多能譜靜態(tài)ct設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種多能譜靜態(tài)CT設備，包括多點分布式的射線發(fā)生裝置，多排探測器及數(shù)據(jù)采集裝置，行李傳送及控制裝置以及多能量投影數(shù)據(jù)處理裝置。本實用新型的目的在于將靜態(tài)CT掃描模式與多能譜分析技術相結(jié)合，既保留靜態(tài)CT原有優(yōu)點，如掃描速度快、機械結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省滑環(huán)和探測器成本等，又可以實現(xiàn)對物質(zhì)成分的識別，對于安全檢查、海關緝私等場合都具有很高的實用價值。
【專利說明】多能譜靜態(tài)CT設備

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及輻射成像檢測【技術領域】，尤其涉及多能譜靜態(tài)CT設備。

【背景技術】
[0002] CT技術由于能夠消除物體重疊的影響，在安全檢查等場合中發(fā)揮了重要作用。傳 統(tǒng)的CT采用滑環(huán)裝置通過X光源和探測器的旋轉(zhuǎn)來獲取不同角度上的投影數(shù)據(jù)，通過重建 方法來獲取斷層圖像，從而獲得被檢測行李物品的內(nèi)部信息。多能譜分析是指利用某種材 料對不同能量的X射線吸收性能上的差異來分辨該材料。CT技術配合多能譜分析技術，使 得目前的行李物品檢查設備可以對被檢物質(zhì)內(nèi)部任意位置的原子序數(shù)和電子密度進行重 建，實現(xiàn)物質(zhì)種類的識別，在爆炸物、毒品等檢測中起到了較好的效果。
[0003] 但是，由于現(xiàn)有的CT裝置在數(shù)據(jù)采集過程中通常采用滑環(huán)旋轉(zhuǎn)，不但掃描速度有 限、體積龐大，而且機械加工精度要求高，成本較高，限制了其在實際中的廣泛應用。近些 年，碳納米管X光管技術進入了實用領域。與傳統(tǒng)光源不同，它無須利用高溫來產(chǎn)生射線， 而是根據(jù)碳納米管尖端放電原理產(chǎn)生陰極射線，打靶產(chǎn)生X光。其優(yōu)點是可以快速開啟和 關閉，且體積更小。把這種X光源排布成環(huán)狀，進行不同角度下對物體的照射，就可以制成 無需旋轉(zhuǎn)的"靜態(tài)CT"，大大提高了射線成像的速度，同時由于省去了滑環(huán)的結(jié)構(gòu)，節(jié)省了成 本，對于安全檢查等領域具有十分重要的意義。
[0004] 經(jīng)過對文獻及專利的查詢，目前尚未發(fā)現(xiàn)在輻射成像系統(tǒng)中綜合應用靜態(tài)CT技 術與多能譜分析技術的報告?，F(xiàn)有靜態(tài)CT系統(tǒng)均為單能系統(tǒng)，僅能重建出被檢物質(zhì)內(nèi)部的 線性衰減系數(shù)，極大限制了其識別能力。而如果采用多能譜技術，實現(xiàn)多能譜的靜態(tài)CT系 統(tǒng)則面臨著一些實際困難。一方面，現(xiàn)有的CT裝置為了實現(xiàn)多能譜分析常采用單一能量X 光源加多能探測器，將探測不同能量X射線的探測器前后放置，射線先進入探測較低能量X 射線的探測器，經(jīng)過能譜整形后進入探測較高能量X射線的探測器。圖1示意了滑環(huán)CT采 用單一能量X光源110加前后放置的雙能探測器120和130實現(xiàn)能譜分析的方法，光源和 探測器可以隨滑環(huán)旋轉(zhuǎn)，探測器不需要覆蓋很大角度，任意一條射線穿過的低能探測器120 和高能探測器130都是一一對應的，易于進行準確的多能譜分析。而靜態(tài)CT取消了滑環(huán)結(jié) 構(gòu)采用分布式光源210,探測器220和230需要覆蓋很大的角度范圍甚至排布成圓環(huán)的形 式，如圖2所示。這樣如果采用前后放置的多能探測器220和230將會導致射線斜射問題， 且不同角度的射線斜射程度各不相同。斜射不僅帶來了高低能數(shù)據(jù)配準的困難，還會加劇 相鄰探測器之間的串擾，造成重建圖像的分辨率下降。
[0005] 另一方面，現(xiàn)有CT實現(xiàn)多能譜分析的也常使用另一類方法，即采用多能X光源加 單能探測器，通過滑環(huán)旋轉(zhuǎn)過程中X光源在多個能量之間高速切換來獲取不同能量下的掃 描，然而這種方法也存在固有的不足。X光源在多個能量之間切換時滑環(huán)在高速旋轉(zhuǎn)，導致 高低能數(shù)據(jù)之間存在著投影角度的偏差，當X光源能量切換的頻率較高時，這個偏差一般 較小可以忽略，而如果把這種方法應用到靜態(tài)CT，則需要將多點源中相鄰的X光源設置為 不同的能量，出于成本、工藝等因素的考慮X光源的數(shù)量不可能非常多，因此高低能數(shù)據(jù)之 間的投影角度偏差將無法忽略，影響了多能譜分析的精度。 實用新型內(nèi)容
[0006] 針對現(xiàn)有技術中的一個或多個問題，提出了一種多能譜靜態(tài)CT設備。
