專利名稱：用于圖像重建系統(tǒng)的圖像緩沖器以及訪問調(diào)度的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及圖像處理，具體而言，涉及用于由物體的射線攝影圖像重建該物體的橫截面圖像的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
由多個投影重建一個物體的橫截面圖像的技術(shù)廣泛被稱為斷層攝影(tomography)。當(dāng)在基于處理器的設(shè)備(或者“計算機(jī)”)的幫助下進(jìn)行這樣的橫截面圖像重建時，該項技術(shù)廣泛地被稱為計算機(jī)(或者計算機(jī)化)斷層攝影(CT)。在一個典型的示例性應(yīng)用中，輻射源將X波長輻射穿過物體投射到電子傳感器(或者“探測器”)陣列上。通過提供物體、源以及傳感器陣列的一者或者多者之間的相對移動，得到多個視圖。然后利用對該多個視圖的合適的數(shù)學(xué)變換可以近似得到穿過物體的切片圖像或者物體的三維(“3D”)圖像。也就是說，物體的橫截面圖像可以被重建，并且在某些應(yīng)用中這樣的橫截面圖像可以被組合用來形成該物體的完整的3D圖像。
也許斷層攝影的最廣為人知的實(shí)際應(yīng)用是醫(yī)學(xué)計算機(jī)化斷層攝影掃描儀(CT掃描儀，也稱為計算機(jī)輔助斷層攝影或者計算機(jī)化軸向斷層攝影(CAT))。例如，由射線攝影(例如，X射線)圖像重建橫截面圖像被普遍地使用在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，以由X射線圖像生成人體或者人體局部的橫截面圖像(和/或3D視圖)。在這些應(yīng)用中，傳統(tǒng)上橫截面圖像重建的速度并不是非常重要。但是，隨著醫(yī)學(xué)手段不斷地發(fā)展，某些醫(yī)學(xué)應(yīng)用開始需要橫截面圖像的快速重建。舉例來說，例如很多電生理心臟手術(shù)、外周血管手術(shù)、經(jīng)皮腔內(nèi)冠狀動脈成形術(shù)(PTCA)、泌尿系統(tǒng)手術(shù)以及整形術(shù)的醫(yī)學(xué)程序越來越需要實(shí)時的X射線成像。
斷層攝影在對工業(yè)產(chǎn)品的自動化檢驗(yàn)中也受到關(guān)注。例如，由射線攝影(例如，X射線)圖像來重建橫截面圖像已經(jīng)被用于質(zhì)量控制檢驗(yàn)系統(tǒng)，用來檢驗(yàn)制造的產(chǎn)品，例如電子器件(例如，印刷電路板部件)。也就是說，斷層攝影可以被用在自動化檢驗(yàn)系統(tǒng)中來重建所研究的物體的一個或者多個平面(在此這可以被稱為“深度層面(depth layer)”或者“橫截面”)的圖像，以便評估該物體(或者其局部)的質(zhì)量。例如，印刷電路板部件(或者其他被研究物體)可以包括希望檢驗(yàn)的各種深度層面。作為一個相對簡單的例子，雙面印刷電路板部件可以在該板的兩面上都包括焊點(diǎn)。這樣，布置有焊點(diǎn)的電路板部件的每一面都可以包括該板的一個獨(dú)立的深度層面。另外，電路板部件在其每一面上都可以包括表面安裝(例如，焊料的球柵陣列)，從而產(chǎn)生可能感興趣的該板另外的深度層面。
所檢驗(yàn)物體可以從各種不同的視角被成像(例如，通過以各種不同的角度被X射線曝光)，得到物體的射線攝影圖像，并且這樣的射線攝影圖像可以被處理以重建該物體的深度層面(或者“切片”)的圖像。也就是說，X射線可以以各種不同視角從X射線源被施加于所檢驗(yàn)物體，布置在與X射線源相對的物體另一側(cè)的探測器可以接收到X射線并測量該物體的X射線透射情況。這樣的測量信息可以通過射線攝影圖像設(shè)備輸出為數(shù)字信息(例如，表示物體的“像素”的數(shù)據(jù))。這樣的射線攝影圖像數(shù)據(jù)(像素)可以輸入到圖像重建器，所述圖像重建器利用該信息來重建所檢驗(yàn)物體的橫截面圖像。之后在一些檢驗(yàn)系統(tǒng)中，得到的橫截面圖像可以一層一層地被顯示，并且/或者這樣的橫截面圖像可以被用來重建所檢驗(yàn)物體的完整的3D顯象。
由所獲取的被檢驗(yàn)物體的射線攝影(例如X射線)圖像來提供該物體的橫截面圖像重建的自動化檢驗(yàn)系統(tǒng)已經(jīng)不能提供快至足以跟得上快節(jié)奏生產(chǎn)線的質(zhì)量分析了。由于獲得多個射線攝影圖像(例如，各種不同角度的圖像)和計算若干橫截面圖像所需的成本、速度和/或機(jī)械的原因，很多傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)斷層攝影的方法(例如那些傳統(tǒng)上用于醫(yī)學(xué)應(yīng)用的不需要快速重建的方法)不適合制造業(yè)的環(huán)境。例如，印刷電路板裝配線一般移動得非常快。舉個例子，在生產(chǎn)線上印刷電路板可以彼此間隔僅僅幾秒，因此，為了在生產(chǎn)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)自動化的X射線檢驗(yàn)系統(tǒng)，這樣的檢驗(yàn)系統(tǒng)需要非?？焖?。理想地，作為制造過程的反饋控制系統(tǒng)的一部分，檢驗(yàn)處理是實(shí)時的。在一些制造環(huán)境中，需要在一分鐘甚至更短的時間內(nèi)檢驗(yàn)幾萬個焊點(diǎn)的完整性。一般，目前的自動化X射線檢驗(yàn)系統(tǒng)限制了生產(chǎn)線可以運(yùn)行的速度，因而自動化X射線檢驗(yàn)系統(tǒng)目前主要用于檢驗(yàn)一般以相對較少的量來制造的相對特殊、高成本的板，其中生產(chǎn)線的速度不是那么重要。當(dāng)然，如果自動化X射線檢驗(yàn)系統(tǒng)能夠運(yùn)行得快至足以跟得上高吞吐量生產(chǎn)線，則它們有可能被更多地利用。
在X射線吸收斷層攝影中，有很多成像技術(shù)可應(yīng)用于重建橫截面切片。一種成像技術(shù)被稱為分層攝影(laminography)。在分層攝影中，X射線源和探測器陣列相對于要觀察的物體以協(xié)同的模式移動，使得物體在所選聚焦平面之外的部分在探測器陣列處形成模糊的圖像(參見例如美國專利No.4,926,452)。聚焦平面的圖像在模擬求平均處理(analogaveraging process)中被重建。題為“ENHANCED THICKNESSCALIBRATION AND SHADING CORRECTION FOR AUTOMATIC X-RAY INSPECTION(用于自動化X射線檢驗(yàn)的增強(qiáng)的厚度校準(zhǔn)和陰影校正)”的美國專利No.6,201,850中進(jìn)一步描述了可以被用于電子學(xué)檢驗(yàn)的分層攝影系統(tǒng)的一個例子。
另一種成像技術(shù)被稱為斷層綜合(tomosynthesis)。斷層綜合近似于分層攝影，其中獲得并組合了多個投影(或者視圖)。隨著視圖數(shù)量的增長，得到的組合圖像一般接近于使用具有相同幾何條件的分層攝影所獲得的圖像。斷層綜合與上述分層攝影技術(shù)的一個區(qū)別特征在于在斷層綜合中，從不同方向(不同視角)獲得的X射線圖像可以被處理(例如以不同的空間變換來重疊，并平均它們的亮度)以產(chǎn)生各種橫截面。換句話說，可以用一套X射線圖像來獲得所檢驗(yàn)物體的多個橫截面(例如，不同高度的該物體的橫截面)。斷層綜合可以按照模擬方法來執(zhí)行，例如，通過重疊多片曝光膠片。替代地，斷層綜合也可以按照數(shù)字方法執(zhí)行。在數(shù)字?jǐn)鄬泳C合中，單個視圖被分成像素，并通過計算機(jī)軟件被數(shù)字化和組合。
三維(3D)計算機(jī)斷層攝影比分層攝影或者斷層綜合具有更加準(zhǔn)確地重建圖像的潛力，但卻是以速度(計算時間)為代價的。三維計算機(jī)斷層攝影一般需要很多投影，計算繁重。一種實(shí)現(xiàn)3D計算機(jī)輔助斷層攝影的途徑是在要觀察的物體的一側(cè)安置一個具有錐形3D射線輸出的X射線源，并且在要觀察的物體的相反一側(cè)安置一個二維(2D)探測器陣列(例如，電荷耦合器件(“CCD”))，相對于該物體同步地移動源/陣列。有很多適合的掃描路徑。對于完整地重建一個任意的物體，掃描路徑必須圍繞該物體。例如，源可以繞著要觀察的物體而移動，或者源可以沿著圍繞要觀察的物體的圓柱面螺旋形路徑或者其他路徑而移動。這種被稱為錐形束斷層攝影的方法由于其得到的圖像的質(zhì)量，在很多重建3D圖像的情況中是優(yōu)選的，并且潛在地在電子部件分析(例如，電子裝配分析)中是優(yōu)選的。
從物體的投影重建該物體的理論數(shù)學(xué)方法是由J.Radon在1917年發(fā)展起來的，該基本的變換現(xiàn)在被稱為Radon變換。最近，研究者們已經(jīng)提出了各種用于錐形束重建的方法。參見例如A.K.Louis和F.Natterer，“Mathematical Problems of ComputerizedTomography(計算機(jī)化斷層攝影的數(shù)學(xué)問題)”，Proceedings of the IEEE(電氣和電子工程師協(xié)會論文集)，第71卷，第3期，第379～389頁(1983年3月)；R.M.Lewitt，“Reconstruction AlgorithmsTransform Methods(重建算法變換方法)”，Proceedings of the IEEE，第71卷，第3期，第390～408頁(1983年3月)；Y.Censor，“Finite Series-Expansion Reconstruction Methods(有限序列擴(kuò)展重建方法)”，Proceedings of the IEEE，第71卷，第3期，第409～419頁(1983年3月)；B.D.Smith，“Cone-beam tomographyrecent advances and tutorialreview(錐形束斷層攝影近期進(jìn)展和講座性評述)”，OpticalEngineering(《光學(xué)工程》)，第29卷，第5期，第524～534頁(1990年5月)；和C.Jacobson，“Fourier Methods in 3D-Reconstruction from Cone-BeamData(由錐形束數(shù)據(jù)的3D重建中的傅立葉方法)”，博士論文，論文編號427，瑞典林克平(Linkoping)大學(xué)電氣工程系(1996年)。
總的來說，以上的每一種方法都涉及各種權(quán)衡，例如圖像質(zhì)量(近似程度、噪聲、模糊以及偽像)與計算時間以及獲得所需視圖的難度之間的權(quán)衡。
錐形束方法一般得到一套平面圖像。一般使用某種類型的矩形探測器陣列，該探測器陣列獲取一組分布在一個平面上而不是單條線上的像素。在發(fā)展錐形束方法之前，成像技術(shù)，例如眾所周知的扇形束方法，只獲得一維(1D)的投影。通過使用探測器陣列的錐形束方法，獲取到了2D圖像。所獲取的2D圖像可以比得上數(shù)碼相機(jī)所獲取的圖像，其中獲取了被成像物體的像素矩陣。所獲取的2D圖像然后可以被處理以將它們組合(例如，使用反投影(Back Projection)技術(shù))以重建所檢驗(yàn)的3D物體(或者其局部)。
斷層攝影技術(shù)，例如斷層綜合或者3D計算機(jī)斷層攝影，一般需要(許多不同視角的)許多2D圖像投影，并且一般對于由2D圖像數(shù)據(jù)來重建3D圖像在計算上是繁重的。相應(yīng)地，在斷層攝影系統(tǒng)中可能需要大量的數(shù)據(jù)存儲容量用于存儲所獲得的大量2D圖像數(shù)據(jù)(像素)，這種大量的數(shù)據(jù)存儲容量是人們所不希望的，并且處理2D圖像數(shù)據(jù)以重建3D圖像數(shù)據(jù)的效率就成了人們所關(guān)心的問題。
大部分傳統(tǒng)上用于檢驗(yàn)的射線攝影成像系統(tǒng)是模擬機(jī)器，例如那些用于上述分層攝影技術(shù)的機(jī)器。如果不對這些模擬成像系統(tǒng)實(shí)質(zhì)性的升級，它們不太可能能夠達(dá)到高吞吐量生產(chǎn)環(huán)境所希望的圖像處理速度。因此，基于數(shù)字的成像系統(tǒng)，例如上述的錐形束斷層攝影系統(tǒng)，開始被用在檢驗(yàn)系統(tǒng)中?；跀?shù)字的成像系統(tǒng)一般生成巨量的圖像數(shù)據(jù)，這些圖像要被管理并處理以進(jìn)行橫截面圖像的重建。因此，需要一種能夠以高效的方式處理來自這種基于數(shù)字的成像系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)的具有成本效益的技術(shù)。
物體橫截面圖像的重建經(jīng)常是對該物體的區(qū)遞增地進(jìn)行的。一般，物體的一個“區(qū)”指一次能夠被成像的部分。例如，由于探測器陣列、X射線源等的限制，整個電路板部件一般不是由射線攝影成像系統(tǒng)一次成像的，而是一般在邏輯上將該電路板部件分成多個區(qū)，以一次對該板的一小部分(例如，一平方英寸的區(qū)域)成像。一般，由X射線成像系統(tǒng)以各種角度獲得物體的一個區(qū)的多個射線攝影圖像，用于重建該區(qū)的一個或者多個橫截面圖像。也就是說，來自一個區(qū)的各種不同角度的圖像以某種特殊的方式(例如，利用數(shù)學(xué)變換)被圖像重建單元組合在一起以得到該區(qū)的重建的(一個或多個)橫截面圖像。獲得一個區(qū)的不同角度的射線攝影圖像經(jīng)常是一項消耗時間的工作，因?yàn)樗鼱可鎭砘匾苿覺射線源、探測器陣列以及物體中的一者或者多者以獲取不同視角。
應(yīng)該認(rèn)識到，以各種不同角度捕獲物體一個區(qū)的射線攝影圖像會造成為每個區(qū)獲得了相當(dāng)多的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。一般，重建是隨著各種視圖的圖像被收集而遞增地進(jìn)行的，這樣就避免了所獲取的像素數(shù)據(jù)的過多的存儲。遞增系統(tǒng)在產(chǎn)生另一個區(qū)的圖像之前連續(xù)地產(chǎn)生用于重建物體一個區(qū)的橫截面圖像所需的所有該區(qū)的全部圖像。物體的第一區(qū)的圖像順序地被處理，結(jié)果累積到對該區(qū)的重建(即，對于該區(qū)所希望的一個或者多個橫截面圖像的重建)中，并且該重建在開始處理物體的另一個區(qū)之前被輸出(或者存儲)。系統(tǒng)資源然后被重新利用以重建下一個區(qū)的希望的橫截面。
因此，在傳統(tǒng)的檢驗(yàn)系統(tǒng)中，捕獲和處理射線攝影圖像來每次重建所檢驗(yàn)物體的一個區(qū)的橫截面。也就是說，在移動到所檢驗(yàn)物體的另一個區(qū)之前，進(jìn)行對物體的一個區(qū)的希望的橫截面圖像的完全重建。
要求順序地獲得和重建一個區(qū)的連續(xù)視圖的一個缺點(diǎn)是可能需要復(fù)雜或者被過度約束的系統(tǒng)裝置，以便在為產(chǎn)生所需視圖所必需的各種方式(即，重建處理所需的各種不同角度)中對物體、X射線源和/或X射線探測器陣列進(jìn)行定向。這會增加成本并降低圖像重建系統(tǒng)的性能。另一個缺點(diǎn)是每當(dāng)一個區(qū)的成像完成了，必須在開始對新的區(qū)成像之前移動并穩(wěn)定物體。這種非平穩(wěn)的運(yùn)動降低了性能并增添了復(fù)雜度。
應(yīng)該注意，取決于所使用的射線攝影成像系統(tǒng)，所檢驗(yàn)的物體、X射線源、X射線探測器陣列或者這些項的某種組合可以被移動以獲得對一個區(qū)成像以重建該區(qū)的橫截面圖像的各種角度。由于這些項的相對定位是獲得用于對一個區(qū)成像的各種角度的重要因素，所以這里為了簡明起見，通常將物體看作相對于靜止的X射線源和探測器陣列移動，但是這些項的任何一個或者多個實(shí)際上可以在射線攝影成像系統(tǒng)中移動以獲得所需的角度，因而相同的概念適用于物體、X射線源和X射線探測器陣列的具有類似相對運(yùn)動的其他安排。
