專(zhuān)利名稱(chēng)：用于利用成像系統(tǒng)生成關(guān)注區(qū)域的三維模型的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成像系統(tǒng)，該成像系統(tǒng)被構(gòu)造成利用多個(gè)二維圖像生成目標(biāo)對(duì)象的關(guān)注區(qū)域的三維模型。更具體地，本發(fā)明涉及一種X-射線(xiàn)成像系統(tǒng)，該X-射線(xiàn)成像系統(tǒng)使用具有已知幾何形狀的基準(zhǔn)標(biāo)記以允許利用廉價(jià)的成像設(shè)備獲得高質(zhì)量的三維模型。
背景技術(shù)：
檢查電路部件及其安裝以檢查缺陷的存在或以便確定缺陷的原因是必要的。一種用于檢查集成電路部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其在印刷電路板上的安裝的已知技術(shù)是X-射線(xiàn)成像。來(lái)自X-射線(xiàn)源的X-射線(xiàn)穿過(guò)電路板上的關(guān)注區(qū)域，并且所產(chǎn)生的X-射線(xiàn)圖像或投影被在電路板的與X-射線(xiàn)源相反的側(cè)上的X-射線(xiàn)檢測(cè)器檢測(cè)。這產(chǎn)生穿過(guò)關(guān)注區(qū)域的二維圖像或片段。X-射線(xiàn)源產(chǎn)生具有穿過(guò)關(guān)注區(qū)域的足夠能量同時(shí)還具有在所得到的圖像內(nèi)產(chǎn)生明顯反差的足夠低的能量的X-射線(xiàn)。這種二維成像技術(shù)是有效的，但是通常提供不充足的信息。例如，可能存在遮蔽穿過(guò)關(guān)注區(qū)域的期望視圖的物體，或可能簡(jiǎn)單地是關(guān)注區(qū)域足夠地復(fù)雜以需要在三維中復(fù)查。關(guān)注區(qū)域可以是部件的全部或僅部分，或可以是多個(gè)部件。可以通過(guò)利用層析X射線(xiàn)照相組合技術(shù)組合穿過(guò)關(guān)注區(qū)域的從不同視角或投影取得的多個(gè)二維圖像來(lái)獲得關(guān)注區(qū)域的三維模型。所得到的三維模型允許用戶(hù)檢驗(yàn)穿過(guò)關(guān)注區(qū)域的任何平面，以檢查三維圖像來(lái)發(fā)現(xiàn)缺陷諸如空穴。然而，為了從層析X射線(xiàn)照相組合獲得良好的結(jié)果，有必要高精度地了解X-射線(xiàn)源、關(guān)注區(qū)域和檢測(cè)器的相對(duì)位置和定向。因?yàn)樵诒皇褂玫臄?shù)學(xué)公式中需要該幾何信息，所以在層析X射線(xiàn)照相組合中組合二維圖像的方式依賴(lài)于該幾何信息。結(jié)果，現(xiàn)有的層析X射線(xiàn)照相組合系統(tǒng)需要高精度機(jī)械系統(tǒng)，該機(jī)械系統(tǒng)用于使系統(tǒng)的元件即X-射線(xiàn)源、關(guān)注區(qū)域和檢測(cè)器相對(duì)于彼此移動(dòng)。對(duì)高精度機(jī)械設(shè)備的這種需要使得層析X射線(xiàn)照相組合X-射線(xiàn)成像系統(tǒng)比二維X-射線(xiàn)成像系統(tǒng)更加昂貴。期望提供一種相對(duì)廉價(jià)的成像系統(tǒng)，該成像系統(tǒng)能夠提供關(guān)注區(qū)域的有用層析X射線(xiàn)照相組合模型。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的第一方面，提供了一種在例如層析X射線(xiàn)照相組合系統(tǒng)中生成目標(biāo)對(duì)象的關(guān)注區(qū)域的三維表示的方法。該方法包括以下步驟:a)識(shí)別在目標(biāo)對(duì)象的關(guān)注區(qū)域中的或在可移動(dòng)表面上的基準(zhǔn)標(biāo)記，所述可移動(dòng)表面相對(duì)于關(guān)注區(qū)域被固定，所述基準(zhǔn)標(biāo)記具有已知的幾何形狀；b)當(dāng)關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記位于相對(duì)于輻射源的第一位置并且檢測(cè)器位于相對(duì)于輻射源的第一檢測(cè)器位置時(shí)，通過(guò)利用檢測(cè)器檢測(cè)來(lái)自輻射源的輻射而產(chǎn)生基準(zhǔn)標(biāo)記的第一圖像和關(guān)注區(qū)域的第一圖像；c)相對(duì)于輻射源將基準(zhǔn)標(biāo)記和關(guān)注區(qū)域移動(dòng)到相對(duì)于輻射源的第二位置，并且將檢測(cè)器移動(dòng)到相對(duì)于輻射源的第二檢測(cè)器位置；d)當(dāng)關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記位于相對(duì)于輻射源的第二位置并且檢測(cè)器位于相對(duì)于輻射源的第二檢測(cè)器位置時(shí)，通過(guò)利用檢測(cè)器檢測(cè)來(lái)自輻射源的輻射，來(lái)產(chǎn)生基準(zhǔn)標(biāo)記的第二圖像和關(guān)注區(qū)域的第二圖像；e)利用基準(zhǔn)標(biāo)記的第二圖像與關(guān)于基準(zhǔn)標(biāo)記的預(yù)期的第二圖像的信息的比較，來(lái)生成關(guān)于關(guān)注區(qū)域的校正的第二圖像數(shù)據(jù)；以及f)利用用于關(guān)注區(qū)域的第一圖像或校正的第一圖像數(shù)據(jù)和校正的第二圖像數(shù)據(jù)，來(lái)生成關(guān)注區(qū)域的三維表示。根據(jù)第一方面的方法允許通過(guò)在成像過(guò)程期間對(duì)位置不精確性進(jìn)行校正而使用相對(duì)不精確的且相應(yīng)地便宜的定位機(jī)構(gòu)。通常，輻射源是靜止的并且目標(biāo)對(duì)象和檢測(cè)器相對(duì)于輻射源移動(dòng)經(jīng)過(guò)預(yù)定位置。根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法使用在目標(biāo)對(duì)象的關(guān)注區(qū)域上或附近的具有已知幾何形狀的基準(zhǔn)標(biāo)記來(lái)調(diào)節(jié)關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記的捕捉圖像，以補(bǔ)償在檢測(cè)器和關(guān)注區(qū)域相對(duì)于輻射源的定位中的不精確性。在該方法中，關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記這兩者均移動(dòng)經(jīng)過(guò)預(yù)定位置。在每個(gè)預(yù)定位置處，輻射源、關(guān)注區(qū)域(和基準(zhǔn)標(biāo)記)和檢測(cè)器之間的預(yù)期空間關(guān)系是已知的?；鶞?zhǔn)標(biāo)記的幾何形狀是已知的(或者假定為已知)。利用該信息，連同基準(zhǔn)標(biāo)記的已知的或測(cè)量的初始位置，能夠關(guān)于基準(zhǔn)標(biāo)記和檢測(cè)器的每個(gè)預(yù)定位置計(jì)算基準(zhǔn)標(biāo)記的預(yù)期圖像。隨后能夠計(jì)算圖像變換，以在每個(gè)預(yù)定位置處建立基準(zhǔn)標(biāo)記的捕捉圖像到基準(zhǔn)標(biāo)記的預(yù)期圖像的映射。該圖像變換隨后能夠用于變換每個(gè)預(yù)定位置處的關(guān)注區(qū)域的捕捉圖像，以便關(guān)于每個(gè)預(yù)定位置產(chǎn)生關(guān)注區(qū)域的相應(yīng)的校正圖像。實(shí)際上，圖像被變換成對(duì)應(yīng)于在成像系統(tǒng)的元件在每個(gè)預(yù)定位置處處于理想的空間關(guān)系的情況下利用成像系統(tǒng)的元件所取得的圖像。隨后通過(guò)層析X射線(xiàn)照相組合技術(shù)組合這些關(guān)于每個(gè)預(yù)定位置的校正圖像，以產(chǎn)生關(guān)注區(qū)域的三維模型或圖像。因此，該方法允許層析X射線(xiàn)照相組合技術(shù)與用于產(chǎn)生二維圖像的現(xiàn)有的X射線(xiàn)成像機(jī)器一起使用，所述現(xiàn)有的X射線(xiàn)成像機(jī)器另外地不具有足夠精確的機(jī)械定位部件以產(chǎn)生良好質(zhì)量的三維圖像。在現(xiàn)有的層析X射線(xiàn)照相組合系統(tǒng)中，需要在檢測(cè)器上的像素的分?jǐn)?shù)內(nèi)，通常在微米的分?jǐn)?shù)內(nèi)精確地知道檢測(cè)器和目標(biāo)對(duì)象的位置。這需要高精度地加工運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的所有機(jī)械部件以實(shí)現(xiàn)非常緊的公差。這是層析X射線(xiàn)照相組合機(jī)器的成本的主要因素。該緊的公差對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)是不需要的，并且相應(yīng)地，該方法向用戶(hù)提供顯著的成本節(jié)省。該方法可以包括:將在關(guān)注區(qū)域內(nèi)已經(jīng)存在的特征識(shí)別作為基準(zhǔn)標(biāo)記。例如，在關(guān)注區(qū)域內(nèi)的焊球或焊球陣列可以被選擇為基準(zhǔn)標(biāo)記。每個(gè)焊球可以被假定為是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的，并且在第一圖像內(nèi)確定其尺寸(且如過(guò)使用了果球的陣列，則在第一圖像內(nèi)確定其空間關(guān)系)。利用該信息，計(jì)算該基準(zhǔn)標(biāo)記將在關(guān)注區(qū)域的投影內(nèi)如何顯現(xiàn)是簡(jiǎn)單的，所述關(guān)注區(qū)域的投影是在輻射源、關(guān)注區(qū)域和檢測(cè)器位于不同的預(yù)定位置的情況下捕捉的?；鶞?zhǔn)標(biāo)記可由用戶(hù)利用合適的用戶(hù)界面在屏幕上選擇。用戶(hù)界面可以例如包括允許用戶(hù)利用光標(biāo)拉出例如圍繞基準(zhǔn)標(biāo)記的框的鼠標(biāo)、操縱桿、鍵盤(pán)或觸摸感應(yīng)屏?？