專利名稱：X射線斷層攝影檢查系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及X射線掃描。它在行李、包裹和其他可疑物體的安全排查中具有特別的應用，而且它同樣可用于其他合適的應用。
背景技術：
X射線計算斷層攝影(CT)掃描儀用于機場中的安全排查中已有若干年。常規(guī)的系統(tǒng)包括圍繞某一軸旋轉的X射線管，以及也以相同的速度圍繞同一軸旋轉的弓形X射線檢測器。其上承載有行李的傳輸帶被放在位于旋轉中心軸附近的適當?shù)亩磧?，并且隨著射線管的旋轉沿該軸移動。X放射線的扇形射束從放射源穿過待檢查物體到達X射線檢測器陣列。X射線檢測器陣列在沿其長度的幾個位置上記錄穿過待檢查物體的X射線的強度。在許多源角度中的每一個上記錄一組投影數(shù)據(jù)。由這些記錄的X射線強度，通?？梢岳脼V波反投影(filtered backprojection)算法形成斷層攝影(斷面)圖像。為了產生諸如袋子或包裹的物體的精確的斷層攝影圖像，可以表明要求X射線源穿透通過物體的每個平面。在上述的配置中，通過X射線源的旋轉掃描以及其上承載有物體的傳輸器的縱向移動來實現(xiàn)這一點。在這種類型的系統(tǒng)中，可收集X射線斷層攝影掃描的速率取決于保持X射線源和檢測器陣列的臺架(gantry)的旋轉速度。在現(xiàn)代CT臺架中，整個射線管-檢測器組件和臺架將每秒完成二到四轉。這分別允許每秒收集多達四次或八次的斷層攝影掃描。隨著現(xiàn)有技術的發(fā)展，單環(huán)的X射線檢測器已被多環(huán)的檢測器代替。這使得可以采用從單掃描機器調整而來的濾波反投影方法同時掃描和重構許多切片(slice)(—般為 8個)。隨著傳輸器穿過成像系統(tǒng)的連續(xù)移動，放射源描繪了圍繞物體的螺旋狀掃描移動。 這允許應用更復雜的錐束圖像重構方法，其可在原理上提供更精確的體圖像重構。在另一進展中，已在醫(yī)療應用中展示了掃掠式電子束掃描儀(s^pt electron beam scanner)，由此免除了 X射線源和檢測器的機械掃描運動，取而代之的是圍繞被檢查物體的X射線檢測器的連續(xù)環(huán)，以及由于在弓形陽極周圍掃掠電子束而產生的移動X射線源。這使得可以比常規(guī)掃描儀更快速地獲得圖像。但是，由于電子源位于旋轉軸上，因此這種掃掠式電子束掃描儀與傳輸器系統(tǒng)不兼容，傳輸器系統(tǒng)本身與旋轉軸接近并平行地移動。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種用于檢查物品的X射線掃描系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含X射線源，其在掃描體積周圍延伸并限定可從中引導X射線穿過掃描體積的多個源點；X射線檢測器陣列，其同樣在掃描體積周圍延伸并被配置為檢測已穿過掃描體積的來自源點的X射線并產生依賴于檢測到的X射線的輸出信號；和傳輸器，被配置為傳輸物品以使其穿過掃描體積。本發(fā)明還提供一種網絡化檢查系統(tǒng)，該網絡化檢查系統(tǒng)包括X射線掃描系統(tǒng)、工作站、和被配置為將掃描系統(tǒng)連接到工作站上的連接裝置，該掃描系統(tǒng)包含x射線源，其在掃描體積周圍延伸并限定可從中引導X射線穿過掃描體積的多個源點；X射線檢測器陣列，其同樣在掃描體積周圍延伸并被配置為檢測已穿過掃描體積的來自源點的X射線并產生依賴于檢測到的X射線的輸出信號；和傳輸器，被配置為傳輸物品以使其穿過掃描體積。本發(fā)明還提供一種用于對物品進行分揀的分揀系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括被配置為掃描各個物品的多個掃描區(qū)域以由此產生掃描儀輸出的斷層攝影掃描儀；被配置為分析掃描儀輸出并且至少部分地基于掃描儀輸出將各個物品分配到多個類別中的一個的分析裝置；和被配置為至少部分地基于物品已被分配到的類別對它們進行分揀的分揀裝置。本發(fā)明還提供一種X射線掃描系統(tǒng)，該X射線掃描系統(tǒng)包括被配置為從掃描區(qū)域周圍的多個X射線源位置產生X射線的X射線源；被配置為檢測穿過掃描區(qū)域的X射線的第一組檢測器；被配置為檢測在掃描區(qū)域內散射的X射線的第二組檢測器；和處理裝置，其被配置為處理來自第一組檢測器的輸出以產生限定掃描區(qū)域的圖像的圖像數(shù)據(jù)、分析圖像數(shù)據(jù)以識別圖像內的物體、處理來自第二組檢測器的輸出以產生散射數(shù)據(jù)并將散射數(shù)據(jù)的多個部分與物體相關聯(lián)。本發(fā)明還提供一種用于從X射線掃描儀收集數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 具有分別與圖像的相應區(qū)相關的多個區(qū)的存儲器；被配置為以預定的次序從多個X射線檢測器接收輸入數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)輸入裝置；處理裝置，其被配置為從輸入數(shù)據(jù)產生與圖像的區(qū)中的每一個相關的X射線透射數(shù)據(jù)和X射線散射數(shù)據(jù)，并將該X射線透射數(shù)據(jù)和X射線散射數(shù)據(jù)存儲在適當?shù)拇鎯^(qū)中。本發(fā)明還提供一種X射線掃描系統(tǒng)，該X射線掃描系統(tǒng)包括被配置為掃描物體以產生限定物體的斷層攝影X射線圖像的掃描數(shù)據(jù)的掃描儀；和處理裝置，其被配置為分析掃描數(shù)據(jù)以提取圖像數(shù)據(jù)的至少一個參數(shù)并基于所述至少一個參數(shù)將物體分配到多個類別中的一個。本發(fā)明還提供一種X射線掃描系統(tǒng)，X射線掃描系統(tǒng)包括掃描儀，掃描儀包含 X射線源，X射線源具有以基本圓形的配置在掃描體積的周圍間隔開的多個X射線源單元， X射線源單元中的每一個具有兩個不同材料的目標區(qū)且被配置為產生兩種不同能量頻譜的 X射線，和檢測器，檢測器被配置為檢測來自多個目標區(qū)中的每一個的X射線以產生兩個相應的掃描儀輸出，和處理裝置，處理裝置被配置為處理來自檢測器的信號，包括組合兩個相應的掃描儀輸出，以產生多個斷層攝影圖像數(shù)據(jù)組，以及對斷層攝影圖像數(shù)據(jù)組進行組合以產生物體的三維圖像。