為了達(dá)到高速，遞增系統(tǒng)通常直接從傳感器陣列(或者“探測器陣列”)讀取圖像數(shù)據(jù)或者從專用的高速“幀緩沖器”讀取數(shù)據(jù)。幀緩沖器是圖像傳感器陣列(或者探測器陣列)與計算設(shè)備相接口的常見方法。具體而言，幀緩沖器可以被實(shí)現(xiàn)用來存儲來自傳感器陣列的一個投影(即，對于給定的X射線源、傳感器陣列以及物體的一種位置布置所獲取的視圖)的數(shù)據(jù)。幀緩沖器一次只存儲一個投影的數(shù)據(jù)。為了避免在數(shù)據(jù)被使用之前改寫該未被使用的數(shù)據(jù)，傳感器陣列或者幀緩沖器不能被重新利用，直到重建單元已經(jīng)使用了先前生成的數(shù)據(jù)。對傳感器陣列和幀緩沖器重用時序的限制妨礙了很多高性能的設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對一種系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法使用數(shù)據(jù)緩沖器和數(shù)據(jù)訪問調(diào)度來改善對所獲取的所檢驗(yàn)物體的圖像數(shù)據(jù)的管理，用于以斷層綜合方式處理這些所獲取的圖像數(shù)據(jù)以由其重建希望的橫截面圖像。具體而言，一種實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)緩沖器，該數(shù)據(jù)緩沖器可通信地耦合于射線攝影成像系統(tǒng)(例如，耦合到探測器陣列和/或幀緩沖器)，該緩沖器允許存儲所檢驗(yàn)物體的多個不同投影的至少一部分的射線攝影圖像數(shù)據(jù)，例如與所檢驗(yàn)物體的一個或者多個不同區(qū)的一個或者多個視角相關(guān)聯(lián)的圖像數(shù)據(jù)，并且以后該被存儲的數(shù)據(jù)可以被用來重建所檢驗(yàn)物體的感興趣的區(qū)的橫截面圖像，而不是象傳統(tǒng)遞增系統(tǒng)中那樣順序地重建整個區(qū)的橫截面圖像。由于并不需要在開始獲得其他區(qū)的射線攝影數(shù)據(jù)之前處理一個整個的區(qū)用于對其重建(即，用于重建該區(qū)的所希望的橫截面圖像)，所以該實(shí)施例的圖像重建系統(tǒng)提供了比傳統(tǒng)圖像重建系統(tǒng)中可獲得的大得多的靈活性。例如，該實(shí)施例允許關(guān)于在以各種不同視角獲得射線攝影圖像中如何移動所檢驗(yàn)物體、X射線源和/或X射線探測器陣列的方面的更大的靈活性。
根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，提供了一種用于由所獲取的射線攝影圖像數(shù)據(jù)重建橫截面圖像的方法。該方法包括獲取所檢驗(yàn)物體的第一區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)，以及將所獲取的第一區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)緩沖器中。該方法還包括在處理所獲取的第一區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)用于重建第一區(qū)的橫截面圖像之前，獲取所檢驗(yàn)物體的第二區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。該方法還包括處理所獲取的第一區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)和所獲取的第二區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)，以重建物體的第一和第二區(qū)的至少一個橫截面圖像。
根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，一種系統(tǒng)包括可操作以獲取所檢驗(yàn)物體的多個不同投影的射線攝影圖像數(shù)據(jù)的圖像獲取系統(tǒng)。該系統(tǒng)還包括至少一個圖像重建處理器，該處理器可操作以處理所獲取的射線攝影圖像數(shù)據(jù)，用于以斷層綜合方式重建所檢驗(yàn)物體的橫截面圖像。該系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)緩沖器，來自圖像獲取系統(tǒng)的所獲取的射線攝影圖像數(shù)據(jù)被存儲于該數(shù)據(jù)緩沖器中，其中所述數(shù)據(jù)緩沖器包括多個區(qū)段，每個區(qū)段用于存儲所檢驗(yàn)物體的一個不同投影的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，一種系統(tǒng)包括用于獲取所檢驗(yàn)物體的至少一個區(qū)的多個不同投影的射線攝影圖像數(shù)據(jù)的裝置。該系統(tǒng)還包括用于存儲所獲取的所述至少一個區(qū)的多個不同投影的射線攝影圖像數(shù)據(jù)的裝置，以及用于處理所獲取的射線攝影圖像數(shù)據(jù)，來以斷層綜合方式重建所述至少一個區(qū)的橫截面圖像的裝置。該系統(tǒng)還包括裝置，其用于確定(一個或多個)區(qū)中的至少第一區(qū)的目標(biāo)數(shù)量的不同投影的射線攝影圖像數(shù)據(jù)是否被存儲于用于存儲的裝置中，且如果所述(一個或多個)區(qū)中的所述至少第一區(qū)的該目標(biāo)數(shù)量的不同投影被存儲于用于存儲的裝置中，則觸發(fā)由處理裝置對所獲取的所述(一個或多個)區(qū)中的所述至少第一區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)的處理。
根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，提供了一種方法，所述方法包括以多個不同投影對所檢驗(yàn)物體的至少一個區(qū)成像，以及將所述(一個或多個)區(qū)的至少第一投影的圖像數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)緩沖器的第一區(qū)段中。該方法還包括將所述(一個或多個)區(qū)的至少第二投影的圖像數(shù)據(jù)存儲于該數(shù)據(jù)緩沖器第二區(qū)段中。該方法還包括確定所述(一個或多個)區(qū)中的至少第一區(qū)的目標(biāo)數(shù)量的不同投影的圖像數(shù)據(jù)是否被存儲于所述數(shù)據(jù)緩沖器中，且如果確定了所述(一個或多個)區(qū)中的所述至少第一區(qū)的該目標(biāo)數(shù)量的不同投影被存儲于該數(shù)據(jù)緩沖器，則觸發(fā)對所述(一個或多個)區(qū)中的所述至少第一區(qū)的圖像數(shù)據(jù)的處理，用于以斷層綜合方式重建其橫截面圖像。
以上已經(jīng)相當(dāng)廣泛地概述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，以便能夠更好地理解接下來的對本發(fā)明的詳細(xì)描述。以下將描述形成本發(fā)明權(quán)利要求的主題的本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識到，所公開的概念和具體實(shí)施例可以容易地用作進(jìn)行修改或者設(shè)計其他結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明相同的目的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)該認(rèn)識到，這樣的等同結(jié)構(gòu)并沒有脫離在所附權(quán)利要求中陳述的本發(fā)明的精神和范圍。當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，被認(rèn)為是本發(fā)明特點(diǎn)的關(guān)于結(jié)構(gòu)和操作方法的新特征，以及其他目的和優(yōu)點(diǎn)可以從以下描述被更好地理解。但是，應(yīng)該清楚地理解，每個特征被提供都只是為了說明和描述的目的，而并不是用來作為本發(fā)明界限的定義。


為了更全面地理解本發(fā)明，現(xiàn)在參考結(jié)合附圖所作出的以下說明，所述附圖中圖1A～圖1B示出了可以與本發(fā)明實(shí)施例一起使用的示例數(shù)字?jǐn)鄬泳C合系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)的示意性表示；圖2A示出了已經(jīng)被分成125(5×5×5)個相同尺寸的立方體三維像素(voxel)的示例立方形物體；圖2B示出了圖2A的物體的兩層三維像素；圖2C示出了可以與本發(fā)明實(shí)施例一起使用的示例數(shù)字?jǐn)鄬泳C合系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)的另一示意性表示；圖3A～圖3D示出了可以通過重建處理對樣品物體生成的示例橫截面圖像；圖4示出了傳統(tǒng)圖像重建系統(tǒng)的示例高級框圖；圖5A～圖5D示出了傳統(tǒng)遞增系統(tǒng)操作的示例；圖6示出了傳統(tǒng)遞增圖像重建系統(tǒng)的操作流程圖；圖7示出了本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施例的示例框圖；圖8A～圖8D示出了本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施例的操作的一個示例；圖9示出了本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施例的示例操作流程圖；圖10更詳細(xì)地示出了本發(fā)明一個實(shí)施例的示例操作流程；圖11示出了一個優(yōu)選實(shí)施例的調(diào)度器的示例操作流程圖；圖12示出了所檢驗(yàn)物體的一個示例，所述物體被邏輯上編制成了多個平鋪塊(tile)，其中，每個塊對應(yīng)該物體的一個被成像的區(qū)；圖13示出了存儲所檢驗(yàn)物體的一個區(qū)的多個不同視圖(或者投影)的存儲器緩沖器的示例區(qū)段；圖14示出了一個示例表格，該表格在某些實(shí)施例中可以被調(diào)度器用來跟蹤所檢驗(yàn)物體的哪些區(qū)具有分配給它的緩沖器以及這些區(qū)的多少視圖(或者投影)已經(jīng)被存儲在各自的緩沖器中；以及圖15示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的適合的示例計算機(jī)系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照以上各圖描述本發(fā)明的各種實(shí)施例，其中全部幾個視圖的類似標(biāo)號表示類似的部分。本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于在斷層攝影系統(tǒng)中改進(jìn)射線攝影圖像數(shù)據(jù)管理的技術(shù)。如上所述，斷層攝影系統(tǒng)從相對于所檢驗(yàn)物體感興趣的區(qū)的各種方位取得若干圖像，并利用例如反投影或者平移-疊加(shift-and-add)的斷層綜合方法組合射線攝影圖像以構(gòu)建橫截面圖像，在某些實(shí)施方式中，這些橫截面圖像可以被用來形成物體(或者其局部)的3D體積圖像。如以下將進(jìn)一步描述的那樣，本發(fā)明的實(shí)施例以各種方法利用數(shù)據(jù)緩沖器和數(shù)據(jù)訪問調(diào)度器來改善圖像重建操作。
本發(fā)明的各種實(shí)施例改善了對用于重建所研究物體橫截面圖像的該物體的射線攝影圖像的管理。優(yōu)選地，提供數(shù)據(jù)緩沖器和數(shù)據(jù)訪問調(diào)度器，它們能夠改善高效圖像重建處理的數(shù)據(jù)管理。也就是說，數(shù)據(jù)緩沖器被提供用于暫時地存儲射線攝影成像系統(tǒng)所獲得的射線攝影圖像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)調(diào)度器被用來管理數(shù)據(jù)緩沖器，以便以使能所希望的橫截面圖像的高效重建的方式向圖像重建處理器提供射線攝影圖像數(shù)據(jù)。舉例來說，本發(fā)明的實(shí)施例可以在自動化檢驗(yàn)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，所述自動化檢驗(yàn)系統(tǒng)用于檢驗(yàn)裝配線上所生產(chǎn)的產(chǎn)品(例如，印刷電路板部件)，以便進(jìn)行該產(chǎn)品的質(zhì)量控制。本發(fā)明的某些實(shí)施例使能了對所研究物體的足夠快速的橫截面圖像重建，使得在其中實(shí)現(xiàn)了實(shí)施例的自動化檢驗(yàn)系統(tǒng)能夠跟得上高速生產(chǎn)線。
本發(fā)明實(shí)施例的另一個優(yōu)點(diǎn)是對于獲得用于重建物體橫截面圖像的足夠的射線攝影圖像數(shù)據(jù)，射線攝影成像系統(tǒng)的操作可以被改善和/或簡化。例如，實(shí)現(xiàn)按照本發(fā)明一個實(shí)施例的數(shù)據(jù)緩沖器和數(shù)據(jù)訪問調(diào)度器可以使得在以各種不同角度獲得所檢驗(yàn)物體各區(qū)的射線攝影圖像以重建各區(qū)的橫截面圖像中，射線攝影成像系統(tǒng)的操作能夠被簡化和/或更有效。本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例可操作以獲得所檢驗(yàn)物體的第一區(qū)的射線攝影圖像并且獲得所檢驗(yàn)物體第二區(qū)的射線攝影圖像，而不要求所獲得的第一區(qū)的圖像在獲得第二區(qū)的圖像之前被處理用于重建橫截面圖像。如下面所描述的那樣，一個優(yōu)選實(shí)施例在時間上同時地獲得所檢驗(yàn)物體的多個區(qū)的圖像數(shù)據(jù)(例如，像素的矩形或者線形陣列)，其在時間上重疊或被復(fù)用。
具體而言，一個優(yōu)選實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了可通信地耦合到射線攝影成像系統(tǒng)(例如，耦合到探測器陣列和/或幀緩沖器)的數(shù)據(jù)緩沖器，所述數(shù)據(jù)緩沖器允許存儲多個不同區(qū)中的至少一部分的射線攝影圖像數(shù)據(jù)，例如與一個或者多個視角相關(guān)聯(lián)的圖像數(shù)據(jù)，于是所述被存儲的數(shù)據(jù)可以以后被用于重建那些區(qū)的橫截面圖像，而不是象在傳統(tǒng)的遞增系統(tǒng)中那樣連續(xù)地重建的整個區(qū)的橫截面圖像。因?yàn)椴恍枰陂_始獲得另一個區(qū)的射線攝影數(shù)據(jù)之前處理整個一個區(qū)以對其重建(即，重建該區(qū)的所希望的橫截面圖像)，所以優(yōu)選實(shí)施例的圖像重建系統(tǒng)提供了比傳統(tǒng)圖像重建系統(tǒng)中可獲得的更大的靈活性。例如，對于在以各種不同視角獲得射線攝影圖像中如何移動所檢驗(yàn)物體、X射線源和/或X射線探測器陣列，優(yōu)選實(shí)施例允許有更大的靈活性。
另外，當(dāng)對物體的第一區(qū)成像時，有時一個或者多個其他區(qū)的一部分也被捕獲。這樣的“超出邊界”的區(qū)的部分在傳統(tǒng)重建系統(tǒng)中一般被丟棄，但是本發(fā)明的某些實(shí)施例可以保存它們以提高效率。在以下進(jìn)一步的描述中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到本發(fā)明實(shí)施例的各種其他優(yōu)點(diǎn)。
如上所述，對例如焊點(diǎn)的物體的成像處理被用在自動化檢驗(yàn)系統(tǒng)中用于質(zhì)量控制。例如，印刷電路板部件上的焊點(diǎn)可以被成像(例如，通過射線攝影成像系統(tǒng))，并且這樣的圖像可以通過自動化檢驗(yàn)系統(tǒng)被處理以確定各種參數(shù)，例如焊點(diǎn)的長度、寬度、曲率、相對不透明度以及類似的值。所確定的焊點(diǎn)的各種參數(shù)然后可以被自動化檢驗(yàn)系統(tǒng)評估用于確定焊點(diǎn)質(zhì)量是否合格。