蛇x擇地，或附加地，該方法可以包括在目標(biāo)對(duì)象上或用于該目標(biāo)對(duì)象的支撐件上將基準(zhǔn)標(biāo)記放置在關(guān)注區(qū)域內(nèi)或在關(guān)注區(qū)域附近的步驟。例如，可以在電路板的關(guān)注區(qū)域內(nèi)將焊球或其它標(biāo)記固定到電路板上?？商娲?，如果例如關(guān)注區(qū)域由部件致密地覆蓋，則可以將基準(zhǔn)標(biāo)記定位在關(guān)注區(qū)域外側(cè)但是在目標(biāo)對(duì)象或支撐件上。則圖像捕捉方法可以包括:當(dāng)輻射源、關(guān)注區(qū)域和檢測(cè)器位于第一位置時(shí)、即具有第一空間關(guān)系時(shí)捕捉關(guān)注區(qū)域的圖像，然后在將檢測(cè)器保持靜止的同時(shí)移動(dòng)用于目標(biāo)對(duì)象的支撐件使得基準(zhǔn)標(biāo)記替代關(guān)注區(qū)域，使得輻射源、基準(zhǔn)標(biāo)記和檢測(cè)器具有第一空間關(guān)系。關(guān)于關(guān)注區(qū)域、基準(zhǔn)標(biāo)記和檢測(cè)器的每個(gè)預(yù)定位置重復(fù)如下過(guò)程，所述過(guò)程為:在捕捉關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記中的一個(gè)的圖像之后捕捉關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記中的另一個(gè)的圖像。隨后能夠以與基準(zhǔn)標(biāo)記在關(guān)注區(qū)域內(nèi)的情形中相同的方式使用基準(zhǔn)標(biāo)記和關(guān)注區(qū)域的圖像，以提供校正的圖像數(shù)據(jù)。即使在使用廉價(jià)的用于檢測(cè)器和支撐件的移動(dòng)機(jī)構(gòu)諸如伺服馬達(dá)時(shí)，因?yàn)楸M管檢測(cè)器和用于目標(biāo)對(duì)象的支撐件的移動(dòng)未必是高度精確的，但是也能夠以一致的方式重復(fù)該移動(dòng)，所以可以不引入顯著的誤差。還可以使用為此目而提供的、已經(jīng)在目標(biāo)對(duì)象上存在的但是被定位在關(guān)注區(qū)域外側(cè)的基準(zhǔn)標(biāo)記，或者甚至讓支撐件包括被固定的基準(zhǔn)標(biāo)記。例如，可能希望電路板的制造商在制造期間在每個(gè)電路板上的預(yù)定位置中包括基準(zhǔn)標(biāo)記。基準(zhǔn)標(biāo)記可以有利地被放置在電路板的相對(duì)空的部分中。在該情形中，如果基準(zhǔn)標(biāo)記在關(guān)注區(qū)域外側(cè)，則該方法包括關(guān)于關(guān)注區(qū)域、基準(zhǔn)標(biāo)記和檢測(cè)器的每個(gè)預(yù)定位置，在捕捉關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記中的一個(gè)的圖像之后捕捉關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記中的另一個(gè)的圖像。該方法還可以包括以下步驟:產(chǎn)生關(guān)于關(guān)注區(qū)域、基準(zhǔn)標(biāo)記和檢測(cè)器的隨后預(yù)定位置的校正的圖像數(shù)據(jù)，諸如當(dāng)關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記位于相對(duì)于輻射源的第三位置并且檢測(cè)器位于相對(duì)于輻射源的第三檢測(cè)器位置時(shí)通過(guò)利用檢測(cè)器檢測(cè)來(lái)自輻射源的輻射來(lái)產(chǎn)生基準(zhǔn)標(biāo)記的第三圖像和關(guān)注區(qū)域的第三圖像；和利用基準(zhǔn)標(biāo)記的第三圖像與關(guān)于基準(zhǔn)標(biāo)記的預(yù)期第三圖像的信息的比較來(lái)生成關(guān)于關(guān)注區(qū)域的校正的第三圖像數(shù)據(jù)，其中生成關(guān)注區(qū)域的三維表示的步驟利用了校正的第三圖像數(shù)據(jù)。該方法可以有利地包括:從許多不同的位置生成關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記的圖像；和關(guān)于每個(gè)位置生成關(guān)注區(qū)域的相應(yīng)的校正的圖像數(shù)據(jù)。關(guān)注區(qū)域、基準(zhǔn)標(biāo)記和檢測(cè)器的預(yù)定位置的數(shù)量越多，能夠被包括在關(guān)注區(qū)域的三維表示中的信息就越多?；鶞?zhǔn)標(biāo)記可包括多個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記元件。例如，基準(zhǔn)標(biāo)記可以包括兩個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)焊球?；鶞?zhǔn)標(biāo)記元件可以在整個(gè)關(guān)注區(qū)域中間隔開(kāi)。被布置成提供整個(gè)圖像的信息或來(lái)自顯示整個(gè)圖像的典型誤差的圖像區(qū)域的信息的基準(zhǔn)標(biāo)記陣列能夠提供如下信息，該信息用于旋轉(zhuǎn)、比例、梯形失真或用于更高次的變換的校正。定位在關(guān)注區(qū)域內(nèi)側(cè)的單個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記可能不可避免地被關(guān)注區(qū)域內(nèi)側(cè)的其它部件遮蔽。這可能在標(biāo)記檢測(cè)中并且隨后在圖像變換中導(dǎo)致不精確。然而，具有基準(zhǔn)標(biāo)記陣列增加了精度并使檢測(cè)更穩(wěn)健。所有基準(zhǔn)將同時(shí)被其它部件遮蔽是非常不可能的。具有至少一個(gè)沒(méi)有被遮蔽的基準(zhǔn)標(biāo)記偶爾對(duì)于精確檢測(cè)是足夠的?；鶞?zhǔn)標(biāo)記可具有預(yù)定的非對(duì)稱(chēng)形狀。例如，基準(zhǔn)標(biāo)記可采取少一個(gè)角的星形的形式。與高度對(duì)稱(chēng)的基準(zhǔn)標(biāo)記相比，非對(duì)稱(chēng)形狀通過(guò)提供絕對(duì)位置指標(biāo)而可以提供更多關(guān)于旋轉(zhuǎn)誤差的信息，以及關(guān)于由于支撐件或檢測(cè)器的俯仰或傾斜而導(dǎo)致的彎扭的更多信息。這種具有特色的形狀還可以具有能夠在每個(gè)圖像中被清楚地識(shí)別的優(yōu)點(diǎn)。
然而，對(duì)于簡(jiǎn)單的處理，可以使用球形形狀的標(biāo)記，諸如焊球。隨后可以基于假定基準(zhǔn)標(biāo)記或每個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記元件具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)來(lái)計(jì)算基準(zhǔn)標(biāo)記的預(yù)期的第二圖像。這簡(jiǎn)化了所需的成像過(guò)程。在本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于生成在目標(biāo)對(duì)象上的關(guān)注區(qū)域的三維表示的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:X-射線(xiàn)源；支撐件和支撐件運(yùn)輸機(jī)構(gòu)，該支撐件被構(gòu)造成支撐關(guān)注區(qū)域和具有已知幾何形狀的基準(zhǔn)標(biāo)記，該支撐件運(yùn)輸機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成移動(dòng)支撐件；X-射線(xiàn)檢測(cè)器和被構(gòu)造成移動(dòng)該檢測(cè)器的檢測(cè)器運(yùn)輸機(jī)構(gòu)；運(yùn)動(dòng)控制器，該運(yùn)動(dòng)控制器被連接到支撐件運(yùn)輸機(jī)構(gòu)和檢測(cè)器運(yùn)輸機(jī)構(gòu)，該運(yùn)動(dòng)控制器被構(gòu)造成向支撐件運(yùn)輸機(jī)構(gòu)提供命令信號(hào)以將關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記從第一位置移動(dòng)到第二位置和向檢測(cè)器運(yùn)輸機(jī)構(gòu)提供命令信號(hào)以將檢測(cè)器從第一檢測(cè)器位置移動(dòng)到第二檢測(cè)器位置，使得當(dāng)關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記位于第一位置并且檢測(cè)器位于第一檢測(cè)器位置時(shí)，和當(dāng)關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記位于第二位置并且檢測(cè)器位于第二檢測(cè)器位置時(shí)，來(lái)自X-射線(xiàn)源的X射線(xiàn)通過(guò)關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記透射到檢測(cè)器；圖像處理器，圖像處理器聯(lián)接到檢測(cè)器，該圖像處理器被構(gòu)造成接收來(lái)自檢測(cè)器的信號(hào)，以生成關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記的圖像，其中該圖像處理器被構(gòu)造成: 計(jì)算基準(zhǔn)標(biāo)記在第二位置中的預(yù)期圖像，利用基準(zhǔn)標(biāo)記在第二位置中的預(yù)期圖像與基準(zhǔn)標(biāo)記在第二位置中的圖像的比較，生成關(guān)注區(qū)域在第二位置中的校正的圖像數(shù)據(jù)；以及利用關(guān)注區(qū)域在第一位置中的圖像或關(guān)注區(qū)域在第一位置中的校正的圖像數(shù)據(jù)和關(guān)注區(qū)域在第二位置中的校正的圖像數(shù)據(jù)，來(lái)生成關(guān)注區(qū)域的三維表示。