專利名稱：層析x射線攝影合成裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及X射線掃描并且具體地涉及使用多平面圖形來(lái)產(chǎn)生物體的三維呈現(xiàn)的X射線掃描。本發(fā)明可以具體地使用在行李掃描的領(lǐng)域中。
背景技術(shù)：
在機(jī)場(chǎng)處的旅行袋的典型 行李掃描使用位于行李傳輸系統(tǒng)上的主X射線掃描儀，該行李傳輸系統(tǒng)將行李持續(xù)地牽引通過(guò)X射線掃描儀。行李由X射線掃描，主要是掃描通過(guò)行李的2維斷層。操作員識(shí)別和分離一部分的行李以進(jìn)行二級(jí)掃描并且允許剩余的通過(guò)。二級(jí)掃描可以使用多個(gè)不同的技術(shù)來(lái)進(jìn)行。然而，通常二級(jí)掃描發(fā)生在單項(xiàng)行李上，這些單項(xiàng)的行李并不在傳輸帶上，但是其可以被裝載進(jìn)機(jī)器中并且在二級(jí)檢查期間是固定的。由此以速度為代價(jià)允許使用更多先進(jìn)的和精確的檢查技術(shù)，以此方式檢查更多的一小部分行李是行不通的。一種分析是稱為CT掃描(計(jì)算的斷層X(jué)光攝影)的方法，其特別使用在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中。這涉及將通過(guò)樣本的多個(gè)二維斷面經(jīng)過(guò)全360度，從其計(jì)算三維表示。這通常通過(guò)在將樣本直線地沿旋轉(zhuǎn)的軸移動(dòng)時(shí)，將X射線源和檢測(cè)器繞待成像的樣本旋轉(zhuǎn)時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)。組合的動(dòng)作因此是螺旋形的。必須要精確的記錄樣本、源和檢測(cè)器的位置，從而確保精確地計(jì)算圖像。此類的CT掃描儀是大型的、笨重的并且極其昂貴。結(jié)果它們通常不優(yōu)選用于行李掃描。在它們使用的地方，鑒于低的輸送量和需要精確的對(duì)準(zhǔn)樣本和檢測(cè)器，它們用于二級(jí)檢查。一個(gè)專利US 7，319，737建議使用斷層X(jué)射線或?qū)游鯴射線攝影合成(tomosynthesis)來(lái)進(jìn)行行李掃描。不像CT掃描，其中圖像主要從所有的角度獲取，稱為層析X射線攝影合成的方法從有限范圍的角度獲取并且從掃描計(jì)算三維表示。該專利未解決的問(wèn)題是如何對(duì)準(zhǔn)圖像。層析X射線攝影合成要求十分精確地對(duì)準(zhǔn)從不同的角度獲取的圖像。如果意圖在不同的時(shí)間獲取樣本的圖像，則樣本的動(dòng)作需要被準(zhǔn)確地控制，從而獲知圖像之間的樣本的確切動(dòng)作，以便能夠精確地組合圖像，以構(gòu)建樣本的三維表示。這意味著US 7，319，737中建議的系統(tǒng)并不適于已經(jīng)安裝在機(jī)場(chǎng)和類似位置中的常規(guī)行李處理傳輸帶系統(tǒng)，因?yàn)檠卮祟悅鬏攷到y(tǒng)移動(dòng)行李并不能足以控制精確地構(gòu)建三維表示。相反，系統(tǒng)將需要常規(guī)在CT掃描中使用的更為精確的傳輸帶類型。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)。通過(guò)組合視覺(jué)圖像和X射線圖像，視覺(jué)圖像可以用于精確地定位當(dāng)待成像的物體沿傳輸帶行進(jìn)時(shí)，物體的位置和方位。這允許X射線圖像的三維表示被計(jì)算。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法。


將純粹通過(guò)例子、參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，其中圖I圖示沿傳輸帶移動(dòng)的物體的俯視圖；以及圖2示出沿傳輸帶的拐角移動(dòng)的行李的詳細(xì)視圖。附圖是示意性的并且不依比例。
具體實(shí)施方式
