点Ｘ線光源における焦点が順番に露光するように制御することができ、各々のシングル段画像リンクユニットの多焦点Ｘ線光源うちの焦点が露光された後、対応する検出器アセンブリに投影され、対応する検出器アセンブリを介して、荷物またはパッケージが各シングル段画像リンクユニットを通り過ぎる時の投影データを収集することができる。各シングル段画像リンクユニットの検出器アセンブリにより収集された投影データは、バックグラウンドコンピュータに送信される。
ステップＳ２：荷物またはパッケージが各組のＮ段画像リンク構造の最後のシングル段画像リンクユニットに達した場合、荷物またはパッケージの最初の断層画像から始めて、各断層画像に対して順番に再構築及び識別を行う。
1つの荷物またはパッケージの三次元断層画像は複数の断層画像により構成されており、且つ、各々の荷物またはパッケージの三次元断層画像において、各々の断層画像は、荷物またはパッケージに対応する断層位置が現在組のＮ段画像リンク構造の全てのシングル段画像リンクユニットを順番に経由した後、各シングル段画像リンクユニットにより収集された該断層位置の投影データを再構築することによって、形成された該断層位置に対応する断層画像である。
荷物またはパッケージが各組のＮ段画像リンク構造の最後のシングル段画像リンクユニットに達する場合、現在組のＮ段画像リンク構造の各シングル段画像リンクユニットは、荷物またはパッケージ頭部の断層位置の投影データの収集を完成し、よって、収集された投影データに基づいて、荷物またはパッケージ頭部の断層位置に対応する第１の断層画像の再構築を実現し、且つ予めにインストールされたコンピュータの識別プログラム（例えば、既存の検査装置にて常に使用している画像識別プログラム等）によって、且つ第１の断層画像の減衰係数、電子密度、等価原子番号に基づいて、再構築された第１の断層画像を識別することによって、該断層画像に禁制品があるかどうかを判断する。荷物またはパッケージの進行に伴い、荷物またはパッケージの複数の断層位置は、各組のＮ段画像リンク構造の最後の一つのシングル段画像リンクユニットを順番に通り過ぎ、この時、第１の断層画像の再構築と識別方法を用いて、荷物またはパッケージの他の断層画像を順番に再構築及び識別する。
バックグラウンドコンピュータは、解析的再構成アルゴリズムまたは反復再構成アルゴリズムを用いて、荷物またはパッケージの各々の断層画像を再構築することができ、バックグラウンドコンピュータは、また、解析および反復ハイブリッド再構成アルゴリズムを用いて、荷物またはパッケージの各々断層画像を再構築することができることを強調したい。そのうち、各組のＮ段画像リンク構造のシングル段画像リンクユニットの個数と各々のシングル段画像リンクユニットの多焦点放射線源の焦点数の積が大きい場合、例えば、該積が７２０より大きい場合、解析的再構成アルゴリズムを用いて、荷物またはパッケージの各々の断層画像を再構築することが好ましく、解析的再構成アルゴリズムの実現過程については、李保磊等の論文「Ｘ線二重エネルギー計算機トモグラフィー投影分解の最適化反復方法」（「光学学報」2017，10：365-374に掲載、）、Xiangyang Tang等の論文《A three-dimensional-weighted cone beam filtered backprojection (CB-FBP) algorithm for image reconstruction in volumetric CT-helical scanning》（「Phys Med Bio」51 (2006) 855-874に掲載）を参照することができる。