該系統(tǒng)還可以包括可視顯示器和用戶(hù)界面，該可視顯示器被構(gòu)造成基于來(lái)自檢測(cè)器的信號(hào)顯示圖像數(shù)據(jù)，其中所述用戶(hù)界面被設(shè)定成允許用戶(hù)從顯示器上的圖像內(nèi)選擇基準(zhǔn)標(biāo)記。檢測(cè)器運(yùn)輸機(jī)構(gòu)可以包括可樞轉(zhuǎn)弓形軌道，檢測(cè)器被聯(lián)接到該可樞轉(zhuǎn)弓形軌道。支撐件運(yùn)輸機(jī)構(gòu)可以被構(gòu)造成允許支撐件在三個(gè)正交方向上獨(dú)立地移動(dòng)。圖像處理器可以被構(gòu)造成執(zhí)行本發(fā)明第一方面的方法步驟中的任何步驟。在本發(fā)明的第三方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，并且該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)使用戶(hù)能夠利用X射線(xiàn)成像設(shè)備實(shí)踐本發(fā)明的方法。該X射線(xiàn)成像設(shè)備包括:χ-射線(xiàn)源；支撐件運(yùn)輸機(jī)構(gòu)，其移動(dòng)用于關(guān)注區(qū)域的支撐件和具有已知幾何形狀的基準(zhǔn)標(biāo)記；X-射線(xiàn)檢測(cè)器；檢測(cè)器運(yùn)輸機(jī)構(gòu)，其被構(gòu)造成移動(dòng)所述檢測(cè)器；以及運(yùn)動(dòng)控制器，其連接到支撐件運(yùn)輸機(jī)構(gòu)和檢測(cè)器運(yùn)輸機(jī)構(gòu)，所述運(yùn)動(dòng)控制器被構(gòu)造成向支撐件運(yùn)輸機(jī)構(gòu)提供命令信號(hào)以將關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記從第一位置移動(dòng)到第二位置，并且被構(gòu)造成向檢測(cè)器運(yùn)輸機(jī)構(gòu)提供命令信號(hào)以將檢測(cè)器從第一檢測(cè)器位置移動(dòng)到第二檢測(cè)器位置，使得:當(dāng)關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記位于第一位置并且檢測(cè)器位于第一檢測(cè)器位置時(shí)，和當(dāng)關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記位于第二位置并且檢測(cè)器位于第二檢測(cè)器位置時(shí)，來(lái)自X-射線(xiàn)源的X-射線(xiàn)透過(guò)關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記透射到檢測(cè)器。給定該設(shè)備，該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)儲(chǔ)存可執(zhí)行指令，當(dāng)該可執(zhí)行指令由連接到該設(shè)備的計(jì)算機(jī)處理器執(zhí)行時(shí)，該可執(zhí)行指令導(dǎo)致計(jì)算機(jī)處理器:
要求用戶(hù)選擇關(guān)注區(qū)域并且選擇基準(zhǔn)標(biāo)記；基于接收到的圖像數(shù)據(jù)生成關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記在第一位置和在第二位置中的圖像；生成基準(zhǔn)標(biāo)記在第二位置中的預(yù)期圖像；利用在第二位置中的基準(zhǔn)標(biāo)記的預(yù)期圖像與在第二位置中的基準(zhǔn)標(biāo)記的圖像的比較生成校正的、關(guān)于在第二位置中的關(guān)注區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)；利用關(guān)注區(qū)域在第一位置中的圖像或關(guān)注區(qū)域在第一位置中的校正的圖像數(shù)據(jù)和關(guān)注區(qū)域在第二位置中的校正的圖像數(shù)據(jù)來(lái)生成關(guān)注區(qū)域的三維表示。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)還可以保持可執(zhí)行指令，當(dāng)該可執(zhí)行指令由連接到X射線(xiàn)成像設(shè)備的計(jì)算機(jī)處理器執(zhí)行時(shí)，該可執(zhí)行指令控制運(yùn)動(dòng)控制器的操作。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)還可以保持可執(zhí)行指令，當(dāng)該可執(zhí)行指令由連接到X射線(xiàn)成像設(shè)備的計(jì)算機(jī)處理器執(zhí)行時(shí)，該可執(zhí)行指令執(zhí)行本發(fā)明的第一方面的方法步驟中的任何步驟。在第四方面，本發(fā)明提供根據(jù)第三方面的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)與一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記組合，所述基準(zhǔn)標(biāo)記能夠相對(duì)于關(guān)注區(qū)域被固定在固定位置，使得當(dāng)所述基準(zhǔn)標(biāo)記隨關(guān)注區(qū)域移動(dòng)時(shí)所述基準(zhǔn)標(biāo)記保持相對(duì)于關(guān)注區(qū)域的固定位置。


現(xiàn)在將參考附圖僅通過(guò)舉例來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中:圖1是顯示了 X-射線(xiàn)成像系統(tǒng)上的部件的示意圖；圖2A-2C是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的支撐臺(tái)、X-射線(xiàn)源和檢測(cè)器的等軸視圖；圖3是顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的成像系統(tǒng)的元件的示意圖；圖4示出檢測(cè)器和基準(zhǔn)標(biāo)記的視場(chǎng)；圖5示出一些示例性的基準(zhǔn)標(biāo)記；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖；并且圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的、圖6所示的方法的改型的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1是X-射線(xiàn)成像系統(tǒng)的基本元件的示意圖。圖1所示的系統(tǒng)包括:在該系統(tǒng)中被保持靜止的X-射線(xiàn)源10 ;可移動(dòng)支撐件12 ;和可移動(dòng)檢測(cè)器14。因?yàn)閄-射線(xiàn)源是較龐大且重的部件，所以將X-射線(xiàn)源保持靜止是有利的。還需要相對(duì)不柔軟且難以移動(dòng)的非常大的電纜。來(lái)自X-射線(xiàn)源10的X-射線(xiàn)穿過(guò)支撐件和安裝在支撐件上的任何目標(biāo)對(duì)象，并且沖擊檢測(cè)器14。圖1示出在支撐件上的與檢測(cè)器14的視場(chǎng)對(duì)應(yīng)的區(qū)域16。檢測(cè)器的視場(chǎng)由用戶(hù)通過(guò)檢測(cè)器14、支撐件12和X-射線(xiàn)源10的相對(duì)定位來(lái)選擇，使得目標(biāo)對(duì)象的關(guān)注區(qū)域處于檢測(cè)器的視場(chǎng)內(nèi)。檢測(cè)器可移動(dòng)到不同位置使得能夠得到穿過(guò)支撐件上的對(duì)象的不同投影。在上下文中，不同投影意味著X-射線(xiàn)在不同方向上穿過(guò)支撐件上的對(duì)象。檢測(cè)器14通常被移動(dòng)到在支撐件12上方的XY平面內(nèi)的連續(xù)位置以收集同一放大率下的一系列不同投影。圖2示出用于移動(dòng)檢測(cè)器的示例性機(jī)構(gòu)，但是，可以使用任何合適的機(jī)構(gòu)。支撐件12在XY平面中可移動(dòng)，以便能夠?qū)⒅渭系年P(guān)注區(qū)域移動(dòng)到在X-射線(xiàn)源和檢測(cè)器之間的位置。在圖1所示的示例中，支撐件12還能夠在垂直方向或Z方向上可移動(dòng)。這允許調(diào)節(jié)在檢測(cè)器處檢測(cè)到的圖像的放大率，即能夠根據(jù)X-射線(xiàn)元件和支撐件以及X-射線(xiàn)源和檢測(cè)器之間的相對(duì)距離而使支撐件的較大或較小面積落入檢測(cè)器的視場(chǎng)內(nèi)。如所解釋的，關(guān)注區(qū)域必須在視場(chǎng)的范圍內(nèi)。因?yàn)樗a(chǎn)生的三維模型的質(zhì)量在視場(chǎng)邊緣處較差，所以?xún)?yōu)選的是視場(chǎng)略大于關(guān)注區(qū)域。這是因?yàn)閳D像并非全部完美地相互重疊，所以與中心區(qū)域相比，三維模型的邊緣由更少的圖像生成。然而，為了提供最佳的分辨率，用戶(hù)應(yīng)選擇考慮到整個(gè)關(guān)注區(qū)域的優(yōu)質(zhì)三維模型的最小視場(chǎng)。在圖1中，示出了檢測(cè)器14位于四個(gè)不同的位置，并且在支撐件上存在四個(gè)相應(yīng)的區(qū)域16。應(yīng)理解，更多位置是可能的。三維模型可由任何數(shù)量的投影構(gòu)成，并且在實(shí)踐中使用12和720個(gè)投影之間的任意個(gè)數(shù)。通常，X-射線(xiàn)源10包括通過(guò)加速來(lái)自電子槍的電子并使高能電子與金屬靶碰撞而生成X-射線(xiàn)束的管。在一個(gè)實(shí)施例中，X-射線(xiàn)源可以是靜止或不可轉(zhuǎn)向類(lèi)型的源，其缺乏移動(dòng)電子束以在多于一個(gè)位置處擊打金屬靶的能力。包含在束中的X-射線(xiàn)的能量足夠高以穿透支撐件12上的目標(biāo)對(duì)象的厚度使得衰減的X-射線(xiàn)到達(dá)檢測(cè)器14。由關(guān)注區(qū)域內(nèi)不同密度的材料引起的不同程度的X-射線(xiàn)衰減在由檢測(cè)器捕捉到的生成圖像中產(chǎn)生反差?？