現(xiàn)在參照附圖僅作為示例說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例，在這些附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的實時斷層攝影安全掃描系統(tǒng)的縱剖面；圖Ia是圖1的系統(tǒng)的X射線源的透視圖；圖2是圖1的系統(tǒng)的平面圖3是圖1的系統(tǒng)的示意性側視圖；圖4是形成圖1的系統(tǒng)的一部分的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的示意圖；圖5是形成圖1的系統(tǒng)的一部分的威脅檢測系統(tǒng)的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的行李分揀系統(tǒng)的示意圖，該行李分揀系統(tǒng)包括圖1的掃描系統(tǒng)；圖7是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的行李分揀系統(tǒng)的示意圖；圖8a、圖8b和圖8c是根據(jù)本發(fā)明其他實施例的行李分揀系統(tǒng)的示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的網絡化行李分揀系統(tǒng)的示意圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的獨立式掃描系統(tǒng)的示意性平面圖；圖11是圖10的系統(tǒng)的示意性側視圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的模塊化掃描系統(tǒng)的示意性側視圖；圖13是X射線散射事件的示圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的安全掃描系統(tǒng)的縱剖面；圖15是圖14的系統(tǒng)的另一縱剖面，示出了如何檢測不同的散射事件；圖16是圖14的系統(tǒng)的橫剖面；圖17是圖14的掃描系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的示意圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的雙重能量掃描儀的局部視圖；圖19是圖18的掃描儀的另一局部視圖；圖20是本發(fā)明另一實施例的雙重能量X射線源的示意圖；圖21是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的掃描儀的檢測器陣列的示意圖；圖22是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的掃描儀的檢測器陣列的示意圖；圖23是圖21的實施例的數(shù)據(jù)采集電路的電路圖；以及圖M是本發(fā)明另一實施例的數(shù)據(jù)采集電路的電路圖。
具體實施例方式參照圖1 3，中央大廳行李掃描系統(tǒng)6包括掃描單元8，掃描單元8包含多焦距 X射線源10和X射線檢測器陣列12。射線源10包含處于射線源上的各個分開的位置上并且被配置在圍繞系統(tǒng)的軸X-X的全360°圓形陣列中的大量源點14?？梢岳斫?，也可以使用覆蓋少于全360°角的陣列。參照圖la，在與傳輸器的移動方向垂直的平面上，X射線源10由許多源單元11組成，這些源單元11以基本上圓形的配置在掃描區(qū)域16的周圍間隔開。各個源單元11包含具有兩側的導電金屬抑制器13和沿抑制器兩側之間延伸的發(fā)射器元件15。在抑制器13的上方支撐有與發(fā)射器元件15垂直的網格導線17形式的許多網格元件。在網格導線的與發(fā)射器元件相對的一側的另一平面上支撐有聚焦導線19形式的許多聚焦元件。聚焦導線19 與網格導線17平行并且以與網格導線相同的間隔相互分開，每個聚焦導線19與網格導線 17中的相應的一條對準。聚焦導線19在與發(fā)射器元件15平行地延伸的兩條承軌21上被支撐，并且與抑制器13分開。承軌21是導電性的，使得所有聚焦導線19均電連接在一起。承軌21中的一條與連接器23連接以為聚焦導線19提供電連接。網格導線17中的每一條在抑制器13的一側的下方延伸，并與為網格導線17中的每一條提供單獨的電連接的相應電連接器25連接。在網格導線17和聚焦導線19的上方支撐有陽極27。陽極27形成為一般為鍍鎢或銀的銅的桿，并與發(fā)射器元件15平行地延伸。網格和聚焦導線17、19因此在發(fā)射器元件 15和陽極27之間延伸。電連接器四提供與陽極27的電連接。除了與正電位連接的兩條網格導線17以外，網格導線17均與負電位連接。這些正網格導線從發(fā)射器元件15的區(qū)域提取電子束，并且，通過聚焦導線19的聚焦，將電子束引導到陽極27上的點上，該點形成該對網格導線的X射線源點。網格導線的電位因此可在任意時間被切換，以選擇哪一對網格導線是活動的，并因此在任何時間選擇陽極27上的哪個點是活動的X射線源點。放射源10因此可被控制為單獨地從源單元11中的每一個中的源點14中的每一個產生X射線，并且，重新參照圖1，來自各個源點14的X射線被向內引導為穿過圓形源10 內的掃描區(qū)域16。由控制單元18 (其控制施加到網格導線17上的電位并由此控制從源點 14中的每一個的X射線發(fā)射)控制放射源10。在WO 2004/097889中說明了其他適當?shù)腦射線源設計。多焦距X射線源10允許使用電子控制電路18以在任何時刻選擇多焦距X射線源中的許多單個X射線源點14中的哪一個是活動的。由此，通過電子地掃描多焦距X射線管，在沒有機械部分物理移動的情況下產生了 X射線源移動的錯覺。在這種情況下，源旋轉的角速度可增加到使用常規(guī)旋轉X 射線管組件時根本不能實現(xiàn)的水平。這種迅速的旋轉掃描會轉化為等效地加速的數(shù)據(jù)采集過程，并在隨后轉化為快速的圖像重構。檢測器陣列12也是圓形的，并且圍繞軸X-X被配置在沿軸方向稍偏離放射源10 的位置上。放射源10被配置為引導其產生的X射線向著掃描區(qū)域的相反一側的檢測器陣列12穿過掃描區(qū)域16。X射線束的路徑18因此沿基本上或幾乎與掃描儀軸X-X垂直的方向穿過掃描區(qū)域16，從而在該軸附近相交。被掃描和成像的掃描區(qū)域的體積因此呈現(xiàn)與掃描儀軸垂直的薄片的形式。放射源被掃描，使得各個源點發(fā)射X射線相應的時段，該發(fā)射時段以預定的次序被排列。隨著各個源點14發(fā)射X射線，會產生來自檢測器12的信號，該信號依賴于入射到檢測器上的X射線的強度，并且在存儲器中記錄信號提供的強度數(shù)據(jù)。當放射源完成其掃描時，可以處理檢測器信號以形成被掃描體積的圖像。傳輸帶20如圖1所示的那樣與掃描儀的軸X-X平行地從左到右穿過成像體積。X 射線散射防護罩22位于主X射線系統(tǒng)的上游和下游的傳輸帶20的周圍，以防止由于散射的X射線導致的操作員放射劑量。X射線散射防護罩22在它們的開放的端部包含含鉛橡膠條形幕簾24，使得檢查中的物品沈在進入檢查區(qū)域時被拖動穿過一個幕簾并在離開時被拖動穿過一個幕簾。在示出的集成系統(tǒng)中，示出了安裝在傳輸器20的下方的主電子控制系統(tǒng)18、處理系統(tǒng)30、電源32和冷卻架34。傳輸器20被配置為一般以恒定的傳輸器速度按連續(xù)的掃描移動進行工作，并且一般在成像體積內具有碳纖維框架。參照圖4，處理系統(tǒng)30包含電子數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和實時圖像重構系統(tǒng)。X射線檢測器陣列12包含被配置為簡單的線性圖案(例如，1x16)的多排的單一 X射線檢測器50。多個環(huán)圖案(例如，8x16)也是可能的。每個檢測器50都輸出依賴于它檢測的X射線的強度的信號。