JP6786301B2 - 構造体の片側から後方散乱３次元撮像を行うためのシステム及び方法 - Google Patents

構造体の片側から後方散乱３次元撮像を行うためのシステム及び方法 Download PDF

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Description

本開示は、概して、Ｘ線後方散乱撮像システムに関し、特に、複合構造体における特異部の３次元画像データの生成に関する。
既知の超音波システムは、複合構造体における、例えばシワなどの、特異部の厚みについての情報を提供しない。これは、当該システムが、特異部の片側から特異部よりも先を「観察する」ことができないからである。したがって、シワの厚みを定量化するとともにシワの形状をより明確に特定できる方法を用いて、シワの超音波検出を補足することが求められている。この要望に応えることにより、より正確な構造的性能モデル及び性能予測を提供することが可能になる。Ｘ線ラミノグラフィ（X-ray laminography）は、構造体内部における順次の層情報を提供する。しかしながら、既存のＸ線ラミノグラフィシステムは、操作を実行するために、構造体の両面にアクセスする必要がある。Ｘ線後方散乱システムは、片側のみから構造体の内部を観察するためのツールを提供する。しかしながら、検査や評価のために収集される画像は、典型的には、内部情報を重ねてなる２次元画像である。３次元情報を収集するための様々な方法が試行されているが、これらの方法は、単一のＸ線の挿入角度及び回収角度を用いるため、精度も悪く、非実用的であったり動作が遅かったりする。
Ｘ線コンピュータ断層撮影（X-ray computed tomography）は、正確な３次元のＸ線減衰データを得ることができるが、分析対象の構造体の全ての面にアクセスしなければならない。したがって、コンピュータ断層撮影は、大型の飛行機部品、例えば、翼や胴体などを検査するために用いることができない。上述した方法の長所を組み合わせたポータブルシステム、すなわち、複合構造体内の隠れた特異部の３次元撮像を行うための片側検査システムが求められている。
一態様においては、構造体の片側から、Ｘ線後方散乱を用いて３次元画像データを生成するための撮像システムが提供される。上記撮像システムは、少なくとも１つのＸ線源と、前記少なくとも１つのＸ線源に接続された少なくとも１つの回転コリメータと、Ｘ線検出器と、前記少なくとも１つの回転コリメータ、前記少なくとも１つのＸ線源及び前記Ｘ線検出器に接続されたコントローラと、を含む。前記コントローラは、前記少なくとも１つの回転コリメータを介して、前記少なくとも１つのＸ線源から前記構造体の前記片側に向かってＸ線を出射するように構成されている。更に、前記コントローラは前記Ｘ線検出器を用いて、前記構造体の前記片側から前記構造体内の複数の深さにおける後方散乱Ｘ線を検出するように構成されている。更に、前記コントローラは、前記検出された後方散乱Ｘ線に基づいて、前記構造体の３次元画像データを生成するように構成されている。
他の態様においては、構造体の片側から、Ｘ線後方散乱を用いて３次元画像データを生成するための方法が提供される。上記方法は、少なくとも１つの回転コリメータを介して、少なくとも１つのＸ線源から前記構造体の前記片側に向かってＸ線を出射することを含む。上記方法は、前記Ｘ線検出器を用いて、前記構造体の前記片側から前記構造体内の複数の深さにおける後方散乱Ｘ線を検出し、前記検出した後方散乱Ｘ線に基づいて、前記構造体の３次元画像データを生成することを更に含む。
撮像システムと、当該撮像システムによって撮像される構造体とを含む例示的な環境を示す図である。 撮像システムの第１実施形態を示す立面図である。 撮像システムの第１実施形態の回転を上から見下ろした図である。 構造体の第１画像データと構造体の第２データとを組み合わせて３次元画像データを生成する様子を示す図である。 第１画像データ及び第２画像データを同期して、３次元画像データを生成するタイムラインである。 図２に示す撮像システムの第１実施形態により検出される後方散乱Ｘ線を示す図である。 撮像システムの第２実施形態を示す立面図である。 撮像システムの第２実施形態の回転を上から見下ろした図である。 撮像システムの第３実施形態を示す立面図である。 撮像システムの第３実施形態の並進を可能にするステージを上から見下ろした図である。 撮像システムの第４実施形態を示す立面図である。 撮像システムの第４実施形態を上から見下ろした図である。 撮像システムの第５実施形態を示す立面図である。 図１に示す環境で用いられる例示的な演算装置を示す図である。 図１に示す撮像システムを用いて３次元画像データを生成するための例示的なプロセスを示すフローチャートである。
ここでは、３Ｄ画像（単一画像及びデュアル画像）を作成するための回転コリメータＸ線後方散乱システムをラミノグラフィ型（laminography-type）に再構成した実施形態の説明を行う。本開示のシステムは、可搬型であり、走査は、ロボットアーム、構造体に真空を利用して取り付けられたステージシステム、構造体に取り付けられた回転ステージ、又は、這動ロボット（crawling robot）を用いて行うことができる。空間における各散乱点は、２つの角度から回転ペンシルビームを受けながら、構造体に垂直な面において走査が行われる。これらの交差ビームは、２つの並設された回転コリメータにより（シャッター制御された交番ビームを用いて）形成されてもよいし、正確に再配向（１８０度）されて、同じ走査面における中心線の反対側からビームを走査する１つの回転コリメータにより形成されてもよい。
２つの角度からの後方散乱画像を組み合わせることにより、ラミノグラフィの場合と同様に、その位置の散乱情報を最大限に取得することが容易になり、更に、周辺領域からの散乱情報を最小限に留めることが容易になる。（本明細書で定義している数式に基づき）各点における計測値を収集して組み合わせることにより、散乱強度ラインを作成することが可能となり、このラインを、平行に隣接しているラインと組み合わせることにより画像層（「スライス」）を生成することができる。これらの層は、構造体に対してシステムを徐々に回転又は並進することにより収集される同じ深さ（ｄ）のデータ、ペンシルビーム走査面で収集されたデータ、又は、これら両方に垂直な面から生成することができる。本明細書に記載する、２つのソースを用いた線形再構成（linear reconstruction）の方法により、這動ロボット、又は、軌道（track）に取り付けられたスキャナは、延設経路上のデータを自律的に連続して収集することができる。上述した散乱強度データの層は、個々に分析することもできるし、重ねて３Ｄ散乱強度データセットを作成し、３Ｄイメージングソフトウェアを用いて分析及び観察することもできる。したがって、シワ、繊維のうねり、空隙、及び間隙などの特異部は、分析、構造モデルの性能予測、及び判定を行うために、３Ｄ空間において特定及び定量化することができる。
同様の目的、又は少なくとも実質的に同様の目的を果たす要素には、図１〜１５の各図において同様の符号を付しており、これらの要素については、本明細書において、図１〜１５の全てを参照して詳しく説明されているわけではない。同様に、図１〜１５の各図において、全ての要素について符号を付しているわけではないが、これらの要素に関連付けられた参照符号は、明細書中で一貫して用いている。図１〜１５のうちの１つ又は複数を参照して説明される要素、コンポーネント、及び／又は、特徴は、本開示の範囲を逸脱することなく、図１〜１５の何れにも含めること、及び／又は、これらの何れにも利用することが可能である。