作為一個示例，焊接材料(通常是鉛和錫的混合物)的厚度可以通過對該焊接材料的(一個或多個)X射線圖像的分析，由自動化檢驗(yàn)系統(tǒng)檢驗(yàn)。在焊接材料的X射線圖像中，組成X射線圖像的亮度與形成該X射線圖像的焊接材料的厚度之間存在關(guān)系。一般，隨著焊接材料的厚度的增長，圖像亮度從對應(yīng)于較亮的灰色陰影(白)的值增長到對應(yīng)于較暗的灰色陰影(黑)的值。也就是說，薄的焊料部分的圖像具有的灰度小于較厚的焊料部分的圖像的灰度。與較厚的部分的圖像相比，薄的部分的圖像會顯出較亮的灰色陰影。這種常用規(guī)則一般用在X射線圖像的電子圖像表示中，但是，相反的常用規(guī)則也可以被使用，即，其中薄的焊料部分具有的灰度大于較厚的焊料部分的圖像的灰度。后一種常用規(guī)則已經(jīng)被傳統(tǒng)地用于膠片射線攝影法中了，其中X射線圖像被記錄在X射線膠片上。任何一種常用規(guī)則都可以用本發(fā)明的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的實(shí)施例優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)在3D數(shù)字?jǐn)鄬訑z影系統(tǒng)中。各種3D數(shù)字?jǐn)鄬訑z影成像系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是眾所周知的，很多這樣的系統(tǒng)可以與本發(fā)明的實(shí)施例結(jié)合使用，因此這樣的示例成像系統(tǒng)在這里僅作簡短描述，以免分散了對于用于重建所檢驗(yàn)物體的3D圖像數(shù)據(jù)(三維像素)的發(fā)明性的系統(tǒng)和方法的注意力。已經(jīng)被提出用于工業(yè)檢驗(yàn)系統(tǒng)并且在其中可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例的示例3D斷層攝影系統(tǒng)包括在題為“COMPUTEDTOMOGRAPHY WITH ITERATIVE RECONSTRUCTION OF THINCROSS-SECTIONAL PLANES(利用薄橫截面平面的迭代重建的計算機(jī)斷層攝影)”的美國專利No.6,002,739中以及在題為“IMAGERECONSTRUCTION METHOD AND APPARATUS(圖像重建方法和裝置)”的美國專利No.6,178,223中公開的那些系統(tǒng)，這些公開特此通過全文引用被結(jié)合在這里。當(dāng)然，可以使用現(xiàn)在已知的或者以后開發(fā)的各種其他數(shù)字3D斷層攝影系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的實(shí)施例可以利用這些系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)以改善它們的3D重建處理的靈活性和/或效率。本發(fā)明的實(shí)施例可以與能夠獲取所檢驗(yàn)物體的圖像數(shù)據(jù)(像素)的任何射線攝影成像設(shè)備結(jié)合使用。具體而言，如以下進(jìn)一步所描述的，本發(fā)明的實(shí)施例可以利用這些系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)以改善重建所檢驗(yàn)物體的橫截面圖像中的重建處理的靈活性和/或效率。
圖1A～圖1B示出了可與本發(fā)明實(shí)施例一起使用的示例的數(shù)字?jǐn)鄬泳C合系統(tǒng)幾何構(gòu)造的示意性表示。具體而言，圖1A～圖1B示出了錐形束斷層攝影系統(tǒng)。X射線源20向所檢驗(yàn)的物體10(例如，電路板部件)發(fā)射X射線，穿過物體10的X射線被傳感器(或探測器)陣列30探測。為了得到物體10的一個區(qū)的多個視圖(例如，為了重建該區(qū)的橫截面圖像)，X射線源20、物體10以及傳感器陣列30中的一個或者多個可以被有效地移動。例如，圖1A示出了物體10的區(qū)10A被以第一視角成像的一個示例，而圖1B示出了物體10的這個區(qū)10A被以第二視角成像的一個示例。如上所述，來自一個區(qū)的多個視圖的圖像數(shù)據(jù)可以被處理(例如，通過反投影或者平移-疊加算法)以重建該區(qū)的橫截面圖像。
在該示例實(shí)施方式中，X射線源20可以包括電子束源，電子束源包含電源(未示出)，用于以希望的電壓水平運(yùn)行X射線源20以產(chǎn)生X射線。在X射線源20內(nèi)帶電粒子槍所產(chǎn)生的電子束40，以預(yù)定的模式(例如，掃描或者步進(jìn)模式)在靶部件22的源極(可能是接地的陽極)上方被偏轉(zhuǎn)。X射線源20包括一個用來控制電子束40穿過靶部件22的移動的機(jī)構(gòu)，例如電子束模式發(fā)生器(未示出)控制下的偏轉(zhuǎn)線圈21。X射線源20的示例幾何結(jié)構(gòu)所提供的一個優(yōu)點(diǎn)是它允許X射線從多個角度被投射到物體10上，而不需要X射線源20的物理重定位。例如，X射線41可以通過利用電子束40轟擊X射線管的表面來產(chǎn)生，并且通過用電子學(xué)方法偏轉(zhuǎn)電子束40，X射線源20可以被有效地移動。這樣，X射線源20和/或傳感器陣列30可以不真正地移動(而代替地，位置可以被固定)，代替地，它們移動的效果可以通過其他技術(shù)來達(dá)到，例如通過偏轉(zhuǎn)X射線管的電子束40(例如，用來以各種不同視角獲得對物體10的成像)。
在圖1A～圖1B中，靶部件22被設(shè)計成發(fā)射形成圖1A的發(fā)散束41和形成圖1B中的發(fā)散束42的X射線，發(fā)散束41和42各自(從不同視角)直接與傳感器陣列30相交。操作中，電子束40可以首先停留于靶部件22上的位置50，如圖1A所示。隨著電子束40在位置50處擊中靶部件22，發(fā)射出發(fā)散的X射線束41。在希望限制物體10(或者出現(xiàn)的其他物體)對X射線的曝光的情形中(例如，當(dāng)物體10是例如在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的人體時)，在某些實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直器光柵來對X射線束41導(dǎo)向，例如在美國專利No.6,178,223中所描述的。
在現(xiàn)有的射線攝影成像系統(tǒng)中，傳感器陣列30可以包括排列成陣列的多個離散的探測器(這里稱為“探測器元件”)。如本領(lǐng)域中所公知的，每個探測器元件包括一個具有用于探測X射線的捕獲區(qū)的表面。每個探測器元件能夠獨(dú)立地測量擊中它的X射線的量。當(dāng)物體10被放入X射線源20和傳感器陣列30之間時，(圖1A的)X射線束41的一些X射線會穿過物體10的一部分，如果沒有被散射或者吸收，將會擊中構(gòu)成傳感器陣列30的探測器元件。擊中任何單個探測器元件的X射線包括X射線束41的一部分，在這里被稱為X射線束子路徑。
每個探測器元件可以包括用于測量擊中該探測器元件的X射線光子的數(shù)量以及用于輸出表示該測量值的信號的部件。或者，每個探測器元件可以包括用于生成一般與擊中該探測器元件的X射線總能量成比例的電信號的部件。所生成的電信號的大小對應(yīng)于來自X射線束41的適當(dāng)X射線束子路徑的X射線的通量強(qiáng)度。每個探測器元件可以生成一個由此而探測到的對應(yīng)于所探測的X射線的一個像素。利用傳感器陣列30，其獨(dú)立地測量擊中每個探測器元件的X射線，結(jié)果生成了與沿著特定的X射線束子路徑穿過物體10的X射線通量成比例的X射線透射信息。得到的強(qiáng)度數(shù)據(jù)可以被使用或者被操作以創(chuàng)建物體10的一個表示。
當(dāng)然，可操作以捕獲物體10的數(shù)字射線攝影圖像的各種其他結(jié)構(gòu)的數(shù)字射線攝影成像系統(tǒng)可以利用本發(fā)明的實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)，包括但不限于美國專利No.6,178,223中所公開的系統(tǒng)。雖然結(jié)合本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例，使用了例如圖1A～圖1B所示的錐形束射線攝影成像系統(tǒng)，但是應(yīng)該認(rèn)識到，本發(fā)明并不限于特定結(jié)構(gòu)的數(shù)字射線攝影成像系統(tǒng)。確切地說，現(xiàn)在已知的或以后開發(fā)的可操作以捕獲物體10的數(shù)字的射線攝影圖像數(shù)據(jù)(像素)的任何結(jié)構(gòu)的數(shù)字射線攝影成像系統(tǒng)都可以利用本發(fā)明的實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)。也就是說，現(xiàn)在已知的或者以后開發(fā)的用于捕獲物體10的數(shù)字射線攝影圖像的各種結(jié)構(gòu)可以結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例使用，用于如下所述地處理用于重建所檢驗(yàn)物體橫截面圖像的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。
傳統(tǒng)的3D數(shù)字?jǐn)鄬訑z影用稱為三維像素的離散的體積元素來近似一個物體。“三維像素”(或者“體積像素”)在圖像處理領(lǐng)域中是公知的，并且被普遍地用于3D成像中。一般，一個三維像素是三維圖像的最小可辨別的盒狀部分。“三維像素化(voxelization)”是公知的利用被稱為體積數(shù)據(jù)集的一套橫截面圖像來在圖像上增加深度的處理。在斷層攝影中得到的被重建的橫截面圖像一般是三維像素的陣列。橫截面具有一定的很小的深度，而被重建的橫截面圖像近似于在該深度上X射線的吸收情況。
為了更好地理解普遍用于3D斷層攝影中并可以被用于以下描述的本發(fā)明的某些實(shí)施例中的某些原理，傳統(tǒng)圖像處理技術(shù)的一些方面將結(jié)合圖2A～圖2C被描述。就象本發(fā)明的實(shí)施例不限于結(jié)合圖1A～圖1B所描述的示例的射線攝影成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的實(shí)施例并不意圖以任何方式被限制于結(jié)合圖2A～圖2C所描述的一般的圖像處理原理。確切地說，例如使用三維像素的圖像處理原理，在因?yàn)楸挥迷诒景l(fā)明的實(shí)施例中而在這里被描述的意義上，結(jié)合圖2A～圖2C被簡短地描述以幫助讀者理解。
圖2A圖示了已經(jīng)被劃分成125(5×5×5)個相同尺寸的立方體三維像素的立方形物體50。為了對物體50三維成像，這125個三維像素的每一個的密度(或吸收系數(shù)，或材料厚度)從在物體50的多個視圖中所表示的數(shù)據(jù)被重建，所述多個視圖是由例如圖1A～圖1B中的陣列30的傳感器陣列所探測的。
對于很多應(yīng)用來說，完整的3D圖像并不是必須的。例如，對于檢驗(yàn)雙面的電路板部件，幾個圖像平面或者“橫截面”可能就足以確定焊點(diǎn)的質(zhì)量。圖2B示出了圖2A的物體50的兩層三維像素。
參考圖2C，示出了可以被用來捕獲物體10的射線攝影圖像的一個示例的射線攝影成像系統(tǒng)200，例如在美國專利No.6,178,223中所更詳細(xì)地描述的系統(tǒng)。在這種射線攝影成像系統(tǒng)的示例結(jié)構(gòu)中，源20包括能夠順次地將多個X射線束(如下所述，可以包括多個X射線束子路徑)以各種不同角度導(dǎo)向物體10的準(zhǔn)直器光柵212。也就是說，X射線束首先以第一角度被導(dǎo)向物體10，然后X射線束以第二角度被導(dǎo)向物體10，諸如此類，以從多個不同視角得到物體10的圖像數(shù)據(jù)。雖然，在圖2C的示例系統(tǒng)200中使用準(zhǔn)直器光柵212以將X射線束以各種不同角度導(dǎo)向物體10以獲得用于重建物體10的各個深度層面的足夠的數(shù)據(jù)，但是應(yīng)該認(rèn)識到，在其他結(jié)構(gòu)中也可以使用現(xiàn)在已知的或者以后開發(fā)的用于同時或者順次地生成以各種不同角度被導(dǎo)向物體10的X射線束的各種其他技術(shù)。
如該示例中所示，第一X射線束子路徑201和第二X射線束子路徑205都是從準(zhǔn)直器光柵212的第一開孔210發(fā)出的很多X射線束子路徑之一。為了清楚和便于解釋，其余的X射線束子路徑?jīng)]有示出。一些沿著第一X射線束子路徑201和第二X射線束子路徑205傳播的X射線穿過物體10并分別擊中多探測器陣列30的探測器225和227。應(yīng)該認(rèn)識到，由沿著第一X射線束子路徑201傳播的X射線提供給探測器225的信息并不對應(yīng)于物體10內(nèi)的任何單個點(diǎn)；確切地說，第一X射線束子路徑201的路徑當(dāng)其穿過物體10時形成了貫穿第一切片(或者“橫截面”或“深度層面”)230、第二切片235以及第三切片240的一個體積。具體而言，沿著第一X射線束子路徑201傳播的X射線創(chuàng)建了完全地或者部分地與(深度層面230的)第一三維像素245、(深度層面235的)第二三維像素250以及(深度層面240的)第三三維像素255重合的一個體積。
由探測器225從X射線束子路徑201得到的信息可以對相應(yīng)于深度層面230的被重建的橫截面圖像的第一三維像素245的重建，對相應(yīng)于深度層面235的被重建的橫截面圖像的第二三維像素250的重建，以及對相應(yīng)于深度層面240的被重建的橫截面圖像的第三三維像素255的重建作出貢獻(xiàn)。
對于第二X射線束子路徑205，由探測器227提供的信息可以對相應(yīng)于深度層面230的被重建的橫截面圖像的第四三維像素260的重建，對相應(yīng)于深度層面235的被重建的橫截面圖像的第五三維像素265的重建，以及對相應(yīng)于深度層面240的被重建的橫截面圖像的第六三維像素270的重建作出貢獻(xiàn)。
第三X射線束子路徑275和第四X射線束子路徑280是從第二開孔285發(fā)出的很多X射線束子路徑中的兩條。為了清楚和便于解釋，從第二開孔285發(fā)出的其余X射線束子路徑?jīng)]有示出。一些沿著X射線束子路徑275和X射線束子路徑280傳播的X射線穿過物體10并分別擊中探測器290和291。如上面對子路徑201和205所描述的，由沿著第三X射線束子路徑275傳播的X射線提供給探測器290的強(qiáng)度信息并不對應(yīng)物體10內(nèi)的任何單個點(diǎn)；確切地說，該強(qiáng)度信息是對于一個體積的信息集合，該體積貫穿了在源20的準(zhǔn)直器光柵212和傳感器陣列30之間所有平面/切片，這些平面/切片包括含有三維像素270的平面/切片。類似地，由沿著第四X射線束子路徑280傳播的X射線提供給探測器291的強(qiáng)度信息并不對應(yīng)物體10內(nèi)的任何單個點(diǎn)；確切地說，該強(qiáng)度信息是對于一個體積的信息集合，該體積貫穿了在源20的準(zhǔn)直器光柵212和傳感器陣列30之間的所有平面/切片，這些平面/切片包括含有三維像素276、277以及278的平面/切片。
對應(yīng)于由傳感器30探測到的強(qiáng)度的像素數(shù)據(jù)優(yōu)選地由射線攝影成像系統(tǒng)200輸出到圖像重建器，該圖像重建器可操作以處理像素數(shù)據(jù)來重建物體的橫截面圖像。在某些實(shí)施例中，為了進(jìn)行重建，圖像重建器通過，例如，將對于一個三維像素的強(qiáng)度進(jìn)行組合或者求和來處理所接收的像素數(shù)據(jù)，其中，所述強(qiáng)度來自于探測了沿著完全或者部分地與該特定三維像素重合的X射線束子路徑傳播的X射線并且被分配給該三維像素的全部探測器。例如，在由此輸出的第一像素中由探測器227從X射線束子路徑205收集的強(qiáng)度數(shù)據(jù)和在由此輸出的第二像素中由探測器290從X射線束子路徑275收集的強(qiáng)度數(shù)據(jù)，可以被用于重建第六三維像素270(因?yàn)閄射線束子路徑205和275都與第六三維像素270相交)?？梢耘c本發(fā)明的實(shí)施例一起實(shí)現(xiàn)的優(yōu)選圖像重建處理器公開于2003年8月19日遞交的共同待審并共同轉(zhuǎn)讓的題為“SYSTEM AND METHOD FOR PARALLELIMAGE RECONSTRUCTION OF MULTIPLE DEPTH LAYERS OF ANOBJECT UNDER INSPECTION FROM RADIOGRAPHIC IMAGES(用于由射線攝影圖像對所檢驗(yàn)物體的多個深度層面的并行圖像重建的系統(tǒng)和方法)”的美國專利申請序列號(代理案卷號10020619-1)中，特此通過引用將該公開結(jié)合于此。當(dāng)然，現(xiàn)在已知或者以后開發(fā)的用于接收射線攝影圖像像素作為輸入并由此重建物體的橫截面圖像的任何其他適合的圖像重建處理器可以與本發(fā)明的實(shí)施例一起使用。