多路傳輸塊52多路傳輸來自輸入X射線檢測器50中的每一個的輸出數(shù)據(jù)信號，執(zhí)行數(shù)據(jù)過濾、增益和偏差校正，并將該數(shù)據(jù)格式化成高速串行流。選擇塊53從所有多路傳輸塊52取得輸入，并只選擇整個X射線數(shù)據(jù)中的圖像重構所需要的一部分。選擇塊53還為適當?shù)腦射線源點確定未衰減的X射線束強度Io (其將隨多焦距X射線管內的每一個X射線源點而改變)，通過形成結果(Ix/Io)處理來自多路傳輸塊52的X射線強度數(shù)據(jù)Ix，然后用適當?shù)腎-D濾波器對其進行卷積處理。得到的投影數(shù)據(jù)被記錄為聲納圖(sinogram)， 其中，利用沿一個軸(在這種情況下是水平的)的像素號和沿另一軸的源角度(在這種情況下是垂直的)在陣列中排列數(shù)據(jù)。然后將數(shù)據(jù)從選擇塊53并行地傳遞給一組背投求和處理器元件54。使用具有用于選擇必需的卷積X射線數(shù)據(jù)的預先計算的系數(shù)和用于快速背投和求和的加權因子的查找表，處理器元件M被映射成硬件。格式化塊55從多個處理器元件討取得代表單個重構的圖像文件的數(shù)據(jù)，并將最終的輸出圖像數(shù)據(jù)格式化成適于在顯示屏上產生合適的格式化的三維圖像的形式。為了實時或離線查看，可以實時地對于要產生的圖像足夠快地產生該輸出，由此，該系統(tǒng)被稱為實時斷層攝影(RTT)系統(tǒng)。在本實施例中，將多路傳輸塊52編碼在軟件中，將選擇塊53和格式化塊55編碼在固件中，并將處理器元件映射在硬件中。但是，根據(jù)特定系統(tǒng)的需求，這些部件中的每一個都可以是硬件也可以是軟件。參照圖5，然后由處理系統(tǒng)30內的威脅檢測處理器60來處理用于每個行李物品的每幅最終輸出圖像，該威脅檢測處理器60被配置為確定被成像的行李物品是否代表威脅。在威脅檢測處理器60中，輸入的X射線斷層攝影圖像數(shù)據(jù)62被傳遞到一組低層級參數(shù)提取器63(層級1)中。參數(shù)提取器63識別諸如恒定的灰度級的面積、紋理和統(tǒng)計信息之類的圖像特征。一些提取器作用于單一的2維圖像或切片的數(shù)據(jù)，一些作用于3維圖像， 一些作用于聲納圖數(shù)據(jù)。在可能的情況下，各個提取器并行地作用于同一組輸入數(shù)據(jù)，并且各個提取器被配置為執(zhí)行不同的處理操作并確定不同的參數(shù)。在處理結束時，由參數(shù)提取器63確定的參數(shù)被傳遞到一組決策樹64 (層級幻。以下給出提取的參數(shù)的細節(jié)。決策樹 64分別取得大量的(一般為所有的)低層級參數(shù)，并且用相關的統(tǒng)計信息構建各更高層級的信息，如關于鄰接的體積的信息。在最高層級(層級3)上，數(shù)據(jù)庫搜索器65將在層級2 上產生的較高層級的參數(shù)映射成表示存在威脅的“紅色”概率ft·(威脅)和表示被檢查物品安全的“綠色”概率Pr (安全)。處理系統(tǒng)30利用這些概率將所掃描的物品分配到適當?shù)陌踩悇e，并產生自動分揀控制輸出。該自動分揀控制輸出可以為表示物品被分配到開釋(clear)類別的第一“綠色”輸出、表示物品被分配到“不開釋”類別的第二“紅色”輸出、 或表示不能實施具有足夠的可靠性的自動分揀以將物品分配到“開釋”或“不開釋”的類別的第三“琥珀色”輸出。具體來說，如果ft"(安全)高于預定值(或者ft·(威脅)低于預定值)，那么將產生具有第一信號形式的自動分揀輸出，表示物品應被分配到綠色通道。如果 Pr (威脅)高于預定值(或者ft·(安全)低于預定值)，那么將產生具有第二信號形式的自動分揀輸出，表示物品應被分配到紅色通道。如果ft"(威脅)(或者ft·(安全))處于兩個預定值之間，那么將產生具有第三信號形式的自動分揀輸出，表示不能將物品分配到紅色通道或綠色通道。也可將概率輸出為其他輸出信號。將要由參數(shù)提取器63確定的參數(shù)一般與2維或3維圖像的各單獨的區(qū)域內的像素的統(tǒng)計分析有關。為了識別圖像中的各個單獨的區(qū)域，使用統(tǒng)計邊緣檢測方法。該方法在某一像素上開始，然后檢查相鄰的像素是否是同一區(qū)域的一部分，從而隨著區(qū)域生長而向外移動。在各個步驟中，通過計算區(qū)域內的像素的平均強度來確定區(qū)域的平均強度，并且， 將與該區(qū)域相鄰的下一個像素的強度與該平均值相比較，以對于待加入該區(qū)域的像素確定其強度是否足夠接近該平均值。在這種情況下，確定區(qū)域內的像素強度的標準偏差，并且， 如果新像素的強度在該標準偏差內，那么將它添加到該區(qū)域中。否則，不將它添加到該區(qū)域中，并且，這將該區(qū)域的邊緣限定為該區(qū)域中的像素與已被檢查并且未被添加到該區(qū)域中的像素之間的邊界。一旦已將圖像分成多個區(qū)域，那么可以測量區(qū)域的參數(shù)。一個這種參數(shù)是對區(qū)域內的像素強度的方差的測量。如果它較高，這可能表示可能例如在自制炸彈中發(fā)現(xiàn)的塊料 (lumpy material)，而如果方差較低，這可能表示諸如液體的均勻材料。被測量的另一參數(shù)是區(qū)域內的像素值的分布的偏斜情況(skewedness)，通過測量像素值的直方圖的偏斜情況來確定該偏斜情況。高斯分布(即無偏斜分布)表示區(qū)域內的材料是均勻的，而高度偏斜的分布表示區(qū)域中的不均勻性。如上所述，這些低層級參數(shù)被向上傳遞到決策樹64，在這些決策樹64中，用所確定的更高層級的參數(shù)構建更高層級的信息。一個這種更高層級的參數(shù)是識別的區(qū)域的表面積與體積之比。另一個是類似度的測量，該類似度在本情況下是區(qū)域的形狀和存儲在系統(tǒng)中的模板形狀之間的互相關性。模板形狀被配置為對應于諸如槍支或雷管的具有安全威脅的物品的形狀。如上面說明的那樣使用這些高層級參數(shù)來確定由被成像物體引起的威脅級別。參照圖6，聯(lián)機(in-line)實時斷層攝影行李分揀系統(tǒng)包括圖1的掃描系統(tǒng)6，傳輸器20穿過該掃描系統(tǒng)6。在掃描系統(tǒng)6的下游，分揀裝置40被配置為從傳輸器20接收各件行李，并將它們移動到開釋或“綠色”通道傳輸器42或不開釋或“紅色”通道傳輸器44。 通過經由控制線路46來自處理系統(tǒng)30的自動分揀輸出信號并且還通過來自工作站48 (分揀裝置40經由線路45連接到工作站48)的信號來控制分揀裝置40，自動分揀輸出信號表示處理系統(tǒng)30關于物品是否為開釋的決定。來自掃描系統(tǒng)6的圖像和來自處理系統(tǒng)30的表示紅色和綠色概率和處理系統(tǒng)30的名義決定的信號也被饋送到工作站48。工作站被配置為在屏幕47上顯示圖像，使得操作人員可看到它們，并提供指示綠色和紅色概率和名義自動分揀決定的顯示。工作站處的用戶可回顧圖像和概率以及自動分揀輸出，并且，如果掃描系統(tǒng)的決定是要將物品分配到紅色或綠色類別，那么決定是接受還是推翻該決定，或者， 如果掃描系統(tǒng)決定是要將物品分配到“琥珀色”類別，那么決定是否輸入該決定。