図１は、撮像システム１０２が、構造体１１０、例えば、航空機の翼又は胴体などの複合構造体の画像データを生成する、例示的な環境１００を示す図である。撮像システム１０２は、例えば、後方散乱撮像システム１０６の動作を制御する演算装置などの、コントローラ１０４を含む。後方散乱撮像システム１０６は、１つ又は複数のＸ線源と、１つ又は複数のＸ線源により生成されたＸ線を平行化する１つ又は複数の回転コリメータと、撮像対象の物体（例えば、構造体１１０）から後方散乱したＸ線を受信して、複数の画素の各々において、後方散乱Ｘ線の強度を示す対応電気信号を生成する少なくとも１つの検出器、例えば、シンチレーティング検出器（scintillating detector）とを含む。少なくともいくつかの実施形態においては、１つ又は複数のＸ線源は、固定されており、それぞれのコリメータと共に回転することはない。少なくともいくつかの実施形態において、後方散乱システム１０６は、構造体１１０に対して撮像システム１０２を移動させるプラットフォーム１０８に接続されている。いくつかの実施形態において、プラットフォーム１０８は、ロボットアーム、這動ロボット、及び／又は、１つ又は複数の回転ステージ若しくは並進ステージである。これらのステージは、以下により詳述するように、分析対象の構造体（例えば、構造体１１０）に対して回転及び／又は並進するコンポーネントである。いくつかの実施形態において、プラットフォーム１０８は、例えば、真空マウントを用いて、構造体１１０に取り付けることができる。
いくつかの実施形態において、構造体１１０は、航空機などの、輸送機の一部である。動作中、撮像システム１０２は、１つ又は複数の深さで構造体１１０にＸ線を出射するとともに、各深さにおいて、構造体１１０内部の特異部の情報を提供する後方散乱Ｘ線を受け取るように構成されている。構造体１１０内のある特定の深さにおける任意の点について、撮像システム１０２は、２つの異なる角度から当該点に対して別々のＸ線ビームを出射して、各Ｘ線ビームから後方散乱Ｘ線を受ける。撮像システム１０２は、各Ｘ線ビームから得られる後方散乱Ｘ線から画像データを生成するとともに、当該画像データを組み合わせて、３次元画像データを形成する。重要な点として、構造体１１０は、第１サイド１１２（例えば、前面側）及び第２サイド１１４（例えば、背面側）を含んでいるが、撮像システム１０２は、構造体１１０の内部の３次元画像データを生成するために、これらのサイドのうち一方（例えば、第１サイド１１２）にのみアクセスすればよい。したがって、撮像システム１０２は、構造体１１０の現在の環境を変化させることなく、構造体１１０のラミノグラフィを撮像するのに便利である。
図２は、第１の例示的な撮像システム２００を示す立面図である。より具体的には、撮像システム２００は、撮像システム１０２の一実施形態である。撮像システム２００は、第１Ｘ線源２０２と第２Ｘ線源２０４とを含む。第１Ｘ線源２０２は、第１個数の開口２０５を有する第１回転コリメータ２０６に接続されている。第１回転コリメータ２０６は、Ｎ個（例えば、６個）の開口２０５を有しており、開口の各々は、中心点の周りにほぼ等間隔に配置されているか、或いは、中心点から径方向外側に延びている。第１回転コリメータ２０６に対して、単に１つの開口を形成するのではなく、複数の開口を形成することにより、撮像システム２００は、格段に早くデータを収集することができる。第１コリメータ２０６が、例えば、反時計回りに回転すると、第１の複数の開口２０５のうちの１つが、平行化ペンシルビーム（collimated pencil beam）２１８を構造体１１０に向ける。より具体的には、第１Ｘ線源２０２は、扇状のビーム（fan beam）を出射し、このビームは、次に、第１コリメータ２０６により平行化される。第１コリメータ２０６からの出力は、平行化ペンシルビーム２１８である。同様に、第２Ｘ線源２０４は、第１コリメータ２０６の開口２０５と同様に配置された第２個数の開口２０７を有する第２回転コリメータ２０８に接続されている。第２コリメータ２０８が、例えば、時計回りに回転すると、第２個数の開口２０７のうちの１つが、第２平行化ペンシルビーム２２０を構造体１１０に向ける。具体的には、第２Ｘ線源２０４は、扇状のビームを出射し、このビームは、次に、第２コリメータ２０８により平行化されて、第２平行化ペンシルビームとなる。構造体１１０内のライン２１６に沿ったある特定の点２２２について、撮像システム２００は、２つの異なるＸ線源が、２つの異なる角度からＸ線を出射する（例えば、第１平行化ペンシルビーム２１８及び第２平行化ペンシルビーム２２０）ことにより生成されるＸ線を、当該点２２２に入射させる。検出器２１０は、後方散乱Ｘ線（図６に示す）を受け取り、対応する電気信号を生成する。当該信号は、コントローラ１０４（図１）による画像データ（図４に示す）の生成に用いられる。以下に詳述するように、撮像システム２００は、シャッター２２６及び２２８を含み、これらのシャッターは、各コリメータ（例えば、第１回転コリメータ２０６及び第２回転コリメータ２０８）からのＸ線の出射を制御して、検出器２１０が、一度に１つのペンシルビームのみから後方散乱Ｘ線を受け取るようにする。いくつかの実施形態において、撮像システム１０２は、ペンシルビーム２１８及び２２０が重複するのを避けるために、上記の構成に加え、或いはこれに代えて、電源供給装置の電子的遮断を行ったり（例えば、電源供給装置の起動及び停止を交互に行う）、回転コリメータ２０６及び２０８の同期を行ったりする。
上述したように、ライン２１６に沿った全ての点（例えば、点２２２）は、２つの入射角を有しており、第１入射角（α）は、第１Ｘ線源／コリメータにより生成されたペンシルＸ線ビーム２１８の入射角であり、第２入射角（β）は、第２Ｘ線源／コリメータにより生成されたペンシルＸ線ビーム２２０の入射角である。したがって、以下に示すように、点毎の散乱強度の再構成は、構造体１１０に入射するＸ線の角度に関連している。

tan(α) + tan(β) = L/d (式1)

Pn = tan(α) x d (式2)

Pn = L - tan(β) x d (式3)
α及びβの両方の角度がゼロであるとき、光線は、検査対象の物体（例えば、構造体１１０）の表面に対して実質的に垂直である。したがって、角度α又はβは、表面に対して垂直な光線と現在出射されている光線との間で形成される角度である。コントローラ１０４は、第１ペンシルビーム２１８が構造体１１０に入射する角度を示す角度αで収集された画像データと、第２ペンシルビーム２２０が第２回転コリメータ２０８から出射する角度を示す角度βで収集された画像データとを組み合わせて、深さｄ（例えば、深さ２２４）において、後方散乱撮像システム１０６が走査する線分の長さを示す長さＬ（例えば、長さ２１７）に沿ったｎ番目の点（Ｐn）（例えば、点２２２）の画像を生成する。コントローラ１０４は、後方散乱撮像システム１０６が、構造体１１０内の様々な深さ（例えば、深さ２２４）におけるライン（例えば、ライン２１６）に沿った複数の位置（例えば、点２２２）において、走査を行う（Ｘ線ペンシルビームを出射して後方散乱Ｘ線を検出する）ように制御する。更に、撮像システム２００は、プラットフォーム１０８（図１）に対して、例えば装着又は搭載されるリングベアリング２１２を含む。このリングベアリングにより、撮像システム２００が構造体１１０を走査する際、撮像システム２００は、構造体１１０に対して回転することができる。