參考圖1A～圖1B以及圖2C所示和所描述的射線攝影成像幾何結(jié)構(gòu)和裝置是可以結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例被使用的結(jié)構(gòu)和裝置中的典型。但是，這些系統(tǒng)的具體細(xì)節(jié)對于本發(fā)明的實(shí)施并不是關(guān)鍵的，本發(fā)明致力于對用于從其重建物體的橫截面圖像的物體射線攝影圖像數(shù)據(jù)的管理。例如，根據(jù)不同系統(tǒng)可以合理地改變X射線源、(一個或多個)探測器、用于定位所檢驗(yàn)物體的(一個或多個)定位機(jī)構(gòu)、用于控制成像系統(tǒng)的操作的控制系統(tǒng)(例如，計算機(jī))等的具體細(xì)節(jié)。本發(fā)明的實(shí)施例可應(yīng)用于從多個視點(diǎn)獲得物體(例如，電路板部件)的數(shù)字射線攝影圖像并使用這些數(shù)字射線攝影圖像來重建對應(yīng)于物體的深度層面的橫截面圖像的任何類型的系統(tǒng)。
圖3A～圖3D示出了可以由重建處理對樣品物體10生成的示例橫截面圖像。為了舉例說明的目的，圖3A中所示的物體10具有分別嵌入在物體10的三個不同平面(或者深度層面)60a、60b以及60c中的箭頭81、圓圈82和十字叉83形狀的測試圖案。
圖3B示出了可以由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像重建器所重建的物體10的深度層面60a的示例橫截面圖像(或者“斷層攝影圖”)。箭頭81的圖像100被清晰聚焦，而例如圓圈82和十字叉83的物體10中的其他特征的圖像可能形成模糊區(qū)102，該模糊區(qū)102并沒有很嚴(yán)重地使箭頭圖像100模糊。
類似地，圖3C示出了可以由圖像重建器所重建的物體10的深度層面60b的示例橫截面圖像(或者“斷層攝影圖”)。圓圈82的圖像110被清晰地聚焦，而例如箭頭81和十字叉83的物體10內(nèi)的其他特征的圖像可能形成模糊區(qū)112，該模糊區(qū)112并沒有嚴(yán)重地使圓圈圖像110模糊。
圖3D示出了可以由圖像重建器所重建的物體10的深度層面60c的示例橫截面圖像(或者“斷層攝影圖”)。十字叉83的圖像120被清晰地聚焦，而例如箭頭81和圓圈82的物體10內(nèi)的其他特征的圖像可能形成模糊區(qū)122，該模糊區(qū)122并沒有嚴(yán)重地使圓圈圖像120模糊。
盡管圖3A～圖3D示出了具有可以被重建為橫截面圖像的深度層面60a、60b和60c的示例物體10，但是應(yīng)該認(rèn)識到，物體10是用來作為一個一般性的示例來說明將物體的各個深度層面重建為橫截面圖像的概念。實(shí)際中，具有任何數(shù)量深度層面的各種其他類型的物體可以被檢驗(yàn)，并且可以將它們的任何數(shù)量的深度層面重建為橫截面圖像。例如，一個優(yōu)選實(shí)施例可以與自動化檢驗(yàn)系統(tǒng)一起實(shí)現(xiàn)用于檢驗(yàn)印刷電路板部件上的焊點(diǎn)。
應(yīng)該理解，這里所用的術(shù)語“圖像”(或者“圖像數(shù)據(jù)”)不限于可以在視覺上被看到的形式，而是也可以包括可以由計算機(jī)獲得、存儲并分析的數(shù)字表示。因此，這里所用的術(shù)語“圖像”(或者“圖像數(shù)據(jù)”)不限于可視的圖像，而其意思是還包括表示圖像的和/或可以由計算機(jī)處理用于顯示可視圖像的計算機(jī)數(shù)據(jù)。例如，在某些實(shí)施例中，除了在由計算機(jī)自動檢驗(yàn)之外或者替代計算機(jī)自動檢驗(yàn)，被重建的橫截面圖像可以顯示給用戶用于由該用戶來檢驗(yàn)。在其他實(shí)施例中，重建的橫截面圖像可以不顯示給用戶，而是替代地，表示這些重建的橫截面圖像的圖像數(shù)據(jù)可以由計算機(jī)自主地分析來進(jìn)行質(zhì)量控制。作為另一個示例，在某些實(shí)施例中，所獲得的物體的射線攝影圖像數(shù)據(jù)可以被處理用于重建該物體的橫截面圖像，并且這些射線攝影圖像數(shù)據(jù)本身可以是或者可以不是能夠在視覺上被看到的，這取決于檢驗(yàn)系統(tǒng)的具體實(shí)施方式
。
轉(zhuǎn)到圖4，示出了傳統(tǒng)的圖像重建系統(tǒng)400的示例高級框圖。在圖4的示例中，圖像重建系統(tǒng)400包括射線攝影成像系統(tǒng)401，該系統(tǒng)可以是，例如，以上結(jié)合圖1A～圖1B描述的錐形束斷層攝影成像系統(tǒng)。如所示，射線攝影成像系統(tǒng)401可以包括X射線源20和X射線探測器陣列(以及在一些實(shí)施方式中的幀緩沖器)30，用于獲得物體10的射線攝影圖像。圖像重建單元(或者“重建處理器”)402可通信地耦合到射線攝影成像系統(tǒng)401，使得它能夠從探測器陣列/幀緩沖器30接收射線攝影圖像數(shù)據(jù)(“像素”)。重建處理器402同時可通信地耦合到數(shù)據(jù)存儲裝置(或者“存儲器”)403，該存儲裝置用于存儲重建的橫截面圖像數(shù)據(jù)。以下結(jié)合圖5A～圖5D和圖6更全面地描述傳統(tǒng)的圖像重建系統(tǒng)400的操作。
如上所述，物體的一個區(qū)一般以各種不同視角被成像以獲得用于重建該區(qū)的一個或者多個橫截面圖像的足夠的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。一般，物體的一個“區(qū)”是能夠一次被成像的一個部分。例如，由于探測器陣列、X射線源等的限制，整個電路板一般不是被射線攝影成像系統(tǒng)一次成像的，而是該電路板可以被劃分成多個區(qū)，以便一次對該板的一小部分(例如，一平方英寸區(qū)域)成像。應(yīng)該認(rèn)識到，以各種不同角度獲得物體的一個區(qū)的射線攝影圖像可能造成對于每一個區(qū)獲得了相當(dāng)大量的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。一般，重建是隨著收集各種視角的圖像而遞增地執(zhí)行的，這增大了吞吐量且避免了對所獲得的像素數(shù)據(jù)的過多的存儲。傳統(tǒng)的遞增系統(tǒng)在獲取另一個區(qū)的圖像之前，順序地獲取用于重建物體一個區(qū)的所希望的(一個或多個)橫截面圖像所需的該區(qū)的所有射線攝影圖像。物體的第一區(qū)的圖像被循序地處理并且結(jié)果被累積到該區(qū)的一個或者多個所希望的橫截面的重建中，所重建的(一個或多個)橫截面在開始處理物體的另一個區(qū)之前被輸出(或者存儲)。然后，系統(tǒng)資源就被重新利用來重建下一個區(qū)的希望的(一個或多個)橫截面。
傳統(tǒng)的遞增系統(tǒng)的操作的一個示例示出在圖5A～圖5D中。具體而言，圖5A～圖5D示出了傳統(tǒng)的遞增系統(tǒng)在獲取所檢驗(yàn)物體的第二區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)之前重建該物體的第一區(qū)的希望的(一個或多個)橫截面圖像，如以下所進(jìn)一步說明的。如圖5A所示，在傳統(tǒng)的遞增系統(tǒng)中，圖1A～圖1B的示例射線攝影成像系統(tǒng)可被用來首先獲取物體(例如，電路板部件)10的第一區(qū)10A的射線攝影圖像。也就是說，X射線源20和探測器陣列30可以如以上結(jié)合圖1A～圖1B所描述的以協(xié)同的模式(例如，步進(jìn)模式)被有效地移動來以各種不同視角獲取第一區(qū)10A的射線攝影圖像。舉例來說，在圖5A中，由探測器陣列30以第一視角獲取第一區(qū)10A的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。之后，在圖5B中，由探測器陣列30以第二視角獲取第一區(qū)10A的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。也就是說，束40可以被指向(圖5A中)陽極22的第一位置50以使能以第一視角對區(qū)10A成像，并且束40可以被指向(圖5B中)陽極22的第二位置51以使能以第二視角對區(qū)10A成像。束40可以(例如，以預(yù)定的步進(jìn)模式)圍繞陽極22的周邊被移動，并且/或者源20、探測器陣列30和物體10中的一個或者多個可以被移動來以重建區(qū)10A的一個或者多個希望的橫截面圖像所需的各種不同視角對該區(qū)10A成像。區(qū)10A的各種不同視角的射線攝影圖像遞增地從探測器陣列30(以及它所關(guān)聯(lián)的幀緩沖器)發(fā)送給圖像重建單元402，該圖像重建單元402處理射線攝影圖像以重建區(qū)10A的一個或者多個希望的橫截面圖像。
一旦完成了第一區(qū)10A的希望的(一個或多個)橫截面圖像的重建，射線攝影成像系統(tǒng)的注意力就可以轉(zhuǎn)移到第二區(qū)上，例如圖5C中所示的區(qū)10B。也就是說，物體10、X射線源20以及探測器陣列30中的一個或者多個可以被移動以將射線攝影成像系統(tǒng)的焦點(diǎn)指向第二區(qū)10B。如對第一區(qū)10A那樣，X射線源20和探測器陣列30可以以協(xié)同模式被有效地移動來以各種不同視角獲取第二區(qū)10B的射線攝影圖像。舉例來說，在圖5C中，由探測器陣列30以第一視角獲取第二區(qū)10B的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。之后，在圖5D中，由探測器陣列30以第二視角獲取第二區(qū)10B的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。也就是說，束40可以被指向(圖5C中)陽極22上的第一位置50以使能以第一視角對區(qū)10B成像，并且束40可以被指向(圖5D中)陽極22上的第二位置51以使能以第二視角對區(qū)10B成像。束40可以(例如，以預(yù)定的步進(jìn)模式)圍繞陽極22的周邊被移動，并且/或者源20、探測器陣列30以及物體10中的一個或者多個可以被移動來以重建區(qū)10B的一個或者多個希望的橫截面圖像所需的各種不同視角對該區(qū)10B成像。區(qū)10B的各種不同視角的射線攝影圖像可以被遞增地發(fā)送給圖像重建單元402，該圖像重建單元402處理射線攝影圖像以重建區(qū)10B的一個或者多個希望的橫截面圖像。
圖6中進(jìn)一步示出了傳統(tǒng)的遞增圖像重建系統(tǒng)的典型操作流程。如所示，處理開始于操作框601。在操作框602中，物體10被定位在第一視角用于對其第一區(qū)10A成像。然后在操作框603處射線攝影成像設(shè)備被用來將第一區(qū)10A的該第一視角的圖像數(shù)據(jù)獲取到其探測器陣列/幀緩沖器中。一些射線攝影成像系統(tǒng)包括專用高速幀緩沖器，用于為探測器陣列30提供和重建處理器單元402之間的接口。具體而言，當(dāng)實(shí)現(xiàn)有幀緩沖器時，幀緩沖器存儲來自探測器陣列30的對于一次被成像的一個區(qū)的一個投影(即，對于一個視角的)的數(shù)據(jù)。也就是說，幀緩沖器不存儲一個區(qū)的多個視角的數(shù)據(jù)或者物體10的多個區(qū)的數(shù)據(jù)，而是存儲一個區(qū)的一個視角的數(shù)據(jù)。為了避免改寫未使用的數(shù)據(jù)，探測器陣列或者幀緩沖器在傳統(tǒng)射線攝影成像系統(tǒng)中不能被重新利用，直到重建單元402已經(jīng)使用了先前生成的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。
在框604處，獲得的射線攝影圖像數(shù)據(jù)被傳送給圖像重建單元402用于重建該區(qū)10A的希望的(一個或多個)橫截面圖像。應(yīng)該認(rèn)識到，對于給定的要被成像的區(qū)一般建立了邊界條件，在操作框603的成像過程中，可能獲取了一些對應(yīng)于給定區(qū)之外的區(qū)域的“超出邊界”的圖像數(shù)據(jù)。例如，在對區(qū)10A成像中，一些超出邊界的圖像數(shù)據(jù)(即，區(qū)10A之外的物體10的區(qū)域的圖像數(shù)據(jù))可能在一個或者多個視角下無意中被獲得。舉例來說，當(dāng)對區(qū)10A成像時，對應(yīng)于區(qū)10B的一部分的一些超出邊界圖像數(shù)據(jù)可能被獲得。傳統(tǒng)上，這樣的超出邊界的圖像數(shù)據(jù)被丟棄。也就是說，在操作框604中這些超出邊界的圖像數(shù)據(jù)傳統(tǒng)上沒有被存儲或者發(fā)送給重建單元。
在框605處，確定是否需要另外視角的圖像數(shù)據(jù)來重建區(qū)10A的希望的(一個或多個)橫截面圖像。也就是說，確定重建單元402是否需要另外的射線攝影圖像數(shù)據(jù)來重建區(qū)10A的希望的(一個或多個)橫截面圖像。如果需要另外的視角，則物體10(和/或X射線源20和/或探測器陣列30)被移動用來對區(qū)10A的另一個視角成像。舉例來說，如結(jié)合圖5A～圖5B所描述的，源20和/或探測器陣列30可以以協(xié)同模式被有效地移動以獲取區(qū)10A的各種不同視角。
一旦在操作框605中確定了不再需要區(qū)10A的另外的視角時，操作前進(jìn)到框607，在這里確定是否物體10還有更多的區(qū)要被重建。如果要重建另一個區(qū)，例如，圖5C～圖5D的示例中的區(qū)10B，則在框608中物體被重定位到第一視角，用于對該下一個區(qū)10B成像，并且操作返回到框603以將對于該第二區(qū)10B的圖像數(shù)據(jù)獲取到探測器陣列30中。操作以這種方式繼續(xù)直到在框607處確定沒有物體10另外的區(qū)要被重建，這種情況下操作結(jié)束于框609。
因此，在傳統(tǒng)的檢驗(yàn)系統(tǒng)中，獲取和處理射線攝影圖像以一次重建所檢驗(yàn)物體的一個區(qū)的希望的橫截面圖像。也就是說，對所檢驗(yàn)物體的一個區(qū)，例如上述示例中的區(qū)10A，其希望的(一個或多個)橫截面圖像的完整重建是在移動到例如區(qū)10B的物體的另一個區(qū)之前執(zhí)行的。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖7，示出了本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施例的示例框圖。在圖7的示例中，圖像重建系統(tǒng)700包括射線攝影成像系統(tǒng)401，該系統(tǒng)可以例如是錐形束斷層攝影成像系統(tǒng)，例如以上結(jié)合圖1A～圖1B所描述的。當(dāng)然，射線攝影成像系統(tǒng)401可以包括現(xiàn)在已知的或者以后開發(fā)的獲取用于重建物體的橫截面圖像的該物體的射線攝影圖像數(shù)據(jù)(像素)的任何適合的系統(tǒng)。如該示例中所示，射線攝影成像系統(tǒng)401可以包括用于獲取物體10的射線攝影圖像的X射線源20和X射線探測器陣列(以及在一些實(shí)施方式中的幀緩沖器)30。
數(shù)據(jù)緩沖器701可通信地耦合于射線攝影成像系統(tǒng)401的探測器陣列/幀緩沖器30。如以下所進(jìn)一步描述的，數(shù)據(jù)緩沖器701被用來存儲物體10的區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)，使得在處理用于重建多個不同區(qū)中的任一個區(qū)的一個或者多個橫截面視圖的這些射線攝影圖像數(shù)據(jù)之前，可以獲取對于該多個不同區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。