[0007] 在本實用新型的一個方面，提出了一種多能譜靜態(tài)CT設備，包括：傳送機構(gòu)，承載 被檢查物體直線運動；分布式射線源，包括多個射線源點，所述多個射線源點設置在與被檢 查物體的運動方向垂直的平面上，至少部分環(huán)繞所述被檢查物體，并且向著所述被檢查物 體發(fā)出X射線；探測裝置，包括第一排探測器和在所述被檢查物體的運動方向上與所述第 一排探測器相鄰的第二排探測器，所述第一排探測器包括具有第一種能量響應的多個探測 單元，設置在與所述分布式射線源的平面平行的第一平面上，接收穿透所述被檢查物體的 X射線，所述第二排探測器包括具有第二種能量響應的多個探測單元，設置在與所述分布式 射線源的平面平行的第二平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射線；采集裝置，與所述探 測裝置連接，將所述第一排探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字信號，將所述第二排探測 器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字信號；處理裝置，與所述采集裝置連接，基于所述第一數(shù)字 信號和所述第二數(shù)字信號重建被檢查物體的CT圖像。
[0008] 優(yōu)選地，所述第一排探測器和所述第二排探測器中的至少之一具有濾波片。
[0009] 優(yōu)選地，每個射線源點具體為碳納米管X射線管。
[0010] 優(yōu)選地，所述探測裝置還包括在所述被檢查物體的運動方向上與所述第二排探測 器相鄰的第三排探測器，所述第三排探測器包括具有第三種能量響應的多個探測單元，設 置在與所述分布式射線源的平面平行的第三平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射線； 所述采集裝置將所述第三排探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第三數(shù)字信號，將所述第三排探測 器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第三數(shù)字信號；所述處理裝置基于所述第一數(shù)字信號、所述第二數(shù) 字信號和所述第三數(shù)字信號重建被檢查物體的CT圖像。
[0011] 在本實用新型的另一方面，提出了一種多能譜靜態(tài)CT設備，包括：傳送機構(gòu)，承 載被檢查物體直線運動；第一掃描級，包括：第一分布式射線源，包括多個射線源點，所述 多個射線源點設置在與被檢查物體的運動方向垂直的平面上，至少部分環(huán)繞所述被檢查物 體，并且向著所述被檢查物體發(fā)出X射線；第一排探測器，包括具有第一種能量響應的多個 探測單元，設置在與所述第一分布式射線源的平面平行的第一平面上，接收穿透所述被檢 查物體的X射線；第二掃描級，沿著所述被檢查物體的運動方向與所述第一掃描級串聯(lián)設 置，所述第二掃描級包括：第二分布式射線源，包括多個射線源點，所述多個射線源點設置 在與被檢查物體的運動方向垂直的平面上，至少部分環(huán)繞所述被檢查物體，并且向著所述 被檢查物體發(fā)出X射線；第二排探測器，包括具有第二種能量響應的多個探測單元，設置在 與所述第二分布式射線源的平面平行的第二平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射線； 采集裝置，與所述第一排探測器和所述第二排探測器連接，將所述第一排探測器探測的X 射線轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字信號，將所述第二排探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字信號；處理 裝置，與所述采集裝置連接，基于所述第一數(shù)字信號和所述第二數(shù)字信號重建被檢查物體 的CT圖像。
[0012] 在本實用新型的再一方面，提出了一種多能譜靜態(tài)CT設備，包括：傳送機構(gòu)，承 載被檢查物體直線運動；第一掃描級，包括：第一分布式射線源，包括多個射線源點，所述 多個射線源點設置在與被檢查物體的運動方向垂直的平面上，至少部分環(huán)繞所述被檢查物 體，并且向著所述被檢查物體發(fā)出X射線；第一排探測器，包括具有第一種能量響應的多個 探測單元，設置在與所述第一分布式射線源的平面平行的第一平面上，接收穿透所述被檢 查物體的X射線；第二排探測器，包括具有第二種能量響應的多個探測單元，設置在與所述 第一分布式射線源的平面平行的第二平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射線；第二掃 描級，沿著所述被檢查物體的運動方向與所述第一掃描級串聯(lián)設置，所述第二掃描級包括： 第二分布式射線源，包括多個射線源點，所述多個射線源點設置在與被檢查物體的運動方 向垂直的平面上，至少部分環(huán)繞所述被檢查物體，并且向著所述被檢查物體發(fā)出X射線；第 