図３は、撮像システム２００の回転を上から見下ろした図である。より具体的には、第１回転コリメータ２０６及び第２回転コリメータ２０８は、リングベアリング２１２上で、中心点（例えば、長さ２１７に沿った中間位置）の周りを１８０度回転することができる。したがって、ある特定の深さ（例えば、深さ２２４）について、撮像システム２００は、画像データの円形スライス（circular slice）を生成する。図５及び６を参照して詳述するように、コントローラ１０４は、生成された画像データを組み合わせて、構造体１１０の３次元画像データを生成する。
図４は、構造体１１０の第１画像データ４００と、構造体１１０の第２画像データ４０２とを組み合わせて３次元画像データ４０４を生成する様子を示す図である。より具体的には、コントローラ１０４は、検出器２１０の画素毎の電気信号を、検出器２１０から受信する。例えば、検出器２１０は、画素毎の後方散乱Ｘ線の強度を示す電圧を送信する。コントローラ１０４は、第１回転コリメータ２０６から出射されたペンシルビーム（例えば、第１ペンシルビーム２１８）からの後方散乱Ｘ線の強度に基づいて第１画像データ４００を生成する。同様に、コントローラ１０４は、第２回転コリメータ２０８から出射されたペンシルビーム（例えば、第２ペンシルビーム２２０）からの後方散乱Ｘ線の強度に基づいて第２画像データ４０２を生成する。次に、コントローラ１０４は、第１画像データ４００を第２画像データ４０２と組み合わせて、３次元画像データ４０４（例えば、立体画像）を形成する。例えば、人間が見た場合、第１画像データ４００は一方の目に映り、第２画像データ４０２は他方の目に映るので、これらの画像データを見る者は、３次元画像データ４０４の奥行きを感じることができる。
図５は、第１画像データ４００の組と第２画像データ４０２の組とを同期して、３次元画像データ４０４を生成するタイムライン５００を示す。より具体的には、同期システム５０１、例えば、第１回転コリメータ２０６及び第２回転コリメータ２０８に接続したシャッター（例えば、図６に示すシャッター２２６及び２２８）と組み合わされたコントローラ１０４は、撮像システム２００が、第１回転コリメータ２０６からの後方散乱Ｘ線から第１点（例えば、点２２２）の第１画像データ５０２を生成し、次に、第２回転コリメータ２０８からの後方散乱Ｘ線から第１点（例えば、点２２２）の第２画像データ５０４を受信するように、当該撮像システムを制御する。更に、撮像システムは、第１回転コリメータ２０６から、同じライン上の異なる第２点に対応する第３画像データ５０６を生成する処理、第２回転コリメータ２０８から、当該第２点の第４画像データ５０８を生成する処理などを行う。したがって、各点において、２つの画像データ、すなわち、第１回転コリメータ２０６に関連する後方散乱から取得される後方散乱情報に基づく画像データ、及び、第２回転コリメータ２０８に関連する後方散乱から取得される後方散乱情報に基づく画像データが取得される。例示的な実施形態においては、画像データ５０２…５１６が取得される。次に、撮像システム２００は、対応するデータ同士（例えば、第１画像データ５０２及び第２画像データ５０４、第３画像データ５０６及び第４画像データ５０８など）を組み合わせて、ある特定の深さの各走査ラインに沿って立体画像データ（例えば、画像データ５１８）を形成する。更に、撮像システム２００は、ある特定の深さにおける各ラインの立体画像データを組み合わせて、当該深さにおける特定の面又は「スライス」の３次元画像データ５２０の組を生成する。更に、撮像システム２００は、上述したプロセスを繰り返して、各々が構造体１１０内の異なる深さに対応する複数の平行なスライスの画像データ５２０を生成してもよい。
図６は、撮像システム２００により検出される後方散乱Ｘ線の図である。第１シャッター２２６、例えば、機械式シャッターは、第１回転コリメータ２０６の開口２０５に接続されている。同様に、第２シャッター２２８は、第２回転コリメータ２０８の開口２０７に接続されている。例示的な実施形態においては、各開口は、自身のシャッターを有している。より具体的には、コリメータ２０６及び２０８の各々がＮ個の開口を有している場合、撮像システム２００は、Ｎ個のシャッターを含み、各シャッターは、開口の前方に配置されている。第１シャッター２２６及び第２シャッター２２８は、例えば、コントローラ１０４からの電気信号（不図示）により同期されている。このため、第１シャッター２２６が開いており、且つ、第２シャッター２２８が閉じている場合に、第１回転コリメータ２０６は、第１ペンシルビーム２１８を出力する。次に、検出器２１０は、第１ペンシルビーム２１８が、構造体１１０の点２２２に入射することにより発生する第１後方散乱Ｘ線６０６を検出する。その後、第１シャッター２２６が閉じており、且つ、第２シャッター２２８が開いている場合に、第２回転コリメータ２０８は、第２ペンシルビーム２２０を出力する。その後、検出器２１０は、第２ペンシルビーム２２０が、構造体１１０の同じ点（例えば、点２２２）に入射することにより発生する第２後方散乱Ｘ線６０８を検出する。撮像システム２００は、このような動作、すなわち、各Ｘ線源からペンシルビームを交互に出射し、構造体１１０内の複数の深さ（例えば、深さ２２４）の各々における面又はスライス内の各ライン（例えば、ライン２１６）に沿った各点の後方散乱Ｘ線を検出する動作を継続する。
図７は、第２の例示的な撮像システム７００を示す立面図である。図８は、撮像システム７００の回転を上から見下ろした図である。撮像システム７００は、撮像システム１０２の一実施形態である。撮像システム７００は、撮像システム２００（図３に示す）に類似している。しかしながら、撮像システム７００は、２つのＸ線源と２つの回転コリメータを有する代わりに、１つのＸ線源２０２と１つの回転コリメータ２０６のみを含んでいる点で異なる。撮像システム７００は、リングベアリング２１２上で３６０度回転する。したがって、回転コリメータ２０６が第１位置７１０にあるとき、及び、リングベアリングが第１位置７１０から１８０度回転して、回転コリメータ２０６が第２位置７１２にあるとき、回転コリメータ２０６は、点２２２に対してペンシルビームを入射させる。したがって、撮像システム２００に関連して述べた数式１、２、及び３は、撮像システム７００により検出された散乱強度の再構成にも適用することができる。
図９は、第３の例示的な撮像システム８００を示す立面図である。図１０は、撮像システム８００について、２つの軸に沿って当該撮像システムの並進を可能にするステージを上から見下ろした図である。撮像システム８００は、撮像システム１０２の一実施形態であり、撮像システム２００に類似している。撮像システム８００は、第１Ｘ線源２０２と、第２Ｘ線源２０４と、第１回転コリメータ２０６と、第２回転コリメータ２０８と、検出器２１０とを含む。更に、撮像システム８００は、第１回転コリメータ２０６及び第２回転コリメータ２０８に接続された複数のシャッター（不図示）を含む。これらのシャッターは、第１シャッター２２６（図６）及び第２シャッター２２８（図６）に類似しており、上述したように、ペンシルビームの出射を同期させるために用いられる。しかしながら、撮像システム２００とは異なり、撮像システム８００のプラットフォーム１０８は、第１レール８１６及び第２レール８１８に接続された第１ステージ８１２を含む。
