SU766264A1

SU766264A1 - Method of computer radiation tomography

Info

Publication number: SU766264A1
Application number: SU782610373A
Authority: SU
Inventors: Э.Ю. Васильев; Л.И. Косарев; Н.Р. Кузелев; А.Н. Майоров; А.С. Штань
Original assignee: Предприятие П/Я А-3430
Priority date: 1978-05-03
Filing date: 1978-05-03
Publication date: 1991-02-23

Abstract

1. СПОСОБ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ РАДИАЦИОННОЙ ТОМОГРАФИИ, заключающийс в облучении исследуемого объекта коллимированным пучком по заданно му количеству-.совокупностей траекторий , регистрации прошедшего через объект излучени при относительном перемещении Сборки источник-детектор и исследуемого объекта, преобразовании зарегистрированного излучени в электрический сигнал и обработке полученных данных на ЭВМ, отличающийс тем, 4TOj с целью повышени производительности, производ т перемещение объекта по окружности при расположении источника в точке, наход щейс на линии центр окружности-детектор, одновременно вращают объект вокруг оси, расположенной на окружности поворота и фик- сированной относительно объекта, причем скорости перемещени объекта и его вращени выбирают таким образом , что за врем прохождени объекта поперек линии центр окружности детектор объект совершает количество поворотов, равное заданному количеству совокупностей траекторий, а также дополнительно поворачивают объект вокруг оси вращени против направлени вращени на угол, равный величине угла видени из центра окружности, прошедшей через линию центр окружности - детектор, части объекта. 2.Способ по П.1, о тлич ающ и и с тем, что дополнительный (Л поворот объекта вокруг оси вращени производ т одновременно с вращением .объекта путем уменьшени скорости вращени на величину, равную угловой .скорости перемещени объекта по ок-vj ружности. С5 3,Способ по П.1, отличаюсз ;Щ и и с тем, что дополнительный to поворот объекта производ т дискретно С5 после каждого полного оборота объекта Nt на врем вращени на угол, равный углу видени объекта из центра окружности , деленному на заданное количество совокупностей траекторий.1. A COMPUTATIONAL RADIATION TOMOGRAPHY METHOD, consisting in irradiating a test object with a collimated beam for a given number of sets of trajectories, detecting radiation transmitted through an object during relative movement of the Source-Detector Assembly and the object under investigation, converting the recorded radiation into an electrical signal and processing the received data on A computer characterized in that, 4TOj, in order to increase productivity, the object is moved around the circumference when the The center of the circumference-detector simultaneously rotates the object around an axis located on the circle of rotation fixed to the object, and the speed of movement of the object and its rotation is chosen so that during the time the object passes across the line the center of the circle the detector object makes the number of turns equal to the specified number of sets of trajectories, and also turn the object around the axis of rotation against the direction of rotation by an angle equal to Ichin angle of vision from the center of the circle passing through the center line of the rim - the detector portion of the object. 2. Method according to Claim 1, which is distinct from the fact that the additional (L rotation of the object around the axis of rotation is performed simultaneously with the rotation of the object by reducing the rotation speed by an amount equal to the angular velocity of the object moving along the ok-vj rail C5 3, Method according to Clause 1, differs; W and so that the additional to rotate the object is produced discretely from C5 after each complete rotation of the object Nt for the time of rotation by an angle equal to the angle of vision of the object from the center of the circle divided by the specified the number of sets of trajectories.

Description

Изобретение относитс к области вычислительной радиационной томографии , и может примен тьс дл неразрушающего контрол объектов и исследовани их внутреннего строени .The invention relates to the field of computational radiation tomography, and can be used for non-destructive testing of objects and investigation of their internal structure.