三排探測器，包括具有第一種能量響應的多個探測單元，設置在與所述第二分布式射線源 的平面平行的第三平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射線；第四排探測器，包括具有 第二種能量響應的多個探測單元，設置在與所述第二分布式射線源的平面平行的第四平面 上，接收穿透所述被檢查物體的X射線；采集裝置，與所述第一排探測器、所述第二排探測 器、所述第三排探測器器、和所述第四排探測器連接，將所述第一排探測器探測的X射線轉(zhuǎn) 換為第一數(shù)字信號，將所述第二排探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字信號，將所述第三 排探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第三數(shù)字信號，將所述第四排探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第 四數(shù)字信號；處理裝置，與所述采集裝置連接，基于所述第一數(shù)字信號、所述第二數(shù)字信號、 所述第三數(shù)字信號、和所述第四數(shù)字信號之一重建被檢查物體的CT圖像。
[0013] 優(yōu)選地，所述第一掃描級還包括在所述被檢查物體的運動方向上與所述第二排探 測器相鄰的第五排探測器，所述第五排探測器包括具有第三種能量響應的多個探測單元， 設置在與所述分布式射線源的平面平行的第三平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射 線.
[0014] 所述第二掃描級還包括在所述被檢查物體的運動方向上與所述第四排探測器相 鄰的第六排探測器，所述第六排探測器包括具有第三種能量響應的多個探測單元，設置在 與所述分布式射線源的平面平行的第四平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射線；
[0015] 所述采集裝置將所述第五和第六排探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第五和第六數(shù)字 信號；
[0016] 所述處理裝置基于所述第一至第六數(shù)字信號重建被檢查物體的CT圖像。
[0017] 根據(jù)上述的多能譜靜態(tài)CT系統(tǒng)，解決了將多能譜分析技術應用到靜態(tài)CT所面臨 的上述問題，從而不需要滑環(huán)旋轉(zhuǎn)即可快速得到準確完備的多能量投影數(shù)據(jù)。此外，該系統(tǒng) 能重建出被檢物質(zhì)的原子序數(shù)和電子密度圖像，圖像質(zhì)量更好、違禁品識別能力更強、成本 更低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 為了更好的理解本實用新型，將根據(jù)以下附圖對本實用新型的實施例進行描述：
[0019] 圖1為現(xiàn)有的CT設備的滑環(huán)結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0020] 圖2為現(xiàn)有的雙能CT設備的滑環(huán)結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0021] 圖3為根據(jù)本實用新型一實施例的CT設備的結(jié)構(gòu)框圖；
[0022] 圖4A為根據(jù)本實用新型一實施例的CT設備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖4B為如圖4A所示的CT設備中掃描級的側(cè)視圖；
[0024] 圖5為根據(jù)本實用新型另一實施例的CT設備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖6為根據(jù)本實用新型又一實施例的CT設備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 附圖沒有對實施例的所有結(jié)構(gòu)進行顯示。貫穿所有附圖相同的附圖標記表示相同 或相似的部件或特征。

【具體實施方式】
[0027] 下面將詳細描述本實用新型的具體實施例，應當注意，這里描述的實施例只用于 舉例說明，并不用于限制本實用新型。在以下描述中，為了提供對本實用新型的透徹理解， 闡述了大量特定細節(jié)。然而，對于本領域普通技術人員顯而易見的是：不必采用這些特定細 節(jié)來實行本實用新型。在其他實例中，為了避免混淆本實用新型，未具體描述公知的電路、 材料或方法。