砂惭b在支撐件12上的典型的目標(biāo)對(duì)象是印刷電路板，所述印刷電路板包含電子部件、集成電路以及在部件和電路元件之間的連接部。在任何一個(gè)時(shí)刻，可能存在多個(gè)安裝在基板上的電路板，但是利用單個(gè)可移動(dòng)的檢測(cè)器，在任何一個(gè)時(shí)刻，僅單個(gè)關(guān)注區(qū)域在檢測(cè)器的視場(chǎng)內(nèi)成像。圖1所示的檢測(cè)器14可為數(shù)字檢測(cè)器，且具有在本領(lǐng)域中眾所周知的結(jié)構(gòu)。通常，檢測(cè)器包括:有效區(qū)域；傳感器，該傳感器將在有效區(qū)域上的入射X-射線(xiàn)轉(zhuǎn)變成能夠被測(cè)量或成像的另一信號(hào)類(lèi)型；以及用于放大信號(hào)振幅的放大器。在檢測(cè)器14內(nèi)，信號(hào)被從模擬形式轉(zhuǎn)變成數(shù)字形式，并且被格式化的數(shù)字圖像從檢測(cè)器被輸出。示例性的數(shù)字檢測(cè)器為數(shù)字電荷耦合裝置(CCD)照相機(jī)，諸如互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)平板檢測(cè)器，所述互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)平板檢測(cè)器包括構(gòu)成有效區(qū)域的硅光二極管的二維像素陣列。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)器為以300萬(wàn)像素的150mmX120mm有效區(qū)域?yàn)樘卣鞯钠桨鍣z測(cè)器。檢測(cè)器14的有效區(qū)域面朝支撐件上的關(guān)注區(qū)域和X-射線(xiàn)源，使得當(dāng)關(guān)注區(qū)域和檢測(cè)器被正確定位時(shí)穿過(guò)關(guān)注區(qū)域的X-射線(xiàn)撞擊檢測(cè)器。圖2A-2C示出能夠與本發(fā)明一起使用的X-射線(xiàn)設(shè)備的示例，其具有支撐臺(tái)、X-射線(xiàn)源和檢測(cè)器。該設(shè)備包括支撐在底腳21上的框架20，其本身安裝在柜子(未顯示)內(nèi)。該柜子為常用類(lèi)型并且提供屏蔽室以保護(hù)用戶(hù)免受X-射線(xiàn)的有害影響。用于生成X-射線(xiàn)的X-射線(xiàn)管10和X-射線(xiàn)檢測(cè)器14安裝在框架20上。在下文中詳細(xì)描述的可移動(dòng)支撐件12位于X-射線(xiàn)源和檢測(cè)器之間，該可移動(dòng)支撐件12適合于支撐目標(biāo)對(duì)象，所述目標(biāo)對(duì)象具有待成像的關(guān)注區(qū)域。每對(duì)底腳21支撐框架20的相應(yīng)的梁25。注意，在圖2B和2C中，支腿21和梁25被移除以更清楚地示出其它部件。橫梁90擱置在梁25上。梁25和橫梁90構(gòu)成大體矩形的周邊框架?？蚣?0還包括在大致垂直平面中附接到梁90的主支撐板26。支撐板26相對(duì)較重且剛性并且構(gòu)成框架20的主結(jié)構(gòu)元件。
χ-射線(xiàn)管10被直接地安裝到支撐板26的一側(cè)。管10被關(guān)于底腳21居中地設(shè)置，并且因此板26向一側(cè)略微偏移。z軸馬達(dá)43被直接安裝在支撐板26的另一側(cè)上，該z軸馬達(dá)43能夠垂直地定位可移動(dòng)支撐件12，包含關(guān)注區(qū)域的目標(biāo)對(duì)象被固定在所述可移動(dòng)支撐件12上。如圖2B最佳顯示的，可移動(dòng)支撐件12包括安裝在X臺(tái)12b頂部上的Y臺(tái)12a。Y軸馬達(dá)42在Y方向上移動(dòng)Y臺(tái)12a，并且X軸馬達(dá)41在X方向上移動(dòng)Y臺(tái)12a和X臺(tái)12b這兩者。Z軸馬達(dá)43使軸76垂直地往復(fù)運(yùn)動(dòng)。軸76被連接到X臺(tái)12b以垂直地移動(dòng)X臺(tái)12b 和 Y 臺(tái) 12a。支撐板26的側(cè)端具有剛性頰板96，弓形框架31的軸承30被直接安裝在該剛性頰板96上。該框架的端部包括配重32。該框架的內(nèi)側(cè)包括軌道33，該軌道33沿著在χ-射線(xiàn)源10上對(duì)中的圓的圓周。χ-射線(xiàn)檢測(cè)器14安裝在軌道33上。如圖2C中最佳顯示的，馬達(dá)44經(jīng)由軸82導(dǎo)致弓形框架31樞轉(zhuǎn)，并且馬達(dá)45沿軌道33移動(dòng)檢測(cè)器。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)器14能夠圍繞χ-射線(xiàn)源從垂直位置大體在與垂直面的任一側(cè)成正60度或負(fù)60度的范圍中移動(dòng)。在使用中，包含關(guān)注區(qū)域的目標(biāo)對(duì)象，以及可選地包含一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記的目標(biāo)對(duì)象被固定到Y(jié)臺(tái)12a的上表面78。柜子被關(guān)閉，并且X-射線(xiàn)管被提供能量以激勵(lì)X-射線(xiàn)的產(chǎn)生。這些χ-射線(xiàn)以直線(xiàn)從點(diǎn)源放射，并且檢測(cè)器和支撐件被移動(dòng)直至樣品在期望的定向中成像為止。例如，可在柜子的外部屏幕上顯示該圖像，該外部屏幕被設(shè)置成鄰近合適的控制件諸如鼠標(biāo)和鍵盤(pán)或一個(gè)或多個(gè)操縱桿。樣品和/或檢測(cè)器的相對(duì)位置可被移動(dòng)以從期望的方向并且以合適的放大率使樣品成像。一些當(dāng)前的計(jì)算機(jī)斷層掃描產(chǎn)品提供水平旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)，樣品在該水平旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)上旋轉(zhuǎn)。該完全旋轉(zhuǎn)由于對(duì)象的完全旋轉(zhuǎn)而提供良好的數(shù)據(jù)組，但是限制能夠與該類(lèi)型的設(shè)備一起使用的樣品的尺寸。本發(fā)明使用現(xiàn)有的機(jī)器幾何形狀，但是為樣品和檢測(cè)器提供錐形運(yùn)動(dòng)路徑。這允許較大的對(duì)象被重建而不切斷它們，但是不與提供樣品的完全旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)一樣提供完整的數(shù)據(jù)組。圖3是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的電子和控制元件的示意圖。參考圖2A-C描述了該系統(tǒng)的機(jī)械部件。該系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)控制器或伺服系統(tǒng)40，其可操作成控制用于待成像的目標(biāo)對(duì)象的支撐件的運(yùn)動(dòng)并且控制檢測(cè)器的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)。如前面描述的，本系統(tǒng)包括用于在X方向上移動(dòng)支撐表面的馬達(dá)41、用于在Y方向上移動(dòng)支撐表面的馬達(dá)42和用于在Z方向上移動(dòng)支撐表面的馬達(dá)43。檢測(cè)器的運(yùn)動(dòng)由馬達(dá)44和馬達(dá)45來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述馬達(dá)44可操作成樞轉(zhuǎn)安裝有檢測(cè)器的弓形框架，所述馬達(dá)45被構(gòu)造成沿弓形框架上的軌道移動(dòng)檢測(cè)器。運(yùn)動(dòng)控制器40連接到處理器48，該處理器48可以是專(zhuān)用微處理器或者可以是被合適地編程的通用計(jì)算機(jī)，諸如PC。處理器48將指令發(fā)送到運(yùn)動(dòng)控制器40，該運(yùn)動(dòng)控制器40隨后將控制信號(hào)發(fā)送到馬達(dá)41-45，如更詳細(xì)地描述的。處理器48還被構(gòu)造成控制χ-射線(xiàn)源46的激活和去激活。處理器48接收來(lái)自χ-射線(xiàn)檢測(cè)器47的輸出信號(hào)，并將相應(yīng)的圖像發(fā)送到顯示器50。設(shè)置有界面51，用以允許用戶(hù)激活圖像捕捉過(guò)程以及設(shè)定在處理器操作中的參數(shù)并且允許用戶(hù)選擇樣品的作為關(guān)注區(qū)域的部分。檢測(cè)器在操作期間不斷地向處理器供應(yīng)圖像數(shù)據(jù)，使得能夠在顯示器51上持續(xù)地顯示檢測(cè)器的視場(chǎng)。