Известен способ вычислительной радиационной томографии, заключающийс в том, что производ т .линейное сканирование исследуемого объекта путем перемещени сборки источник рентгеновского пучка - детектор , после каждого цикла сканировани про вод т поворот сборки на определенный угол и повтор ют сканирование дл то го, чтобы получить требуемое количество совокупностей траекторий, по которым производ т измерение поглоще ни излучени в исследуемом объекте и по набору полученных данных о поглощении излучени с помощью ЭВМ стро т томографическое изображение. Этот способ характеризуетс сложностью реализации, так как в нем необходимо осуществл ть два типа движе ни - линейное перемещение сборки источник - детектор и ее поворот на дискретные углы. Известен способ вычислительной ра диационной томографии, заключающийс в том, что формируют веерный пучок рентгеновского излучени , угловой раствор веера которого достаточен дл охвата всего исследуемого объекта , регистрацию прошедшего через объект излучени производ т с помощь матрицы детекторов в виде части коль ца при непрерывном вращении или диск ретном повороте сборки источник матрица детекторов вокруг исследуемого объекта. Этот способ позвол ет использоват более простую подвеску, .но характери зуетс большим машинным временем обработки информации и необходимостью введени всевозможных поправочных коэффициентов, св занных с использованием большого количества детекторов , чувствительность которых может различатьс . Наиболее близким техническим реше нием вл етс способ вычислительной томографии, заключающийс в облучении исследуемого объекта коллимированным пучком по заданному количеств траекторий регистрации прошедшего через объект излучени при относи тельном перемещении сборки источник детектор и исследуемого объекта, пре образовании зарегистрированного излу чени и обработке полученных данных на ЭВМ, в котором дл вырезани коллимированного пучка из веерного пучка источника используют два вращающихс обтюратора, один из которых установлен вокруг источника, а другой - вокруг исследуемого объекта, причем в качестве матрицы детекторов используют газонаполненный координатный датчик. Недостатком известного технического решени вл етс большое машинное врем обработки, св занное с необходимостью переупаковки информации дл проведени ее в определенную последовательность . Кроме того, известные решени не позвол ют получать томограммы объектов в потоке. Цель изобретени заключаетс в том, чтобы повысить производительность способа за счет уменьшени требуемого дл обработки машинного времени и обеспечени возможности получени томограмм объектов в потоке. Цель достигаетс тем, что в способе вычислительной радиационной томографии , заключающемс в облучении исследуемого объекта коллимированным пучком по заданному количеству совокупностей траекторий, регистрации прошедшего через объект излучени при относительном перемещении сборки источник-детектор и исследуемого объекта , преобразовании зарегистрированного излучени в электрический сигнал и обработке полученных данных на ЭВМ, производ т перемещение объекта по окружности при расположении источника в точке, наход щейс на линии центр окружности - детектор, одновременно вращают объект вокруг оси, расположенной на окружности поворота и фик-г сированной относительно объекта, причем скорости перемещени объекта и его вращени выбирают таким образом, что за врем прохождени объекта поперек линии центр окружности - детектор объект совершает количество поворотов, равное заданному количеству совокупностей траекторий, а также дополнительно поворачивают объект вокруг оси вращени против & направлени вращени на угол, равный углу видени из центра окружности прошедшей через линию центр окружности - детектор части объекта. При этом дополнительный поворот объекта вокруг оси вращени производ т одновременно с вращением объекта путем уменьшени скорости вращени на величину, равную угловой скорости перемещени объекта по окружности. Альтернативно дополнительный поворот объекта производ т дискретно после каждого полного оборота объекта BO врем вращени на угол, равный 5 углу видени объекта из центра окруж ности, деленному на заданное количество совокупностей траекторий. На фиг,1 показана обща схема перемещени исследуемого объекта дл получени томографической информации на фиг,2 - процесс получени информа ции при вращении объекта вокруг фиксированной оси; на фиг.З - то же, пр при перемещении объекта контрол по окружности; на фиг.4 - то же, при перемещении объекта вокруг фиксированной оси и одновременном перемещении по окружности; на фиг.