工作站48 具有使得用戶能夠向分揀裝置40發(fā)送信號的用戶輸入49，該信號可被分揀裝置識別為推翻掃描系統(tǒng)的決定。如果推翻信號被分揀裝置接收，那么分揀裝置確實推翻掃描系統(tǒng)的決定。如果沒有接收到推翻信號，或者事實上如果從工作站接收到確認掃描系統(tǒng)的決定的確認信號，那么分揀裝置基于掃描系統(tǒng)的決定對物品進行分揀。如果分揀系統(tǒng)從掃描系統(tǒng)接收與物品有關的“琥珀色”信號，那么它最初將該物品分配到要被放入紅色通道的“紅色”類別。但是，如果在它對物品進行分揀之前它從工作站接收到指示物品應處于“綠色”類別的輸入信號，那么它將物品分類到綠色通道。在圖6的系統(tǒng)的修改例中，分揀可以是完全自動的，使得處理系統(tǒng)給出僅兩種分揀輸出“開釋”和“不開釋”中的一個，從而將物品分配到綠色通道或紅色通道。對于處理系統(tǒng)來說，也可以用一個閾值確定僅僅一個概率ft"(威脅)，并根據(jù)該概率是否高于或低于閾值而將物品分配到兩個類別中的一個。在這種情況下，分配仍是臨時性的，并且操作員仍具有推翻自動分揀的選擇權。在另一修改例中，在根本沒有用戶輸入的情況下，使用掃描系統(tǒng)的自動類別分配作為最終的分配。這提供了一種全自動分揀系統(tǒng)。在圖6的系統(tǒng)中，掃描速度與傳輸器速度匹配，使得可以按恒定的速度從裝載區(qū) (在裝載區(qū)處，行李被裝載到傳輸器20上)穿過掃描系統(tǒng)6移動行李，并將其移動到分揀裝置40上。傳輸器20在掃描系統(tǒng)6的出口和分揀裝置40之間延伸距離L。在行李物品在傳輸器20上行進距離L的期間，操作員可觀察被檢查物品的圖像數(shù)據(jù)以及由掃描系統(tǒng)確定的初始類別分配，并且確認或拒絕RTT系統(tǒng)的自動決定。一般來說，行李接著會被接受到開釋通道上并向前傳送以準備運輸，或者被拒絕到不開釋通道上以進行進一步的調查。在該RTT多焦距系統(tǒng)中，RTT掃描單元8能夠按最高行李帶速度操作，由此對于最佳的系統(tǒng)操作來說不需要行李排隊或其他轉向機構。在諸如該系統(tǒng)的集成系統(tǒng)中，常規(guī)旋轉源系統(tǒng)的有限的吞吐能力是明顯的約束。這往往意味著并行地放置多個常規(guī)的CT機，并使用復雜的行李處理系統(tǒng)以將待檢查物品切換到下一個可用的機器。通過圖6的配置，可以避免這種復雜性。參照圖7，本發(fā)明的第二實施例包括冗余系統(tǒng)，在該冗余系統(tǒng)中，兩個RTT掃描系統(tǒng)70、72在同一傳輸器74上被串聯(lián)地放置，使得如果使一個系統(tǒng)退出服務，那么另一個可繼續(xù)掃描行李。在任一種情況下，傳輸帶74可在標準的操作帶速度下繼續(xù)穿過兩個掃描系統(tǒng) 70,72o參照圖8a，在第三實施例中設置有并行地操作兩個RTT系統(tǒng)82、84的更復雜的冗余系統(tǒng)。第一主進入傳輸器86將所有要被分揀的物品帶到第一分揀裝置88，該第一分揀裝置88可將物品傳送到兩個另外的傳輸器90、92中的任一個上。這兩個傳輸器90、92中的每一個都穿過將掃描物品并使得能夠針對是否開釋物品做出決定的掃描系統(tǒng)82、84中的相應的一個。在兩個傳輸器90、92中的每一個上設置有另一分揀裝置94、96，該分揀裝置94、96被配置為將行李分揀到用于向前傳輸?shù)墓灿玫摹G色通道’傳輸器98上，或者在該物品未被開釋的情況下將其分揀到‘紅色通道’傳輸器100上，在該‘紅色通道’傳輸器 100上它可經受進一步的調查。在該配置中，可以按比RTT傳輸器速度高、一般達到該速度的兩倍的速度運行輸入傳輸器86和‘綠色通道’傳輸器。例如，在這種情況下，主進入傳輸器86和共用的‘綠色通道’傳輸器以lm/s的速度移動，而掃描傳輸器82、84以該速度的一半即0. 5m/s的速度行進。當然，可以用更多的并行的RTT系統(tǒng)來擴展該系統(tǒng)，使得主進入傳輸器的速度與掃描儀傳輸器的速度之比等于或基本上等于并行的掃描儀的數(shù)量，盡管在大于約lm/s主傳輸器速度下分揀裝置可能會變得不可靠。參照圖8b，在另一實施例中，行李分揀系統(tǒng)包括許多RTT掃描儀81b、82b、83b，一般在一個系統(tǒng)中達到約60個，每一個都與相應的檢入臺相關聯(lián)。分揀裝置84b、^b、86b與各個RTT掃描儀相關，并且行李在傳輸器上從各個RTT掃描儀被傳輸?shù)狡湎嚓P的分揀裝置。 每個分揀裝置84b、^b、86b都響應于來自其掃描儀的信號將行李分揀到共用的開釋通道傳輸器88b或共用的拒絕通道傳輸器87b。在拒絕通道傳輸器87b上設置有另一后備RTT 掃描儀89b，該后備RTT掃描儀89b具有可將行李留在拒絕通道傳輸器87b上或將其傳送到開釋通道傳輸器88b的相關的分揀裝置90b。在正常的操作下，一次掃描儀81b、82b、8;3b中的每一個都對行李進行分揀，并且后備或冗余掃描儀89b對分揀到拒絕通道中的物品提供進一步的檢查。如果該掃描儀確定行李物品代表沒有或者足夠低的威脅，那么它將該行李物品傳送到開釋通道。如果一次掃描儀中的一個不起作用或出現(xiàn)故障，那么其相關的分揀裝置被配置為將來自該掃描儀的所有行李分揀到拒絕通道。然后，后備掃描儀89b掃描所有的這些行李并在開釋通道和拒絕通道之間控制其分揀。這使得在故障掃描儀被維修或更換的同時所有的檢入臺都能夠繼續(xù)起作用。參照圖8c，在另一實施例中，來自檢入臺中的每一個的行李經由多個單獨的傳輸器被傳送到中央回路或環(huán)形傳送帶81c上，在該傳送帶81c上行李連續(xù)地循環(huán)。許多分揀裝置82c、83c、8k分別被配置為將來自回路81c的行李物品傳送到引導到相應RTT掃描儀 85c,86c,87c的相應傳輸器。分揀裝置82c、83c、8k被掃描儀控制以控制將行李物品饋送到掃描儀中的每一個的速率。從掃描儀起，傳輸器將所有的行李物品傳送到引導到另一分揀裝置89c的共用的出口傳輸器88c。通過所有的掃描儀對它進行控制以在開釋通道90c 和拒絕通道91c之間對行李物品中的每一個進行分揀。為了跟蹤各行李物品的移動，對每個物品都賦予6數(shù)字ID和當該物品第一次進入系統(tǒng)時記錄的其在傳輸帶上的位置。掃描儀因此可識別在任意一個時刻正在掃描哪一件行李物品，并將掃描結果與適當?shù)奈锲废嚓P聯(lián)。分揀裝置因此還可識別各行李物品并基于它們的掃描結果對它們進行分揀。配置本系統(tǒng)中的掃描儀的數(shù)量和傳輸器的速度，使得如果掃描儀中的一個不起作用，那么剩余的掃描儀可處理從檢入臺正在被饋送到回路81c上的所有行李。在本實施例的修改例中，選擇哪些物品被傳送到各個掃描儀的分揀裝置82c、83c、 8 不是由掃描儀控制的，而是分別被配置為選擇來自回路81c的物品以按預定的速率將它們饋送到相應的掃描儀。參照圖9，根據(jù)另一實施例的網絡化系統(tǒng)包括三個與圖6的掃描系統(tǒng)類似的掃描系統(tǒng)108和四個操作員工作站148。來自三個RTT掃描系統(tǒng)108的視頻圖像輸出通過相應的高帶寬點對點視頻鏈路與向冗余視頻交換機110提供用于原始圖像數(shù)據(jù)的瞬時存儲器的實時盤陣列109連接。