用于輸送機(jī)場(chǎng)或其他設(shè)施中行李8類型的行李傳輸帶2沿預(yù)定的線路攜帶行李。此類的線路幾乎從來(lái)不會(huì)是直的并且因此預(yù)先存在的行李傳輸帶通常包括若干個(gè)彎曲或拐角4。行李檢查系統(tǒng)10安裝在沿傳輸帶的拐角4處。在所描述的實(shí)施方式中，選擇90度的拐角，因?yàn)榇祟惖墓战墙?jīng)常發(fā)生。因此，通?？梢詫⑿欣顧z查系統(tǒng)10放置在繞行李傳輸帶中的拐角。然而，使用90度拐角不是必要的，所要求的是行李繞拐角的動(dòng)作允許捕獲足夠的各種圖像以實(shí)施本方法。180度拐角特別合適，盡管其不經(jīng)常發(fā)生。拐角的幾何中心6被指示。行李檢查系統(tǒng)10包括廣角X射線源12，即沒(méi)有瞄準(zhǔn)儀，該廣角X射線源12在廣的角度上放射X射線，優(yōu)選地至少40度，或進(jìn)一步優(yōu)選地55度。源被安排在遠(yuǎn)離于行李傳輸帶中彎曲的中心6但在傳輸帶上與中心6相同的一側(cè)。多個(gè)線X射線檢測(cè)器14安排在傳輸帶上與X射線源的相反側(cè)上，使得當(dāng)行李沿傳輸帶沿由X射線源定義的拐角平面圖像移動(dòng)時(shí)，每個(gè)檢測(cè)器的線隨行李移動(dòng)而被取得。當(dāng)行李8繞拐角4沿傳輸帶前進(jìn)時(shí)，其將旋轉(zhuǎn)，并且從而傳輸帶的幾何學(xué)并不能將行李的動(dòng)作完全地限定到足以精確進(jìn)行層析X射線攝影合成的水平。行李檢查系統(tǒng)10包括安裝在傳輸帶上的照相機(jī)18，以記錄沿傳輸帶的行李的動(dòng)作?？刂破?0連接到X射線源12、X射線檢測(cè)器14和照相機(jī)18。控制器20包括圖像識(shí)別和分析模塊22，其與照相機(jī)18組合形成視覺(jué)記錄系統(tǒng)，其確定沿傳輸帶移動(dòng)的行李8的位置和方位。位置，即行李的位置和方位被連續(xù)地記錄，連同來(lái)自于照相機(jī)的圖像信號(hào)。圖像重構(gòu)模塊24接著構(gòu)建行李的三維X射線表示。在所述的實(shí)施方式中，控制器20是計(jì)算機(jī)，其帶有存儲(chǔ)器和處理器，結(jié)合形成圖像識(shí)別和分析模塊的代碼，該圖像識(shí)別和分析模塊使得計(jì)算機(jī)來(lái)確定沿控制器移動(dòng)的行李8的位置和方位，以及形成重構(gòu)模塊24的代碼，該重構(gòu)模塊24構(gòu)建行李的三維X射線表示。然而，圖像識(shí)別和分析模塊22和圖像重構(gòu)模塊24可以都實(shí)現(xiàn)在硬件或軟件中。在所述的實(shí)施方式中，求和和加法算法用于構(gòu)建三維表示。然而，可以使用替代的算法，例如仿真代數(shù)重構(gòu)技術(shù)。參見(jiàn)例如Dobbins III, J.T.和D. J. Godfrey的“Digitalχ-ray tomosynthesis current state of the art and clinical potential，，，醫(yī)學(xué)和生物中的物理學(xué)，2003 :R65_R106,以及 Van de Sompel D.和 M. Brady, “SystematicPerformance Anglysis of SART as Applied to Digital Breast Tomosynthesis”,數(shù)字乳房X線照相術(shù)中，561-569。柏林/海德?tīng)柋な┢樟指瘢?008。當(dāng)行李8通過(guò)行李檢查系統(tǒng)10時(shí)，在不同的方位對(duì)行李的圖像進(jìn)行拍攝，關(guān)于行李至少20度、優(yōu)選的至少40度，而圖2中更為詳細(xì)地示出行李8移動(dòng)通過(guò)裝置。注意到行李在其移動(dòng)時(shí)稍微有些旋轉(zhuǎn)，但由于源12偏離中心的位置，關(guān)于行李在不同的角度拍攝各種圖像，從而允許發(fā)生有效構(gòu)建三維表示。通過(guò)提供視覺(jué)行李位置系統(tǒng)，避免需要使用專門的精確傳輸帶，所以根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以安裝在現(xiàn)有的傳輸帶系統(tǒng)上。這極大地減小了安裝系統(tǒng)的成本。在特定的實(shí)現(xiàn)中，兩個(gè)PaxScan檢測(cè)器14用作檢測(cè)器而鎢目標(biāo)X射線源12用作源12。PaxScan檢測(cè)器是全二維檢測(cè)器。、