第１レール８１６及び第２レール８１８は、第１真空マウント８２０と、第２真空マウント８２２と、第３真空マウント８２４と、第４真空マウント８２６と、第５真空マウント８２８と、第６真空マウント８３０とに接続されている。真空マウント８２０、８２０、８２２、８２４、８２６、８２８、及び８３０は、構造体１１０に取り付けられる。第１ステージ８１２は、第１軸８３２（例えば、Ｘ軸）に沿って、第１ステージ８１２を並進させるように構成された第１ステッパモータ（不図示）を含む。いくつかの実施形態において、プラットフォーム１０８は、第１ステージ８１２に接続された第２ステージ８１４を含む。第２ステージ８１４は、第１軸８３２に垂直な第２軸８３４（例えば、Ｙ軸）に沿って、第２ステージ８１４を並進させるように構成された第２ステッパモータ（不図示）を含む。したがって、少なくともいくつかの実施形態においては、コントローラ１０４は、撮像システム８００が構造体１１０を走査している間、第１ステージ８１２及び第２ステージ８１４に電気信号を送信して、例えば、第２ステージ８１４が、第２軸８３４に沿った第１位置にあるときに、第１ステージ８１２をレール８１６及び８１８（すなわち、第１軸８３２）に沿って並進させ、次に、第２ステージ８１４を第２軸８３４に沿った第２位置に並進させて、当該第２ステージ８１４を、第２軸８３４に沿った第２位置に移動させた後、レール８１６及び８１８（すなわち、第１軸）に沿って第１ステージ８１２を並進させる。撮像システム８００は、第２ステージ８１４を含むことにより、線形走査間において、例えば、シワや補強材などの特異部を横切るように、徐々に移動して、特異部の周辺の散乱データを追加的に得ることができるため、特異部の３次元撮像を向上させることができる。
図１１は、第４の例示的な撮像システム９００を示す立面図である。図１２は、撮像システム９００を上から見下ろした図である。撮像システム９００は、撮像システム１０２の一実施形態である。更に、撮像システム９００は、撮像システム８００に類似している。しかしながら、撮像システム９００は、２つの回転コリメータを有する代わりに、１つの回転コリメータ２０６のみを含んでいる点で異なる。これに加えて、撮像システム９００は、各コリメータからのペンシルビームの出射を同期させて、点２２２に対して当該ビームを２つの異なる角度から入射させる代わりに、第１コリメータ２０６が第１位置９０４にあるときに、各点（例えば、点２２２）にＸ線を入射させることにより、構造体１１０を走査する。次に、第１コリメータ２０６が、第２位置９０６に動かされると（例えば、再度取り付けられると）、当該撮像システムは、構造体１１０を再度走査する。したがって、撮像システム９００は、撮像システム８００と比較すると、構造体１１０の走査に２倍の時間がかかるが、回転コリメータ（例えば、回転コリメータ２０６）は、１つのみでよい。
図１３は、第５の例示的な撮像システム１０００を示す立面図である。撮像システム１０００は、撮像システム１０２の一実施形態であり、撮像システム８００に類似しているが、以下の点で異なる。撮像システム１０００は、水平線（例えば、図２におけるライン２１６）に沿った散乱強度の再構成を行う代わりに、垂直線１００２に沿った再構成を行う。垂直線１００２に沿った全ての点（Ｐn）には、２つの角度（例えば、α及びβ）から、ペンシルＸ線ビームが入射される。より具体的には、撮像システム１０００は、以下の数式に従って、再構成を行う。

tan(α) = Pn/d （式４）

tan(β) = (L - Pn)/d （式５）
撮像システム１０００は、図４及び５に関連して説明したプロセスと同様に、走査中にα及びβで収集された画像を組み合わせて、３次元画像データを生成する。
図１４は、例示的な演算装置１０２を示す図である。演算装置１１０２は、コントローラ１０４の代表例である。演算装置１１０２は、命令を実行するための１つ又は複数のプロセッサ１１０５を含む。いくつかの実施形態において、実行可能な命令は、メモリデバイス１１１０に保存されている。プロセッサ１１０５は、（例えば、マルチコア構成を有する）１つ又は複数の処理ユニットを含みうる。１つ又は複数のメモリデバイス１１１０は、実行可能な命令及び／又はその他のデータなどの情報の格納及び読み出しが可能な任意の１つ又は複数のデバイスである。１つ又は複数のメモリデバイス５１０は、１つ又は複数のコンピュータ可読媒体を含みうる。
演算装置１１０２は、ユーザ１１０１に情報を提示するための少なくとも１つのメディア出力コンポーネント１１１５を更に含む。メディア出力コンポーネント１１１５は、ユーザ１１０１に情報を伝えることが可能な任意のコンポーネントである。いくつかの実施形態において、メディア出力コンポーネント１１１５は、ビデオアダプタ及び／又はオーディオアダプタなどの出力アダプタを含む。出力アダプタは、プロセッサ１１０５に機能的に接続されており、ディスプレイ装置（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、陰極線管（ＣＲＴ）、若しくは「電子インク」ディスプレイ）又はオーディオ出力装置（例えば、スピーカー若しくはヘッドフォン）などの出力装置に機能的に接続可能である。
いくつかの実施形態において、演算装置１１０２は、ユーザ１１０１から入力を受信するための入力装置１１２０を含む。入力装置１１２０は、例えば、キーボード、ポインティングデバイス、マウス、スタイラス、タッチパネル（例えば、タッチパッド若しくはタッチスクリーン）、ジャイロスコープ、加速度計、位置検出器、又は音声入力装置を含みうる。タッチスクリーンなどの単一のコンポーネントが、メディア出力コンポーネント１１１５の出力装置及び入力装置１１２０の両方として機能することもできる。
演算装置１１０２は、後方散乱システム１０６及び／又はプラットフォーム１０８などの他の装置に通信可能に接続可能な通信インターフェース１１２５を更に含む。通信インターフェース１１２５は、例えば、有線若しくは無線ネットワークアダプタ、又は、携帯電話ネットワーク（例えば、グローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーション（Global System for Mobile communications：ＧＳＭ）、３Ｇ、４Ｇ、若しくはブルートゥース）、又は、他のモバイルデータネットワーク（例えば、ワールドワイド・インターオペラビリティー・フォー・マイクロウェイブ・アクセス（Worldwide Interoperability for Microwave Access：ＷＩＭＡＸ））で使用するための無線データ送受信機を含みうる。
１つ又は複数のメモリデバイス１１１０には、例えば、メディア出力コンポーネント１１１５を介してユーザ１１０１にユーザインターフェースを提供するとともに、任意で、入力装置１１２０からの入力を受信及び処理するためのコンピュータ可読命令が保存されている。ユーザインターフェースは、例えば、テキスト、グラフィック、及び／又は、音声を含み、これによって、ユーザ１１０１は、演算装置１１０２と対話して、例えば、演算装置１１０２の動作を制御したり、出力（例えば、３次元画像データ４０４）を視聴したりすることができる。コンピュータ可読命令は、更に、構造体１１０を走査し、後方散乱システム１０６を移動させ、画像データを組み合わせて３次元画像データを生成するための処理を演算装置１１０２に行わせる。