各組のＮ段画像リンク構造のシングル段画像リンクユニットの個数と、各々のシングル段画像リンクユニットの多焦点放射線源の焦点数の積が小さい場合、例えば、該積が３６０より小さい場合、反復再構成アルゴリズムを用いて、荷物またはパッケージの各々の断層画像を再構築することが好ましい。反復再構成アルゴリズムの実現過程については、Ruoqiao Zhang等の論文「Model-Based Iterative Reconstruction for Dual-Energy X-Ray CT Using a Joint Quadratic Likelihood Model」（「IEEE Transactions on Medical Imaging」2014、33:117-1134に掲載）を参照することができる。
各組のＮ段画像リンク構造のシングル段画像リンクユニットの個数と、各々のシングル段画像リンクユニットの多焦点放射線源の焦点数の積が３６０～７２０の間である場合、解析と反復ハイブリッド再構成アルゴリズムを用いて、荷物またはパッケージの各々の断層画像に対する再構築することが好ましい。解析と反復ハイブリッド再構成アルゴリズムの実現過程については、Mengfei Li等の論文「Accurate iterative FBP reconstruction method for material decomposition of dual energy CT」（「IEEE Transactions on Medical Imaging」、2018に掲載）を参照することができる。
荷物またはパッケージが、各組のＮ段画像リンク構造の最後の1つのシングル段画像リンクユニットから離れた後、荷物またはパッケージに対する現在組のＮ段画像リンク構造の投影データ収集が完成され、ステップＳ２の方法を用いて、再構築及び識別が行われていない現在の荷物またはパッケージにおける残りの断層画像に対して、順番に断層画像の再構築と識別し続ける。
荷物やパッケージの各々の断層画像の再構築と識別が完了した後、該荷物やパッケージの中に禁制品がある可能性があると識別されると、すぐに警報情報を提供し、検査員が後続の開包検査を行うことを便利にする。
本発明にて提供される固定式安全検査ＣＴシステムは、多焦点Ｘ線光源及び検出器アセンブリにより構成された複数のシングル段画像リンクユニットを使用して、Ｎ段画像リンク構造を構成している。Ｎ段画像リンク構造において、異なるタイミングに放射線源を露光させることにより、螺旋ＣＴシステムよりも時間解像度がより高く、エネルギースペクトルレベルをより多く有する画像が生成され、禁制品の識別率及び荷物検査速度を向上させることができる。また、本固定式安全検査ＣＴシステムは、スリップリングに対する依存性を抜け出しており、多焦点Ｘ線源と検出器は回転する必要がなく、無回転の固定式ＣＴ画像形成を実現することによって、メンテナンスコストを低減し、装置の安定性を向上させている。
以上、本発明にて提供される多段エネルギー型の固定式安全検査ＣＴシステム及び画像形成方法に対して詳細に説明した。当業者において、本発明の実質的な内容を逸脱しない前提下で本発明に対して行われた如何なる明らかな変更は、いずれも本発明の特許権の保護範囲に属する。

Claims (10)

1. 多段エネルギー型の固定式安全検査ＣＴシステムであって、
   少なくとも１組のＮ段画像リンク構造を備え、前記Ｎ段画像リンク構造の底部の内側には荷物伝送帯が設置されており、前記Ｎ段画像リンク構造及び前記荷物伝送帯はシャーシを介して事前に設定された位置に固定されており、そのうちＮは正の整数であり、
   各組の前記Ｎ段画像リンク構造は、荷物通路の進行方向に順番にレイアウトされ、且つ、隣接する組の前記Ｎ段画像リンク構造の間はずれて配置される、ことを特徴とする多段エネルギー型の固定式安全検査ＣＴシステム。
2. 各組の前記Ｎ段画像リンク構造は、Ｎ個のシングル段画像リンクユニットにより構成されており、
   各組の前記Ｎ段画像リンク構造における各前記シングル段画像リンクユニットは、荷物通路の進行方向に順番にレイアウトされ、且つ、隣接する前記シングル段画像リンクユニットの間はずれて配置される、ことを特徴とする請求項1に記載の多段エネルギー型の固定式安全検査ＣＴシステム。