如圖3所示，處理器48可以包括存儲(chǔ)器49?？蛇x擇地，或附加地，可以在連接到處理器的外部裝置中設(shè)置存儲(chǔ)器。圖3以虛線(xiàn)輪廓示出外部計(jì)算機(jī)52，該外部計(jì)算機(jī)52可以連接到處理器48并且可以被構(gòu)造成提供記憶以及圖像處理功能。可以是有利的是，在與實(shí)現(xiàn)圖像捕捉功能的處理器不同的處理器上執(zhí)行圖像處理功能，使得能夠在執(zhí)行關(guān)于一個(gè)關(guān)注區(qū)域的圖像處理的同時(shí)在下一個(gè)關(guān)注區(qū)域上執(zhí)行圖像捕捉。處理器48被構(gòu)造成控制并協(xié)調(diào)χ-射線(xiàn)源10、支撐件12和檢測(cè)器14的操作，以捕捉單個(gè)關(guān)注區(qū)域的多個(gè)投影，如參考圖6和7更詳細(xì)地描述。通過(guò)利用不同的關(guān)注區(qū)域和檢測(cè)器位置取得特定關(guān)注區(qū)域的多個(gè)投影，能夠獲得關(guān)于該關(guān)注區(qū)域的投影集。隨后能夠利用層析χ射線(xiàn)照相組合算法來(lái)處理該集以該產(chǎn)生關(guān)注區(qū)域的三維模型。各種層析χ射線(xiàn)照相組合算法和處理技術(shù)在本領(lǐng)域是已知的，諸如由美國(guó)411Borel Avenue, Suite 550, SanMateo, CA 94402的Prexion公司提供的ReconPro重建方案。使用多個(gè)圖像產(chǎn)生三維模型的必要條件是關(guān)于每個(gè)圖像的X-射線(xiàn)源、關(guān)注區(qū)域和檢測(cè)器之間的精確空間關(guān)系的知識(shí)。在實(shí)踐中，為了得到有用的結(jié)果，這意味著使用昂貴的機(jī)器。該高昂的費(fèi)用具體地是由對(duì)關(guān)注區(qū)域和檢測(cè)器的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的所有部件所要求的非常緊的公差而導(dǎo)致的。在本發(fā)明中，通過(guò)利用一個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記或多個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記來(lái)克服該問(wèn)題。然后使用圖像處理技術(shù)來(lái)改變捕捉的圖像以對(duì)應(yīng)在部件被精確地定位的情況下那些圖像將看起來(lái)如何。代替精確地控制系統(tǒng)的移動(dòng)部件，對(duì)捕捉的圖像進(jìn)行校正以提供一組校正的圖像并且隨后利用層析X射線(xiàn)照相組合算法組合該校正的圖像以產(chǎn)生三維模型。基準(zhǔn)標(biāo)記可采取在目標(biāo)對(duì)象上已經(jīng)存在的元件的形式，或者可以是被固定到目標(biāo)對(duì)象或在成像過(guò)程之前靠近支撐件上的目標(biāo)對(duì)象被固定的元件，所述目標(biāo)對(duì)象被安裝在所述支撐件上。圖4示出了在電路板上的示例性關(guān)注區(qū)域。該特定的關(guān)注區(qū)域包括集成電路部件60以及球柵陣列61，所述球柵陣列61包括用于將部件結(jié)合到在下面的集成電路板的多個(gè)焊球。另一關(guān)注區(qū)域可以是更小的，例如包括一個(gè)或兩個(gè)焊球。因?yàn)楹盖?1能夠被假定為具有球形幾何形狀，所以焊球61能夠被用作有效的基準(zhǔn)標(biāo)記?？梢允褂靡粋€(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)焊球作為基準(zhǔn)標(biāo)記。在實(shí)踐中，因?yàn)楹盖虿皇墙^對(duì)球形的，所以使用多個(gè)焊劑球是有益的。使用多個(gè)焊球作為基準(zhǔn)標(biāo)記減少任何與其不完美對(duì)稱(chēng)相關(guān)的誤差。如果目標(biāo)對(duì)象上的其它現(xiàn)有部件具有已知的幾何形狀并且該幾何形狀能夠被容納在通過(guò)本系統(tǒng)執(zhí)行的圖像處理過(guò)程內(nèi)，則可使用這種部件。在PCB或半導(dǎo)體封裝內(nèi)的通孔具有與焊球非常相似的特性。另外，能夠利用更復(fù)雜但可預(yù)知的部件幾何形狀，諸如方形扁平無(wú)鉛封裝。可選擇地，可以使用為該目的而設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)標(biāo)記。這些基準(zhǔn)標(biāo)記可被固定到目標(biāo)對(duì)象或靠近目標(biāo)對(duì)象被固定到支撐件。圖5a至5e示出一些示例性基準(zhǔn)標(biāo)記形狀?；鶞?zhǔn)標(biāo)記可以由在所使用的典型能量水平下對(duì)X-射線(xiàn)不透明的任何合適的材料形成。所使用的基準(zhǔn)標(biāo)記的規(guī)模需要適于視場(chǎng)和被檢測(cè)的對(duì)象并且因此可以連同X-射線(xiàn)設(shè)備或軟件包一起提供各種不同尺寸的基準(zhǔn)標(biāo)記。圖5a、5b和5c中的基準(zhǔn)標(biāo)記是大體扁平的標(biāo)記，但是對(duì)于它們來(lái)說(shuō)它們確實(shí)具有一定高度。這些基準(zhǔn)標(biāo)記被形成為具有與關(guān)注區(qū)域的部件相似的X-射線(xiàn)吸收并且因此可以具有與關(guān)注區(qū)域的部件類(lèi)似的密度、材料特性和厚度。有利地，它們被制造成具有盡可能低的高度以便最小化對(duì)關(guān)注區(qū)域的遮蔽。圖5d和5e中的基準(zhǔn)標(biāo)記是球形標(biāo)記(盡管同樣地它們可以是盤(pán)形的)。能夠從在該儀器中使用的軸承的供應(yīng)商得到直徑在100 μ m和0.8_之間的合適的球形標(biāo)記。與焊球相比，這些軸承是更完美球形的，并且且因此是更好的基準(zhǔn)標(biāo)記。如將描述的，基準(zhǔn)標(biāo)記可以在成像的關(guān)注區(qū)域內(nèi)或可以在成像的關(guān)注區(qū)域外偵U。無(wú)論使用哪種布置，基準(zhǔn)標(biāo)記都必須在每個(gè)投影內(nèi)是可識(shí)別的。該識(shí)別是利用并入到在處理器上運(yùn)行的軟件中的圖像識(shí)別技術(shù)來(lái)自動(dòng)完成的?？衫弥T如由美國(guó)I VisionDrive, Natick, MA01760-2059的Cognex公司的VisionPro軟件產(chǎn)品提供的關(guān)聯(lián)方法對(duì)基準(zhǔn)標(biāo)記的預(yù)期圖像與成像區(qū)域內(nèi)的基準(zhǔn)標(biāo)記的捕捉圖像進(jìn)行比較。該軟件計(jì)算在源和檢測(cè)器之間的基準(zhǔn)標(biāo)記的預(yù)定位置處的、基準(zhǔn)標(biāo)記的預(yù)期圖像和捕捉圖像之間的變換。然后可以將該變換應(yīng)用到關(guān)注區(qū)域在該預(yù)定位置處的捕捉圖像以生成關(guān)于該預(yù)定位置的關(guān)注區(qū)域的校正圖像。已經(jīng)描述了圖2A-C和圖3中示出的系統(tǒng)的部件，并且在圖5中示出了基準(zhǔn)標(biāo)記的一些示例，將參考圖6和圖7描述示例性操作方法。圖6示出了基準(zhǔn)標(biāo)記在關(guān)注區(qū)域內(nèi)的成像方法的步驟。在步驟600中開(kāi)始該過(guò)程之后，用戶(hù)能夠在步驟605中選擇各種操作參數(shù)，諸如χ-射線(xiàn)管加速電壓和功率、待取得的投影(即圖像)數(shù)量、在取得圖像時(shí)檢測(cè)器14 (和支撐件12)行進(jìn)穿過(guò)的與垂直面形成的角度的范圍以及放大率。如在圖2A-2C中能夠看到的，檢測(cè)器能夠繞半球移動(dòng)，并且原則上，可以在該半球上的任何位置中利用檢測(cè)器取得投影。與檢測(cè)器所在的垂直面形成的角度越大，就能夠重新獲得越多關(guān)于該關(guān)注區(qū)域的信息。然而，在實(shí)踐中，希望限制與檢測(cè)器行進(jìn)的垂直面形成的角度。這是因?yàn)樵诖蠼嵌认?，?射線(xiàn)在到達(dá)關(guān)注區(qū)域之前(且有可能在之后)將行進(jìn)穿過(guò)更多外來(lái)部件。因此用戶(hù)需要通過(guò)利用在由外來(lái)對(duì)象在投影中產(chǎn)生的噪音超過(guò)大角度的益處之前的最大角度而找到平衡。這將在很大程度上取決于目標(biāo)對(duì)象的表面狀況。為了簡(jiǎn)化成像處理，在所描述的實(shí)施例中的檢測(cè)器被限制為移動(dòng)到在關(guān)注區(qū)域上方在x-y平面中的圓上的位置，使得所有投影都是在與垂直面形成的相同角度取得的。用戶(hù)還選擇待取得的投影的數(shù)量，并且該選擇可以是在時(shí)間限制和最終的三維模型中所需的細(xì)節(jié)之間的平衡?？刹捎萌魏螖?shù)量，盡管通常是在12和720個(gè)投影之間。例如，如果用戶(hù)選擇了 72個(gè)待取得的投影，選擇了與垂直面形成30°的角度和特定的放大率，則處理器根據(jù)這些參數(shù)為X-射線(xiàn)源10、支撐件12和檢測(cè)器14計(jì)算72個(gè)不同的相對(duì)位置。結(jié)果將會(huì)是支撐件12和檢測(cè)器14的初始位置以及支撐件12和檢測(cè)器14將移動(dòng)到的71個(gè)不同位置，這71個(gè)不同位置繞圓形路徑等距地間隔開(kāi)，所述圓形路徑限定關(guān)于χ-射線(xiàn)源成30°的錐角。該71個(gè)位置將會(huì)是支撐件12和檢測(cè)器14將移動(dòng)通過(guò)的預(yù)定位置。應(yīng)清楚的是，可以在過(guò)程的后期，在第一圖像被記錄之前的任何時(shí)間選擇或調(diào)節(jié)這些參數(shù)中的一些或所有。在步驟610中，必須決定是否使用已經(jīng)在關(guān)注區(qū)域內(nèi)存在的元件作為基準(zhǔn)標(biāo)記或是否將基準(zhǔn)標(biāo)記固定到在關(guān)注區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)對(duì)象上。如果使用已經(jīng)在目標(biāo)對(duì)象上存在的元件作為基準(zhǔn)標(biāo)記，則在步驟620中繼續(xù)該過(guò)程。如果需要外部提供的基準(zhǔn)標(biāo)記，則在步驟615中將該標(biāo)記固定到目標(biāo)對(duì)象。能夠使用任何合適的、足以在成像過(guò)程期間保持基準(zhǔn)標(biāo)記被固定在相對(duì)于關(guān)注區(qū)域的位置中的固定技術(shù)。