図１５は、撮像システム１０２を用いて、３次元画像データを生成するための例示的なプロセス１２００を示すフローチャートである。最初に、撮像システム１０２は、少なくとも１つの回転コリメータ（例えば、第１回転コリメータ２０６及び第２回転コリメータ２０８）を介して、少なくとも１つのＸ線源（例えば、第１Ｘ線源２０２及び第２Ｘ線源２０４）から、構造体１１０の片側（例えば、第１サイド１１２）へ向かって、Ｘ線（例えば、第１ペンシルビーム２１８及び第２ペンシルビーム２２０）を出射１２０２する。これに加えて、撮像システム１０２は、構造体１１０の片側（例えば、第１サイド１１２）から、Ｘ線検出器（例えば、検出器２１０）を用いて、構造体１１０内の複数の深さ（例えば、深さ２２４）における後方散乱Ｘ線（例えば、第１後方散乱Ｘ線６０６及び第２後方散乱Ｘ線６０８）を検出１２０４する。更に、撮像システム１０２は、検出された後方散乱Ｘ線（例えば、第１後方散乱Ｘ線６０６及び第２後方散乱Ｘ線６０８）に基づいて、構造体１１０の３次元画像データ（例えば、３次元画像データ４０４）を生成１２０６する。
いくつかの実施形態において、撮像システム１０２は、第２シャッター（例えば、第２シャッター２２８）が閉まっているときには、構造体１１０における第１点（例えば、点２２２）に対して、第１回転コリメータ（例えば、第１回転コリメータ２０６）を介して第１Ｘ線ビーム（例えば、第１ペンシルビーム２１８）を出射して、第１Ｘ線ビーム（例えば、第１ペンシルビーム２１８）からの後方散乱Ｘ線（例えば、第１後方散乱Ｘ線６０６）を検出し、第１シャッター（例えば、第１シャッター２２６）が閉まっているときには、第１点（例えば、点２２２）に対して、第２回転コリメータ（例えば、第２回転コリメータ２０８）を介して第２Ｘ線ビーム（例えば、第２ペンシルビーム２２０）を出射して、第２Ｘ線ビーム（例えば、第２ペンシルビーム２２０）からの後方散乱Ｘ線（例えば、第２後方散乱Ｘ線６０８）を検出する。
いくつかの実施形態において、撮像システム１０２は、第１角度（例えば、α）から、構造体（例えば、構造体１１０）における第１点（例えば、点２２２）に対して、第１Ｘ線ビーム（例えば、第１ペンシルビーム２１８）を出射し、第１Ｘ線ビーム（例えば、第１ペンシルビーム２１８）からの第１後方散乱Ｘ線（例えば、第１後方散乱Ｘ線６０６）を検出し、第１後方散乱Ｘ線（例えば、第１後方散乱Ｘ線６０６）から第１画像データ（例えば、第１画像データ４００）を生成し、第２角度（例えば、β）から、構造体（例えば、構造体１１０）における第１点（例えば、点２２２）に対して、第２Ｘ線ビーム（例えば、第２ペンシルビーム２２０）を出射し、第２Ｘ線ビーム（例えば、第２ペンシルビーム２２０）からの第２後方散乱Ｘ線（例えば、第２後方散乱Ｘ線６０８）を検出し、第２後方散乱Ｘ線（例えば、第２後方散乱Ｘ線６０８）から第２画像データ（例えば、第２画像データ４０２）を生成し、第１画像データ（例えば、第１画像データ４００）と第２画像データ（例えば、第２画像データ４０２）とを組み合わせる。
いくつかの実施形態において、撮像システム１０２は、構造体（例えば、構造体１１０）に接続されたプラットフォーム（例えば、プラットフォーム１０８）を含む。この撮像システム１０２は、Ｘ線（例えば、第１ペンシルビーム２１８及び第２ペンシルビーム２２０）を出射して、後方散乱Ｘ線（例えば、第１後方散乱Ｘ線６０６及び第２後方散乱Ｘ線６０８）を検出する際、構造体（例えば、構造体１１０）の少なくとも一部（例えば、第１面１１２）を横切って並進するように構成されている。
いくつかの実施形態において、撮像システム１０２は、構造体（例えば、構造体１１０）に接続されたプラットフォーム（例えば、プラットフォーム１０８）を含む。この撮像システム１０２は、Ｘ線（例えば、第１ペンシルビーム２１８及び第２ペンシルビーム２２０）を出射して、後方散乱Ｘ線（例えば、第１後方散乱Ｘ線６０６及び第２後方散乱Ｘ線６０８）を検出する際、構造体（例えば、構造体１１０）に対して回転するように構成されている。
いくつかの実施形態において、撮像システム１０２は、構造体１１０内の複数の深さ２２４に対応する平行なスライスの画像データ（例えば、画像データ５２０）を生成する。いくつかの実施形態において、撮像システム１０２は、構造体（例えば、構造体１１０）に垂直な面１００２に沿って、２つの角度（例えば、角度α及びβ）からの画像データを組み合わせる。
いくつかの実施形態において、撮像システム１０２は、プラットフォーム（例えば、プラットフォーム１０８）を含み、当該プラットフォームは、第１軸（例えば、第１軸８３２）に沿って並進するように構成された第１ステージ（例えば、第１ステージ８１２）と、第１ステージ（例えば、第１ステージ８１２）に接続されるとともに、第１軸（例えば、第１軸８３２）に垂直な第２軸（例えば、第２軸８３４）に沿って並進するように構成された第２ステージ（例えば、第２ステージ８１４）と、少なくとも第１ステージ（例えば、第１ステージ８１２）に接続されるとともに、構造体（例えば、構造体１１０）に取り付け可能に構成された少なくとも１つのレール（例えば、第１レール８１６）とを含む。
いくつかの実施形態において、撮像システム１０２は、構造体（例えば、構造体１１０）内の第１の深さ（例えば、深さ２２４）における複数の第１点（例えば、ライン２１６）の第１画像データ５２０を生成し、次に、第２の深さにおける複数の第２点の第２画像データを生成する。いくつかの実施形態において、撮像システム１０２は、構造体（例えば、構造体１１０）内の第１面２１６に沿った第１個数の深さ２２４の第１画像データ５２０を生成し、次に、第１面に隣接する第２面に沿った第２個数の深さの第２画像データを生成する。
本明細書に記載のシステム及び方法の技術的効果は、（ａ）少なくとも１つの回転コリメータを介して、少なくとも１つのＸ線源から構造体の片側に向かってＸ線を出射すること、（ｂ）構造体の上記片側から、Ｘ線検出器を用いて、構造体内部の複数の深さにおける当該後方散乱Ｘ線を検出すること、及び、（ｃ）検出された後方散乱Ｘ線に基づいて、構造体の３次元画像データを生成すること、のうち少なくとも１つを含む。
構造体を撮像するための既知の方法及びシステムと比較すると、本明細書で説明するシステム及び方法は、構造体の片側にアクセスするだけで、当該構造体の内部における特異部の３Ｄ画像を生成することができる。したがって、本明細書で説明しているシステム及び方法のユーザは、構造体を分解したり、構造体の複数の面にアクセスしたりしなくても、構造体の内部の特異部の３次元画像データを観察及び評価することができる。より具体的には、本明細書に記載のシステム及び方法は、複合構造体におけるシワの非破壊評価及び定量化に関する重要な課題を解決するものである。すなわち、本開示に記載のシステム及び方法により、複合構造体におけるシワの下方を調べて、その深さ、厚み、及び規模を判断することができる。
更に、本開示は、以下の付記による実施形態を含む。
付記１．構造体の片側から、Ｘ線後方散乱を用いて３次元画像データを生成するための撮像システムであって、
少なくとも１つのＸ線源と、
前記少なくとも１つのＸ線源に接続された少なくとも１つの回転コリメータと、
Ｘ線検出器と、
前記少なくとも１つのＸ線源、前記回転コリメータ、及び前記Ｘ線検出器に接続されたコントローラと、を含み、前記コントローラは、
前記少なくとも１つの回転コリメータを介して、前記少なくとも１つのＸ線源から前記構造体の前記片側に向かってＸ線を出射し、
前記Ｘ線検出器を用いて、前記構造体の前記片側から前記構造体内の複数の深さにおける後方散乱Ｘ線を検出し、
前記検出された後方散乱Ｘ線に基づいて、前記構造体の３次元画像データを生成するように構成されている、撮像システム。
付記２．前記少なくとも１つのＸ線源は、第１Ｘ線源と第２Ｘ線源とを含み、前記少なくとも１つの回転コリメータは、前記第１Ｘ線源に接続された第１回転コリメータと前記第２Ｘ線源に接続された第２回転コリメータとを含み、前記第１回転コリメータは、第１シャッターに接続され、前記第２回転コリメータは、第２シャッターに接続され、前記撮像システムは、更に、