[0028] 在整個說明書中，對" 一個實施例"、"實施例"、" 一個示例"或"示例"的提及意味 著：結(jié)合該實施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本實用新型至少一個實施 例中。因此，在整個說明書的各個地方出現(xiàn)的短語"在一個實施例中"、"在實施例中"、"一個 示例"或"示例"不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當?shù)慕M合和/或子組 合將特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領域普通技術人 員應當理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。應當 理解，當稱元件"耦接到"或"連接到"另一元件時，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或 者可以存在中間元件。相反，當稱元件"直接耦接到"或"直接連接到"另一元件時，不存在 中間元件。相同的附圖標記指示相同的元件。這里使用的術語"和/或"包括一個或多個 相關列出的項目的任何和所有組合。
[0029] 為了解決多能譜靜態(tài)CT系統(tǒng)的上述問題，例如不需要滑環(huán)旋轉(zhuǎn)即可快速得到準 確完備的多能量投影數(shù)據(jù)，本實用新型的實施例提出了一種多能譜靜態(tài)CT設備，如圖3所 示。該設備包括：傳送機構(gòu)32、分布式射線源31、探測裝置33、采集裝置34和處理裝置35。 傳送機構(gòu)32承載被檢查物體直線運動。
[0030] 分布式射線源31包括多個射線源點，所述多個射線源點設置在與被檢查物體的 運動方向垂直的平面上，至少部分環(huán)繞所述被檢查物體，并且向著所述被檢查物體發(fā)出X 射線。例如，每個射線源點具體為碳納米管X射線管。
[0031] 在一些實施例中，分布式射線源31由多個分布式的X光源組成，每個X光源的出 束能量可以設定，X光源的出束順序可以設定。X光源排布在一個或多個平面上，每個平面 上的X光源視為一組。同組的X光源設定為相同的出束能量，不同組的X光源設定為不同 的出束能量。X光源可以排布為連續(xù)或不連續(xù)的多段直線或弧線，但每組X光源的排布是完 全相同的，保證多能量數(shù)據(jù)之間沒有投影角度偏差。
[0032] 探測裝置33包括第一排探測器和在所述被檢查物體的運動方向上與所述第一排 探測器相鄰的第二排探測器，所述第一排探測器包括具有第一種能量響應的多個探測單 元，設置在與所述分布式射線源的平面平行的第一平面上，接收穿透所述被檢查物體的X 射線，所述第二排探測器包括具有第二種能量響應的多個探測單元，設置在與所述分布式 射線源的平面平行的第二平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射線。
[0033] 在一些實施例中，每一個X光源排布的平面都對應一組多排探測器，每一排探測 器的探測單元可以排布為連續(xù)或不連續(xù)的多段直線或弧線，探測器各排沿著被檢物質(zhì)的運 動方向平行布置，避免了沿射線方向前后放置所導致的射線斜射問題。多排探測器的每一 排探測單元可以借助于不同的探測材料或厚度或者探測器前擋不同濾波片的方式，實現(xiàn)對 該組X光源所發(fā)射的X射線的不同能量響應的探測（X射線能量范圍是0到出束能量的設 定值）。例如，第一排探測器和第二排探測器中的至少之一具有濾波片。第一種能量響應 主要響應X射線中的低能成分，第二種能量響應主要響應X射線中的高能成分，并且所述處 理裝置基于所述第一數(shù)字信號和所述第二數(shù)字信號重建所述被檢查物體的高能衰減系數(shù) 圖像和低能衰減系數(shù)圖像。由于不同組的X光源被設定為不同的出束能量，對應2組及以 上X光源的多排探測器就能夠探測更多的能量范圍和能量段，獲得更加準確精細的多能譜 分析結(jié)果。
[0034] 在一些實施例中，第一排探測器和第二排探測器中的至少之一具有濾波片。
[0035] 采集裝置34與所述探測裝置33連接，將所述第一排探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換為 第一數(shù)字信號，將所述第二排探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字信號。采集裝置34對所 有探測單元輸出的電信號進行高速采樣并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，傳送到處理裝置35。
[0036] 處理裝置35與所述采集裝置34連接，基于所述第一數(shù)字信號和所述第二數(shù)字信 號重建被檢查物體的CT圖像。例如，處理裝置35基于所述第一數(shù)字信號和第二數(shù)字信號 重建所述被檢查物體的原子序數(shù)值和電子密度值。
[0037] 此外，在一些實施例中，行李傳送機構(gòu)及控制裝置負責傳送被檢物質(zhì)通過由分布 式射線源、探測裝置及采集裝置包圍的成像區(qū)域，控制每個X光源按設定的出束能量和出 束順序工作，控制多排探測器和數(shù)據(jù)采集裝置依據(jù)設定的時間間隔或外部觸發(fā)信號進行高 速采樣。
