專利背景
為了解決
CT裝置掃描速度問題,常規的方法就是使用多排探測器,從而每次可以同時採集多排數據,例如專利申請WO2005/119297。但是由於探測器成本較高,大幅增加排數顯得不那么現實。
發明內容
專利目的
《檢查系統和檢查方法》中提出檢查系統、檢查方法、CT裝置以及探測裝置,其中探測裝置能夠在增加探測裝置有效探測面積的情況下,有效減少探測器排數,從而降低了探測裝置的成本。
技術方案
根據《檢查系統和檢查方法》的一方面,提出了一種檢查系統,該系統包括:CT裝置,該CT裝置包括:滑環、與滑環連線的射線源、與射線源相對並連線在滑環上的探測裝置;以及傳送被檢查物體的傳送裝置,其中所述探測裝置包括N排探測器,並且相鄰兩排所述檢測器之間具有預定的間隔,其中N為大於1的整數。
所述預定間距可以是5至80毫米或者30至50毫米。
根據該發明的另一方面,在滑環每旋轉360度的檢查區域中,每排探測器檢查該區域的360度/N的扇形部分,同時滑環每旋轉360度/N,傳送裝置將物體移動的距離為相鄰兩排探測器的中心距,由此從所述N排探測器中的傳送裝置移動方向的上游側的第一排探測器開始依次到最後一排探測器分別檢測對應的360度/N。
根據該發明的一方面,所述檢查系統:還包括用於獲得二維圖像的掃描成像裝置,所述CT裝置和所述用於獲得二維圖像的掃描成像裝置能夠同時運行,以同時通過CT裝置獲得被檢查物品的三維圖像和通過所述用於獲得二維圖像的掃描成像裝置獲得二維圖像。
優選方式是,所述CT裝置和所述用於獲得二維圖像的掃描成像裝置同時運行的速度為0.18-0.25米/秒。
根據該發明的一方面,提出了一種檢查方法,該方法包括:傳送被檢查物體;以及利用CT裝置檢查該物體,其中該CT裝置包括:滑環、與滑環連線的射線源、與射線源相對並連線在滑環上的探測裝置,其中所述探測裝置包括N排探測器,並且相鄰兩排所述檢測器之間具有預定的間隔,其中N為大於1的整數,
優選方式是,滑環每旋轉360度/N,傳送裝置將物體移動的距離為相鄰兩排探測器的中心距,由此從所述N排探測器中的傳送裝置移動方向的上游側的第一排探測器開始依次到最後一排探測器分別檢測對應的360度/N。
根據該發明的一方面,所述檢查方法還包括利用用於獲得二維圖像的掃描成像裝置對所述物體進行檢查,所述CT裝置和所述用於獲得二維圖像的掃描成像裝置同時運行,以同時通過CT裝置獲得被檢查物品的三維圖像和通過所述用於獲得二維圖像的掃描成像裝置獲得二維圖像。
優選方式是,所述CT裝置和所述用於獲得二維圖像的掃描成像裝置同時運行的速度為0.18-0.25米/秒。
根據該發明的一方面,該發明提出了一種CT裝置,該CT裝置包括:滑環、與滑環連線的射線源、與射線源相對並連線在滑環上的探測裝置,其中所述探測裝置包括N排探測器,並且相鄰兩排所述檢測器之間具有預定的間隔,其中N為大於1的整數。
根據該發明的再一方面,該發明提出了一種用於CT裝置的探測裝置,所述探測裝置包括N排探測器,並且相鄰兩排所述檢測器之間具有預定的間隔,其中N為大於1的整數。
優選方式是,所述預定間距是5至80毫米。更優選的方式是所述預定間距是30至50毫米。
有益效果
採用《檢查系統和檢查方法》設計方案的探測裝置,不僅可以為安檢人員提供熟悉的二維圖,而且可以提供精確的3維CT重建圖像,為安檢人員對行李箱中是否藏有爆炸物及毒品提供全面、準確的判斷依據。
附圖說明
圖1為根據《檢查系統和檢查方法》實施例的檢查系統的示意圖。