圖像重建系統(tǒng)700還包括數(shù)據(jù)訪問調(diào)度器702，該調(diào)度器702可操作以管理緩沖器701中的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。例如，在一個優(yōu)選實(shí)施例中，數(shù)據(jù)訪問調(diào)度器702可以被實(shí)現(xiàn)以監(jiān)視存儲在緩沖器701中的射線攝影圖像數(shù)據(jù)，并且一旦獲得了使能對物體10的一個區(qū)的橫截面圖像重建的該區(qū)的足夠的數(shù)據(jù)，則觸發(fā)由圖像重建單元703對該區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)的處理。在某些實(shí)施例中，調(diào)度器702可以被實(shí)現(xiàn)以識別何時在緩沖器701中累積了使能圖像重建單元703執(zhí)行對所檢驗(yàn)物體10的至少一部分的重建的足夠的數(shù)據(jù)。
另外，在某些實(shí)施例中，可以使用多個重建單元703，并且調(diào)度器702可以被實(shí)現(xiàn)以充分利用多個重建單元。例如，調(diào)度器702可以被實(shí)現(xiàn)以識別何時在緩沖器701中累積了足夠的第一類型的(例如，對應(yīng)于物體10的第一區(qū)的)數(shù)據(jù)，并且可以響應(yīng)于識別出在緩沖器701中累積了足夠的第一類型的數(shù)據(jù)(例如，足以使能重建單元703開始對其處理以重建橫截面的量)，發(fā)送該第一類型的數(shù)據(jù)給第一重建單元。調(diào)度器702還可以被實(shí)現(xiàn)以識別何時在緩沖器701中累積了足夠的第二類型的(例如，對應(yīng)于物體10的第二區(qū)的)數(shù)據(jù)，并且可以響應(yīng)于識別出在緩沖器701中累積了足夠的第二類型的數(shù)據(jù)(例如，足以使能重建單元703開始對其處理以重建橫截面的量)，發(fā)送該第二類型的數(shù)據(jù)給第二重建單元。
圖像重建單元(或者“重建處理器”)703可操作以從緩沖器701接收射線攝影圖像數(shù)據(jù)(像素)并處理這些數(shù)據(jù)以重建物體10的橫截面圖像。重建處理器703可通信地耦合于數(shù)據(jù)存儲裝置(或者“存儲器”)704，該數(shù)據(jù)存儲裝置704被用來存儲被重建的橫截面圖像數(shù)據(jù)。盡管現(xiàn)在已知的或者以后開發(fā)的用于接收射線攝影圖像數(shù)據(jù)并處理這些數(shù)據(jù)以重建所檢驗(yàn)的物體的橫截面圖像的任何重建處理器703可以被使用并可以受益于本發(fā)明實(shí)施例的緩沖器701和調(diào)度器702，一種可以利用本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的優(yōu)選圖像重建處理器公開于2003年8月19日遞交的共同待審并共同轉(zhuǎn)讓的題為“SYSTEM AND METHOD FOR PARALLEL IMAGERECONSTRUCTION OF MULTIPLE DEPTH LAYERS OF AN OBJECTUNDER INSPECTION FROM RADIOGRAPHIC IMAGES”的美國專利申請序列號(代理案卷號10020619-1)中，特此通過引用將該公開結(jié)合于此。
緩沖器701和調(diào)度器702可以各自包括用于實(shí)現(xiàn)這里所描述的操作特性的硬件、軟件和/或固件。另外，緩沖器701中所實(shí)現(xiàn)的存儲器的數(shù)量根據(jù)不同實(shí)現(xiàn)可以變化。而且，盡管在圖7沖被示為分立的部分，但是在某些結(jié)構(gòu)中，緩沖器701和調(diào)度器702的一者或者兩者都可以被實(shí)現(xiàn)為成像系統(tǒng)401或者圖像重建單元703的部分。以下將結(jié)合圖8A～圖8D、圖9、圖10以及圖11更全面地描述本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的操作。
本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施例的操作示例示出在圖8A～圖8D中。具體而言，圖8A～圖8D示出本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例使能獲取對于所檢驗(yàn)物體的多個不同區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)，而不需要在獲取另一個區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)之前處理所獲得的區(qū)的數(shù)據(jù)來重建其橫截面圖像，如下面所進(jìn)一步說明的。應(yīng)該理解，這里所使用的包括圖8A～圖8D的很多圖形并不是按比例繪制的。舉例來說，在實(shí)際實(shí)踐中，X射線成像系統(tǒng)可以產(chǎn)生一般約5倍的放大率，盡管這通常是可調(diào)節(jié)的。為了說明的簡單和方便，圖形(例如圖8A～圖8D)的各種特征沒有按比例顯示，但是這里結(jié)合這些圖形所描述的一般概念將被本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解。
如圖8A所示，示例射線攝影成像系統(tǒng)可以被實(shí)現(xiàn)成允許同時獲取物體10的多個不同區(qū)的圖像數(shù)據(jù)。具體而言，在圖8A～圖8D的示例中，四個獨(dú)立的多探測器陣列31、32、33和34被實(shí)現(xiàn)為成像系統(tǒng)30的一部分。每個多探測器陣列可操作以同時獲取物體10的不同的一個區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。舉例來說，每個多探測器陣列的每個探測器可以測量擊中它的X射線的量并生成一個對應(yīng)的像素。當(dāng)物體10被放置在X射線源20和多探測器陣列31、32、33和34之間時，(圖8A的)X射線束41中的一些X射線將穿過物體10的區(qū)10A、10B、10C以及10D，并且如果沒有被散射或者吸收，則將擊中多探測器陣列31、32、33和34。每個多探測器陣列的每個探測器元件可以包括用于測量擊中該探測器元件的X射線光子數(shù)量并輸出表示了對物體10相應(yīng)區(qū)的測量值的信號的部件?；蛘?，每個多探測器陣列的每個探測器元件可以包括用于生成一般與擊中該探測器元件的X射線的總能量成比例的電信號的部件。在這種情況下，所生成的電信號的大小對應(yīng)于來自X射線束41的適當(dāng)?shù)腦射線束子路徑的X射線的通量強(qiáng)度。
盡管圖8A～圖8D的示例中示出了四個獨(dú)立的多探測器陣列，但是應(yīng)該認(rèn)識到在其他實(shí)現(xiàn)中可以使用任意數(shù)量的多探測器陣列，本發(fā)明的實(shí)施例因此不僅限于四個多探測器陣列，而是可以包括更多或者更少的用于獲取物體10的區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)的多探測器陣列。另外，每個多探測器陣列可以包括任何希望數(shù)量的探測器元件。實(shí)現(xiàn)如圖8A～圖8D中所示的多個多探測器陣列，可以有利于減少成像系統(tǒng)的成本。舉例來說，單個的多探測器陣列31、32、33和34每個的尺寸可以相對較小(例如，1英寸×1英寸)，因此其成本大大小于在成像系統(tǒng)中經(jīng)常使用的較大的多探測器陣列(例如6英寸×6英寸的多探測器陣列)，例如圖1A～圖1B的示例中所示的相對較大的多探測器陣列30。另外，多個多探測器陣列31、32、33和34(這里總的稱為多探測器陣列30)可以通過使能同時獲取物體10的多個區(qū)的射線攝影圖像來提高射線攝影成像系統(tǒng)的效率。但是，本發(fā)明的其他實(shí)施例可以被實(shí)現(xiàn)用于各種其他的射線攝影成像結(jié)構(gòu)中，包括使用例如圖1A～圖1B的多探測器陣列30的單個多探測器陣列的結(jié)構(gòu)，并且這里所描述的緩沖器和調(diào)度技術(shù)可以被用來改善由通過這樣的成像結(jié)構(gòu)所獲得的射線攝影圖像數(shù)據(jù)來對橫截面圖像進(jìn)行斷層攝影重建的效率。
在圖8A～圖8D的示例中，物體10以(例如圖8A中所示的)“割草機(jī)”步進(jìn)模式移動并在沿該模式的各個點(diǎn)處被成像。也就是說，圖8A～圖8D的示例操作假設(shè)物體10以例如圖8A中所示的割草機(jī)模式以不連續(xù)的步子移動，并假設(shè)它當(dāng)前處在割草機(jī)模式的一段中(圖8A中標(biāo)記為“A”)，在該處它被沿著X軸向右移動。運(yùn)動是不連續(xù)的，也就是說，物體10(沿著割草機(jī)模式)被移動到一個位置，然后停止，然后當(dāng)其停止時取得圖像。當(dāng)物體10向右移動到超出了多探測器陣列30的視野的程度時，它會通過沿著Y軸移動，如圖8A中標(biāo)記為“B”的割草機(jī)模式的部分，來繼續(xù)該割草機(jī)模式。在這個示例中，物體10被移位了對應(yīng)于被成像區(qū)的沿著Y軸的距離(模式的“B”部分)。物體10然后開始以不連續(xù)的步子向左(沿著X軸)移動，如圖8A中標(biāo)記為“C”的割草機(jī)模式部分，諸如此類。物體10然后再次被移位了對應(yīng)于被成像區(qū)的沿著Y軸的距離(模式的“D”部分)。物體10然后開始以不連續(xù)的步子向右移動，如圖8A中標(biāo)記為“E”的割草機(jī)模式部分，諸如此類。
當(dāng)然，盡管在上面的圖8A的示例中，物體10被描述成以不連續(xù)的步子沿割草機(jī)模式移動，但是在其他實(shí)施方式中，它并不需要以不連續(xù)的步子移動。例如，在整個模式過程中運(yùn)動可以是連續(xù)的，而不需要停止。在這種情況下，以下任何方法都可以被用來減少運(yùn)動引入的模糊1)可以使用短而功率大的X射線脈沖(類似于頻閃)，2)可以使用時域積分傳感器，和/或3)物體10的運(yùn)動可以慢得足以使得運(yùn)動引入的模糊被最小化到可接受的水平。另外，盡管物體10在以上示例中被描述成是被移動的，但是在其他實(shí)現(xiàn)中，替代物體10或者除了物體10之外，傳感器和/或X射線源可以被移動以獲得希望的掃描模式。
為了便于說明，以下結(jié)合圖8A～圖8D描述的示例獲取了一個區(qū)的8個視圖(即，8個不同視角)。用于檢驗(yàn)物體10(例如電路板部件)的典型成像系統(tǒng)經(jīng)常對每個感興趣的區(qū)獲取不止8個視圖，因此在這樣的系統(tǒng)中可以添加更多的多探測器陣列并且/或者可以使用(陽極22上的)額外數(shù)量的X射線點(diǎn)位置來獲得適合于重建各區(qū)的希望的(一個或多個)橫截面圖像的全面的一組視角。因此，本發(fā)明不僅限于圖8A～圖8D的示例系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(例如，具有4個多探測器陣列)，并且它不限于結(jié)合圖8A～圖8D所描述的示例操作(例如，割草機(jī)步進(jìn)模式)；而替代地，任何其他希望的成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(例如，任何數(shù)量的多探測器陣列)和操作(例如，任何步進(jìn)模式)都可以結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例被使用。
在圖8A的示例中，多探測器陣列31、32、33和34(總的被稱為多探測器陣列30)被用來首先以第一視角獲取物體(例如，電路板部件)10的區(qū)10A、10B、10C和10D的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。也就是說，X射線源20、多探測器陣列30和物體10可以相對于彼此而被定位以使能對區(qū)10A～10D的成像，其中區(qū)10A～10D的每一個被以第一視角成像。當(dāng)然，如從圖8A可以看出的那樣，用于對區(qū)10A～10D同時成像的“第一”視角對于每個區(qū)可以不同。也就是說，區(qū)10A～10D的每一個的“第一”視角可以是不同的。為區(qū)10A～10D的每一個所獲得的對于它們各自的第一視角的射線攝影圖像數(shù)據(jù)可以被存儲到數(shù)據(jù)緩沖器701中。
之后，如圖8B所示，射線攝影成像系統(tǒng)可以被用來以第一視角獲取物體(例如電路板部件)10的區(qū)10E、10F、10G和10H的射線攝影圖像。也就是說，X射線源20、多探測器陣列30和物體10可以相對于彼此而被定位以使能對區(qū)10E～10H的成像，其中區(qū)10E～10H的每一個被以第一視角成像。舉例來說，在圖8B中束40可以被指向陽極22上的點(diǎn)51(而不是如在圖8A中的點(diǎn)50)，使得X射線束42如所示地被從點(diǎn)51指向物體10。當(dāng)然，如從圖8B可以看到的那樣，用于對區(qū)10E～10H同時成像的“第一”視角對于每個區(qū)可以是不同的。也就是說，區(qū)10E～10H的每一個的“第一”視角可以是不同的。此外，對于區(qū)10E～10H的每一個所獲得的“第一”視角可以不對應(yīng)于圖8A中對于區(qū)10A～10D的任何一個所獲得的第一視角。為區(qū)10E～10H的每一個所獲得的對于它們各自的第一視角的射線攝影圖像數(shù)據(jù)可以被存儲到數(shù)據(jù)緩沖器701中。
圖8C和8D示出了在該操作示例中從區(qū)10A～10H得到至少一個新視圖的下兩個時機(jī)的示例。在物體10如圖8A和8B中那樣被定位并在該位置被成像之后，物體10(按照圖8A中所示割草機(jī)模式的“A”部分)沿X軸向右移動到一個新的位置。在這個示例中，物體10被移位，使得當(dāng)X射線點(diǎn)在位置50(例如，陽極22的中心)時，(沿X軸)鄰接的下四個區(qū)能夠被四個多探測器陣列31～34探測到。這結(jié)果得到當(dāng)X射線點(diǎn)位置在50處時的區(qū)10E～10H的新視圖，如圖8C所示。這樣，在圖8C中，物體10相對于它在圖8A和8B中的位置被向右(沿X軸)移位了一個區(qū)。
這樣，在圖8A和8B中的物體10的位置處對其成像之后，它可以(沿著圖8A中的割草機(jī)模式的“A”部分)沿著X軸步進(jìn)到一個新的位置，得到該物體10相對于成像系統(tǒng)的新的方位，如圖8C中所示。相應(yīng)地，射線攝影成像系統(tǒng)可以被用來以第二視角獲取物體10的區(qū)10E、10F、10G和10H的射線攝影圖像。舉例來說，(如圖8A中那樣)在圖8C中束40可以被指向陽極22上的點(diǎn)50，使得X射線束41如所示的那樣從點(diǎn)50被指向物體10。當(dāng)然，如從圖8C可以看出的那樣，對區(qū)10E～10H同時成像的“第二”視角對于各區(qū)可以不同。對區(qū)10E～10H的每一個獲得的它們各自第二視角的射線攝影圖像數(shù)據(jù)可以被存儲到數(shù)據(jù)緩沖器701中。
在圖8C的成像之后，該操作示例中從區(qū)10A～10H得到至少一個新的視圖的下一個時機(jī)示出在圖8D中。物體10(按照圖8A中所示的割草機(jī)模式的“B”、“C”、“D”和“E”部分)沿X軸和Y軸被移位到一個新的位置。具體而言，圖8D示出了物體10當(dāng)其沿著圖8A的示例割草機(jī)模式的“E”部分步進(jìn)時的一個示例位置。這樣，在圖8C中物體10的位置處對其成像之后，它可以沿著X和Y軸(沿著圖8A中的割草機(jī)模式的“E”部分)被步進(jìn)到一個新的位置，得到如圖8D中所示的該物體10相對于成像系統(tǒng)的一個新方位。相應(yīng)的，射線攝影成像系統(tǒng)可以被用來獲得物體10的區(qū)10B、10C、10I和10J的射線攝影圖像。從而就獲得了區(qū)10B和10C的第二視角，并且獲得了物體10的區(qū)10I和10J的第一視角。也就是說，X射線源20、多探測器陣列30和物體10可以相對于彼此被定位以使能對區(qū)10B、10C、10I和10J的成像。舉例來說，在圖8D中束40可以被指向陽極22上的點(diǎn)51，使得X射線束42如所示的那樣從點(diǎn)51指向物體10。當(dāng)然，如從圖8D可以看出的那樣，區(qū)10B和10C的“第二”視角和區(qū)10I和10J的“第一”視角對于各區(qū)可以不同。對區(qū)10B、10C、10I和10J的每一個所獲得的它們各自視角的射線攝影圖像數(shù)據(jù)可以被存儲到數(shù)據(jù)緩沖器701中。