[0038] 使用2組及以上X光源的系統(tǒng)需要額外處理多個成像面的數(shù)據(jù)配準問題，行李傳 送及控制裝置可以為每組采樣提供被檢物質(zhì)的位置索引或時間索引，結(jié)合幾個成像面之間 的距離或者被檢物質(zhì)通過幾個成像面的時間差，數(shù)據(jù)處理裝置就能夠提取出配準的多能量 投影數(shù)據(jù)。
[0039] 處理裝置35負責從多能量投影數(shù)據(jù)中重建出被檢物質(zhì)的三維原子序數(shù)圖像和電 子密度圖像。
[0040] 以雙能投影數(shù)據(jù)為例，從雙能探測器獲取掃描的高低能投影數(shù)據(jù)記作Pl和P 2。先 對數(shù)據(jù)進行預處理和校正，比如本底和增益校正、探測器壞道校正等。然后采用基材料分解 方法對重排后得到的扇束投影數(shù)據(jù)進行雙能分解，分解到不同基材料下的雙能分解系數(shù)Ai 和A2，對這兩個系數(shù)分別使用CT重建算法進行重建，得到重建結(jié)果ai和a2。之后，根據(jù)如 下公式求解出原子序數(shù)Z和電子密度P e的分布值： 「 η 7_「αιΑ；|Ζ| +?2A:?.Z2 f/3.5
[0041] Z _ [-J aiPel ^aiPe2 (1)
[0042] P e = aj P el+a2 P e2 (2)
[0043] 該公式中，Zi和Z2分別為兩種基材料的原子序數(shù)值，P el和P ?分別為兩種基材 料的電子密度值。上述雙能重建方法中先將投影數(shù)據(jù)分解，再進行重建，因此也稱這類方法 為前處理算法，此外也可以使用后處理方法來實現(xiàn)，即先將高低能投影數(shù)據(jù)分別進行CT重 建，再根據(jù)重建得到的高低能衰減系數(shù)圖像計算材料信息分布圖像，這種方法通常具備計 算簡單快速的優(yōu)點，在掃描對象材料變化范圍較小時，后處理重建方法可以得到較高的精 度。
[0044] 圖4A為根據(jù)本實用新型一實施例的CT設備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4B為如圖4A所示 的CT設備中掃描級的側(cè)視圖。
[0045] 如圖4A和圖4B所示，該例所示的多能譜靜態(tài)CT成像系統(tǒng)使用了 1組分布式的X 光源A，分布式X光源A的所有X光源設定相同的出束能量，與分布式X光源A對應的2排 探測器平行分布在2個緊鄰的平面上，分別是高能量探測器B和低能量探測器C。
[0046] 圖5為根據(jù)本實用新型另一實施例的CT設備的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，該例所 示的多能譜靜態(tài)CT成像系統(tǒng)包括兩個掃描級，第一掃描級和第二掃描級分別使用分布式 的X光源A和分布式X光源D。分布式X光源A和D的X光源的排布完全相同，分布式X光 源A的所有X光源設定相同的出束能量，分布式X光源D的所有X光源設定相同的出束能 量，分布式X光源A和D的X光源出束能量不同。2排探測器B和E平行分布在2個平面 上，分別與分布式X光源A和分布式X光源D對應。
[0047] 在該實施例中，傳送機構(gòu)32承載被檢查物體直線運動。第一掃描級包括第一分布 式射線源和第一排探測器。第一分布式射線源，包括多個射線源點，所述多個射線源點設置 在與被檢查物體的運動方向垂直的平面上，至少部分環(huán)繞所述被檢查物體，并且向著所述 被檢查物體發(fā)出X射線。第一排探測器包括具有第一種能量響應的多個探測單元，設置在 與所述第一分布式射線源的平面平行的第一平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射線。 [0048] 第二掃描級沿著所述被檢查物體的運動方向與所述第一掃描級串聯(lián)設置，所述第 二掃描級包括第二分布式射線源和第二排探測器。
[0049] 第二分布式射線源包括多個射線源點，所述多個射線源點設置在與被檢查物體的 運動方向垂直的平面上，至少部分環(huán)繞所述被檢查物體，并且向著所述被檢查物體發(fā)出X 射線；第二排探測器，包括具有第二種能量響應的多個探測單元，設置在與所述第二分布式 射線源的平面平行的第二平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射線。
[0050] 該實施例中，采集裝置34與所述第一排探測器和所述第二排探測器連接，將所 述第一排探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字信號，將所述第二排探測器探測的X射線轉(zhuǎn) 換為第二數(shù)字信號。處理裝置35與采集裝置34連接，基于所述第一數(shù)字信號和所述第二 數(shù)字信號重建被檢查物體的CT圖像。