圖2為根據該發明實施例的CT裝置的示意圖。
圖3為根據該發明實施例的探測裝置的示意圖。
圖4為描述根據該發明實施例的探測裝置上的探測器的排列的示意俯視圖。
圖5為閃爍體探測器的結構示意圖。
圖6為閃爍體探測器的俯視圖。
圖7為閃爍體探測器的三維效果圖。
圖8為由多個探測器模組組合成的單排探測器的俯視圖。
圖9為多排寬間距探測器的示意圖。
權利要求
1.一種檢查系統,該系統包括:CT裝置,該CT裝置包括:滑環、與滑環連線的
射線源、與射線源相對並連線在滑環上的探測裝置;以及傳送被檢查物體的傳送裝置,其中所述探測裝置包括N排探測器,並且相鄰兩排所述探測器之間具有預定間距,其中N為大於1的整數,在滑環每旋轉360度的檢查區域中,每排探測器檢查該區域的360度/N的扇形部分,同時滑環每旋轉360度/N,傳送裝置將物體移動的距離為相鄰兩排探測器的中心距,所述檢查系統還包括用於獲得二維圖像的掃描成像裝置,所述CT裝置和用於獲得二維圖像的掃描成像裝置能夠同時運行,以同時通過CT裝置獲得被檢查物體的三維圖像和通過用於獲得二維圖像的掃描成像裝置獲得二維圖像,其中所述CT裝置和用於獲得二維圖像的掃描成像裝置同時運行的速度為0.18-0.25米/秒。
2.根據權利要求1所述的檢查系統,其中所述預定間距是5至80毫米。
3.根據權利要求1所述的檢查系統,其中所述預定間距是30至50毫米。
4.一種檢查方法,包括:傳送被檢查物體;以及利用CT裝置檢查該物體,其中該CT裝置包括:滑環、與滑環連線的射線源、與射線源相對並連線在滑環上的探測裝置,其中所述探測裝置包括N排探測器,並且相鄰兩排所述探測器之間具有預定間距,其中N為大於1的整數,在滑環每旋轉360度的檢查區域中,每排探測器檢查該區域的360度/N的扇形部分,同時滑環每旋轉360度/N,將物體移動的距離為相鄰兩排探測器的中心距,所述檢查方法還包括利用用於獲得二維圖像的掃描成像裝置對所述物體進行檢查,所述CT裝置和用於獲得二維圖像的掃描成像裝置同時運行,以同時通過CT裝置獲得被檢查物體的三維圖像和通過用於獲得二維圖像的掃描成像裝置獲得二維圖像,其中所述CT裝置和用於獲得二維圖像的掃描成像裝置同時運行的速度為0.18-0.25米/秒。
5.根據權利要求4所述的檢查方法,其中所述預定間距是5至80毫米。
6.根據權利要求4所述的檢查方法,其中所述預定間距是30至50毫米。
技術領域
《檢查系統和檢查方法》涉及檢查系統、檢查方法、CT裝置以及探測裝置。
實施方式
如圖1和2中所示,根據《檢查系統和檢查方法》的檢查系統包括:CT裝置。
該CT裝置包括:滑環、與滑環連線的射線源、與射線源相對並連線在滑環上的探測裝置;以及傳送被檢查物體的傳送裝置,其中所述探測裝置包括N排探測器,並且相鄰兩排所述檢測器之間具有預定的間隔,其中N為大於1的整數。
在該發明的一種實施方式中,檢查系統還可以包括用於獲得二維圖像的掃描成像裝置,所述CT裝置和所述用於獲得二維圖像的掃描成像裝置能夠同時運行,以同時通過CT裝置獲得被檢查物品的三維圖像和通過所述用於獲得二維圖像的掃描成像裝置獲得二維圖像。
在圖1中所示的實施例中,根據該發明的檢查系統包括用於獲得被檢查物品的二維透射圖像的掃描成像裝置和CT裝置。獲得被檢查物品的二維圖像的掃描成像裝置可以是現有的任何形式的掃描成像裝置,包括單能和雙能DR的掃描成像裝置。檢查系統可以檢查爆炸物及毒品等。CT成像裝置可以準確獲得被檢測物體的3D形狀、尺寸、等效原子序數Z值和密度D值的信息,根據爆炸物及毒品在Z-D圖中的分布,可以準確判斷上述違禁物品,同時它採用多排探測器結構,可以很大程度上加快掃描速度,提高通貨率。
