探測(cè)器裝置、雙能ct系統(tǒng)和使用該系統(tǒng)的檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雙能CT檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及用于雙能CT系統(tǒng)的探測(cè)器裝置、包括該探測(cè)器裝置的雙能CT系統(tǒng)以及使用所述雙能CT系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，基于X射線輻射成像的計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)(簡(jiǎn)稱“CT”技術(shù))被廣泛應(yīng)用于安全檢查，尤其用于檢查行李物品中的可疑物品。在基于X射線輻射成像的CT技術(shù)中，通過CT數(shù)據(jù)重建可以得到斷層內(nèi)的被掃描物質(zhì)的特征分布數(shù)據(jù)，通過對(duì)特征數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可實(shí)現(xiàn)對(duì)行李中常見的嫌疑物質(zhì)進(jìn)行識(shí)別。一般的CT設(shè)備包含X射線源、校準(zhǔn)裝置、旋轉(zhuǎn)滑環(huán)、探測(cè)部件、進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、供電及控制系統(tǒng)等。
[0003]在傳統(tǒng)的雙能CT結(jié)構(gòu)中，探測(cè)部件通常采用兩種具有不同能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元，即，具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元(例如，低能探測(cè)晶體單元)和具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元(例如，高能探測(cè)晶體單元)。所述具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元和具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元的數(shù)量通常相等，分別設(shè)置在印刷電路板的兩側(cè)并且當(dāng)從射線的入射方向觀察時(shí)隔著電路板對(duì)齊(即，重疊)設(shè)置、一一對(duì)應(yīng)。在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，使用采集模塊采集來自探測(cè)部件的數(shù)據(jù)信號(hào)，并且采用雙能分解技術(shù)將具有第一能量響應(yīng)的和具有第二能量響應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，重建物品的不同能量的X射線掃描下的衰減系數(shù)圖像、電子密度圖像和原子序數(shù)圖像，從而能夠識(shí)別物質(zhì)成分，將諸如毒品、炸藥等違禁物檢測(cè)出來。
[0004]對(duì)于雙能CT安檢而言，三維圖像清晰度和物質(zhì)識(shí)別準(zhǔn)確率是其成像關(guān)鍵指標(biāo)，但是這兩個(gè)指標(biāo)對(duì)于探測(cè)器模塊的要求并不一致。一方面，要實(shí)現(xiàn)更高的三維圖像清晰度，只需要提高具有第一和第二能量響應(yīng)的探測(cè)器晶體其中一種的數(shù)量，然而要提高物質(zhì)識(shí)別準(zhǔn)確率，則需要同時(shí)提高兩種探測(cè)晶體的數(shù)量；另一方面，三維圖像清晰度對(duì)晶體數(shù)量的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物質(zhì)識(shí)別準(zhǔn)確率對(duì)探測(cè)器晶體數(shù)量的要求。
[0005]考慮到探測(cè)器晶體價(jià)格昂貴，由此，存在一種需求，希望能夠優(yōu)化探測(cè)器整體成本，在滿足物質(zhì)識(shí)別準(zhǔn)確率的基礎(chǔ)上，又能確保高的CT圖像重建的空間分辨率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于此，本發(fā)明的目的旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題和缺陷中的至少一個(gè)方面。
[0007]本發(fā)明的目的之一在于提供一種新穎的用于雙能CT系統(tǒng)的探測(cè)器裝置，采用具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元與具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元交錯(cuò)設(shè)置的布置方式，實(shí)現(xiàn)探測(cè)成本的最優(yōu)化，在滿足被掃描物質(zhì)識(shí)別準(zhǔn)確率的同時(shí)，又能確保高的CT圖像重建的空間分辨率。該探測(cè)器裝置可以應(yīng)用于檢查行李物品中的可疑物品。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于雙能CT系統(tǒng)的探測(cè)器裝置，所述雙能CT系統(tǒng)包括掃描通道，其中被掃描物品(例如，行李物品)沿傳送方向通過所述掃描通道進(jìn)出所述雙能CT系統(tǒng)；設(shè)置在掃描通道一側(cè)的X射線源；以及設(shè)置在所述掃描通道相對(duì)一側(cè)的用于安裝所述探測(cè)器裝置的探測(cè)臂架，其中所述探測(cè)器裝置包括多個(gè)探測(cè)器組件，每個(gè)探測(cè)器組件包括:沿第一方向間隔排布的至少一個(gè)具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元(例如，低能探測(cè)晶體單元)，每個(gè)具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元包括沿第二方向布置的至少一個(gè)具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體，其中第一方向平行于傳送方向，第二方向垂直于第一方向；以及沿第一方向間隔排布的至少一個(gè)具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元(例如，高能探測(cè)晶體單元)，每個(gè)具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元包括沿第二方向布置的至少一個(gè)具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體，其中第二能量高于第一能量；其中沿X射線的入射方向觀察時(shí)所述至少一個(gè)具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元和所述至少一個(gè)具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元沿第一方向至少部分地交錯(cuò)排布。