前記第２シャッターが閉まっているときには、前記構造体における第１点に対して、前記第１回転コリメータを介して第１Ｘ線ビームを出射し、
前記第１Ｘ線ビームからの後方散乱Ｘ線を検出し、
前記第１シャッターが閉まっているときには、前記第１点に対して、前記第２回転コリメータを介して第２Ｘ線ビームを出射し、
前記第２Ｘ線ビームからの後方散乱Ｘ線を検出するように構成されている、付記１に記載の撮像システム。
付記３．更に、
第１角度から、前記構造体における第１点に対して第１Ｘ線ビームを出射し、
前記第１Ｘ線ビームからの第１後方散乱Ｘ線を検出し、
前記第１後方散乱Ｘ線から第１画像データを生成し、
第２角度から、前記構造体における前記第１点に対して第２Ｘ線ビームを出射し、
前記第２Ｘ線ビームからの第２後方散乱Ｘ線を検出し、
前記第２後方散乱Ｘ線から第２画像データを生成し、
前記第１画像データと前記第２画像データとを組み合わせるように構成されている、付記１に記載の撮像システム。
付記４．前記構造体に接続されたプラットフォームを更に含み、前記撮像システムは、前記Ｘ線を出射して、前記後方散乱Ｘ線を検出しながら、前記構造体の少なくとも一部を横切って並進する、付記１に記載の撮像システム。
付記５．前記構造体に接続されたプラットフォームを更に含み、前記撮像システムは、前記Ｘ線を出射して、前記後方散乱Ｘ線を検出しながら、前記構造体に対して回転するように構成されている、付記１に記載の撮像システム。
付記６．前記構造体内の複数の深さに対応する平行なスライスの画像データを生成するように更に構成されている、付記１に記載の撮像システム。
付記７．前記構造体に垂直な面に沿って、２つの角度からの画像データを組み合わせるように更に構成されている、付記１に記載の撮像システム。
付記８．プラットフォームを更に含み、当該プラットフォームは、
第１軸に沿って並進するように構成された第１ステージと、
前記第１ステージに接続されるとともに、前記第１軸に垂直な第２軸に沿って並進するように構成された第２ステージと、
少なくとも前記第１ステージに接続されるとともに、前記構造体に対して取り付け可能に構成された少なくとも１つのレールと、を含む、付記１に記載の撮像システム。
付記９．前記構造体内の第１の深さにおける複数の第１点の第１画像データを生成し、次に、第２の深さにおける複数の第２点の第２画像データを生成するように更に構成されている、付記１に記載の撮像システム。
付記１０．前記構造体内の第１面に沿った第１個数の深さの第１画像データを生成するとともに、前記第１面に隣接する第２面に沿った第２個数の深さの第２画像データを生成するように更に構成されている、付記１に記載の撮像システム。
付記１１．構造体の片側から、Ｘ線後方散乱を用いて３次元画像データを生成するための方法であって、
少なくとも１つの回転コリメータを介して、少なくとも１つのＸ線源から前記構造体の前記片側に向かってＸ線を出射し、
Ｘ線検出器を用いて、前記構造体の前記片側から前記構造体内の複数の深さにおける後方散乱Ｘ線を検出し、
前記検出された後方散乱Ｘ線に基づいて、前記構造体の３次元画像データを生成する、ことを含む方法。
付記１２．第１回転コリメータの第１シャッターが開いており、且つ、第２回転コリメータの第２シャッターが閉じている場合に、前記第１回転コリメータを介して、前記構造体における第１点に対して第１Ｘ線ビームを出射し、
前記第１Ｘ線ビームからの後方散乱Ｘ線を検出し、
前記第２回転コリメータの前記第２シャッターが開いており、且つ、前記第１回転コリメータの前記第１シャッターが閉じている場合に、前記第２回転コリメータを介して、前記第１点に対して第２Ｘ線ビームを出射し、
前記第２Ｘ線ビームからの後方散乱Ｘ線を検出する、ことを更に含む、付記１１に記載の方法。
付記１３．第１角度から、前記構造体における第１点に対して第１Ｘ線ビームを出射し、
前記第１Ｘ線ビームからの第１後方散乱Ｘ線を検出し、
前記第１後方散乱Ｘ線から第１画像データを生成し、
第２角度から、前記構造体における前記第１点に対して第２Ｘ線ビームを出射し、
前記第２Ｘ線ビームからの第２後方散乱Ｘ線を検出し、
前記第２後方散乱Ｘ線から第２画像データを生成し、
前記第１画像データと前記第２画像データとを組み合わせる、ことを更に含む、付記１１に記載の方法。
付記１４．前記少なくとも１つの回転コリメータ、前記少なくとも１つのＸ線源、及び前記Ｘ線検出器は、撮像システムに含まれており、前記方法は、前記Ｘ線を出射して、前記後方散乱Ｘ線を検出する際、前記撮像システムに、前記構造体の少なくとも一部を横切って並進させることを更に含む、付記１１に記載の方法。
付記１５．前記少なくとも１つの回転コリメータ、前記少なくとも１つのＸ線源、及び前記Ｘ線検出器は、撮像システムに含まれており、前記方法は、前記Ｘ線を出射して、前記後方散乱Ｘ線を検出する際、前記構造体に対して前記撮像システムを回転させることを更に含む、付記１１に記載の方法。
付記１６．前記構造体内の複数の深さに対応する平行なスライスの画像データを生成することを更に含む、付記１１に記載の方法。
付記１７．前記構造体に垂直な面に沿って、２つの角度からの画像データを組み合わせることを更に含む、付記１１に記載の方法。
付記１８．前記少なくとも１つの回転コリメータ、前記少なくとも１つのＸ線源、及び前記Ｘ線検出器は、撮像システムに含まれており、前記方法は、前記撮像システムをプラットフォームに取り付けることを更に含み、当該プラットフォームは、第１軸に沿って並進するように構成された第１ステージと、前記第１ステージに接続されるとともに、前記第１軸に垂直な第２軸に沿って並進するように構成された第２ステージと、少なくとも前記第１ステージに接続されるとともに、前記構造体に対して取り付けられる少なくとも１つのレールと、を含む、付記１１に記載の方法。
付記１９．更に、
第１の深さにおける複数の第１点の第１画像データを生成し、
次に、前記構造体において第２の深さにおける複数の第２点の第２画像データを生成する、付記１１に記載の方法。
付記２０．更に、
前記構造体内の第１面に沿った第１の複数の深さの第１画像データを生成し、
次に、前記第１面に隣接する第２面に沿った第２の複数の深さの第２画像データを生成する、付記１１に記載の方法。
様々な有利な実施形態の説明は、例示及び説明を目的として提示したものであり、全てを網羅したり、開示した態様の実施形態に限定したりすることを意図するものではない。多くの変更又は変形が当業者には明らかであろう。また、異なる有利な実施形態は、他の有利な実施形態とは異なる効果をもたらす場合がある。説明した実施形態は、実施形態の原理及び実際の用途を最も的確に説明するために、且つ、当業者が、想定した特定の用途に適した種々の改変を加えた様々な実施形態のための開示を理解できるようにするために、選択且つ記載したものである。本明細書は、例を用いてベストモードを含む様々な実施形態を開示することよって、任意の装置又はシステムを作製及び使用すること、及び、組み入れられた方法を実行することを含め、当業者が様々な実施形態を実施することができるようにしたものである。特許を求める範囲は、特許請求の範囲によって規定されるものであり、当業者が思い付く他の実施例を含みうる。そのような他の例は、特許請求の範囲の文言と相違しない構成要素を有する場合、又は、特許請求の範囲の文言と実質的に相違しない均等の構成要素を含む場合において、特許請求の範囲に含まれることを意図している。

Claims (8)

  1. 構造体の片側から、Ｘ線後方散乱を用いて３次元画像データを生成するための撮像システムであって、
    第１Ｘ線源および第２Ｘ線源と、