根據《檢查系統和檢查方法》的檢查系統還包括:由支架1、傳送帶6、皮帶位置編碼器5構成的皮帶式傳送裝置。
用於獲得
二維圖像的掃描成像裝置包括支架2、與支架2連線的射線源7、與射線源7相對並連線在支架2上的探測器及數據採集器8。
CT裝置包括:支架3、可轉動地設定在支架3上的滑環11、與滑環11連線的射線源9、與射線源9相對並連線在滑環11上的探測器及數據採集器或探測裝置10。
此外,根據該發明的檢查系統還包括:用於確定行李箱位置的行李箱定位裝置4、用於控制檢查系統的控制模組12、用於對二維圖像的掃描成像裝置獲得的數據進行處理的計算機數據處理器13、以及用於對CT裝置獲得的數據進行處理的計算機數據處理器14。
所述行李箱定位裝置4可以採用光障或者其他設備來實現,用於判斷行李箱的起點以及終點,配合皮帶位置編碼器5,可以確定行李箱在行李通道中的位置。
所述探測器及數據採集器為整體模組結構,數據採集器中包括信號放大、A/D變換和數據傳送電路。
所述射線源7置於行李通道一側,所述探測器及數據採集器8置於行李通道另一側並正對射線源7射出的射線光束;射線源9和探測器及數據採集器10均固定於滑環11上,探測器及數據採集器10正對射線源9射出的射線光束。
控制模組12與行李箱定位裝置4、皮帶位置編碼器5、皮帶傳送裝置6、射線源7、探測器及數據採集器8、射線源9、探測器及數據採集器10、滑環11、計算機數據處理器13、計算機數據處理器14均相連並同步控制各部分的工作狀態。
探測器及數據採集器8的數據輸出電纜與計算機數據處理器13相連,探測器及數據採集器10的數據輸出電纜與計算機數據處理器14相連。
如圖2中所示,根據該發明的檢查系統也可以僅僅包括CT裝置。
如圖3-4所示,用於CT裝置的探測裝置10包括:多排探測器,其中相鄰兩排所述檢測器之間具有預定的間隔。所述多排探測器可以排列成具有大體圓柱面形的表面。多排探測器可以採用該領域公知的任何合適的布置結構,只要相鄰兩排所述檢測器之間具有預定的間隔。
圖4中的t表示相鄰兩排探測器沿圖1中的傳送帶6的傳送方向上的中心距離,d表示探測器沿圖1中的傳送帶6的傳送方向上的寬度。所述間距為t與d的差值。
根據該發明的探測裝置10的探測器中相鄰兩排探測器的中心距離t>>d,從而有效降低了晶體面積,降低了成本。對比於單排的探測器,會成倍的提高檢測速度。顯而易見,這樣做降低了空間解析度,但考慮到對於不同的需要,例如爆炸物探測,空間解析度要求較低,因為小於一定尺度的爆炸物一般不構成威脅,也是法律所允許的。
根據該發明的一個示例,所述預定間距可以是5至80毫米。
根據該發明的另一個示例,所述預定間距可以是10至70毫米。
根據該發明的又一個示例,所述預定間距可以是20至60毫米。
根據該發明的再一個示例,所述預定間距是30至50毫米。
根據該發明的進一步的一個示例,所述預定間距可以是35至45毫米。
根據該發明的再一個示例,所述預定間距可以是36至40毫米,或者38毫米。
所述預定間距可以根據需要採用不同的間距,例如對於爆炸物,在探測器的寬度d為2毫米時,如果間距為38毫米,爆炸物一般不構成威脅,也是法律所允許的。此外對於刀、槍等也可以根據實際情況和法律要求相應地確定探測器的間距。