З - процесс упор дочени информации при повороте объекта на дополнительный угол; на фиг.6 - общий вид полученно информации при всех поворотах и пере мещени х исследуемого объекта; на фиг.7 - один из вариантов одновременного контрол нескольких объектов от одного источника излучени . Способ осуществл ют следующим образом . Исследуемые объекты 1 располагают на окружности 2, в центре которой размещают неподвижно источник излуче ни 3, а регистрацию излучени произ вод т с помощью детектора 4. При это объект вращают вокруг фиксированных относительно исследуемых объектов осрй О на угол ioin до полного поворота на угол 2ii с угловой скоростью 03 g при посто нном значении угла С|. Затем объект перемещают по окружност с угловой скоростью СЭп на угол и Лс I где Ц) - угол перемещени объекта по окружности за врем контрол N - требуемое число оборотов за врем контрол , совпадающее с требуемым количеством сово купности траекторий пучка в исследуемом объекте дл пост роени томографического изоб ражени . Одновременно объект поворачивают на дополнительный угол До -iCp, после чего снова вращают объект вокруг фик сированной оси. Процесс происходит при соотношении угловых скоростей вращени объекта (Ое и перемещени их поокружностиОЭп , равном СОв 2и СОп Щ Описанный способ позвол ет контролировать одновременно от одного источника несколько объектов, каждый из которых может иметь форму, но его максимальный габаритный размер d должен вписыватьс в угол ер. При одновременном контроле нескольких объектов сбор информации может осуществл тьс за врем прохождени тела в угле , а за врем прохождени его во второй половине угла осуществл етс его съем и простановка другого объекта исследовани . Описанный вариант предполагает дискретный характер движений исследуемого объекта, а именно шаговое перемещение по окружности, оборот вокруг оси вращени в ее неподвижном положении на окружности поворота, дополнительный поворот после этого оборота и т.д. Также возможен непрерывный вариант реализации данного способа. В зтом случае скорость вращени объекта уменьшают на величину, равную угловой скорости перемещени объекта по окружности. Данный вариант характеризуетс большей простотой выполнени механической части томографа, но одновременно более сложной схемой обработки сигналов детекторов. Использование описанного способа вычислительной радиационной томографии рассмотрим на примере исследовани объектов с наибольшим габаритным размером в плоскости контрол d 100MM в варианте одновременного контрол четьфех объектов с помощью одного источника. Наибольший угол перемещени объекта по окружности за врем контрол составл ет 90 . Наименьший диаметр окружности, по которой расположены объекты, равен 145 мм. Измерение производ т при вращении объектов вокруг фиксированных осей с угловой скоростью С0в через угловой интервал ,. При этом число измерений за полньй оборот на угол 2a:N(x , Число угловых направлений при перемещении по окружности объекта равно требуемому числу оборотов объекта за врем контрол , что составл ет . Следовательно, угловой интервал перемещени объекта по окружро СР рп ° стийЦ) i j 0,,0087 (рад).There is a method of computational radiation tomography, which consists in performing a linear scan of the object under study by moving the assembly, the X-ray beam source detector, after each scanning cycle, the assembly is rotated through a certain angle and the scan is repeated to obtain the required the number of sets of trajectories along which the absorption of radiation is measured in the object under study and a set of data is obtained from a set of the obtained data on the absorption of radiation by computer raffic image. This method is characterized by the complexity of implementation, since it requires two types of movement: linear movement of the source-detector assembly and its rotation to discrete angles. The known method of computational radiation tomography is that they form a fan X-ray beam, the angular solution of the fan is sufficient to cover the entire object under study, the radiation passed through the object is recorded using a detector array as part of a ring during continuous rotation or a disk Retracting the assembly of the source matrix of detectors around the object under study. This method allows the use of a simpler suspension, but is characterized by a large computer time of information processing and the need to introduce all sorts of correction factors associated with the use of a large number of detectors, the sensitivity of which may differ. The closest technical solution is the computational tomography method, which consists in irradiating the object under study with a collimated beam according to a specified number of trajectories of registration of the radiation transmitted through the object during a relative movement of the assembly, the detector source and the object under study, the conversion of the recorded radiation, and the received data on a computer. in which for cutting a collimated beam from the fan beam of the source, two rotating seals are used, one of which is copulating around the source, and the other - around the test object, the detector array as a coordinate sensor using a gas-filled. A disadvantage of the known technical solution is the large machine processing time associated with the need to repackage the information in order to carry it out in a certain sequence. In addition, the known solutions do not allow obtaining tomograms of objects in the stream. The purpose of the invention is to improve the performance of the method by reducing the computer time required for processing and enabling the acquisition of tomograms of objects in the stream. The goal is achieved in the method of computational radiation tomography, which consists in irradiating a test object with a collimated beam on a specified number of path sets, recording the radiation transmitted through the