    前記第１Ｘ線源に接続された第１回転コリメータおよび前記第２Ｘ線源に接続された第２回転コリメータと、
    前記第１回転コリメータに接続された第１シャッターおよび前記第２回転コリメータに接続された第２シャッターと、
    Ｘ線検出器と、
    前記第１および第２Ｘ線源、前記第１および第２回転コリメータ、ならびに前記Ｘ線検出器それぞれに接続されたコントローラと、を含み、前記コントローラは、
    前記第２シャッターが閉まっているときには、前記第１回転コリメータを介して、前記構造体の前記片側を通って前記構造体における第１点に対して第１Ｘ線ビームを出射し、
    前記第１Ｘ線ビームからの後方散乱Ｘ線を前記構造体の前記片側から検出し、
    前記第１シャッターが閉まっているときには、前記第２回転コリメータを介して、前記構造体の前記片側を通って前記構造体における前記第１点に対して第２Ｘ線ビームを出射し、
    前記第２Ｘ線ビームからの後方散乱Ｘ線を前記構造体の前記片側から検出し、
    前記構造体の前記片側から検出された前記後方散乱Ｘ線に基づいて、前記構造体の３次元画像データを生成するように構成されている、撮像システム。
  2. 更に、
    第１角度から、前記構造体の前記片側を通って前記構造体における前記第１点に対して前記第１Ｘ線ビームを出射し、
    前記第１Ｘ線ビームからの第１後方散乱Ｘ線を前記構造体の前記片側から検出し、
    前記第１後方散乱Ｘ線から第１画像データを生成し、
    第２角度から、前記構造体の前記片側を通って前記構造体における前記第１点に対して前記第２Ｘ線ビームを出射し、
    前記第２Ｘ線ビームからの第２後方散乱Ｘ線を前記構造体の前記片側から検出し、
    前記第２後方散乱Ｘ線から第２画像データを生成し、
    前記第１画像データと前記第２画像データとを組み合わせるように構成されている、請求項１に記載の撮像システム。
  3. 前記構造体に接続されたプラットフォームを更に含み、前記撮像システムは、前記Ｘ線を出射して、前記後方散乱Ｘ線を検出しながら、前記構造体の少なくとも一部を横切って並進するか、又は、前記Ｘ線を出射して、前記後方散乱Ｘ線を検出しながら、前記構造体の前記片側に対して回転するように構成されている、請求項１または２に記載の撮像システム。
  4. 前記構造体内の複数の深さに対応する平行なスライスの画像データを生成するように更に構成されている、請求項１〜３の何れかに記載の撮像システム。
  5. 前記構造体に垂直な面に沿って、２つの角度からの画像データを組み合わせるように更に構成されている、請求項１〜４の何れかに記載の撮像システム。
  6. 前記構造体内の第１の深さにおける複数の第１点の第１画像データを生成し、次に、第２の深さにおける複数の第２点の第２画像データを生成するように更に構成されている、請求項１〜５の何れかに記載の撮像システム。
  7. 構造体の片側から、Ｘ線後方散乱を用いて３次元画像データを生成するための方法であって、
    第１回転コリメータの第１シャッターが開いており、且つ、第２回転コリメータの第２シャッターが閉じている場合に、前記第１回転コリメータを介して、前記構造体の前記片側を通って前記構造体における第１点に対して第１Ｘ線ビームを出射し、
    前記第１Ｘ線ビームからの後方散乱Ｘ線を前記構造体の前記片側から検出し、
    前記第１回転コリメータの前記第１シャッターが閉じており、且つ、前記第２回転コリメータの前記第２シャッターが開いている場合に、前記第２回転コリメータを介して、前記構造体の前記片側を通って前記構造体における前記第１点に対して第２Ｘ線ビームを出射し、
    前記第２Ｘ線ビームからの後方散乱Ｘ線を前記構造体の前記片側から検出し、
    前記構造体の前記片側から検出された前記後方散乱Ｘ線に基づいて、前記構造体の３次元画像データを生成する、ことを含む方法。
  8. 第１角度から、前記構造体の前記片側を通って前記構造体における前記第１点に対して前記第１Ｘ線ビームを出射し、
    前記第１Ｘ線ビームからの第１後方散乱Ｘ線を前記構造体の前記片側から検出し、
    前記第１後方散乱Ｘ線から第１画像データを生成し、
    第２角度から、前記構造体の前記片側を通って前記構造体における前記第１点に対して前記第２Ｘ線ビームを出射し、
    前記第２Ｘ線ビームからの第２後方散乱Ｘ線を前記構造体の前記片側から検出し、
    前記第２後方散乱Ｘ線から第２画像データを生成し、
    前記第１画像データと前記第２画像データとを組み合わせる、ことを更に含む、請求項７に記載の方法。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016081881A1 (en) 2014-11-20 2016-05-26 Heuresis Corporation X-ray scanning system
US10451570B2 (en) 2016-05-02 2019-10-22 California Institute Of Technology Backscatter imaging systems and methods with helical motion
US10770195B2 (en) 2017-04-05 2020-09-08 Viken Detection Corporation X-ray chopper wheel assembly
CN108227027B (zh) * 2017-12-29 2020-12-01 同方威视技术股份有限公司 车载背散射检查系统
AU2019215207A1 (en) 2018-02-02 2020-08-20 Viken Detection Corporation System and kit for x-ray backscatter imaging with removable detector
AU2020241168A1 (en) * 2019-03-15 2021-10-28 Robotic Technologies Limited X-ray imaging system, method and shutter
WO2021247615A1 (en) 2020-06-02 2021-12-09 Viken Detection Corporation X-ray imaging apparatus and method
US11506618B1 (en) * 2021-08-10 2022-11-22 The Boeing Company Portable x-ray backscatter inspection of joining features
CN113960086B (zh) * 2021-09-18 2024-01-02 中国航天科工集团第二研究院 一种补偿式背散射探测器栅格准直成像系统及方法

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5181234B1 (en) 1990-08-06 2000-01-04 Rapiscan Security Products Inc X-ray backscatter detection system
US6249567B1 (en) * 1998-12-01 2001-06-19 American Science & Engineering, Inc. X-ray back scatter imaging system for undercarriage inspection