一般探測器的寬度d為1-10毫米。該發明也可以採用中心距離來限定多排探測器的排列,例如,根據該發明的一個示例,所述中心距離可以是15至65毫米。根據該發明的另一個示例,所述預定間距可以是25至55毫米。
根據《檢查系統和檢查方法》的又一個示例,所述預定間距可以是35至45毫米。根據該發明的再一個示例,所述預定間距可以是40毫米。
根據該發明的探測器布置可以套用於各種探測器,例如閃爍體探測器等。下面以閃爍體探測器為例,說明該發明的探測器的結構。
如圖5-8所示,閃爍體探測器包括:閃爍晶體;光電二極體;以及前置放大器電路。X射線照射到閃爍晶體後,閃爍晶體發出可見光,該可見光由光電二極體轉換成電信號。電信號再經過放大器後傳到後端電路進行處理。
通常,考慮到工藝以及成本等問題,晶體的尺寸一般都很小,大尺寸的探測器一般都由小的模組拼接起來實現,既降低了成本也便於維護。
圖5-7示出了一個探測器模組。如圖8中所示,多個模組拼接在一起成為單排探測器,單排探測器可排列成直線或弧形。
通過增加相鄰兩排探測器之間間距的方式,來增加探測器的有效寬度。考慮到危險品檢測對空間解析度需求,相鄰兩排探測器之間的間距可以設定到80毫米。此外,在檢查尺寸比較大的物體的情況下,相鄰兩排探測器之間的間距可以設定為更大的尺寸,例如大於80毫米。相鄰兩排探測器之間的間距可以根據實際情況進行選擇。另外,根據實際使用中對速度的需求以及成本的控制,來選擇使用探測器的排數。
根據該發明的探測器可以進行各種掃描,例如該探測器可用於圓軌道掃描,該探測器可用於常規的螺旋軌道掃描,以及該探測器可用於滿足特定條件的螺旋軌道掃描。
下面參照圖9作為示例,描述《檢查系統和檢查方法》的一種掃描方式。
設計相鄰兩排探測器之間的間距為t,共有N排,滑環的轉速為r
0,傳送帶的速度為s,則可設計滿足如下關係的掃描方式:
。
在滑環每旋轉360度的檢查區域中,每排探測器檢查該區域的360度/N的扇形部分,同時滑環每旋轉360度/N,傳送裝置將物體移動的距離為相鄰兩排探測器的中心距,由此從所述N排探測器中的傳送裝置移動方向的上游側的第一排探測器開始依次到最後一排探測器分別檢測對應的360度/N。
設第1排探測器的初始位置為T0,則第2排為T0-t,第3排為T0-2t,依次類推。
則由上關係式易得,當滑環(即探測器)轉動1/N圈時,探測器在軸向行走了距離t,所以此時探測器的位置變為第1排T
0+t,第2排為T
0,第3排為T
0-t,依次類推。此時,第n+1排探測器落於與轉動前的第n排探測器的同一軸向位置,角度相差
。由此可知,當滑環轉動一整圈後,N排探測器剛好排滿T
0到T
0+t範圍內的2π角度。
下面將說明具體掃描步驟:
1、設定滑環旋轉速度為r0(轉/秒),設定傳送帶的速度為s(米/秒),並使兩者滿足關係其中t(m)為相鄰兩排探測器間隔,N為探測器排數。
2、啟動控制電機使滑環和傳送帶按照上述設定速度勻速運動。
3、當滑環轉動到某一角度時,我們假設為0度,控制X射線源發出X射線,並啟動探測器進行數據採集。為表述清楚,我們假設以第一排探測器為基準,但不局限於此。此時第一排探測器相對於傳送帶位置為T0,相應的第二排位於T0-t,第N排位於T0-(N-1)t。
4、滑環從0度旋轉到
度,對該區間數據進行連續採集。由於轉速和傳送帶速度滿足
關係,此時傳送帶運行距離為t。則第一排探測器採集的數據範圍是,角度方向採集
度,傳送帶運動方向範圍為T
0到T
0+t的數據。此時,第一排探測器位於T
0+t位置,第二排則位於T