3. 各々の前記シングル段画像リンクユニットは、多焦点Ｘ線光源及び検出器アセンブリを備えており、そのうち、前記多焦点Ｘ線光源により形成される複数の焦点において、隣接する焦点の間は、等間隔の直線、等角度のアーク式または等角度の曲線式のうちのいずれか一つの方式で配置される、ことを特徴とする請求項２に記載の多段エネルギー型の固定式安全検査ＣＴシステム。
4. 同じの前記シングル段画像リンクユニットに対して、前記多焦点Ｘ線光源により形成される多焦点において、最も外側に位置する２つの焦点それぞれから仮想回転中心までの接続線と、中間位置に位置する焦点から仮想回転中心までの接続線の間で形成される夾角は５°以下で、且つ、最も外側に位置する２つの焦点から仮想回転中心までの接続線により形成される夾角は１０°以下である、ことを特徴とする請求項３に記載の多段エネルギー型の固定式安全検査ＣＴシステム。
5. 前記多焦点Ｘ線光源により形成される複数の焦点において、各々の焦点に対応する放射線ビームの開きファン角は荷物通路のエッジ部を覆い、且つ、各前記シングル段画像リンクユニットの前記多焦点Ｘ線光源と前記検出器アセンブリにより形成される等価回転角は１８０°＋max（theta１、theta２、theta３、…、thetaM）以上であり、そのうち、max（theta１、theta２、theta３、…、thetaM）は、前記多焦点Ｘ線光源により形成される複数の焦点に対応する放射線ビームの開きファン角うちで選択された最大のファン角である、ことを特徴とする請求項４に記載の多段エネルギー型の固定式安全検査ＣＴシステム。
6. 前記多段エネルギー型の固定式安全検査ＣＴシステムには、各前記シングル段画像リンクユニットの放射線チューブまたは放射線源の、発射／発射の停止を制御するゲート制御スイッチが設けられている、ことを特徴とする請求項２に記載の多段エネルギー型の固定式安全検査ＣＴシステム。
7. 前記検出器アセンブリは、アーク検出器のブラケット及び複数の検出器を備えており、複数の前記検出器は、荷物通路の中心を円心とする前記アーク形検出器のブラケット上にレイアウトされ、且つ、複数の前記検出器は、前記多焦点Ｘ線光源の複数の焦点の中間位置に向い合っている、ことを特徴とする請求項３に記載の多段エネルギー型の固定式安全検査ＣＴシステム。
8. 前記検出器は、単一エネルギー検出器、二重エネルギーサンドイッチ検出器、 光子計数検出器のうちのいずれか一つまたは複数な組合せである、ことを特徴とする請求項７に記載の多段エネルギー型の固定式安全検査ＣＴシステム。
9. 前記検出器が単列検出器である場合、前記単列検出器は、前記多焦点Ｘ線光源の焦点と共にＸＹ平面にあり、且つ前記単列検出器は、前記多焦点Ｘ線光源の複数の焦点の中間位置に向い合っており、
   前記検出器が多列検出器である場合、前記多列検出器うちの中間列の検出器は、前記多焦点Ｘ線光源の複数の焦点と共にＸＹ平面にあり、且つ前記多列検出器は、前記多焦点Ｘ線光源の複数の焦点の中間位置に向かい合う、ことを特徴とする請求項８に記載の多段エネルギー型の固定式安全検査ＣＴシステム。
10. 請求項１～９のいずれか一項に記載の多段エネルギー型の固定式安全検査ＣＴシステムを介して実現される、画像形成方法であって、
    荷物またはパッケージを荷物通路に入れ、事前に設定されたタイミングに従って、各シングル段画像リンクユニットの多焦点Ｘ線光源における焦点が順番に露光するように制御し、且つ対応する検出器アセンブリによって荷物またはパッケージが各シングル段画像リンクユニットを通り過ぎる時の投影データを収集するステップと、
    前記荷物またはパッケージが各組のＮ段画像リンク構造の最後一つのシングル段画像リンクユニットに達すると、前記荷物またはパッケージの最初の断層画像から始め、各断層画像に対して順番に再構築及び識別を行うステップとを含む、ことを特徴とする画像形成方法。

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