盤陣列109又與工作站148中的每一個連接。視頻交換機110因此能夠將從掃描系統(tǒng)108中的每一個輸出的原始視頻圖像從其臨時存儲器傳送到工作站 148中的任一個，在該工作站148中可以利用該原始視頻圖像來產生可離線觀看的3維視頻圖像。來自掃描系統(tǒng)的用于紅色/綠色概率信號和自動分揀分配信號的輸出與冗余的常規(guī)以太網交換機112連接，該以太網交換機112也與工作站中的每一個連接。以太網交換機被配置為將概率信號和分揀分配信號中的每一個切換到同一工作站148，作為相關聯(lián)的視頻信號。這允許將來自多個機器的圖像數(shù)據(jù)與自動分配和賦予該分配的概率一起接到操作員工作站148組(bank)上，在該組中，操作員可監(jiān)視行李檢查系統(tǒng)的執(zhí)行并確定被賦以琥珀威脅等級的行李的目的地。作為替代方案，一種網絡化系統(tǒng)包括與服務器連接的單個掃描系統(tǒng)108和工作站 148。來自掃描系統(tǒng)108的視頻圖像輸出與為原始圖像數(shù)據(jù)提供瞬時存儲器的實時盤陣列 109連接。盤陣列109又與工作站148連接。將概率信號和分配信號輸出與要被操作員監(jiān)視的相關視頻圖像輸出一起被發(fā)送到工作站148。網絡化的單個掃描系統(tǒng)可以是具有多個掃描系統(tǒng)的網絡化系統(tǒng)的一部分。
參照圖10和圖11，在另一實施例中，聯(lián)機(in-line)掃描儀具有剛好與主散射防護罩162 —樣長的傳輸帶160。在這種獨立式系統(tǒng)配置中，用于檢查的物品被放置到傳輸帶 160上，并且該物品被裝載到系統(tǒng)中。然后通過掃描儀機器164掃描物品并產生圖像。在常規(guī)系統(tǒng)中，在物體中的選擇的平面的計算斷層攝影放映之前，常常用簡單傳送X射線系統(tǒng)對物品進行預放映，以識別可能的威脅區(qū)域。這種應用只用于實時多焦距系統(tǒng)。這里，不使用預放映并且將獲得整個物品的真實三維圖像。在一些實施例中，多焦距X射線源中的源點的軌跡將在僅180度加上扇形射束角度(一般在40 90度的范圍內)的角度范圍上的弧中延伸。有利的是，選擇離散的源點的數(shù)量以滿足Nyquist采樣定理。在一些實施例中，如圖1的實施例那樣，使用完整的360 度環(huán)的源點。在這種情況下，對于給定的掃描速率，每個源點的停留時間增加，超過180+扇形射束配置，并且這在改善重構圖像信噪比的方面是有利的。圖1的掃描儀系統(tǒng)是集成掃描儀系統(tǒng)，這是因為，在具有掃描系統(tǒng)8和遮蔽罩22 的單元中容納有控制、處理、電源和冷卻單元18、30、32、34。參照圖12，在另一實施例中設置有模塊化系統(tǒng)，在該模塊化系統(tǒng)中，控制、處理、電源和冷卻架218、230、232、234中的一些或全部被定位為遠離包含多焦距X射線源和傳感器陣列的掃描單元208。有利的是使用模塊化設計以便于安裝，這在行李處理大廳環(huán)境中尤其有利，在該環(huán)境中，系統(tǒng)可被懸掛于天花板上或處于訪問受限的區(qū)域。作為替代方案，整個系統(tǒng)可被配置為具有共同位于單個外殼內的多個子組件單元的集成單元。在包括圖1的實施例在內的一些實施例中，使用單個X射線檢測器環(huán)。即使在較高的圖像掃描速率下用簡單扇形射束圖像重構算法構建和提供足夠的信噪性能也是較為便宜的。在其他的實施例中(特別是對于較大的圖像重構圓直徑)，優(yōu)選的是使用多環(huán)傳感器陣列，該多環(huán)傳感器陣列具有沿系統(tǒng)的偏離源的軸隔開的、彼此相鄰布置的多個圓形或部分圓形的傳感器組。這使得能夠在處理系統(tǒng)中使用更復雜的錐束圖像重構算法。使用多環(huán)傳感器會增加每個源點的停留時間，得到更大的積分信號大小并因此導致重構圖像的信噪比的改善。使用基于多焦距X射線源的計算斷層攝影系統(tǒng)的上述實施例的設計的中心是放射源的旋轉角速度和穿過掃描儀的傳輸器系統(tǒng)的速度之間的關系。在傳輸器靜止的極限情況下，重構的圖像切片的厚度完全由X射線焦距的大小和X射線檢測器陣列的各元件的面積來確定。隨著傳輸器速度從零增加，被檢查物體將在X射線射束的旋轉過程中穿過成像切片，并且，將沿切片厚度的方向在重構的圖像中引入附加的模糊。在理想情況下，與傳輸器速度相比X射線源旋轉將較快，使得沿切片厚度方向的模糊將被最小化。出于對被檢查物品中的威脅材料和物體的高概率檢測的目的，用于行李檢查的基于多焦距X射線源的計算斷層攝影系統(tǒng)提供了良好的放射源旋轉角速度與傳輸器線速度之比。作為示例，在圖1的實施例中，如在機場系統(tǒng)中常見的那樣，傳輸器速度為0.5m/s。 放射源可實現(xiàn)每秒圍繞傳輸器240次源旋轉，因此被檢查物體在掃描過程中將穿過成像切片移動2. 08mm的距離。在具有每秒4轉的源旋轉的常規(guī)系統(tǒng)中，被檢查物體在相同的帶速度下將在掃描過程中穿過成像切片移動62. 5mm的距離。用于檢測威脅材料的檢查系統(tǒng)的主要目的是精確地檢測威脅材料的存在并且在沒有嫌疑時放過所有其他材料。在掃描過程中由于傳輸器移動而導致的沿切片方向的模糊越大，則重構圖像像素中的部分體積人為現(xiàn)象(artefact)越大并且重構的圖像密度越不精確。重構的圖像密度的精度越差，則系統(tǒng)越有可能對非威脅材料給出警報而不對真正的威脅材料發(fā)出警報。因此，與常規(guī)的機械旋轉的X射線系統(tǒng)相比，基于多焦距X射線源技術的實時斷層攝影(RTT)系統(tǒng)可以在較高的傳輸器速度下提供顯著增強的威脅檢測能力。由于在多焦距X射線源中使用擴展的弓形陽極，因此可以對電子源進行開關，使得它在陽極的全長度上跳躍，而不是依次進行掃描以仿效在常規(guī)計算斷層攝影系統(tǒng)中觀察到的機械旋轉。有利的是，為了使陽極上的瞬時熱負載最小化，X射線焦距將被開關以使當前的陽極輻射位置到所有以前的輻射位置的距離最大化。在使由于傳輸器移動導致的部分體積效應最小化從而進一步改善重構的像素精度的過程中，X射線發(fā)射點的這種瞬時展開是有利的。RTT系統(tǒng)的較高的時間分辯率允許在自動威脅檢測中實現(xiàn)較高的精度水平。通過這種較高的精度水平，可以在無人看管的模式中操作RTT系統(tǒng)，從而產生簡單的兩狀態(tài)輸出指示，一種狀態(tài)與綠色或開釋分配對應，另一種與紅色或不開釋分配對應。綠袋被開釋用于向前傳輸。紅袋代表較高的威脅水平，并且應與乘客協(xié)調并禁止該乘客旅行。現(xiàn)在將說明本發(fā)明的其他實施例，在這些實施例中，與X射線的散射有關的數(shù)據(jù)以及與被透射的X射線有關的數(shù)據(jù)被記錄并用于分析所掃描的行李物品。參照圖13，當X射線的射束300穿過物體302時，X射線中的一些直接透過它并離開物體，該物體沿與這些X射線進入物體的方向相同的方向行進。X射線中的一些按散射角 θ被散射，散射角θ是它們進入物體的方向與它們離開物體的方向之差。眾所周知，會發(fā)生兩種類型的散射集中在5°、一般為4 6°的散射角周圍的相干或布拉格散射，和X射線按更大的角度散射的非相干或康普頓散射。