0位置,依次類推,第N排位於T
0-(N-2)t
5、滑環從
度動到
度,對該區間數據進行連續採集。由步驟4易知第二排探測器採集的範圍是,角度方向採集集
度,傳送帶運動方向範圍為T
0到T
0+t的數據。此時,第一排探測器位於T
0+2t位置,第二排則位於T
0+t位置,依次類推,第N排位於T
0-(N-3)t。
6、類似步驟4和步驟5,滑環連續旋轉,當第N-1排探測器採集完
度,T
0到T
0+t範圍內數據時,第N排探測器則位於T
0位置。
7、當第N排探測器採集完
度,T
0到T
0+t範圍內數據時,則完成一個周期的數據採集。
8、由步驟4-7可知,我們使用N排探測器,採集到了T0到T0+t範圍內的0-360度的數據(下圖為N=4時採集數據範圍示意圖)。通過對這組數據進行斷層重建,即可得到T0到T0+t範圍內的斷層圖像。
9、由於滑環和傳送帶的連續運轉,可知步驟4-7在不斷連續的進行,從而能夠得到被檢物在各個不同位置的斷層圖像。
下面參照圖9再以4排探測器為實例,說明《檢查系統和檢查方法》的掃描方式。
每排探測器分別掃描360範圍內的360/4=90度,取探測器間距t=40毫米。
滑環轉速為1.5轉/秒,則可計算掃描速度為:
s=Nr0t;
s=4×1.5×0.04=0.24米/秒。
該數據可由考慮錐角效應的扇束重建算法進行重建。
當源到探測器距離為1000毫米時,最大錐角:
,小於經驗中圓軌道錐束重建的極限錐角5度,不會造成嚴重的重建偽影。按照正常的螺旋掃描重建方法,探測器的有效寬度為120毫米。等效到中心處為60毫米(λ=2)。如果滑環以1.5轉/秒的速度旋轉,2倍螺距來計算。其中2倍螺距為2007年10月以前的螺旋重建算法中能夠重建的最大螺距。
設探測器有效寬度為q(毫米),放大比為λ(λ>1),滑環轉速為r0(轉/秒),螺距為p,則傳送帶的速S可按如下公式計算。
綜上可知,該掃描方法能夠有效提高掃描速度。
所述CT裝置和所述用於獲得二維圖像的掃描成像裝置同時運行的速度可以為0.18-0.25米/秒。
對於圖1-2中所示的CT裝置,如果滑環速度採用1.5轉/秒,射線源9的焦點到滑環中心距離為500毫米,射線源9的焦點到探測器距離為1000毫米,則放大比為:λ=1000/500=2。
如果採用四排探測器,探測器晶體尺寸d為2毫米,相鄰兩排中心距t為40毫米,則整個探測器寬度為q=120毫米,採用2倍螺距進行重建,可得到皮帶的傳送速度:
S=P*r0*(q/λ)=2*1.5*(0.120/2)=0.18米/秒
其中:“螺距”是螺旋軌道的一個重要參數,文獻中螺距的定義有多種,該發明中螺距P定義為螺旋軌道相鄰兩圈的距離與探測器縮放到旋轉中心後的高度之比。探測器有效寬度為q(毫米),放大比為λ(λ>1),滑環轉速為r0。
在2007年10月以前大多數商業用檢查系統中,CT裝置和用於獲得二維圖像的掃描成像裝置由於掃描成像速度差異較大,不可能同時使用。一般的流程是當DR檢測出有可疑物時,再使用CT進行掃描。這樣無疑增加了系統的漏報率。採用該發明的CT裝置,實現了CT裝置的高速掃描成像,使CT裝置和用於獲得二維圖像的掃描成像裝置同時使用成為可能,從而彌補了互相之間的不足。
此時,在Z方向(水平方向)的解析度為20毫米,XY方向(豎直平面)解析度高於10毫米,考慮到各種可能的放置方法,可檢測的最小體積約為10立方厘米。常見的爆炸物密度在1.5-1.9克/立方厘米之間,可檢測到20克的最小爆炸物。由於系統噪聲等影響,系統實測可檢測最小爆炸物為50克。