object during relative movement of the source-detector assembly and the test object, converting the recorded radiation into an electrical signal and processing the received data on a computer, the object is moved around the circumference when the source is located at a point located on the center line the center of the circle - the detector, simultaneously rotates the object around an axis located on the rotation circle and fixed relative to the object, and the speed of movement of the object and its rotation is chosen so that during the time the object passes across the line the center of the circle - the detector makes a number of turns, equal to the specified number of sets of trajectories, and also additionally rotate the object around the axis of rotation against & the direction of rotation by an angle equal to the angle of vision from the center of the circle of the circle that passed through the line is the detector of a part of the object. At the same time, an additional rotation of the object around the axis of rotation is performed simultaneously with the rotation of the object by reducing the rotation speed by an amount equal to the angular velocity of the object moving around the circle. Alternatively, an additional rotation of the object is performed discretely after each complete rotation of the object BO, the rotation time by an angle equal to 5 angle of vision of the object from the center of the circle divided by the specified number of sets of trajectories. Fig. 1 shows a general scheme for moving the object under study to obtain tomographic information in Fig. 2, a process for obtaining information when an object rotates around a fixed axis; fig.Z - the same, pr when moving the object of control around the circle; figure 4 - the same, when moving an object around a fixed axis and simultaneously moving around a circle; FIG. 3 shows the process of arranging information when the object is rotated by an additional angle; FIG. 6 shows a general view of the information obtained during all the turns and movements of the object under study; Fig. 7 illustrates one of the options for simultaneously monitoring several objects from a single radiation source. The method is carried out as follows. Investigated objects 1 are placed on a circle 2, in the center of which a source of radiation 3 is fixed, and radiation is recorded using a detector 4. When this object is rotated, Oryo O is fixed around ioin fixed relative to the studied objects until fully rotated by 2ii the angular velocity 03 g at a constant value of the angle C |. Then the object is moved around the circle with the angular velocity of the SEP at an angle and LS I (where C) is the angle of movement of the object around the circle during the monitoring time N is the required number of revolutions during the monitoring time, which coincides with the required number of the beam paths in the object under study for post-mortem tomography image razeni. At the same time, the object is turned by an additional angle To –iCp, after which the object is again rotated around a fixed axis. The process occurs when the ratio of the angular speeds of rotation of the object (Oe and the movement of their circumference OEP equal to COV 2 and Cip U. The described method allows controlling several objects from one source at the same time, each of which can have a shape, but its maximum overall dimension d With the simultaneous control of several objects, information can be collected during the passage of the body in the corner, and during the passage of it in the second half of the angle, it is removed and placed The described variant supposes the discrete nature of the movements of the object under study, namely, the stepping movement around the circle, the rotation around the axis of rotation in its fixed position on the turning circle, an additional rotation after this rotation, etc. A continuous implementation of this method is also possible. In this case, the speed of rotation of the object is reduced by an amount equal to the angular velocity of the object moving around the circumference. This variant is characterized by greater simplicity of the mechanical part of the tomograph, but at the same time by a more complex signal processing circuit of the detectors. Using the described method of computational radiation tomography, let us consider an example of examining objects with the largest overall size in the control plane d 100MM in the variant of simultaneous monitoring of objects with one source. The largest angle of movement of the object around the circle during the monitoring time is 90. The smallest diameter of a circle, on which objects are located, is equal to 145 mm. Measurements are made when objects are rotated around fixed axes with an angular velocity C0b through the angular interval,. At the same time, the number of measurements per full turn at an angle of 2a: N (x, The number of angular directions when moving around the object's circumference is equal to the required number of object turns during the monitoring time, which is. Consequently, the angular interval of moving the object around the circumference of the center) 0, 0087 (pleased).