[0051] 圖6為根據(jù)本實用新型又一實施例的CT設備的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，該例所 示的多能譜靜態(tài)CT成像系統(tǒng)包含兩個掃描級，第一掃描級和第二掃描級分別使用了分布 式的X光源A和分布式X光源D。分布式X光源A的所有X光源設定相同的出束能量，分 布式X光源D的所有X光源設定相同的出束能量，并保持分布式X光源A和D的X光源出 束能量不同，分布式X光源A和D的X光源的排布完全相同。4排探測器B、C、E、F平行分 布在4個平面上。與分布式X光源A對應的2排探測器B和C緊鄰，且具有不同能量響應， 用于探測分布式X光源A所發(fā)射的X射線。與分布式X光源D對應的2排探測器E和F緊 鄰，且具有不同能量響應，用于探測分布式X光源D所發(fā)射的X射線。
[0052] 在該實施例中，傳送機構(gòu)32承載被檢查物體直線運動。第一掃描級包括第一分布 式射線源、第一排探測器和第二排探測器。
[0053] 第一分布式射線源包括多個射線源點，所述多個射線源點設置在與被檢查物體的 運動方向垂直的平面上，至少部分環(huán)繞所述被檢查物體，并且向著所述被檢查物體發(fā)出X 射線。第一排探測器，包括具有第一種能量響應的多個探測單元，設置在與所述第一分布式 射線源的平面平行的第一平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射線。第二排探測器，包括 具有第二種能量響應的多個探測單元，設置在與所述第一分布式射線源的平面平行的第二 平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射線；
[0054] 第二掃描級沿著所述被檢查物體的運動方向與所述第一掃描級串聯(lián)設置，所述第 二掃描級包括第二分布式射線源、第三排探測器和第四排探測器。
[0055] 第二分布式射線源包括多個射線源點，所述多個射線源點設置在與被檢查物體的 運動方向垂直的平面上，至少部分環(huán)繞所述被檢查物體，并且向著所述被檢查物體發(fā)出X 射線。第三排探測器，包括具有第一種能量響應的多個探測單元，設置在與所述第二分布式 射線源的平面平行的第三平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射線。第四排探測器，包括 具有第二種能量響應的多個探測單元，設置在與所述第二分布式射線源的平面平行的第四 平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射線。
[0056] 采集裝置34與所述第一排探測器、所述第二排探測器、所述第三排探測器器、和 所述第四排探測器連接，將所述第一排探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字信號，將所述 第二排探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字信號，將所述第三排探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換 為第三數(shù)字信號，將所述第四排探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第四數(shù)字信號。
[0057] 處理裝置35與所述采集裝置34連接，基于所述第一數(shù)字信號、所述第二數(shù)字信 號、所述第三數(shù)字信號、和所述第四數(shù)字信號之一重建被檢查物體的CT圖像。
[0058] 雖然在上述的實施例中，CT設備的每一掃描級都包括兩排探測器陣列，但是本領 域的技術人員應該想到，可以使用更多數(shù)目的探測器陣列。同樣，在第一掃描級中包括平行 的第三排探測器，在第二掃描機中包括第四排探測器。此外，在一些實施例中，第一分布式 射線源的射線能譜與第二分布式射線源的射線能譜可以相同也可以根據(jù)不同的需要設置 為不同，或者部分重疊。
[0059] 上述實施例所提出的多能譜靜態(tài)CT成像系統(tǒng)使用分布式的X光源從不同角度對 行李物品進行照射，省去了現(xiàn)有CT系統(tǒng)中的高速旋轉(zhuǎn)滑環(huán)，安全性可靠性高，降低了系統(tǒng) 成本，提高了掃描速度，同時結(jié)合多能譜分析技術，能夠獲取行李物品內(nèi)部任意位置的原子 序數(shù)和電子密度，從而為查危、查私等后續(xù)應用提供了更多更直觀的信息，對快速準確的檢 查爆炸物、易燃物、毒品等違禁物品具有十分重要的意義。
[0060] 該實施例的方案不僅在于將靜態(tài)CT技術與多能譜分析技術相結(jié)合，更在于對系 統(tǒng)中分布式X光源以及多排探測器的巧妙設計和排布，從而避免了基于滑環(huán)的CT系統(tǒng)的多 能譜實現(xiàn)方法在靜態(tài)CT系統(tǒng)中出現(xiàn)的射線斜射問題以及多能量數(shù)據(jù)之間的投影角度偏 差問題，從而保證了 CT重建圖像的分辨率和能譜分析結(jié)果的精度。