下面參照圖圖1、2、4、9,描述根據該發明的檢查方法。
根據該發明的一種檢查方法包括:傳送被檢查物體;以及利用CT裝置檢查該物體,其中該CT裝置包括:滑環、與滑環連線的射線源、與射線源相對並連線在滑環上的探測裝置,其中所述探測裝置包括N排探測器,並且相鄰兩排所述檢測器之間具有預定的間隔,其中N為大於1的整數。
根據該發明的實施例,滑環每旋轉360度/N,傳送裝置將物體移動的距離為相鄰兩排探測器的中心距,由此從所述N排探測器中的傳送裝置移動方向的上游側的第一排探測器開始依次到最後一排探測器分別檢測對應的360度/N。
所述檢查方法還可以包括利用用於獲得二維圖像的掃描成像裝置對所述物體進行檢查,所述CT裝置和所述用於獲得二維圖像的掃描成像裝置同時運行,以同時通過CT裝置獲得被檢查物品的三維圖像和通過所述用於獲得二維圖像的掃描成像裝置獲得二維圖像。優選方式是,所述CT裝置和所述用於獲得二維圖像的掃描成像裝置同時運行的速度為0.18-0.25米/秒。
下面參照圖1和2描述《檢查系統和檢查方法》的檢查系統的操作。
1.接通由控制模組12控制的行李箱定位裝置4、皮帶位置編碼器5、皮帶傳送裝置6、射線源7、探測器及數據採集器8、射線源9、探測器及數據採集器(探測器)10、滑環11、計算機數據處理器13、計算機數據處理器14的電源,在控制模組12的控制下,皮帶高速運行,滑環11開始以特定速度旋轉,然後將行李箱放置於皮帶上。
2.行李箱行進至行李箱定位裝置4,行李箱定位裝置4確定行李箱的起點;控制模組12根據該起點以及皮帶位置編碼器5的計數實時跟蹤行李箱的位置;行李箱離開行李箱定位裝置4的時候,行李箱定位裝置4確定行李箱的終點,控制模組12根據行李箱的起點以及終點可以計算出行李箱的長度。
3.行李箱行進至接近射線源7及探測器及數據採集器8所在平面時,射線源7開始發射射線。射線源7發射的射線穿過被檢測物體並由正對射線光束的探測器及數據採集器8接收並形成投影數據。控制模組12控制探測器及數據採集器8按照一定的速度採樣,採樣得到的投影數據傳送至計算機數據處理器13。當行李箱的終點離開射線源7及探測器及數據採集器8所在平面時,射線源7停止發射射線。
4.計算機數據處理器13對投影數據進行校正、重建,得到被檢測物體的二維圖像。
5.行李箱行進至接近滑環11所在平面時,射線源9開始發射射線。射線源9發射的射線穿過被檢測物體並由正對射線光束的探測器及數據採集器(探測器)10接收並形成投影數據。控制模組12控制滑環11以一定的速度旋轉,同時探測器及數據採集器10也在控制模組12的控制下按照一定的速度採樣。採樣得到的投影數據傳送至計算機數據處理器14。當行李箱的終點離開滑環11所在平面時,射線源9停止發射射線。優選方式是,行李箱行進至接近滑環11所在平面時,皮帶減速至低速行進並且,射線源9停止發射射線之後,皮帶加速至高速行進。
6.當通過二維圖不能判斷被檢測物體是否包含爆炸物或者毒品時,計算機數據處理器14可以對投影數據進行校正、重建得到被檢測物體的等效原子序數及密度信息,利用這些信息比對資料庫中嫌疑物的數據,並結合嫌疑物的尺寸及形狀做出最終判斷,並且直觀顯示被檢物品的檢測信息,如有嫌疑物則在二維投影圖中標記出嫌疑物。
榮譽表彰
2017年12月,《檢查系統和檢查方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。