在替代的實(shí)施方式中，提供多個(gè)照相機(jī)18。在一些設(shè)置中，可以使用多個(gè)相對(duì)低成本的照相機(jī)18，例如，網(wǎng)絡(luò)照相機(jī)，并且組合的圖像將允許圖像識(shí)別和分析模塊22來(lái)識(shí)別行李的位置，特別是行李的邊緣，至少如使用單個(gè)更高成本的照相機(jī)有效，并且在許多情形中，比單個(gè)更高成本的照相機(jī)更為有效。特別地，多臺(tái)攝影測(cè)量學(xué)可以用于組合來(lái)自多個(gè)照相機(jī)18的圖像并且定位傳輸帶上的物體的邊緣。這可以建立對(duì)物體的實(shí)時(shí)跟蹤，以檢測(cè)不同的動(dòng)作并且也登記物體的位置和方位，以精確地限定它們的地形。即使使用低成本的照相機(jī)，仍可以實(shí)現(xiàn)毫米等級(jí)分辨率。 進(jìn)一步，所需要的檢測(cè)器的數(shù)目可以改變。由于行李關(guān)于檢測(cè)器移動(dòng)，在一些情形中，可能僅需要一個(gè)檢測(cè)器，而隨著行李移動(dòng)通過(guò)檢測(cè)器，在不同的時(shí)刻拍攝多個(gè)圖像。替代地，多個(gè)檢測(cè)器可以給出更多不同的圖像并且因此改進(jìn)的層析X射線攝影合成重構(gòu)。檢測(cè)器可以是線檢測(cè)器，沿直線安排多個(gè)像素，隨時(shí)間構(gòu)建圖像。然而，為了捕獲更多的數(shù)據(jù)以便更容易的圖像重構(gòu)，優(yōu)選的是帶有二維像素陣列的全二維檢測(cè)器。盡管上面描述的實(shí)施方式涉及機(jī)場(chǎng)行李傳輸帶，但本發(fā)明并不限于行李作為要檢測(cè)的物體，而是可以使用可以放置在傳輸帶上并且被成像的任何物體。因此系統(tǒng)可以在工業(yè)應(yīng)用中也是有用的。
權(quán)利要求
1.一種用于繞傳輸帶安裝的X射線檢查系統(tǒng)，包括 至少一個(gè)X射線源(12)； 至少一個(gè)X射線檢測(cè)器(14)，用于記錄沿所述傳輸帶(2)移動(dòng)的物體(8)的多個(gè)X射線圖像； 視覺(jué)記錄系統(tǒng)(18，22)，用于跟蹤所述物體沿所述傳輸帶的動(dòng)作以及它們的旋轉(zhuǎn)，以在所述物體沿所述傳輸帶移動(dòng)時(shí)識(shí)別關(guān)于所述物體的位置和方位的位置和方位信息；以及 控制器(20)，設(shè)置使用來(lái)自于所述視覺(jué)記錄系統(tǒng)的位置和方位信息來(lái)計(jì)算所述物體的來(lái)自于所述多個(gè)X射線圖像的層析X射線攝影合成圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X射線檢查系統(tǒng)，包括單個(gè)的X射線源(12)和多個(gè)X射線檢測(cè)器(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的X射線檢查系統(tǒng)，用于與基本上水平的傳輸帶(2)—起使用，其中所述X射線源被設(shè)置成在沿所述傳輸帶的水平面的至少45度的放射角上放射X射線，并且所述多個(gè)X射線檢測(cè)器是基本上垂直設(shè)置于所述放射角內(nèi)的線檢測(cè)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的X射線檢查系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)X射線檢測(cè)器(14)是二維檢測(cè)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的X射線檢查系統(tǒng)，包括多個(gè)X射線源(12)和多個(gè)X射線檢測(cè)器(14)。