а углова скорость этого перемещени and the angular velocity of this movement

Ш СОп СОЬ 0,0014(ОЬW SOP SOE 0,0014 (OB

Общий объем информации при контроле одного объектаThe total amount of information in the control of a single object

2INi « NoCN 6А8002INi "NoCN 6A800

Общий объем информации при контроле четырех объектов одновременно составл ет 1,952x10 сигналов.The total amount of information in the control of four objects at the same time is 1,952x10 signals.

Дл упор дочени информации необходимо после каждого поворота объект на угол Zlt и перемещени его по окружности на 0,5, повернуть его на дополнительный угол u. 0,5.To order the information, after each rotation of the object by the angle Zlt and moving it around the circle by 0.5, turn it by an additional angle u. 0.5

Использование способа вычислительной радиационной томографии в соответствии с изобретением обеспечивает по сравнению с существующими способами осуществление возможности независимого контрол нескольких объектов одновременно от одного источника излучени , что позвол ет увеличить производительность контрол , а также упрощение алгоритма обработки информации и сокращение времени обработки информации на ЭВМ за счет упор дочени результатов измерений в процессе сбора и отсутстви операции переупор дочени информации в ЭВМ, что сокращает врем обсчета на 10-20% и уменьшает необходимый объем пам ти ЭВМ.The use of the method of computational radiation tomography in accordance with the invention provides, in comparison with existing methods, the possibility of independent control of several objects simultaneously from a single radiation source, which allows to increase the control performance, as well as simplify the information processing algorithm and reduce the information processing time on a computer due to emphasis measurement results in the process of collecting and the absence of the operation of reordering information in a computer, which time data reduction clearly reduced by 10-20% and reduces the required storage capacity of a computer minute.

,,

ФтЛFtl

Claims

1. METHOD OF COMPUTATIONAL RADIATION TOMOGRAPHY, which consists in irradiating the object under study with a collimated beam over a given number of 'sets of trajectories, registering the radiation transmitted through the object with the relative movement of the source-detector assembly and the object under study, converting the recorded radiation into an electrical signal and processing the received data on a computer , characterized in that * in order to increase productivity, the object is moved around the circumference when the source is located and at a point located on the line the center of the circle-detector, simultaneously rotate the object around an axis located on the circle of rotation and fixed relative to the object, and the speed of movement of the object and its rotation is chosen so that during the passage of the object across the line the center of the circle the detector the object makes the number of rotations equal to a given number of sets of trajectories, and also additionally rotate the object around the axis of rotation against the direction of rotation by an angle equal to the value of the angle eniya from the center of the circle passing through the center of the circle line - detector, part of the object.

2. The method according to claim 1, wherein the additional rotation of the object around the axis of rotation is carried out simultaneously with the rotation of the object by reducing the rotation speed by an amount equal to the angular velocity of the object around the circle.

3. The method according to claim 1, characterized in that the additional rotation of the object is performed discretely after each full revolution of the object at the time of rotation by an angle equal to the angle of vision of the object from the center of the circle divided by a given number of sets of trajectories.

SU,. ,, 766264