在步驟620中，用戶(hù)必須選擇檢測(cè)器的視場(chǎng)。如所解釋的，視場(chǎng)必須包括目標(biāo)對(duì)象的關(guān)注區(qū)域。因?yàn)樗a(chǎn)生的三維模型的質(zhì)量在視場(chǎng)的中心是最佳的并且在拐角和邊緣處是相對(duì)較差的，所以視場(chǎng)優(yōu)選地大于關(guān)注區(qū)域，但是不大于為取得關(guān)注區(qū)域的良好質(zhì)量的三維模型所必需的面積，在拐角和邊緣中，關(guān)注對(duì)象的部分可能不是在所有投影中都是可見(jiàn)的。可以利用用戶(hù)界面諸如通過(guò)使用光標(biāo)拉出圍繞視場(chǎng)的框來(lái)在屏幕上選擇視場(chǎng)。視場(chǎng)的選擇通常是利用檢測(cè)器和直接地或垂直地在X-射線(xiàn)源上方的關(guān)注區(qū)域來(lái)完成的。一旦視場(chǎng)已經(jīng)被選擇，來(lái)自用戶(hù)通過(guò)用戶(hù)界面51的輸入就導(dǎo)致處理器48向運(yùn)動(dòng)控制器40發(fā)送命令信號(hào)。響應(yīng)地，運(yùn)動(dòng)控制器40根據(jù)命令信號(hào)調(diào)節(jié)檢測(cè)器14和支撐件12的位置以顯示所選擇的視場(chǎng)。用戶(hù)能夠繼續(xù)調(diào)節(jié)檢測(cè)器14和支撐件12的位置直到視場(chǎng)是如所希望的。已經(jīng)選擇了視場(chǎng)，必須在步驟625中對(duì)基準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行識(shí)別。在該實(shí)施例中，基準(zhǔn)標(biāo)記在關(guān)注區(qū)域內(nèi)且因此在所選擇的視場(chǎng)內(nèi)。為了選擇基準(zhǔn)標(biāo)記，檢測(cè)器和支撐件現(xiàn)在從在X射線(xiàn)源直接或垂直上方的位置被移動(dòng)到初始位置，這將檢測(cè)器和支撐件放置在用于第一投影的、期望的與垂直面形成的角度。利用用戶(hù)界面在屏幕上選擇基準(zhǔn)標(biāo)記。用戶(hù)可以在顯示器屏幕上利用光標(biāo)拖出圍繞視場(chǎng)的一部分或部分的框來(lái)識(shí)別基準(zhǔn)標(biāo)記。在支撐件12和檢測(cè)器14在其初始位置的情況下，然后包含關(guān)注區(qū)域的視場(chǎng)的第一圖像在步驟630中由檢測(cè)器記錄并被儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器49中。圖像的由用戶(hù)選擇作為基準(zhǔn)標(biāo)記的部分也被儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器49中。基準(zhǔn)標(biāo)記的圖像和位置被用作用于計(jì)算在由檢測(cè)器記錄的每個(gè)隨后的投影中的基準(zhǔn)標(biāo)記的預(yù)期圖像的基礎(chǔ)。該系統(tǒng)獲知基準(zhǔn)標(biāo)記的幾何形狀和位置并且獲知每個(gè)投影所在的支撐件和檢測(cè)器的預(yù)定位置。利用該信息，可以計(jì)算在每個(gè)預(yù)定位置處取得的投影中的基準(zhǔn)標(biāo)記的預(yù)期圖像和位置。隨后支撐件12和檢測(cè)器14必須移動(dòng)通過(guò)每個(gè)預(yù)定位置以便在每個(gè)位置處記錄關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記的圖像。如前面描述的，對(duì)于每個(gè)投影，支撐件12和檢測(cè)器14的位置通過(guò)處理器48基于由用戶(hù)設(shè)定的參數(shù)來(lái)計(jì)算。在前面描述的示例中，用戶(hù)選擇了 72個(gè)待取得的投影、檢測(cè)器與在χ-射線(xiàn)源上方的垂直面成30°的角度和特定的放大率，并且處理器則根據(jù)這些參數(shù)計(jì)算了關(guān)于χ-射線(xiàn)源10、支撐件12和檢測(cè)器14的72個(gè)不同的相對(duì)位置。在步驟635、640和645中，運(yùn)動(dòng)控制器將支撐件12和檢測(cè)器14順次移動(dòng)到其余的71個(gè)預(yù)定位置中的每一個(gè)位置并且檢測(cè)器14在每個(gè)位置中記錄包含關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記的視場(chǎng)的圖像。運(yùn)動(dòng)控制器向伺服馬達(dá)41-45發(fā)送增量信號(hào)以將支撐件和檢測(cè)器移動(dòng)到在該序列中的下一個(gè)位置。重復(fù)步驟640和645直到所有需要的圖像已經(jīng)被記錄(圖6示出步驟640和645被重復(fù)η次)為止。在已經(jīng)記錄了所有需要的圖像之后，從步驟640發(fā)送信號(hào)至步驟660以從關(guān)注區(qū)域的校正圖像生成關(guān)注區(qū)域的三維模型?；鶞?zhǔn)標(biāo)記的預(yù)期圖像的計(jì)算被示出作為步驟650。如已經(jīng)描述的，對(duì)于每個(gè)投影，X-射線(xiàn)源、關(guān)注區(qū)域和檢測(cè)器之間的理想空間關(guān)系是基于由用戶(hù)設(shè)定的參數(shù)來(lái)計(jì)算的。因此，基于該空間關(guān)系和基準(zhǔn)標(biāo)記的幾何形狀和位置的知識(shí)，能夠關(guān)于每個(gè)位置計(jì)算基準(zhǔn)標(biāo)記的預(yù)期圖像和位置。在該示例中，假定該基準(zhǔn)標(biāo)記具有關(guān)于垂直軸線(xiàn)的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)并且檢測(cè)器被限制成繞圓形路徑移動(dòng)，所述圓形路徑具有固定的關(guān)于X-射線(xiàn)源的錐角，使得基準(zhǔn)標(biāo)記在每個(gè)投影中呈現(xiàn)相同的尺寸和形狀，并且僅其在視場(chǎng)內(nèi)的位置改變。然而，如果希望的話(huà)，基準(zhǔn)標(biāo)記可以具有更復(fù)雜的幾何形狀。然后該幾何形狀的描述被包括作為在由處理器執(zhí)行的圖像處理計(jì)算中的參數(shù)。
能夠與圖像捕捉步驟635至645同步地或順次地進(jìn)行在步驟650中的基準(zhǔn)標(biāo)記的預(yù)期圖像的計(jì)算。還可以在與執(zhí)行圖像捕捉過(guò)程的處理器不同的處理器52上進(jìn)行步驟650，如參考圖3所述描述的。在步驟655中，關(guān)于每個(gè)預(yù)定位置，將一個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記或多個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記的每個(gè)預(yù)期圖像與基準(zhǔn)標(biāo)記的相應(yīng)的捕捉圖像進(jìn)行比較。關(guān)于每個(gè)預(yù)定位置，處理器48 (或52)計(jì)算變換，以將一個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記或多個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記的捕捉圖像映射到預(yù)期圖像上。這是通過(guò)借助于從圖像的關(guān)聯(lián)或邊緣抽取并且找到它們的空間關(guān)系來(lái)識(shí)別基準(zhǔn)標(biāo)記的具體特征或基準(zhǔn)標(biāo)記的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。隨后將該關(guān)于每個(gè)預(yù)定位置的變換應(yīng)用到關(guān)注區(qū)域在該預(yù)定位置處的捕捉圖像以生成在關(guān)于關(guān)注區(qū)域的該預(yù)定位置處的校正圖像。該校正的圖像事實(shí)上是:如果定位機(jī)構(gòu)能夠根據(jù)需要準(zhǔn)確地定位支撐件和檢測(cè)器，則將被捕捉到的圖像。一旦關(guān)于所有預(yù)定位置的關(guān)注區(qū)域的圖像已經(jīng)被校正，則在步驟660中響應(yīng)于來(lái)自步驟640的信號(hào)對(duì)校正的圖像進(jìn)行組合，以生成關(guān)注區(qū)域的三維模型。能夠利用層析X射線(xiàn)照相組合算法來(lái)組合這些圖像，例如由上面提到的Prexion公司提供的ReconPro重建方案。隨后使三維模型能夠被用戶(hù)在顯示器50上觀(guān)察，并且用戶(hù)可以使用用戶(hù)界面來(lái)選擇觀(guān)看穿過(guò)模型的不同的片段，以便查找缺陷，諸如在接合部和不完整的焊接接合部?jī)?nèi)的空穴的程度。該缺陷分析通過(guò)檢查制造物品維持一致并且滿(mǎn)足質(zhì)量閾值而對(duì)于優(yōu)化制造過(guò)程和過(guò)程控制這兩者均是有用的。圖7示出圖6所示的方法的變型，其允許使用在關(guān)注區(qū)域外側(cè)的基準(zhǔn)標(biāo)記。例如，如果關(guān)注區(qū)域被電子部件致密地覆蓋，則基準(zhǔn)標(biāo)記可以被定位在關(guān)注區(qū)域外側(cè)但是在同一基板上或被直接地定位在支撐件上。在圖7的實(shí)施例中的方法包括圖6中示出的相同的初始步驟600至620。圖7僅示出了在該方法中隨后的步驟。在步驟700中，必須由用戶(hù)識(shí)別基準(zhǔn)標(biāo)記。這需要將檢測(cè)器的視場(chǎng)從在步驟620中針對(duì)關(guān)注區(qū)域而選擇的視場(chǎng)改變至包含基準(zhǔn)標(biāo)記的視場(chǎng)。為了這樣做，用戶(hù)利用用戶(hù)界面51和屏幕50控制支撐件12的運(yùn)動(dòng)(理想地在同一XY平面內(nèi)，使得放大率沒(méi)有改變)，同時(shí)檢測(cè)器14保持靜止。支撐件被移動(dòng)到某一位置使得期望的基準(zhǔn)標(biāo)記在視場(chǎng)內(nèi)并且理想地在屏幕的中心。然后將檢測(cè)器和支撐件從在χ-射線(xiàn)源直接或垂直上方的位置移動(dòng)到初始位置，這將檢測(cè)器和支撐件放置在用于第一投影的、相對(duì)于垂直面的期望角度處，正如在上文中所描述的、基準(zhǔn)位于關(guān)注區(qū)域的視場(chǎng)內(nèi)的情形中那樣。隨后在屏幕上利用光標(biāo)或者通過(guò)拖出圍繞基準(zhǔn)的圖像的框來(lái)識(shí)別基準(zhǔn)。在上述過(guò)程中，儲(chǔ)存了相對(duì)于關(guān)于關(guān)注區(qū)域的視場(chǎng)的χ和y位置的、關(guān)于基準(zhǔn)的視場(chǎng)的X和I位置。然后這些能夠被作為X和I偏移信號(hào)儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的X和y位置隨后被用于在χ和y馬達(dá)41、42的控制下在關(guān)于關(guān)注區(qū)域的視場(chǎng)的位置和關(guān)于基準(zhǔn)標(biāo)記的視場(chǎng)的位置之間移動(dòng)支撐件。