[0061] 以上的詳細描述通過使用方框圖、流程圖和/或示例，已經(jīng)闡述了成像系統(tǒng)和方 法的眾多實施例。在這種方框圖、流程圖和/或示例包含一個或多個功能和/或操作的情況 下，本領域技術人員應理解，這種方框圖、流程圖或示例中的每一功能和/或操作可以通過 各種硬件、軟件、固件或?qū)嵸|(zhì)上它們的任意組合來單獨和/或共同實現(xiàn)。在一個實施例中， 本實用新型的實施例所述主題的若干部分可以通過專用集成電路（ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣 列（FPGA)、數(shù)字信號處理器（DSP)、或其他集成格式來實現(xiàn)。然而，本領域技術人員應認識 至IJ，這里所公開的實施例的一些方面在整體上或部分地可以等同地實現(xiàn)在集成電路中，實 現(xiàn)為在一臺或多臺計算機上運行的一個或多個計算機程序（例如，實現(xiàn)為在一臺或多臺計 算機系統(tǒng)上運行的一個或多個程序），實現(xiàn)為在一個或多個處理器上運行的一個或多個程 序（例如，實現(xiàn)為在一個或多個微處理器上運行的一個或多個程序），實現(xiàn)為固件，或者實 質(zhì)上實現(xiàn)為上述方式的任意組合，并且本領域技術人員根據(jù)本公開，將具備設計電路和/ 或?qū)懭胲浖?或固件代碼的能力。此外，本領域技術人員將認識到，本公開所述主題的機 制能夠作為多種形式的程序產(chǎn)品進行分發(fā)，并且無論實際用來執(zhí)行分發(fā)的信號承載介質(zhì)的 具體類型如何，本公開所述主題的示例性實施例均適用。信號承載介質(zhì)的示例包括但不限 于：可記錄型介質(zhì)，如軟盤、硬盤驅(qū)動器、緊致盤（⑶）、數(shù)字通用盤（DVD)、數(shù)字磁帶、計算機 存儲器等；以及傳輸型介質(zhì)，如數(shù)字和/或模擬通信介質(zhì)（例如，光纖光纜、波導、有線通信 鏈路、無線通信鏈路等）。
[0062] 雖然已參照幾個典型實施例描述了本實用新型，但應當理解，所用的術語是說明 和示例性、而非限制性的術語。由于本實用新型能夠以多種形式具體實施而不脫離實用新 型的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應當理解，上述實施例不限于任何前述的細節(jié)，而應在隨附權利要求 所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型 都應為隨附權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1. 一種多能譜靜態(tài)CT設備，其特征在于，包括： 傳送機構(gòu),承載被檢查物體直線運動； 分布式射線源，包括多個射線源點，所述多個射線源點設置在與被檢查物體的運動方 向垂直的平面上，至少部分環(huán)繞所述被檢查物體，并且向著所述被檢查物體發(fā)出X射線； 探測裝置，包括第一排探測器和在所述被檢查物體的運動方向上與所述第一排探測器 相鄰的第二排探測器，所述第一排探測器包括具有第一種能量響應的多個探測單元，設置 在與所述分布式射線源的平面平行的第一平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射線，所 述第二排探測器包括具有第二種能量響應的多個探測單元，設置在與所述分布式射線源的 平面平行的第二平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射線； 采集裝置，與所述探測裝置連接，將所述第一排探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字 信號，將所述第二排探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字信號； 處理裝置，與所述采集裝置連接，基于所述第一數(shù)字信號和所述第二數(shù)字信號重建被 檢查物體的CT圖像。
2. 如權利要求1所述的CT設備，其特征在于，所述第一排探測器和所述第二排探測器 中的至少之一具有濾波片。
3. 如權利要求1所述的CT設備，其特征在于，每個射線源點具體為碳納米管X射線管。
4. 如權利要求1所述的CT設備，其特征在于，所述探測裝置還包括在所述被檢查物體 的運動方向上與所述第二排探測器相鄰的第三排探測器，所述第三排探測器包括具有第三 種能量響應的多個探測單元，設置在與所述分布式射線源的平面平行的第三平面上，接收 穿透所述被檢查物體的X射線； 所述采集裝置將所述第三排探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第三數(shù)字信號，將所述第三排 探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第三數(shù)字信號； 所述處理裝置基于所述第一數(shù)字信號、所述第二數(shù)字信號和所述第三數(shù)字信號重建被 檢查物體的CT圖像。