US6324249B1 (en) * 2001-03-21 2001-11-27 Agilent Technologies, Inc. Electronic planar laminography system and method
WO2003105159A1 (en) * 2002-06-10 2003-12-18 American Science And Engineering, Inc. Scanner for x-ray inspection comprising a chopper wheel with differently sized apertures
US6819739B2 (en) * 2002-11-27 2004-11-16 Agilent Technologies, Inc. Method and apparatus for calibrating an x-ray laminography imaging system
CN1947001B (zh) * 2004-04-09 2011-04-20 美国科技工程公司 通过确保在一个时刻只有一个源在发射辐射而对包括多个源的反向散射检查入口中的串扰的消除
WO2007051092A2 (en) * 2005-10-24 2007-05-03 American Science And Engineering, Inc. X-ray inspection based on scatter detection
WO2008018021A2 (en) * 2006-08-11 2008-02-14 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh System and method for acquiring image data
US7936858B2 (en) * 2007-09-28 2011-05-03 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. System and method for tomosynthesis
JP2010075620A (ja) * 2008-09-29 2010-04-08 Fujifilm Corp 放射線トモシンセシス撮影装置
US8033724B2 (en) * 2009-06-30 2011-10-11 The Boeing Company Rapid assembly and operation of an X-ray imaging system
US8300763B2 (en) * 2009-07-24 2012-10-30 Nucsafe, Inc. Spatial sequenced backscatter portal
BR112012002166B1 (pt) * 2009-07-29 2019-07-30 American Science And Engineering, Inc. Sistema de inspeção para inspecionar um objeto
GB2516794B (en) * 2009-12-03 2015-04-01 Rapiscan Systems Inc Time of flight backscatter imaging system
US9103769B2 (en) * 2009-12-15 2015-08-11 The Regents Of The University Of California Apparatus and methods for controlling electron microscope stages
US8094782B1 (en) * 2010-02-22 2012-01-10 Martin Annis X-ray backscatter system for imaging soft tissue regions
US8509380B2 (en) * 2010-03-19 2013-08-13 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Inverse geometry volume computed tomography systems
US8848871B2 (en) * 2010-11-04 2014-09-30 Ut-Battelle, Llc X-ray backscatter imaging of nuclear materials
US8396187B2 (en) * 2010-12-10 2013-03-12 The Boeing Company X-ray inspection tool
US8761338B2 (en) * 2011-06-20 2014-06-24 The Boeing Company Integrated backscatter X-ray system
CA2862043A1 (en) 2012-01-27 2013-08-01 American Science And Engineering, Inc. Hand-held x-ray backscatter imaging device
US9442083B2 (en) * 2012-02-14 2016-09-13 Aribex, Inc. 3D backscatter imaging system
US9123450B2 (en) * 2012-04-30 2015-09-01 The Boeing Company Single beam backscatter x-ray system
US20130315368A1 (en) * 2012-05-22 2013-11-28 Aribex, Inc. Handheld X-Ray System for 3D Scatter Imaging
US8879688B2 (en) * 2012-05-22 2014-11-04 The Boeing Company Reconfigurable detector system
US8680475B2 (en) 2012-08-08 2014-03-25 General Electric Company Digital X-ray detector assembly with elastomeric backscatter shield
US20150302594A1 (en) * 2013-07-12 2015-10-22 Richard H. Moore System and Method For Object Detection Using Structured Light
DE102014200679A1 (de) * 2014-01-16 2015-07-16 Smiths Heimann Gmbh Verfahren und Röntgenprüfanlage, insbesondere zur zerstörungsfreien Inspektion von Objekten
US9099276B1 (en) * 2014-01-24 2015-08-04 Keysight Technologies, Inc. High-voltage energy-dispersive spectroscopy using a low-voltage scanning electron microscope
US9739727B2 (en) * 2015-01-21 2017-08-22 The Boeing Company Systems and methods for aligning an aperture

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