然后圖像捕捉過(guò)程是通過(guò)以下步驟進(jìn)行的:關(guān)于每個(gè)檢測(cè)器和關(guān)注區(qū)域的預(yù)定位置，在記錄包含關(guān)注區(qū)域的視場(chǎng)的圖像之后記錄包含基準(zhǔn)標(biāo)記的視場(chǎng)的圖像。在步驟705中，關(guān)于第一預(yù)定位置，記錄關(guān)注區(qū)域的圖像。然后在步驟710中利用儲(chǔ)存的χ和y偏移信號(hào)來(lái)移動(dòng)支撐件，同時(shí)相對(duì)于χ-射線(xiàn)源將檢測(cè)器保持靜止，使得基準(zhǔn)位于第一預(yù)定位置。隨后在步驟715中記錄包含基準(zhǔn)的視場(chǎng)的第一圖像。應(yīng)理解，可以在步驟710之后而不是預(yù)先執(zhí)行步驟700，并且在實(shí)踐中這對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)可能是更方便的。還應(yīng)理解的是，關(guān)于關(guān)注區(qū)域和檢測(cè)器的每個(gè)預(yù)定位置，基準(zhǔn)標(biāo)記可在關(guān)注區(qū)域之前而不是在其之后成像。在步驟720中，檢測(cè)器和支撐件(即關(guān)注區(qū)域)兩者均被移動(dòng)到與關(guān)注區(qū)域的下一個(gè)投影對(duì)應(yīng)的下一個(gè)預(yù)定位置。在步驟725中，在該下一個(gè)預(yù)定位置處記錄包含關(guān)注區(qū)域的視場(chǎng)的圖像。在步驟730中，利用XY偏移信號(hào)來(lái)移動(dòng)支撐件，同時(shí)相對(duì)于χ-射線(xiàn)源將檢測(cè)器保持靜止，直到基準(zhǔn)已經(jīng)被定位在預(yù)定位置處，在該預(yù)定位置處剛剛記錄了關(guān)注區(qū)域的圖像。在步驟735中，記錄包含基準(zhǔn)標(biāo)記的視場(chǎng)在該預(yù)定位置處的圖像。該過(guò)程然后返回到步驟720并且重復(fù)步驟720至735直到關(guān)于關(guān)注區(qū)域和檢測(cè)器的每個(gè)預(yù)定位置捕捉了關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記的圖像。如下面描述的，在已經(jīng)關(guān)于所有預(yù)定位置捕捉了圖像之后，從步驟722發(fā)送信號(hào)，步驟752產(chǎn)生三維模型。在步驟740中，以與參考圖6所描述的方式相同的方式執(zhí)行基準(zhǔn)標(biāo)記的預(yù)期圖像的計(jì)算。在步驟745中，關(guān)于每個(gè)預(yù)定位置，將基準(zhǔn)標(biāo)記的每張預(yù)期圖像與基準(zhǔn)標(biāo)記的相應(yīng)的捕捉圖像進(jìn)行比較，并且為每張捕捉的圖像計(jì)算變換以將該捕捉的圖像繪制到預(yù)期圖像上?？墒褂门c參考圖6描述的技術(shù)相同的技術(shù)。隨后將關(guān)于每個(gè)預(yù)定位置的變換應(yīng)用到關(guān)注區(qū)域的相應(yīng)的捕捉圖像以生成關(guān)注區(qū)域的關(guān)于每個(gè)預(yù)定位置的校正圖像。關(guān)于在第一圖像之后的每個(gè)投影生成關(guān)注區(qū)域的校正圖像。如前面提到的，當(dāng)在步驟750處接收到來(lái)自步驟720的所有預(yù)定位置的圖像已經(jīng)被捕捉的信號(hào)時(shí)，然后在步驟750中利用層析χ射線(xiàn)照相組合算法來(lái)組合第一圖像和隨后的校正圖像以生成關(guān)注區(qū)域的三維模型。如果支撐件的運(yùn)動(dòng)是可重復(fù)的，則利用較不精確的定位機(jī)構(gòu)分開(kāi)地執(zhí)行關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記的成像是切實(shí)可行的。因此，盡管對(duì)于基準(zhǔn)標(biāo)記的每次運(yùn)動(dòng)將支撐件精確地移動(dòng)到關(guān)注區(qū)域的預(yù)定位置是不可能的，但是控制信號(hào)是相同的且所得到的運(yùn)動(dòng)是相同的。關(guān)于步驟730，應(yīng)理解，可以是檢測(cè)器而不是支撐件在關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記之間移動(dòng)，同時(shí)支撐件被保持靜止。在圖2所示的機(jī)構(gòu)中，因?yàn)橹渭囊苿?dòng)是更可重復(fù)的，所以?xún)?yōu)選將檢測(cè)器保持靜止且移動(dòng)支撐件。然而，在不同機(jī)械布置的情形中，這可能不是這樣的。已經(jīng)參考特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)清楚，在利用相同發(fā)明概念時(shí)可以對(duì)該系統(tǒng)和該方法做出許多變型。例如，可以使用不同的系統(tǒng)來(lái)移動(dòng)目標(biāo)對(duì)象和檢測(cè)器，這在所得到的捕捉圖像中引起不同的誤差。不管所使用的系統(tǒng)如何，使用合適的基準(zhǔn)標(biāo)記允許生成校正圖像。
權(quán)利要求
1.一種生成目標(biāo)對(duì)象上的關(guān)注區(qū)域的三維表示的方法，包括以下步驟: a)識(shí)別在所述目標(biāo)對(duì)象的關(guān)注區(qū)域中的或在可移動(dòng)表面上的具有已知幾何形狀的基準(zhǔn)標(biāo)記，所述可移動(dòng)表面相對(duì)于所述關(guān)注區(qū)域被固定； b)當(dāng)所述關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記位于相對(duì)于輻射源的第一位置中并且檢測(cè)器位于相對(duì)于所述輻射源的第一檢測(cè)器位置中時(shí)，通過(guò)利用所述檢測(cè)器檢測(cè)來(lái)自所述輻射源的輻射而產(chǎn)生所述基準(zhǔn)標(biāo)記的第一圖像和所述關(guān)注區(qū)域的第一圖像； c)相對(duì)于所述輻射源將所述基準(zhǔn)標(biāo)記和關(guān)注區(qū)域移動(dòng)到相對(duì)于所述輻射源的第二位置，并且將所述檢測(cè)器移動(dòng)到相對(duì)于所述輻射源的第二檢測(cè)器位置； d)當(dāng)所述關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記位于相對(duì)于所述輻射源的所述第二位置中并且所述檢測(cè)器位于相對(duì)于所述輻射源的所述第二檢測(cè)器位置中時(shí)，通過(guò)利用所述檢測(cè)器檢測(cè)來(lái)自所述輻射源的輻射而產(chǎn)生所述基準(zhǔn)標(biāo)記的第二圖像和所述關(guān)注區(qū)域的第二圖像； e)利用所述基準(zhǔn)標(biāo)記的所述第二圖像與關(guān)于所述基準(zhǔn)標(biāo)記的預(yù)期的第二圖像的信息的比較，來(lái)生成用于所述關(guān)注區(qū)域的校正的第二圖像數(shù)據(jù)；以及 f)利用用于所述關(guān)注區(qū)域的所述第一圖像或校正的第一圖像數(shù)據(jù)和校正的第二圖像數(shù)據(jù)，來(lái)生成所述關(guān)注區(qū)域的三維表示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法包括:將基準(zhǔn)標(biāo)記放置在所述關(guān)注區(qū)域上或放置在所述可移動(dòng)表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述基準(zhǔn)標(biāo)記在所述關(guān)注區(qū)域的每個(gè)圖像內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述基準(zhǔn)標(biāo)記的每個(gè)圖像與所述關(guān)注區(qū)域的每個(gè)圖像分離，并且其中產(chǎn)生所述基準(zhǔn)標(biāo)記的第一圖像和所述關(guān)注區(qū)域的第一圖像的步驟包括:在將所述關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記順次地移動(dòng)到所述第一位置的同時(shí)，將所述檢測(cè)器保持在第一檢測(cè)器位置中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中產(chǎn)生所述基準(zhǔn)標(biāo)記的第二圖像和所述關(guān)注區(qū)域的第二圖像的步驟是在產(chǎn)生所述基準(zhǔn)標(biāo)記的第一圖像和產(chǎn)生所述關(guān)注區(qū)域的第一圖像的步驟之后進(jìn)行的。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括以下步驟: 當(dāng)所述關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記位于相對(duì)于所述輻射源的第三位置中并且所述檢測(cè)器位于相對(duì)于所述輻射源的第三檢測(cè)器位置中時(shí)，通過(guò)利用所述檢測(cè)器檢測(cè)來(lái)自所述輻射源的輻射而產(chǎn)生所述基準(zhǔn)標(biāo)記的第三圖像和所述關(guān)注區(qū)域的第三圖像；和 利用所述基準(zhǔn)標(biāo)記的所述第三圖像與關(guān)于所述基準(zhǔn)標(biāo)記的預(yù)期的第三圖像的信息的比較，來(lái)生成用于所述關(guān)注區(qū)域的校正的第三圖像數(shù)據(jù)， 其中，生成所述關(guān)注區(qū)域的三維表示的步驟利用了所述校正的第三圖像數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述基準(zhǔn)標(biāo)記包括多個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記元件。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述基準(zhǔn)標(biāo)記的預(yù)期的第二圖像是基于所述基準(zhǔn)標(biāo)記或每個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記元件具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性的假設(shè)來(lái)計(jì)算的。