6.根據(jù)任意前述權(quán)利要求所述的X射線檢查系統(tǒng)，其中所述視覺(jué)記錄系統(tǒng)包括照相機(jī)(18)，其設(shè)置在所述傳輸帶上，以記錄沿所述傳輸帶移動(dòng)的物體的圖像。
7.根據(jù)任意前述權(quán)利要求所述的X射線檢查系統(tǒng)，其中所述視覺(jué)記錄系統(tǒng)包括設(shè)置在繞所述傳輸帶的不同位置處的多個(gè)照相機(jī)(18)，以記錄沿所述傳輸帶移動(dòng)的物體的圖像。
8.根據(jù)任意前述權(quán)利要求所述的X射線檢查系統(tǒng)，進(jìn)一步包括所述傳輸帶(2); 其中所述傳輸帶(2)在至少60度的水平面中、與所述傳輸帶的拐角(4)基本上水平地延伸；以及 所述至少一個(gè)X射線源(12)和所述至少一個(gè)X射線檢測(cè)器(14)繞所述拐角設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的X射線檢查系統(tǒng)，其中所述X射線源(12)安裝在遠(yuǎn)離所述傳輸帶中的所述彎曲(4)的中心(6)的位置處。
10.一種X射線檢查的方法，包括 繞傳輸帶(2)安裝至少一個(gè)X射線源(12)和至少一個(gè)X射線檢測(cè)器(14)； 沿傳輸帶(2)運(yùn)送物體(8)經(jīng)過(guò)所述X射線源(12)和X射線檢測(cè)器(14)并且當(dāng)所述物體經(jīng)過(guò)至少一個(gè)所述X射線檢測(cè)器(14)記錄多個(gè)X射線圖像； 以視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)(18，22)跟蹤沿所述傳輸帶的物體的動(dòng)作； 當(dāng)從來(lái)自于所述視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)的信息記錄所述X射線圖像時(shí)，識(shí)別所述物體(8)的所述位置和方位；以及 使用識(shí)別的位置和方位信息計(jì)算所述物體的來(lái)自于所述多個(gè)X射線圖像的層析X射線攝影合成圖像。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中沿所述傳輸帶傳送物體經(jīng)過(guò)所述X射線源的步驟包括當(dāng)所述物體經(jīng)過(guò)所述至少一個(gè)X射線檢測(cè)器(14)時(shí)，關(guān)于X射線源(12)和X射線檢測(cè)器(14)旋轉(zhuǎn)所述物體。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中所述傳輸帶(2)包括拐角(4)，并且在拐角(4)處沿所述傳輸帶傳送所述物體(8)使得所述物體關(guān)于X射線源(12)和X射線檢測(cè)器(14)旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
繞傳輸帶(2)安裝X射線檢查系統(tǒng)。X射線源(12)和多個(gè)X射線檢測(cè)器記錄物體(8)的X射線圖像，例如行李沿所述傳輸帶移動(dòng)。視覺(jué)記錄系統(tǒng)(18，22)跟蹤所述物體沿所述傳輸帶的動(dòng)作以及它們的旋轉(zhuǎn)，以在所述物體沿所述傳輸帶移動(dòng)時(shí)識(shí)別關(guān)于所述物體的位置和方位。使用來(lái)自于所述視覺(jué)記錄系統(tǒng)的位置和方位信息計(jì)算來(lái)自于所述多個(gè)X射線圖像的物體的層析X射線攝影合成圖像。
文檔編號(hào)G01V5/00GK102667454SQ201080047029
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月9日
發(fā)明者卡羅琳·瑞德, 羅伯特·斯柏勒 申請(qǐng)人:Ucl商業(yè)有限公司