布拉格散射隨著物體的原子序數(shù)線性增加并且服從下式ηλ = 2dsin θ其中，η是整數(shù)λ是X射線的波長d是物體中的原子間距離。因此，布拉格散射的量給出了關于物體的原子結構的信息。但是，它不隨著原子序數(shù)而平滑地變化?？灯疹D散射的量依賴于物體的電子密度并隨其平滑地變化，因此，較大的散射角度下的散射量給出了關于物體的電子密度的信息，并由此給出了關于其原子序數(shù)的信息。參照圖14，根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的安全掃描系統(tǒng)包括與圖1中的相同的多焦距X射線源410，和同樣與圖1中的相同的圓形檢測器陣列412和傳輸器420。但是，在本實施例中，系統(tǒng)包括另一圓筒檢測器陣列422，該圓筒檢測器陣列422以與圓形檢測器陣列 412相同的半徑在傳輸器周圍延伸，但沿軸向處于放射源410的另一側。雖然圓形檢測器陣列被配置為檢測透過物體426的X射線，但圓筒檢測器陣列422被配置為檢測在物體中散射的X射線。散射檢測器陣列422由檢測器的大量的圓形陣列或環(huán)42h、422b構成，并且各個環(huán)中的檢測器在傳輸器周圍均等地隔開，使得它們被配置成沿掃描儀的軸向延伸的許多直行。
散射檢測器陣列422中的檢測器是能量分辨檢測器，使得與各個檢測器的各X射線交互作用會產生指示X射線的能量的檢測器輸出?？梢杂芍T如GaAs、HgI、CdaiTe或CdTe 的寬帶隙III-V或II-IV半導體材料、諸如Ge的窄帶隙半導體或諸如具有光電倍增管讀出器的NaI (Ti)的復合閃爍檢測器制造這些檢測器。參照圖15，在散射檢測器422的前面設置有準直器428。準直器4 提供了障礙， 該障礙防止X射線到達各個檢測器，除非X射線來自特定的接收方向。從圖16可以看出， 對于陣列422中的各個檢測器，接收方向穿過掃描儀的中心縱軸X-X。但是，從圖15可以看出，接收方向不與軸X-X垂直，而是沿向著放射源410的方向以約5°的角度向檢測器環(huán) 422a,422b的平面傾斜。參照圖15，可以理解，入射到陣列422的檢測器中的任一個上的X射線一定是從位于X射線射束的路徑和從檢測器422起的接收方向的線上的較薄的成像體積內的相應的小子體積散射出來的。對于任何相干散射的X射線，檢測到它的檢測器的軸向位置將由到發(fā)生散射的活動X射線源點的距離來確定。沿軸向最接近放射源410的檢測器將檢測從活動的X射線源點起散射得最遠的X射線。例如，從最接近活動的X射線源點410a的點χ散射的X射線將被距放射源410比從點ζ (其距活動的X射線源點更遠)起散射的X射線遠的檢測器檢測。因此，在任何一個時刻，當活動的X射線源點可被識別時，檢測到散射的X射線的檢測器的軸向位置可用于確定沿X射線射束方向的散射位置。從圖15還可理解，為了使系統(tǒng)工作，很重要的是，應沿掃描儀的軸向很窄地聚焦X 射線射束。射束沿橫向的展開(即沿橫向使用扇形射束展開)仍將允許相干散射事件的這種定位。參照圖16，由于準直器4 對準掃描儀的軸，因此，經受相干散射的來自活動的源點410a的X射線將僅被位于掃描儀軸的與活動的源點相對的一側的檢測器行42 檢測到，并且，根據(jù)準直器在多窄的程度上被聚焦，可能被在任一側接近它的行中的一個或更多個行檢測到。如果X射線被限定為又直又窄的“筆形”射束，那么，由于按較大角度非相干地散射的任何X射線將被準直器4 截止，因此根本檢測不到任何這種X射線。圖16中的箭頭‘a’示出了這種X射線的示例。但是，如果從活動的源點410a產生沿與掃描儀軸垂直的方向透過成像體積切片展開的X射線的扇形射束，那么指向進一步遠離掃描儀軸的X射線可經受非相干散射并到達與活動的源點相對的行42 的任一側的檢測器。箭頭b和c 示出了這些X射線的示例。應當注意，為了到達任意檢測器422b，必須在穿過掃描儀軸和該檢測器422b的平面上發(fā)生散射事件。這意味著，對于給定的活動源點和特定的檢測器，被檢測的X射線的散射事件的位置可被識別為位于穿過掃描儀軸和該檢測器的平面上。如果要確定散射事件的確切位置，那么需要其他的信息。例如，如果關于成像體積內的物體的位置的信息是可從例如斷層攝影成像數(shù)據(jù)得到的，那么，如下面更詳細地說明的那樣，散射可與最可能的物體相關。由布拉格散射數(shù)據(jù)，對于各個檢測的散射事件，X射線能量和散射角度的組合可用于確定其中發(fā)生了散射事件的材料的原子間距離d。實際上，可以假定散射角度為常數(shù)，并且使用能量來區(qū)分不同的材料。對于康普頓散射，來自散射體積的各個體積的散射的水平給出該體積中的材料的密度的指示。也可確定康普頓散射與相干散射之比并將其用作表征成像物體的材料的另一參數(shù)。
由于用于各個X射線源點的較短的停留時間，因此各個源點的檢測到的散射X射線的數(shù)量總是非常少，一般少于五條。為了形成合理的相干散射信號，必須收集斷層攝影掃描內的所有源點的散射數(shù)據(jù)，然后累積成像體積的各個子體積的結果。對于具有500個源點的掃描儀和每次掃描每個子體積一個相干衍射散射結果的平均值，那么，在累積一組數(shù)據(jù)之后，每個子體積將具有與其相關的與該子體積內的500個散射事件對應的500個結果。 典型的子體積在成像平面內占有幾平方厘米的面積，體積厚度為幾毫米?，F(xiàn)在參照圖17，被配置為累積來自圖14 16的掃描儀的散射檢測器陣列422的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括與檢測器422中的每一個相關的多通道分析器(MCA) 500。各MCA 500被配置為接收來自檢測器的輸出信號，并向大量的X射線能量范圍或通道中的一個分配檢測的各X射線，并輸出指示檢測的X射線落入的能量范圍的信號。多路復用器502被配置為接收來自MCA 500中的每一個的輸出。還提供其中具有多個條目的查找表504，這些條目對于給定的源點和檢測器識別其中散射了 X射線的成像體積內的子體積。該系統(tǒng)還包括包含大量的存儲區(qū)508的圖像存儲器506，這些存儲區(qū)508中的每一個都與掃描儀成像平面內的各個子體積相關。在查找表504的指導下由多路復用器502自動地將數(shù)據(jù)加載到各個存儲區(qū)508 中。查找表在掃描之前裝載有將檢測器422和MCA 500的各個組合映射到相應的圖像位置 508的系數(shù)，每個X射線源位置一個查找表條目。處于正向(即基本上處于光子在任何交互作用之前從放射源起行進的方向)的那些像素(即檢測器42 被假定為以約4 6度的小射束角度記錄相干散射光子。不處于正向的那些像素422被假定為記錄由于康普頓散射效應導致的非相干散射光子。由此，圖像存儲器506實際上是“三維的”-兩個維度代表圖像中的位置，而第三維度保持用于相干散射(低8位)和非相干散射(高8位)的散射能譜。查找表504還將關于在每次投影時為各個MCA 500收集的數(shù)據(jù)類型指示多路復用器 502，使得填充適當?shù)拇鎯ζ骺臻g。一旦已對于給定的掃描收集了散射數(shù)據(jù)，就將數(shù)據(jù)傳送到以上參照圖4說明的主 RTT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)512，并且由投影定序器510使該數(shù)據(jù)與主RTT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)512同步。 