9.一種用于生成在目標(biāo)對(duì)象上的關(guān)注區(qū)域的三維表示的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: X-射線(xiàn)源； 支撐件和支撐件運(yùn)輸機(jī)構(gòu)，所述支撐件被構(gòu)造成支撐所述目標(biāo)對(duì)象和具有已知幾何形狀的基準(zhǔn)標(biāo)記，所述支撐件運(yùn)輸機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成移動(dòng)所述支撐件； X-射線(xiàn)檢測(cè)器和檢測(cè)器運(yùn)輸機(jī)構(gòu)，所述檢測(cè)器運(yùn)輸機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成移動(dòng)所述檢測(cè)器； 運(yùn)動(dòng)控制器，所述運(yùn)動(dòng)控制器被連接到所述支撐件運(yùn)輸機(jī)構(gòu)和所述檢測(cè)器運(yùn)輸機(jī)構(gòu)，所述運(yùn)動(dòng)控制器被構(gòu)造成:向所述支撐件運(yùn)輸機(jī)構(gòu)提供命令信號(hào)以將所述關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記從第一位置移動(dòng)到第二位置，并且向所述檢測(cè)器運(yùn)輸機(jī)構(gòu)提供命令信號(hào)以將所述檢測(cè)器從第一檢測(cè)器位置移動(dòng)到第二檢測(cè)器位置，使得當(dāng)所述關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記位于所述第一位置中并且所述檢測(cè)器位于所述第一檢測(cè)器位置中以使所述檢測(cè)器生成第一位置圖像信息時(shí)、和當(dāng)所述關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記位于所述第二位置中并且所述檢測(cè)器位于所述第二檢測(cè)器位置中以使所述檢測(cè)器生成第二位置圖像信息時(shí)，來(lái)自所述X-射線(xiàn)源的X射線(xiàn)通過(guò)所述關(guān)注區(qū)域和所述基準(zhǔn)標(biāo)記被傳送到所述檢測(cè)器； 圖像處理器，所述圖像處理器被聯(lián)接到所述檢測(cè)器，所述圖像處理器被構(gòu)造成接收來(lái)自所述檢測(cè)器的所述第一位置圖像信息和所述第二位置圖像信息，以利用所述第一位置圖像信息生成所述關(guān)注區(qū)域的第一圖像和所述基準(zhǔn)標(biāo)記的第一圖像，并且利用所述第二位置圖像信息生成所述關(guān)注區(qū)域的第二圖像和所述基準(zhǔn)標(biāo)記的第二圖像，其中所述圖像處理器被構(gòu)造成: 計(jì)算所述基準(zhǔn)標(biāo)記在所述第二位置中的預(yù)期圖像， 利用所述基準(zhǔn)標(biāo)記在所述第二位置中的預(yù)期圖像與所述基準(zhǔn)標(biāo)記的所述第二圖像的比較，來(lái)生成所述關(guān)注區(qū)域的校正的第二圖像；并且 利用所述關(guān)注區(qū)域的所述第一圖像或用于所述關(guān)注區(qū)域的所述第一圖像的校正圖像數(shù)據(jù)和所述關(guān)注區(qū)域的校正的第二圖像，來(lái)生成所述關(guān)注區(qū)域的三維表示。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括可視顯示器和用戶(hù)界面，所述可視顯示器被構(gòu)造成基于來(lái)自所述檢測(cè)器的信號(hào)而顯示圖像數(shù)據(jù)，其中所述用戶(hù)界面被構(gòu)造成允許用戶(hù)從所述顯示器上 的圖像內(nèi)選擇基準(zhǔn)標(biāo)記。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的系統(tǒng)，其中所述檢測(cè)器運(yùn)輸機(jī)構(gòu)包括可樞轉(zhuǎn)弓形軌道，所述檢測(cè)器被聯(lián)接到所述可樞轉(zhuǎn)弓形軌道。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述支撐件運(yùn)輸機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成允許所述支撐件在三個(gè)正交方向上獨(dú)立地移動(dòng)。
13.一種用于與X-射線(xiàn)成像設(shè)備一起使用的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述X-射線(xiàn)成像設(shè)備包括:x-射線(xiàn)源；支撐件運(yùn)輸機(jī)構(gòu)，所述支撐件運(yùn)輸機(jī)構(gòu)移動(dòng)用于關(guān)注區(qū)域和具有已知幾何形狀的基準(zhǔn)標(biāo)記的支撐件射線(xiàn)檢測(cè)器；檢測(cè)器運(yùn)輸機(jī)構(gòu)，所述檢測(cè)器運(yùn)輸機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成移動(dòng)所述檢測(cè)器；以及運(yùn)動(dòng)控制器，所述運(yùn)動(dòng)控制器被連接到所述支撐件運(yùn)輸機(jī)構(gòu)和所述檢測(cè)器運(yùn)輸機(jī)構(gòu)，所述運(yùn)動(dòng)控制器被構(gòu)造成:向所述支撐件運(yùn)輸機(jī)構(gòu)提供命令信號(hào)以將所述關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記從第一位置移動(dòng)到第二位置，并且向所述檢測(cè)器運(yùn)輸機(jī)構(gòu)提供命令信號(hào)以將所述檢測(cè)器從第一檢測(cè)器位置移動(dòng)到第二檢測(cè)器位置，使得當(dāng)所述關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記位于所述第一位置中并且所述檢測(cè)器位于所述第一檢測(cè)器位置中時(shí)、和當(dāng)所述關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記位于所述第二位置中且所述檢測(cè)器位于所述第二檢測(cè)器位置中時(shí)，來(lái)自所述X-射線(xiàn)源的X-射線(xiàn)通過(guò)所述關(guān)注區(qū)域和所述基準(zhǔn)標(biāo)記被傳送到所述檢測(cè)器，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)保持可執(zhí)行指令，當(dāng)所述可執(zhí)行指令由被連接到所述X-射線(xiàn)成像設(shè)備的計(jì)算機(jī)處理器執(zhí)行時(shí)，所述可執(zhí)行指令導(dǎo)致所述計(jì)算機(jī)處理器:要求用戶(hù)選擇關(guān)注區(qū)域并且選擇基準(zhǔn)標(biāo)記； 基于接收到的圖像數(shù)據(jù)，生成所述關(guān)注區(qū)域和所述基準(zhǔn)標(biāo)記在所述第一位置和第二位置中的圖像； 生成所述基準(zhǔn)標(biāo)記在所述第二位置中的預(yù)期圖像； 利用所述基準(zhǔn)標(biāo)記在所述第二位置中的預(yù)期圖像與所述基準(zhǔn)標(biāo)記在所述第二位置中的圖像的比較，來(lái)生成所述關(guān)注區(qū)域在所述第二位置中的校正的圖像數(shù)據(jù)； 利用所述關(guān)注區(qū)域在所述第一位置中的圖像或所述關(guān)注區(qū)域在所述第一位置中的校正的圖像數(shù)據(jù)以及所述關(guān)注區(qū)域在所述第二位置中的校正的圖像數(shù)據(jù)，來(lái)生成所述關(guān)注區(qū)域的三維表示。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)保持可執(zhí)行指令，當(dāng)所述可執(zhí)行指令由被連接到所述X射線(xiàn)成像設(shè)備的計(jì)算機(jī)處理器執(zhí)行時(shí)，所述可執(zhí)行指令控制所述運(yùn)動(dòng)控制器的操作。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)與一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記相組合地適合于`放置在電子電路板上。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于利用成像系統(tǒng)生成關(guān)注區(qū)域的三維模型的方法和設(shè)備。本發(fā)明提供在x-射線(xiàn)成像系統(tǒng)中生成目標(biāo)對(duì)象上的關(guān)注區(qū)域的三維表示的方法。該方法利用具有已知幾何形狀的基準(zhǔn)標(biāo)記。關(guān)注區(qū)域和基準(zhǔn)標(biāo)記在多個(gè)預(yù)定位置中成像?；鶞?zhǔn)標(biāo)記的關(guān)于每個(gè)預(yù)定位置的預(yù)期圖像被計(jì)算并被與基準(zhǔn)標(biāo)記在每個(gè)預(yù)定位置處的捕捉圖像進(jìn)行比較。使用預(yù)期圖像和捕捉圖像之間的差別來(lái)生成關(guān)注區(qū)域的關(guān)于每個(gè)預(yù)定位置的校正圖像，并且使用這些校正圖像來(lái)生成關(guān)注區(qū)域的三維模型。該方法允許在x-射線(xiàn)成像系統(tǒng)中生成關(guān)注區(qū)域的有用的三維模型而不需要昂貴的機(jī)械定位系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G06T17/00GK103106682SQ20121041774
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者德拉戈斯·戈盧博維克, 約翰·廷吉 申請(qǐng)人:諾信公司