以上操作將繼續(xù)(例如，將物體10沿割草機(jī)模式步進(jìn)并在沿著該模式的各點(diǎn)處對其區(qū)成像)，直到感興趣的區(qū)的所有希望的圖像被獲得。為了簡化起見，可以假設(shè)整個物體10(或者其矩形子區(qū))通過以割草機(jī)模式以一個區(qū)接一個區(qū)的步子移動來被成像?？梢韵胂?，物體10被平鋪成對應(yīng)于被多探測器陣列成像的體積的區(qū)(見例如圖12)。另外，可以假設(shè)在以上操作示例中所有多探測器陣列都是同樣的，并且每個區(qū)都在每個X射線點(diǎn)位置被每個多探測器陣列所成像。因此，在四個多探測器陣列和兩個點(diǎn)位置的情況下，如圖8A～圖8D的示例中所描述的，這結(jié)果為每一個區(qū)得到總共8個不同的視角，這些視角可以被處理用于重建各個區(qū)的(一個或多個)橫截面圖像。如以上提到的，用于檢驗(yàn)物體10的典型成像系統(tǒng)通常為感興趣的每個區(qū)獲取不止8個視圖，因此在這樣的系統(tǒng)中，可以添加更多的多探測器陣列并且/或者可以使用(陽極22上的)額外數(shù)量的X射線點(diǎn)位置，以獲得適合于重建每個區(qū)的希望的(一個或多個)橫截面圖像的全面的一組視角。
圖9中進(jìn)一步示出了本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施例的示例操作流程。如所示，圖像重建處理開始于操作框901，其中，所檢驗(yàn)物體10被定位在射線攝影成像系統(tǒng)中，用于以第一視角對其至少第一區(qū)(例如，圖8A的示例中的區(qū)10A、10B、10C和10D)成像。在操作框902中，射線攝影圖像數(shù)據(jù)被射線攝影成像系統(tǒng)的探測器陣列(和幀緩沖器，如果實(shí)現(xiàn)有的話)30所獲得。在操作框903中，所獲得的射線攝影圖像數(shù)據(jù)可以有選擇地存儲到數(shù)據(jù)緩沖器701中。舉例來說，如以下進(jìn)一步描述的那樣，在某些實(shí)施例中，調(diào)度器702可以管理射線攝影圖像，使得一些數(shù)據(jù)在被多探測器陣列30獲得之后被直接發(fā)給圖像重建單元703，而某些其他射線攝影圖像數(shù)據(jù)可以先被存儲到緩沖器701中。之后，如虛線所示，操作可以返回到操作框901，以有效地重定位物體10和/或X射線源20和/或多探測器陣列30，用于獲取物體10的區(qū)的更多的圖像。在操作框904中，(一個或多個)重建單元703使用來自緩沖器701和/或直接來自多探測器陣列30的數(shù)據(jù)來重建物體10的一個區(qū)的希望的(一個或多個)橫截面圖像。如以下進(jìn)一步描述的那樣，調(diào)度器702優(yōu)選地管理緩沖器701，使得當(dāng)其中累積了一個區(qū)的足夠多的數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)被傳送給重建處理器703。之后，操作可以返回到框901以再獲取物體10的區(qū)的射線攝影圖像。如以下進(jìn)一步描述的那樣，在某些實(shí)施例中，成像、緩沖和重建處理可以以適當(dāng)?shù)耐奖徊⑿袌?zhí)行(例如，作為流水化(pipelined)操作)。
圖10更詳細(xì)地示出了本發(fā)明的一個實(shí)施例的示例操作流程。如所示，處理開始于操作框1001。在操作框1002中，物體10被定位用于對其第一組視圖成像(例如，用于對例如圖8A～圖8B的示例中的區(qū)10A～10H的一個或者多個區(qū)的視圖成像)。在操作框1003中，束40的X射線點(diǎn)被定位到陽極22上的第一位置(例如，定位到分別在圖8A和8B中所示的位置50或位置51)。然后在操作框1004以第一視角將一個或者多個區(qū)的圖像數(shù)據(jù)獲取進(jìn)多探測器陣列/幀緩沖器30(例如，被多探測器陣列31、32、33和34獲取)。舉例來說，在圖8A的示例中，獲取區(qū)10A～10D的圖像數(shù)據(jù)。在框1005，所獲得的射線攝影圖像數(shù)據(jù)被存儲到緩沖器701中。如以下進(jìn)一步描述的那樣，在某些實(shí)施例中，調(diào)度器702可以管理所獲得的射線攝影圖像數(shù)據(jù)，使得不是所有數(shù)據(jù)都被首先存儲到緩沖器701中，而是至少一些所獲得的數(shù)據(jù)可以從多探測器陣列/幀緩沖器30直接發(fā)給重建處理器703。這樣，在某些實(shí)施例中，在操作框1005中，可以取決于調(diào)度器702來將射線攝影圖像數(shù)據(jù)存儲到緩沖器701中。
在操作框1006中，確定(例如，通過調(diào)度器702)是否在緩沖器701中存儲了用于執(zhí)行對任何所感興趣的區(qū)(例如圖8A～圖8B的示例中的區(qū)10A～10H)的一個或者多個希望的橫截面的重建的足夠的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。舉例來說，可以關(guān)于是否已經(jīng)為任何所感興趣的區(qū)累積了使能對該區(qū)的希望的(一個或多個)橫截面圖像重建的足夠數(shù)量的視角的射線攝影圖像數(shù)據(jù)，來作出判斷。如果已經(jīng)獲得了足夠的射線攝影圖像數(shù)據(jù)，則操作前進(jìn)到框1007，在該處，該所感興趣的區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)被傳送給(一個或多個)圖像重建單元703用于重建該區(qū)，并且在操作框1008中，用于存儲該所感興趣的區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)的相關(guān)聯(lián)的資源(例如，緩沖器)可以被釋放(例如，使得它可以被重新用于存儲新獲得的射線攝影圖像數(shù)據(jù))。否則，如果在框1006中確定了還沒有為任何所感興趣的區(qū)累積了足夠的射線攝影圖像數(shù)據(jù)(例如，來自足夠多數(shù)量的視角的數(shù)據(jù))，則操作從框1006前進(jìn)到框1009。
在操作框1009處，作出關(guān)于為了重建所希望的橫截面圖像是否需要其他的視圖的判斷。如果需要其他視圖，則操作前進(jìn)到框1010，確定另外需要的視圖是否可以通過移動X射線點(diǎn)(例如，通過重新定位陽極22上的X射線點(diǎn))來得到。如果另外需要的視圖能夠以這種方式得到，則在框1011中X射線點(diǎn)被偏轉(zhuǎn)/重定位到陽極22上的合適的位置，以使能獲取另外需要的視圖，并且操作返回到框1004以從該視角獲取所感興趣的一個或者多個區(qū)的圖像數(shù)據(jù)。如果在框1010處確定另外需要的視圖不能通過移動X射線點(diǎn)來得到，則所檢驗(yàn)的物體(例如，圖8A～圖8B中的物體10)可以被重定位(例如，按照割草機(jī)或者其他步進(jìn)模式)來使能獲得所需的(一個或多個)視圖。操作然后返回到框1004，以從該視角為所感興趣的一個或者多個區(qū)獲取圖像數(shù)據(jù)。
操作以以上方式繼續(xù)，直到在框1009處確定出重建物體10的所感興趣區(qū)的希望的(一個或多個)橫截面圖像不再需要其他視圖。一旦在操作框1009中確定出重建物體10的所感興趣的區(qū)的希望的(一個或多個)橫截面圖像不再需要其他視圖，則操作前進(jìn)到框1013，在該處，緩沖器701中的全部剩余的數(shù)據(jù)被發(fā)給(一個或多個)重建單元703用于重建處理，并且在框1014中，用于存儲該數(shù)據(jù)的相關(guān)聯(lián)的資源(例如，緩沖器)可以被釋放。然后在操作框1015中，對所檢驗(yàn)物體的處理結(jié)束。
依照以上的說明，應(yīng)該認(rèn)識到，在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，物體的第一區(qū)的希望的橫截面圖像不需要在為物體的第二區(qū)獲取射線攝影圖像數(shù)據(jù)之前被完全重建。例如，在某些實(shí)施例中，可以同時獲取區(qū)10A～10D的射線攝影圖像數(shù)據(jù)，并且這些數(shù)據(jù)可以被緩沖，直到獲得了那些區(qū)的足夠數(shù)量的數(shù)據(jù)(例如，來自足夠數(shù)量視角的射線攝影圖像數(shù)據(jù))，此時，被緩沖的數(shù)據(jù)可以被發(fā)送給(一個或多個)重建單元703，用于處理以重建區(qū)10A～10D的希望的橫截面圖像。
應(yīng)該認(rèn)識到，一個優(yōu)選實(shí)施例使能被成像系統(tǒng)401所獲取的一個區(qū)的“超出邊界”的數(shù)據(jù)被存儲用于以后的使用，而不是被丟棄。也就是說，如果當(dāng)對第一區(qū)(例如，圖8A～圖8B的區(qū)10A)成像的時候，對應(yīng)于第二區(qū)(例如圖8B的區(qū)10E)的超出邊界的數(shù)據(jù)被獲得，則這些超出邊界的數(shù)據(jù)可以被存儲到緩沖器701中并在適當(dāng)?shù)臅r候被圖像重建單元703使用。這些超出邊界的數(shù)據(jù)傳統(tǒng)上被作為無用數(shù)據(jù)對待并因此被丟棄掉。所獲得的這些超出邊界的數(shù)據(jù)的量以及從而由于盡量利用這些數(shù)據(jù)而帶來的益處可能在不同的成像系統(tǒng)實(shí)施方式之間變得不同。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例，為了讓圖像數(shù)據(jù)被重建處理器單元703高效地處理，數(shù)據(jù)訪問調(diào)度器702結(jié)合緩沖器701被用來管理由射線攝影成像系統(tǒng)所獲得的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。圖11中示出了一個優(yōu)選實(shí)施例的調(diào)度器702的示例操作流程圖。盡管圖11的示例流程圖很大程度上獨(dú)立于成像系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)，但是為了與上面的圖8A～圖8D的示例一致，以下參照具有4個類似的探測器陣列和兩個X射線點(diǎn)位置的具體結(jié)構(gòu)對其進(jìn)行描述。如以上結(jié)合圖8A～圖8D所描述的，該示例結(jié)構(gòu)為每個區(qū)生成8個不同視圖。圖11的示例流程是參照圖12～圖14描述的，以下會對圖12～圖14的每個作簡短描述。
圖12示出所檢驗(yàn)物體10被邏輯地組織成多個平鋪塊的一個示例，其中每個平鋪塊對應(yīng)于該物體10的一個被成像的區(qū)。也就是說，平鋪塊模式1200被邏輯地覆蓋于物體10之上，其中每個平鋪塊用其平鋪塊索引標(biāo)識。應(yīng)該理解，物體10可能并不實(shí)際被組織成這樣的平鋪塊模式，但是圖12的該示例邏輯平鋪塊模式被用來說明對物體10的各個區(qū)成像的示例，其中物體10的每個區(qū)對應(yīng)于平鋪塊模式1200的一個平鋪塊。
如以上結(jié)合圖8A～圖8D的示例所描述的，該示例結(jié)構(gòu)包括四個多探測器陣列31～34，該四個多探測器陣列31～34的每一個以兩個不同視角(例如，從X射線點(diǎn)50和51)為物體10的每個區(qū)(或者平鋪塊)獲取圖像數(shù)據(jù)，從而生成每個區(qū)的總共的8個視圖。圖13示出存儲了一個區(qū)的8個視圖的存儲器緩沖器(例如圖7的緩沖器701)的示例區(qū)段1300。在該示例中，假設(shè)存儲器緩沖器是存儲器的一個連續(xù)的區(qū)(或者對于系統(tǒng)開發(fā)者來說表現(xiàn)為連續(xù)的)。緩沖器對被成像物體10的每個區(qū)包括有一個存儲器區(qū)段，例如存儲器區(qū)段1300。舉例來說，存儲器區(qū)段1300可以對應(yīng)于圖8A～圖8D的區(qū)10A(或者，例如圖12的平鋪塊14)。緩沖器區(qū)段1300被進(jìn)一步劃分成對應(yīng)于物體10一個區(qū)(例如區(qū)10A)的8個視圖的8個連續(xù)子區(qū)段1301～1308。
如圖13中所示，每個子區(qū)段1301～1308可以進(jìn)一步包括相應(yīng)視圖的各自像素的存儲。舉例來說，多探測器陣列可以以給定視角獲取一個區(qū)的多個像素，而所獲得的這一視角的該區(qū)的像素被存儲到緩沖器區(qū)段1300的相應(yīng)子區(qū)段1301～1308。來自特定的多探測器陣列/角度組合的視圖被存儲在存儲器緩沖器的相同區(qū)域1301～1308中。在圖13的示例中，子區(qū)段1301存儲由多探測器陣列31以第一視角(例如，從X射線點(diǎn)50)獲得的物體10的一個區(qū)(例如，區(qū)10A)的圖像數(shù)據(jù)，子區(qū)段1302存儲由多探測器陣列31以第二視角(例如，從X射線點(diǎn)51)獲得的物體10的該區(qū)(例如，區(qū)10A)的圖像數(shù)據(jù)。子區(qū)段1303存儲由多探測器陣列32以第一視角(例如，從X射線點(diǎn)50)獲得的物體10的該區(qū)(例如，區(qū)10A)的圖像數(shù)據(jù)，而子區(qū)段1304存儲由多探測器陣列32以第二視角(例如，從X射線點(diǎn)51)獲得的物體10的該區(qū)(例如，區(qū)10A)的圖像數(shù)據(jù)。子區(qū)段1305存儲由多探測器陣列33以第一視角(例如，從X射線點(diǎn)51)獲得的物體10的該區(qū)(例如，區(qū)10A)的圖像數(shù)據(jù)，而子區(qū)段1306存儲由多探測器陣列33以第二視角(例如，從X射線點(diǎn)51)獲得的物體10的該區(qū)(例如，區(qū)10A)的圖像數(shù)據(jù)。并且，子區(qū)段1307存儲由多探測器陣列34以第一視角(例如，從X射線點(diǎn)50)獲得的物體10的該區(qū)(例如，區(qū)10A)的圖像數(shù)據(jù)，而子區(qū)段1308存儲由多探測器陣列34以第二視角(例如，從X射線點(diǎn)51)獲得的物體10的該區(qū)(例如，區(qū)10A)的圖像數(shù)據(jù)。
一般在任何給定時間都會有很多這樣的緩沖器是活動的或者處于使用中(例如，用于物體10的感興趣的各個不同區(qū)，例如圖8A～圖8D中的區(qū)10A～10J)。隨著這些緩沖器區(qū)段被填充并且它們的內(nèi)容被傳送給重建單元，它們可以被釋放用于以后可能的使用(例如，用于所感興趣的其他區(qū)的數(shù)據(jù)的存儲)。
圖14示出了可以被用來跟蹤物體10的哪些區(qū)(例如，平鋪塊)被分配了緩沖器以及在每個緩沖器中存儲了多少視圖的一個示例表。該表被稱為“TILE_INFO(平鋪塊信息)”表。該表的條目i對應(yīng)于平鋪塊i(或者區(qū)i)。每個條目具有COUNT(計數(shù))字段和BUFFER_START(緩沖器起始)字段。第i個條目的BUFFER_START字段包括指定給平鋪塊i的緩沖器的存儲器地址。如果沒有指定的緩沖器，則該字段包括一個無效地址，例如-1。起始時，沒有緩沖器被指定并且所有BUFFER_START字段被指定這樣一個無效地址。第i個條目的COUNT字段包括已經(jīng)被傳送給該緩沖器的用于第i個平鋪塊或者區(qū)的視圖的數(shù)目。
現(xiàn)在返回到圖11的示例操作流程，操作開始于操作框1101，在框1102中，TILE_INFO表中的所有條目的所有字段被初始化為無效值。這樣，可以在開始對所檢驗(yàn)物體成像之前，將TILE_INFO表的所有條目初始化成無效值。在對所檢驗(yàn)物體的成像過程中，在操作框1103，調(diào)度器702可以將其作為輸入(例如，從成像系統(tǒng))接收物體10的位置的標(biāo)識、傳感器標(biāo)識(即，獲取對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)的多探測器陣列的標(biāo)識)以及所獲得的圖像數(shù)據(jù)的視角的標(biāo)識)。舉例來說，當(dāng)圖像數(shù)據(jù)被多探測器傳感器陣列中的一個所獲取時，調(diào)度器702可接收在該處獲取圖像數(shù)據(jù)的物體10的位置的標(biāo)識、獲取該圖像數(shù)據(jù)的多探測器陣列的標(biāo)識以及獲取圖像數(shù)據(jù)的視角的標(biāo)識。