由此，重構的圖像數(shù)據(jù)和散射數(shù)據(jù)被同時傳遞到威脅檢測系統(tǒng)，該威脅檢測系統(tǒng)可使用它來確定適當?shù)姆治鲇脜?shù)。對于每次掃描，來自透射檢測器412的斷層攝影圖像數(shù)據(jù)會產生與圖像的各個像素的X射線衰減有關的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)又與斷層攝影成像體積的相應子體積對應。如以上參照圖4說明的那樣獲得該數(shù)據(jù)。來自散射檢測器422的數(shù)據(jù)如上所述的那樣提供了與各子體積內的相干散射的量有關的數(shù)據(jù)和與各子體積內的非相干散射的量有關的數(shù)據(jù)。因此可在與圖5的威脅檢測處理器類似的威脅檢測處理器中分析該數(shù)據(jù)。在這種情況下，提取的數(shù)據(jù)的參數(shù)可與圖像數(shù)據(jù)或散射數(shù)據(jù)或兩種或更多種類型的數(shù)據(jù)的組合有關。從數(shù)據(jù)提取的參數(shù)的示例是相干散射與非相干散射之比、從相干散射數(shù)據(jù)確定的材料類型、從非相干散射數(shù)據(jù)確定的材料密度、CT圖像像素值與散射數(shù)據(jù)的相關關系。并且，還可確定與以上對于透射數(shù)據(jù)說明的參數(shù)對應的散射數(shù)據(jù)參數(shù)。參照圖18，在本發(fā)明的另一實施例中，用于產生斷層攝影圖像數(shù)據(jù)的透射檢測器 512被配置為在不同的能量范圍上測量X射線透射。通過具有分別形成圍繞傳輸器的環(huán)的兩組檢測器512a、512b來實現(xiàn)這一點。這兩個組沿傳輸器的行進方向位于不同的軸向位
14置，在本情況下，這兩個組沿軸向彼此相鄰。第一組51 在其前面沒有濾波器，但第二組 512b具有位于它和X射線源510之間的金屬濾波器513。第一組檢測器51 因此在較寬的能量范圍上檢測透過的X射線，而第二組512b僅在該范圍的處于高能量端的較窄的一部分中檢測X射線。隨著要被掃描的物品沿傳輸器移動，可使用第一組檢測器51 將其各個薄體積或切片掃描一次，然后使用第二組512b再次掃描。在示出的實施例中，使用同一放射源510 同時掃描兩個相鄰的體積，使得通過檢測器組512a、512b中的相應的一個收集這兩個體積中的每一個的數(shù)據(jù)。在物品的體積經過兩組檢測器并被掃描兩次之后，可使用兩個不同的 X射線能量范圍形成兩組圖像數(shù)據(jù)，每個圖像包含圖像的各個像素的透射數(shù)據(jù)(并由此包含衰減數(shù)據(jù))?？赏ㄟ^從第一檢測器組512b的圖像數(shù)據(jù)減去第二檢測器組51 的圖像數(shù)據(jù)，將這兩組圖像數(shù)據(jù)組合起來，得到低能量X射線分量的相應的圖像數(shù)據(jù)。可對于圖像的各個像素記錄各單個能量范圍的X射線透射數(shù)據(jù)和諸如高能量和低能量的兩個不同范圍的數(shù)據(jù)之間的差異。然后可利用該數(shù)據(jù)來提高CT圖像的精度。還可將其用作威脅檢測算法中的另一參數(shù)?？梢岳斫猓梢允褂闷渌姆椒ㄒ垣@得不同范圍的X射線能量的透射數(shù)據(jù)。在圖 18和圖19的系統(tǒng)的修改例中，可以在兩個檢測器組上使用衡消濾波器。選擇濾波器，使得存在被它們雙方穿過的窄的能量窗口。然后可組合兩組檢測器的圖像數(shù)據(jù)以獲得該窄的能量窗口的透射數(shù)據(jù)。這使得能夠獲得化學特定成像。例如，可以通過使用在鈣K邊緣能量周圍衡消的濾波器產生骨特定圖像。很顯然，可以在威脅檢測算法中有效地使用該化學特定數(shù)據(jù)。在另一實施例中，不使用各個單獨的濾波器，而使用對于不同能量X射線敏感的兩組檢測器。在這種情況下，使用層疊的檢測器，這些檢測器包括對低能量X射線敏感而允許較高能量X射線穿過的薄的前檢測器，和對于穿過前檢測器的高能量X射線敏感的厚的后檢測器。同樣，可以使用不同能量范圍的衰減數(shù)據(jù)以提供能量特定圖像數(shù)據(jù)。在另一實施例中，用通過在X射線源中使用例如160kV和IOOkV的不同的管電壓實現(xiàn)的兩種不同的X射線射束能量對物體的各個切片進行兩次掃描。不同的能量會得到彼此相對偏移的X射線能譜。由于能譜在一部分能量范圍上是相對平坦的，因此能譜在該范圍的許多部分上是類似的。但是，能譜的一部分將顯著變化。因此，可以使用兩種管電壓的比較圖像以識別在這兩幅圖像之間衰減顯著變化的物體部分。這因此在在圖像之間發(fā)生變化的窄能譜部分中識別具有高衰減的圖像區(qū)。這因此是獲得被掃描體積內的子體積中的每一個的能量特定衰減數(shù)據(jù)的替代性方式。參照圖20，在本發(fā)明的另一實施例中，通過在具有兩種不同的材料的目標區(qū)602、 604的X射線管中設置陽極600，產生兩種不同的X射線能譜。在這種情況下，例如，陽極包含具有一個鎢目標區(qū)602和一個鈾目標區(qū)604的銅基606。電子源610具有可被單獨地激活的大量的源點612。在電子束616的路徑的相對側設置有一對電極612、614，該電極612、 614可被控制為打開和切斷電場以控制電子束的路徑，使得它撞擊目標區(qū)602、604中的一個或另一個。在陽極上產生的X射線的能譜將根據(jù)電子束616撞擊到目標區(qū)中的哪一個上而改變。本實施例使用與圖Ia的X射線源類似的X射線源，不同的目標區(qū)形成為沿陽極27延伸的平行條帶。對于各個活動的電子源點，根據(jù)使用哪種目標材料，可以產生兩種不同的 X射線譜。放射源可被配置為在其活動時在各電子源點的兩個目標區(qū)之間切換。作為替代方案，可以執(zhí)行沿陽極27的掃描兩次，一次針對一種目標材料，一次針對另一種。在任一種情況下，可能需要另外的電子束聚焦導線以確保電子束一次只照射一個或另一個目標材料。根據(jù)從陽極提取X射線射束的角度，來自兩個目標區(qū)602、604的射束在一些情況下可被配置為穿過同一成像體積并被共用的檢測器陣列檢測。作為替代方案，它們可被配置為穿過成像體積的相鄰的切片并被各個單獨的檢測器陣列檢測。在這種情況下，可以按與圖18的配置類似的方式在物品連同傳輸器一起經過時掃描成像物品的各個部分兩次。參照圖21，在還一實施例中，在單個掃描儀中設置在軸向上彼此相鄰的兩個檢測器陣列，一個檢測器陣列710與圖1的檢測器陣列對應并被配置為形成RTT圖像，另一個檢測器陣列712具有更高的分辨率并被配置為產生被掃描物體的高分辨率投影圖像。在本實施例中，高分辨率檢測器陣列712包括兩個平行的線性陣列714、716，這兩個線性陣列714、 716中的每一個被配置為檢測不同的能量的X射線，使得可以產生雙重能量投影圖像。在圖 22的實施例中，高分辨率陣列812包括兩個層疊的陣列，S卩，位于上方的被配置為檢測較低能量X射線而對較高能量X射線透明的薄陣列，和位于下方的被配置為檢測較高能量X射線的較厚陣列。