5. -種多能譜靜態(tài)CT設備，其特征在于，包括： 傳送機構(gòu),承載被檢查物體直線運動； 第一掃描級，包括： 第一分布式射線源，包括多個射線源點，所述多個射線源點設置在與被檢查物體的運 動方向垂直的平面上，至少部分環(huán)繞所述被檢查物體，并且向著所述被檢查物體發(fā)出X射 線. 第一排探測器，包括具有第一種能量響應的多個探測單元，設置在與所述第一分布式 射線源的平面平行的第一平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射線； 第二掃描級，沿著所述被檢查物體的運動方向與所述第一掃描級串聯(lián)設置，所述第二 掃描級包括： 第二分布式射線源，包括多個射線源點，所述多個射線源點設置在與被檢查物體的運 動方向垂直的平面上，至少部分環(huán)繞所述被檢查物體，并且向著所述被檢查物體發(fā)出X射 線. 第二排探測器，包括具有第二種能量響應的多個探測單元，設置在與所述第二分布式 射線源的平面平行的第二平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射線； 采集裝置，與所述第一排探測器和所述第二排探測器連接，將所述第一排探測器探測 的X射線轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字信號，將所述第二排探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字信號； 處理裝置，與所述采集裝置連接，基于所述第一數(shù)字信號和所述第二數(shù)字信號重建被 檢查物體的CT圖像。
6. -種多能譜靜態(tài)CT設備，其特征在于，包括： 傳送機構(gòu),承載被檢查物體直線運動； 第一掃描級，包括： 第一分布式射線源，包括多個射線源點，所述多個射線源點設置在與被檢查物體的運 動方向垂直的平面上，至少部分環(huán)繞所述被檢查物體，并且向著所述被檢查物體發(fā)出X射 線. 第一排探測器，包括具有第一種能量響應的多個探測單元，設置在與所述第一分布式 射線源的平面平行的第一平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射線； 第二排探測器，包括具有第二種能量響應的多個探測單元，設置在與所述第一分布式 射線源的平面平行的第二平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射線； 第二掃描級，沿著所述被檢查物體的運動方向與所述第一掃描級串聯(lián)設置，所述第二 掃描級包括： 第二分布式射線源，包括多個射線源點，所述多個射線源點設置在與被檢查物體的運 動方向垂直的平面上，至少部分環(huán)繞所述被檢查物體，并且向著所述被檢查物體發(fā)出X射 線. 第三排探測器，包括具有第一種能量響應的多個探測單元，設置在與所述第二分布式 射線源的平面平行的第三平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射線； 第四排探測器，包括具有第二種能量響應的多個探測單元，設置在與所述第二分布式 射線源的平面平行的第四平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射線； 采集裝置，與所述第一排探測器、所述第二排探測器、所述第三排探測器器、和所述第 四排探測器連接，將所述第一排探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字信號，將所述第二排 探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字信號，將所述第三排探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第三 數(shù)字信號，將所述第四排探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第四數(shù)字信號； 處理裝置，與所述采集裝置連接，基于所述第一數(shù)字信號、所述第二數(shù)字信號、所述第 三數(shù)字信號、和所述第四數(shù)字信號之一重建被檢查物體的CT圖像。
7. 如權利要求6所述的CT設備，其特征在于， 所述第一掃描級還包括在所述被檢查物體的運動方向上與所述第二排探測器相鄰的 第五排探測器，所述第五排探測器包括具有第三種能量響應的多個探測單元，設置在與所 述分布式射線源的平面平行的第三平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射線； 所述第二掃描級還包括在所述被檢查物體的運動方向上與所述第四排探測器相鄰的 第六排探測器，所述第六排探測器包括具有第三種能量響應的多個探測單元，設置在與所 述分布式射線源的平面平行的第四平面上，接收穿透所述被檢查物體的X射線； 所述采集裝置將所述第五和第六排探測器探測的X射線轉(zhuǎn)換為第五和第六數(shù)字信號； 所述處理裝置基于所述第一至第六數(shù)字信號重建被檢查物體的CT圖像。
【文檔編號】G01V5/00GK203909313SQ201320879188
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權日:2013年12月27日
【發(fā)明者】陳志強, 張麗, 黃清萍, 孫運達, 金鑫, 楊濤, 沈樂, 趙驥 申請人:清華大學, 同方威視技術股份有限公司