在操作框1104中，調(diào)度器702確定對應(yīng)于對于所獲得的圖像數(shù)據(jù)而標(biāo)識的物體位置、多探測器陣列和視角的TILE_INFO表的條目。在操作框1105中，調(diào)度器702確定所確定的TILE_INFO表條目的BUFFER_START條目是否有效。如果該BUFFER_START條目不是有效的，則操作前進(jìn)到框1106，在該處，來自緩沖器池的一個自由緩沖器被分配用于存儲物體10的該區(qū)的圖像數(shù)據(jù)。例如，緩沖器池可以在緩沖器70中得到，并且一旦新的區(qū)被成像，一個緩沖器區(qū)段(例如，圖13的區(qū)段1300)可以被分配給該新的區(qū)。在框1107中，該表條目的BUFFER_START字段被設(shè)置成所分配的緩沖器的起始地址。在框1108中，該表條目的COUNT字段被設(shè)置成希望為該區(qū)獲取(例如，用于被(一個或多個)重建單元處理以重建該區(qū)的希望的(一個或多個)橫截面圖像)的視圖的數(shù)目，在上面的圖8A～圖8D和圖13的示例中，該數(shù)目為8。
從操作框1108，或者如果調(diào)度器702在框1105確定該表條目的BUFFER_START項是有效的，操作前進(jìn)到框1109。在框1109處，該表條目的COUNT字段減1(因?yàn)橐呀?jīng)收到了來自第一多探測器陣列的第一視角的圖像數(shù)據(jù))。在操作框1110中，調(diào)度器702查找或者計算與所標(biāo)識的傳感器和視角相關(guān)聯(lián)的緩沖器偏量(例如，以確定所獲得的圖像數(shù)據(jù)將被存儲于其中的存儲器緩沖器區(qū)段1300的適當(dāng)?shù)淖訁^(qū)段1301～1308)。在操作框1111中，所獲得圖像數(shù)據(jù)被從多探測器陣列傳送到從存儲器位置BUFFER_START+偏量開始的緩沖器中(即，將所獲得的圖像數(shù)據(jù)存儲到區(qū)段1300的適當(dāng)?shù)淖訁^(qū)段1301～1308中)。
在操作框1112中，調(diào)度器702確定該表條目的COUNT字段是否為0。如果不是，則還沒有獲得用于開始對圖像數(shù)據(jù)的處理以重建(一個或多個)橫截面圖像的足夠的視圖，所以操作返回到框1103以再對物體10成像。一旦該表條目的COUNT字段在框1112被確定為0，則操作前進(jìn)到框1113，在該處調(diào)度器702將來自當(dāng)前緩沖器的圖像數(shù)據(jù)(例如，來自與物體10的特定區(qū)相關(guān)聯(lián)的區(qū)段1300的圖像數(shù)據(jù))發(fā)送給(一個或多個)重建單元703。這樣，COUNT字段標(biāo)識是否已經(jīng)獲得了物體10的一個區(qū)的目標(biāo)數(shù)量的投影的圖像數(shù)據(jù)，并且一旦這樣的目標(biāo)數(shù)目的投影已經(jīng)被獲得了，則對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)可以被處理用于重建該區(qū)的希望的橫截面圖像。在框1114，調(diào)度器702可以釋放緩沖器1300(即，在操作框1113中圖像數(shù)據(jù)從其被發(fā)送給(一個或多個)重建單元的緩沖器)以便以后的使用。
盡管圖11的示例流程圖包含的是循序的算法，但是可以通過使基本流程算法并行來改善性能。例如，在某些實(shí)施方式中，并行程序線程或者電路可以被用來運(yùn)行對于每個傳感器的流程。在這樣的一個實(shí)施方式中，線程可以同步任何共享的資源，例如TILE_INFO表。另外，在某些實(shí)施方式中，可以實(shí)現(xiàn)一個獨(dú)立的并行線程用于向(一個或多個)重建單元發(fā)送緩沖器內(nèi)容。
當(dāng)通過計算機(jī)可執(zhí)行指令來實(shí)現(xiàn)時，本發(fā)明實(shí)施例的各種元件實(shí)質(zhì)上是定義了這樣的各種元件的操作的軟件代碼。舉例來說，在某些實(shí)施例中，調(diào)度器702可以被實(shí)現(xiàn)為用于管理用于重建處理器703的所獲得的射線攝影圖像數(shù)據(jù)的軟件代碼?？蓤?zhí)行指令或者軟件代碼可以從可讀介質(zhì)(例如，硬盤驅(qū)動器介質(zhì)、光介質(zhì)、EPROM、EEPROM、錄音磁帶介質(zhì)、盒式磁帶介質(zhì)、閃存、ROM、記憶棒和/或類似物)獲得，或者通過數(shù)據(jù)信號從通信介質(zhì)(例如，互聯(lián)網(wǎng))傳輸。實(shí)際上，可讀介質(zhì)可以包括能夠存儲或傳送信息的任何介質(zhì)。
圖15圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的適合的示例計算機(jī)系統(tǒng)1500。也就是說，計算機(jī)系統(tǒng)1500包括了本發(fā)明實(shí)施例可以被實(shí)現(xiàn)于其上的一個示例系統(tǒng)。中央處理單元(CPU)1501耦合到系統(tǒng)總線1502。CPU_1501可以是任何通用CPU。舉例來說，適合的處理器包括但不限于HEWLETT-PACKARD(惠普)的ITANIUM系列處理器、HEWLETT-PACKARD的PA-8500處理器或者INTEL的PENTIUM4處理器。但是只要CPU 1501支持這里所描述的本發(fā)明操作，本發(fā)明并不受CPU 1501的體系結(jié)構(gòu)的限制。另外，在某些實(shí)施例中，計算機(jī)系統(tǒng)1500可以包括多個CPU 1501(例如，可以是多處理器系統(tǒng)，這在本領(lǐng)域是公知的)。CPU 1501可以執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的各種邏輯指令。例如，CPU 1501可以執(zhí)行根據(jù)以上結(jié)合圖9、10和11所描述的示范操作流程的機(jī)器級指令。
計算機(jī)系統(tǒng)1500還優(yōu)選地包括隨機(jī)訪問存儲器(RAM)1503，該存儲器可以是SRAM、DRAM、SDRAM等。計算機(jī)系統(tǒng)1500優(yōu)選地包括只讀存儲器(ROM)1504，該存儲器可以是PROM、EPROM、EEPROM等。RAM 1503和ROM 1504保存用戶和系統(tǒng)數(shù)據(jù)以及程序，這在本領(lǐng)域是公知的。
計算機(jī)系統(tǒng)1500還優(yōu)選地包括輸入/輸出(I/O)適配器1505、通信適配器1511、用戶接口適配器1508和顯示適配器1509。在某些實(shí)施例中，I/O適配器1505、用戶接口適配器1508和/或通信適配器1511可以使能用戶與計算機(jī)系統(tǒng)1500交互，以便向其輸入信息。
I/O適配器1505優(yōu)選地將(一個或多個)存儲設(shè)備1506，例如一個或者多個硬盤驅(qū)動器、光盤(CD)驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器、磁帶驅(qū)動器等連接到計算機(jī)系統(tǒng)1500。當(dāng)RAM 1503不能滿足與存儲用于圖像重建的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的存儲器需求時，可以使用這些存儲設(shè)備。通信適配器1511優(yōu)選地被用來將計算機(jī)系統(tǒng)1500耦合到網(wǎng)絡(luò)1512。用戶接口適配器1508將例如鍵盤1513、點(diǎn)選設(shè)備1507和麥克風(fēng)1514的用戶輸入設(shè)備和/或例如(一個或多個)揚(yáng)聲器1515的輸出設(shè)備耦合到計算機(jī)系統(tǒng)1500。顯示適配器1509由CPU 1501驅(qū)動來控制顯示設(shè)備1510上的顯示，以向用戶顯示例如重建的橫截面圖像的信息。
應(yīng)該意識到，本發(fā)明不限于系統(tǒng)1500的體系結(jié)構(gòu)。例如，任何適合的基于處理器的設(shè)備都可以被使用，包括但不限于個人電腦、膝上型計算機(jī)、計算機(jī)工作站以及多處理器服務(wù)器。而且，本發(fā)明的實(shí)施例可以被實(shí)現(xiàn)在專用集成電路(ASIC)或者超大規(guī)模集成(VLSI)電路上。實(shí)際上，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以采用能夠執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的邏輯操作的任何數(shù)量的適合結(jié)構(gòu)。
如上所述，本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例在圖像重建系統(tǒng)401內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)字存儲器緩沖器701以保存?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)。在某些實(shí)施方式中，多個緩沖器701可以被用于給定的多探測器陣列。這允許非順序地獲取各區(qū)的圖像視圖以及同時對多個區(qū)成像。所希望的橫截面圖像的重建可以隨著適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)變得可用(例如，隨著獲得了足夠的射線攝影圖像數(shù)據(jù))而向前進(jìn)行，從而釋放緩沖器701以便重新利用，并有助于高效地利用(一個或多個)重建單元703。
當(dāng)成像系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)、操作參數(shù)和資源預(yù)先已經(jīng)知道時，數(shù)據(jù)訪問的調(diào)度可以被控制程序(例如，調(diào)度器702)所預(yù)定和使用。這樣，根據(jù)某些實(shí)施例，獲取的圖像數(shù)據(jù)可以在預(yù)定的時間(例如，以預(yù)定順序)被放置在預(yù)定的緩沖器701中，并在預(yù)定時間被一個或者多個重建單元703所使用。舉例來說，這里所描述的用于獲取圖像數(shù)據(jù)和重建希望的橫截面圖像的操作可以，例如，由時間和/或系統(tǒng)配置(例如，所檢驗(yàn)的物體的位置)來觸發(fā)?？梢詫@樣的調(diào)度進(jìn)行設(shè)計以確保不發(fā)生或者減少存儲器沖突。如果需要，全局時鐘和/或事件觸發(fā)器可以在多個重建單元703和其他系統(tǒng)組成部分之間同步存儲器訪問。這些技術(shù)使得能夠?yàn)楦咝阅軕?yīng)用有效地利用資源作為示例，緩沖器701的簡單結(jié)構(gòu)包括緩沖器池，其中的每個緩沖器能夠存儲來自各個多探測器陣列的數(shù)據(jù)。來自一個多探測器陣列的較老的數(shù)據(jù)可以被保留在一個緩沖器中，而來自該多探測器陣列的較新數(shù)據(jù)被加載到另一個緩沖器中。在緩沖器的內(nèi)容已經(jīng)被使用之后，它們被返回到緩沖器池中。也就是說，所獲得的像素被存儲到緩沖器中，使得多探測器陣列能夠被再次使用而不擦除先前獲得的數(shù)據(jù)。在一些系統(tǒng)中，具有并行的獨(dú)立操作的多個獨(dú)立緩沖器池會是有利的。本發(fā)明實(shí)施例的重要優(yōu)點(diǎn)在于它們使得在由成像探測器先前所獲得的數(shù)據(jù)被處理之前，能夠再次利用該成像探測器。
在一個優(yōu)選實(shí)施例中，調(diào)度器702根據(jù)檢驗(yàn)系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)以及哪種信息是重建所需要的，來控制重建處理，以最佳地利用緩沖器701。當(dāng)調(diào)度器702確定數(shù)據(jù)在重建單元703中可以被使用時，它將該數(shù)據(jù)發(fā)送給重建單元703。
在一個優(yōu)選實(shí)施例中，收集圖像數(shù)據(jù)、調(diào)度以及重建都是并行執(zhí)行的。舉例來說，各種操作都是流水化的。例如，當(dāng)獲取圖像數(shù)據(jù)和/或重定位所檢驗(yàn)物體的時候，可以執(zhí)行一些重建。優(yōu)選地，保持每個單元在所有時間都在工作。當(dāng)構(gòu)造要由調(diào)度器702來實(shí)現(xiàn)的調(diào)度的時候，設(shè)計者一般會知道完成每個步驟需要多少時間，這樣可以實(shí)現(xiàn)調(diào)度，使得每個過程被調(diào)度以允許非常高效的處理。這樣的調(diào)度將取決于所使用的檢驗(yàn)系統(tǒng)(成像器)的幾何結(jié)構(gòu)、物體如何通過系統(tǒng)以及有可能取決于所檢驗(yàn)的是什么。
本發(fā)明的實(shí)施例相對于傳統(tǒng)的遞增圖像重建系統(tǒng)提供了若干優(yōu)點(diǎn)。例如，一個優(yōu)選實(shí)施例解決了一個區(qū)接一個區(qū)的遞增重建所導(dǎo)致的吞吐量和復(fù)雜性問題。源于探測器陣列重用時序的性能問題也得到了緩解，從而使得能夠進(jìn)行高性能設(shè)計。
在一個優(yōu)選實(shí)施例中，物體運(yùn)動(和/或多探測器陣列和/或X射線源的運(yùn)動)不限于順序地產(chǎn)生一個區(qū)的所有視角，這樣使得成像系統(tǒng)對物體的各個區(qū)的各種視角的成像能夠被調(diào)度，從而按照其他準(zhǔn)則對其優(yōu)化。如前面所討論的，為了從足夠多的位置順序地觀察一個特定區(qū)以便進(jìn)行重建而對物體進(jìn)行定位，這一約束是傳統(tǒng)遞增系統(tǒng)中的設(shè)備復(fù)雜性和吞吐量下降的一個重要因素。如果圖像緩沖器以上述這種方式被使用，則物體可以沿著適當(dāng)?shù)穆窂狡交匾苿?，使得最后得到所有希望的視圖。一個區(qū)的視圖可以被立即處理或者被緩沖，而同時其他區(qū)的視圖被緩沖，直到重建單元703可用來處理它們。此時，在獲取其他區(qū)的圖像的同時，被緩沖的視圖可以被處理用于重建。由于所檢驗(yàn)的物體可以被平滑和連續(xù)地(或者近似如此地)移動，所以在移動之間很少或者不需要穩(wěn)定時間，從而提高了吞吐量。當(dāng)然，如以上結(jié)合圖8A～圖8D所描述的，在某些實(shí)施例中，可以使用步進(jìn)模式，其中所檢驗(yàn)物體被移動至沿著該步進(jìn)模式的各個點(diǎn)，在這些點(diǎn)處，其移動會暫停，并且當(dāng)其靜止時對其成像。
在某些結(jié)構(gòu)中，例如在圖8A～圖8D中所示的示例結(jié)構(gòu)中，多個多探測器陣列和/或X射線源位置可以被用來同時取得不同區(qū)的圖像。緩沖促進(jìn)了對多個多探測器陣列連同多個X射線源位置的使用，使得能夠同時產(chǎn)生一個區(qū)或者多個區(qū)的多個視圖。如果一個區(qū)的多個視圖被一次產(chǎn)生，則一個視圖可以被立即用于重建處理，而其他的被保存在緩沖器701中并依次使用。另外，所檢驗(yàn)物體的多個區(qū)可以一次被成像，其中的一些立即被使用而其他的被緩沖。通過減少在成像系統(tǒng)401內(nèi)為了達(dá)到對物體(或者其所感興趣的部分)的完全的覆蓋所需的運(yùn)動，同時對多個區(qū)成像能夠改善性能，并且簡化對多個重建單元的同時使用。
在一些例子中，可以通過緩沖落在特定“視場”(FOV)或者(如其在這里也被稱為的)“視角”之外的圖像信息，并且在對其他區(qū)的重建中再次利用該信息，來達(dá)到對傳感器的更為有效的使用，從而實(shí)現(xiàn)更高的吞吐量。當(dāng)取得一個視場的圖像時，由于成像系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)，目標(biāo)FOV之外的一些不完整的圖像信息可能被產(chǎn)生。這些雜散圖像碎片傳統(tǒng)上是被丟棄的，但是有了緩沖器701，這些數(shù)據(jù)可以被保存并用作用于重建其他區(qū)的信息的一部分。這可以提高系統(tǒng)效率。