在兩種情況下，兩個檢測器陣列均被配置為沿軸向足夠靠近，以能夠檢測來自源點的單個線性陣列的X射線。為了提供投影圖像，當只有一個源點活動時，需要從高分辨率陣列712、812中的所有檢測器捕獲數(shù)據(jù)。參照圖23，為了實現(xiàn)這一點，高分辨率陣列中的各個檢測器718、818 與積分器750連接。積分器包括與電容器754并聯(lián)的放大器752。在檢測器718和放大器 752之間設置輸入開關756，在放大器的輸入端子兩端設置復位開關758，在電容器7M兩端連接另一復位開關759，并且在積分器和模數(shù)轉換器ADC之間設置多路復用開關760。在操作中，當不需要檢測器718活動時，關閉除多路復用開關760以外的所有開關。這確保電容器7M不被充電并保持原樣。然后，在要求檢測器收集數(shù)據(jù)的時段的開始時，關閉兩個復位開關758、759，使得由檢測器718檢測的任何X射線將導致電容器7M上的電荷的增加，這會得到來自檢測器718的信號的積分。當用于數(shù)據(jù)采集的時段結束時，打開輸入開關756，使得電容器將保持充電。然后，為了從積分器讀取積分信號，關閉輸出開關760以將積分器與ADC連接。這樣向ADC提供了模擬信號，該模擬信號由電容器乃4上的電荷的電平來確定，并因此指示檢測器718在與積分器連接的時段期間檢測到的X射線的數(shù)量。ADC然后將該模擬信號轉換成用于輸入到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)字信號。為了產生單幅投影圖像，當X射線源點中的一個活動時，使用所有的高分辨率檢測器以同時收集數(shù)據(jù)。參照圖24，在另一實施例中，各個檢測器718與并聯(lián)的兩個積分器750a、750b連接，這兩個積分器750a、750b中的每一個與圖23的積分器相同。來自這兩個積分器的輸出經由它們的輸出開關760a、760b與ADC連接。這使得各個積分器能夠被配置為在X射線源的掃描中在不同的點上積分來自檢測器718的信號，并因此收集單獨的圖像的數(shù)據(jù)，這兩幅圖像通過不同的X射線源點來自不同的角度。例如，可以使用它以從正交方向產生多幅投影圖像，這些投影圖像可用于構建高分辨率3維圖像的，由該高分辨率3維圖像，可在三個維度中確定被成像包裹中的特征的位置。
由于高分辨率圖像可幫助識別諸如細絲的需要較高分辨率的物品，因此當它與 RTT圖像組合時可以是有用的。
權利要求
1.一種X射線掃描系統(tǒng)，所述X射線掃描系統(tǒng)包括(a)掃描儀，所述掃描儀包含(i)x射線源，所述X射線源具有以基本圓形的配置在掃描體積的周圍間隔開的多個X 射線源單元，X射線源單元中的每一個具有兩個不同材料的目標區(qū)且被配置為產生兩種不同能量頻譜的X射線，和(ii)檢測器，所述檢測器被配置為檢測來自多個目標區(qū)中的每一個的X射線以產生兩個相應的掃描儀輸出，和(b)處理裝置，所述處理裝置被配置為(i)處理來自檢測器的信號，包括組合兩個相應的掃描儀輸出，以產生多個斷層攝影圖像數(shù)據(jù)組，以及(ii)對所述斷層攝影圖像數(shù)據(jù)組進行組合以產生物體的三維圖像。
2.根據(jù)權利要求1所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述檢測器包括被配置為檢測來自所述目標區(qū)中的每一個的X射線的共用的檢測器陣列。
3.根據(jù)權利要求1所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述檢測器包括各自被配置為檢測來自所述目標區(qū)之一的X射線的兩個檢測器陣列。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述或每個檢測器陣列是圓形陣列。
5.根據(jù)任一前述權利要求所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述目標區(qū)形成為沿陽極延伸的平行條帶。
6.根據(jù)任一前述權利要求所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述X射線源還包括具有可被單獨地激活的大量的源點的電子源。
7.根據(jù)權利要求6所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述電子源被配置為產生電子束，并且所述X射線源還包括在電子束的路徑的相對側設置的一個電極對，所述電極對可被控制為打開和切斷電場以控制電子束的路徑以使得電子束撞擊所述目標區(qū)的一個或另一個。
8.根據(jù)任一前述權利要求所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述檢測器在掃描體積周圍延伸，并且所述源被配置為弓I導X射線穿過所述掃描體積。
9.根據(jù)任一前述權利要求所述的X射線掃描系統(tǒng)，還包括被配置為傳輸物品以使其穿過掃描體積的傳輸器。
10.根據(jù)任一前述權利要求所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中處理裝置被配置為根據(jù)來自檢測器的信號產生指示掃描體積的多個部分中的X射線衰減的水平的衰減數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權利要求10所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中，所述衰減數(shù)據(jù)采取適于產生被掃描物品的圖像的圖像數(shù)據(jù)的形式。
12.根據(jù)權利要求10或11所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中，所述衰減數(shù)據(jù)適于產生三維斷層攝影圖像。
13.根據(jù)任一前述權利要求所述的X射線掃描系統(tǒng)，還包括被配置為顯示從所述圖像數(shù)據(jù)得到的圖像的顯示裝置。
14.根據(jù)任一前述權利要求所述的X射線掃描系統(tǒng)，包括分析裝置，該分析裝置被配置為分析所述衰減數(shù)據(jù)并產生依賴于所述衰減數(shù)據(jù)的參數(shù)的輸出信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及X射線斷層攝影檢查系統(tǒng)。一種用于檢查物品的X射線成像檢查系統(tǒng)，包括X射線源(10)，該X射線源在成像體積(16)周圍延伸并限定可從中引導X射線穿過成像體積的多個源點(14)。X射線檢測器陣列(12)也在成像體積(16)周圍延伸，并被配置為檢測穿過成像體積的來自源點的X射線，并產生依賴于檢測到的X射線的輸出信號。傳輸器(20)被配置為傳輸物品以使其穿過成像體積(16)。
文檔編號B07C5/342GK102269826SQ201110114529
公開日2011年12月7日 申請日期2006年12月15日 優(yōu)先權日2005年12月16日
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