多個區(qū)的圖像可以被組合以創(chuàng)建更大的FOV。來自多個成像傳感器的數(shù)據(jù)可以被組合成更大的“虛擬”傳感器以獲得更大的FOV。這可以通過對傳感器進(jìn)行緩沖，并當(dāng)多個傳感器數(shù)據(jù)可用時將其組合來實(shí)現(xiàn)。
在某些實(shí)施例中，相比重建單元原來所支持的，可以為一個區(qū)重建更多平面。3D圖像通過產(chǎn)生一個區(qū)的一系列被重建的橫截面或者平面來重建。由于重建單元一般具有用于平面的固定量的存儲器，所以能夠被遞增地重建的平面的數(shù)量被限制了。但是，如果圖像被緩沖，它們可以為其他平面的重建而被再次利用。例如，假定一個重建單元具有能夠從一組圖像產(chǎn)生5個平面的資源，但是，希望產(chǎn)生10個平面。10個平面可以(按照調(diào)度器702所實(shí)現(xiàn)的調(diào)度)在兩次過程中被構(gòu)建，每次計算5個平面?？梢哉{(diào)整多次之間參數(shù)，使得在每次中計算出不同的平面。第二次過程能夠再次訪問用于重建的圖像，因?yàn)樗鼈儽槐４嬖诰彌_器701中。
某些實(shí)施例的另外的優(yōu)點(diǎn)在于它們可以使用多個重建單元來同時重建不同的平面。例如，假設(shè)系統(tǒng)具有兩個重建單元，每個能夠產(chǎn)生5個重建的平面。假設(shè)八個被緩沖的圖像被用來重建一個區(qū)的一個橫截面圖像。一種避免存儲器訪問沖突的安排重建的方法是使每個重建單元在給定時間訪問不同的緩沖器。例如，如果緩沖器由數(shù)字1到8來命名，則用于一個重建單元的調(diào)度可以以順序1、2、3、4、5、6、7、8訪問緩沖器，而另一個單元以順序2、3、4、5、6、7、8、1同時訪問緩沖器。具體系統(tǒng)實(shí)施方式的細(xì)節(jié)，例如存儲器配置和總線時序，可能對如何使用這些方案有影響。
應(yīng)該注意，一般并不一定要以圖像緩沖器的大小來劃分存儲器訪問，但是這樣做提供了一種方便、簡單的避免存儲器訪問沖突的技巧。但是，如果希望更細(xì)致的訪問間隔大小，并且如果系統(tǒng)存儲器體系結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)訪問模式支持，則可以為這樣的更為細(xì)致的訪問間隔大小創(chuàng)建調(diào)度。
本發(fā)明實(shí)施例的各種其他優(yōu)點(diǎn)會被本領(lǐng)域普通技術(shù)人員認(rèn)識到。
盡管本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)詳細(xì)描述了，應(yīng)該理解可以對此作出各種變化、替換和更改，而不脫離由所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍。而且，本申請的范圍并不意圖被限制于說明書中所描述的處理、機(jī)器、產(chǎn)品、物質(zhì)成分、裝置、方法以及步驟的特定實(shí)施例中。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員從本發(fā)明的公開中可以容易地發(fā)現(xiàn)的那樣，現(xiàn)有的或者以后要開發(fā)的執(zhí)行與這里所描述的相應(yīng)實(shí)施例本質(zhì)上相同的功能或者達(dá)到本質(zhì)上相同的結(jié)果的處理、機(jī)器、產(chǎn)品、物質(zhì)成分、裝置、方法或者步驟可以根據(jù)本發(fā)明被使用。因此，所附權(quán)利要求意圖將這樣的處理、機(jī)器、產(chǎn)品、物質(zhì)成分、裝置、方法或者步驟包括在其范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于由所獲取的射線攝影圖像數(shù)據(jù)重建橫截面圖像的方法，所述方法包括獲取所檢驗(yàn)物體的第一區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)；將所獲取的所述第一區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)緩沖器中；在處理所述獲取的所述第一區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)以重建所述第一區(qū)的橫截面圖像之前，獲取所述所檢驗(yàn)物體的第二區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)；以及處理所述獲取的所述第一區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)和所述獲取的所述第二區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)以重建所述物體的所述第一區(qū)和第二區(qū)的至少一個橫截面圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括根據(jù)預(yù)定義的數(shù)據(jù)訪問調(diào)度，執(zhí)行對所述獲取的所述第一區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)和所述獲取的所述第二區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)的所述處理，來以斷層綜合方式重建所述物體的所述第一和第二區(qū)的至少一個橫截面圖像。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，包括并行地獲取所述第一區(qū)的所述射線攝影圖像數(shù)據(jù)和所述第二區(qū)的所述射線攝影圖像數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，包括在第一多探測器陣列獲取所述所檢驗(yàn)物體的所述第一區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)；以及在第二多探測器陣列獲取所述所檢驗(yàn)物體的所述第二區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述獲取所檢驗(yàn)物體的所述第一區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)的步驟包括以第一視角獲取所述第一區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括確定是否所述第一區(qū)的希望數(shù)量的不同視角被存儲到所述數(shù)據(jù)緩沖器中；以及響應(yīng)于確定了所述第一區(qū)的所述希望數(shù)量的不同視角被存儲到所述數(shù)據(jù)緩沖器中，觸發(fā)對所述第一區(qū)的所述射線攝影圖像數(shù)據(jù)的所述處理，以重建其所述的至少一個橫截面圖像。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括向所述數(shù)據(jù)緩沖器存儲所獲取的所述所檢驗(yàn)物體的所述第二區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，包括在處理所述獲取的所述第一區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)以重建所述第一區(qū)的橫截面圖像之前，向所述數(shù)據(jù)緩沖器存儲所獲取的所述所檢驗(yàn)物體的所述第二區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。
9.一種系統(tǒng)，包括圖像獲取系統(tǒng)，可操作以獲取按照所檢驗(yàn)物體的多個不同投影的射線攝影圖像數(shù)據(jù)；至少一個圖像重建處理器，可操作以處理所獲取的射線攝影圖像數(shù)據(jù)來以斷層綜合方式重建所述所檢驗(yàn)物體的橫截面圖像；和數(shù)據(jù)緩沖器，來自所述圖像獲取系統(tǒng)的所獲取的射線攝影圖像數(shù)據(jù)被存儲于所述數(shù)據(jù)緩沖器中，其中所述數(shù)據(jù)緩沖器包括多個區(qū)段，每個區(qū)段用于存儲所述所檢驗(yàn)物體的一個不同投影的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，還包括調(diào)度器，其控制對所述所獲取的射線攝影圖像數(shù)據(jù)的處理，其中，在所述多個不同投影的若干個中的任何一個被所述至少一個圖像重建處理器處理之前，所述多個不同投影的所述若干個的射線攝影圖像數(shù)據(jù)被存儲于所述數(shù)據(jù)緩沖器中。
11.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述多個不同投影包括所述所檢驗(yàn)物體的多個不同區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述多個不同投影包括所述所檢驗(yàn)物體的至少一個區(qū)的多個不同視角的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。
13.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述調(diào)度器可操作以確定是否一個區(qū)的目標(biāo)數(shù)量的不同投影被存儲于所述數(shù)據(jù)緩沖器中，并且一旦確定出所述區(qū)的所述目標(biāo)數(shù)量的不同投影被存儲于所述數(shù)據(jù)緩沖器中，則將所述區(qū)的所述目標(biāo)數(shù)量的不同投影的所述射線攝影圖像數(shù)據(jù)發(fā)給所述至少一個圖像重建處理器。
14.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述圖像獲取系統(tǒng)包括多個多探測器陣列，可操作以同時獲取所述多個不同投影中的若干個。
15.一種系統(tǒng)，包括用于以所檢驗(yàn)物體的至少一個區(qū)的多個不同投影獲取射線攝影圖像數(shù)據(jù)的裝置；用于存儲所述獲取的所述至少一個區(qū)的所述多個不同投影的射線攝影圖像數(shù)據(jù)的裝置；用于處理所述獲取的射線攝影圖像數(shù)據(jù)以以斷層綜合方式重建所述至少一個區(qū)的橫截面圖像的裝置；和裝置，其用于確定所獲取的所述至少一個區(qū)的至少第一區(qū)的目標(biāo)數(shù)量的所述不同投影的射線攝影圖像數(shù)據(jù)是否被存儲于所述用于存儲的裝置中，以及如果所述至少一個區(qū)的所述至少第一區(qū)的所述目標(biāo)數(shù)量的所述不同投影被存儲于所述用于存儲的裝置中，則觸發(fā)由所述處理裝置對所述獲取的所述至少一個區(qū)的所述至少第一區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)的處理。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述多個不同投影包括所述所檢驗(yàn)物體的多個不同區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。
17.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述多個不同投影包括所述所檢驗(yàn)物體的所述至少一個區(qū)的多個不同視角的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。
18.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述用于獲取射線攝影圖像數(shù)據(jù)的裝置包括多個多探測器陣列，可操作以同時獲取所述多個不同投影中的若干個。
19.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述用于存儲的裝置包括具有多個區(qū)段的數(shù)據(jù)緩沖器，每個區(qū)段用于存儲所述所檢驗(yàn)物體的一個不同投影的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。
20.一種方法，包括以多個不同投影對所檢驗(yàn)物體的至少一個區(qū)成像；將所述至少一個區(qū)的至少第一投影的圖像數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)緩沖器的第一區(qū)段中；將所述至少一個區(qū)的至少第二投影的圖像數(shù)據(jù)存儲于所述數(shù)據(jù)緩沖器的第二區(qū)段中；確定所述至少一個區(qū)的至少第一區(qū)的目標(biāo)數(shù)量的不同投影的圖像數(shù)據(jù)是否被存儲于所述數(shù)據(jù)緩沖器中；以及如果確定了所述至少一個區(qū)的所述至少第一區(qū)的所述目標(biāo)數(shù)量的不同投影的圖像數(shù)據(jù)被存儲于所述數(shù)據(jù)緩沖器中，則觸發(fā)對所述至少一個區(qū)的所述至少第一區(qū)的所述圖像數(shù)據(jù)的處理，用于以斷層綜合方式重建所述至少一個區(qū)的所述至少第一區(qū)的橫截面圖像。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述對所述所檢驗(yàn)物體的所述至少一個區(qū)成像的步驟包括同時地獲取所述多個不同投影中的若干個的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，包括將所述獲取的所述多個不同投影中的所述若干個的射線攝影圖像數(shù)據(jù)存儲于所述數(shù)據(jù)緩沖器中。
23.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述以多個不同投影對所檢驗(yàn)物體的至少一個區(qū)成像的步驟包括以第一視角獲取所述至少一個區(qū)的所述至少第一區(qū)的射線攝影圖像數(shù)據(jù)。
24.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述確定所述至少一個區(qū)的至少第一區(qū)的目標(biāo)數(shù)量的不同投影的圖像數(shù)據(jù)是否被存儲于所述數(shù)據(jù)緩沖器中的步驟包括確定用于以斷層綜合方式重建所述至少一個區(qū)的所述至少第一區(qū)的至少一個希望的橫截面圖像的足夠多數(shù)量的不同投影的圖像數(shù)據(jù)是否被存儲于所述數(shù)據(jù)緩沖器中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法使用數(shù)據(jù)緩沖器和數(shù)據(jù)訪問調(diào)度來改善對獲取的所檢驗(yàn)物體的圖像數(shù)據(jù)的管理，所述管理用于以斷層綜合方式處理這些獲取的圖像數(shù)據(jù)，以由其重建所希望的橫截面圖像。一個實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了可通信地耦合于射線攝影成像系統(tǒng)的數(shù)據(jù)緩沖器，該數(shù)據(jù)緩沖器允許存儲所獲取的所檢驗(yàn)物體的多個不同投影的至少一部分的射線攝影圖像數(shù)據(jù)，例如與該物體的一個或者多個不同區(qū)的一個或者多個視角相關(guān)聯(lián)的圖像數(shù)據(jù)，并且所存儲的數(shù)據(jù)可以以后被用于以斷層綜合方式重建所檢驗(yàn)物體的橫截面圖像。
文檔編號G01N23/02GK1591479SQ20041003748
公開日2005年3月9日 申請日期2004年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月29日
發(fā)明者史蒂文·格林鮑姆, 李·A·巴福德, 斯擔(dān)利·T·杰弗森 申請人:安捷倫科技有限公司