[0009]通過本發(fā)明的探測(cè)器裝置，由于具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元和具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元沿第一方向至少部分地交錯(cuò)排布(即，不對(duì)齊地排布)，相比于傳統(tǒng)的具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元和具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元對(duì)齊排布的方式來說，在單能處理模式中，能夠用于探測(cè)X射線的探測(cè)晶體單元的數(shù)量被增多。從X射線源發(fā)出的X射線束一部分經(jīng)過交錯(cuò)布置的具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元或具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元被采集，一部分經(jīng)過對(duì)齊布置的具有第一能量響應(yīng)的/具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元塊被采集，之后將所有采集的數(shù)據(jù)信號(hào)用于被掃描物品的CT圖像重建，從而能提高空間分辨率，同時(shí)由于具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元的數(shù)量并沒有被增加，因此能夠保證成本不會(huì)增大。
[0010]在一【具體實(shí)施方式】中，所述具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元的數(shù)量等于所述具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元的數(shù)量。
[0011]進(jìn)一步地，由于所述兩種能量響應(yīng)的探測(cè)器晶體在制造成本上通常差異非常大，當(dāng)具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體的成本時(shí)，所述具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元的數(shù)量可以多于所述具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元的數(shù)量。因此可以通過增加具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元的數(shù)量來提高CT圖像重建的空間分辨率，而不會(huì)使成本顯著增大。
[0012]進(jìn)一步地，所述至少一個(gè)具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元與所述至少一個(gè)具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元沿第一方向完全交錯(cuò)排布(即，兩種探測(cè)晶體單元沿第一方向完全不對(duì)齊)。這樣的排布方式相當(dāng)于，在單能處理模式中，在不改變總的探測(cè)晶體單元的數(shù)量的情況(即，不增加總的成本)，通過交錯(cuò)布置所有的具有第一能量響應(yīng)的和具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元，進(jìn)一步增大在單能處理模式中參與X射線檢測(cè)的探測(cè)晶體單元的數(shù)量。
[0013]在一實(shí)施方式中，所述多個(gè)探測(cè)器組件排布在以掃描通道中心為圓心的圓弧形支撐件上或者以掃描通道中心為圓心的由多段直線段構(gòu)成的近似圓弧形支撐件上。具體地，本發(fā)明的用于雙能CT系統(tǒng)的探測(cè)器裝置的探測(cè)器組件可以采用如申請(qǐng)?zhí)枮?01210350516.X(發(fā)明名稱:一種行李物品CT安檢系統(tǒng)及其探測(cè)器裝置)的中國(guó)專利申請(qǐng)中所公開的排布方式。
[0014]可選地，所述多個(gè)探測(cè)器組件排布在以X射線源為圓心的圓弧形支撐件上或由多段直線段構(gòu)成的近似圓弧形支撐件上。
[0015]可選地，所述多個(gè)探測(cè)器組件在所述圓弧形或近似圓弧形支撐件上可以沿螺旋線方向排布，使得當(dāng)被掃描物品經(jīng)過掃描平面時(shí)，探測(cè)被掃描物品的探測(cè)路線為螺旋線形。
[0016]在一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元和/或所述具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元的入射面上設(shè)置有濾過層，用于調(diào)節(jié)探測(cè)晶體單元的能量響應(yīng)。
[0017]在一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述探測(cè)器裝置還包括安裝板，具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元沿第一方向間隔排布在所述安裝板的一側(cè)，具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元沿第一方向間隔排布在所述安裝板的另一側(cè)。
[0018]在還一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述至少一個(gè)具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元和所述至少一個(gè)具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元安裝在不同安裝板的相同或不同側(cè)面上。
[0019]優(yōu)選地，所述X射線源是單一光源或分布式光源。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于雙能CT系統(tǒng)的探測(cè)器裝置，所述探測(cè)器裝置包括多個(gè)探測(cè)器組件，每個(gè)探測(cè)器組件包括:沿第一方向間隔排布的至少兩個(gè)具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元，每個(gè)具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元包括沿第二方向布置的至少一個(gè)具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體，其中第一方向平行于被掃描物體的傳送方向，第二方向垂直于第一方向；以及沿第一方向間隔排布的至少一個(gè)具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元，每個(gè)具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元包括沿第二方向布置的至少一個(gè)具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體，其中第二能量高于第一能量；所述具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元的數(shù)量少于所述具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元的數(shù)量，并且沿X射線的入射方向觀察時(shí)所述至少兩個(gè)具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元中的一部分探測(cè)晶體單元與所述至少一個(gè)具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元中的各個(gè)探測(cè)晶體單元相對(duì)應(yīng)并且對(duì)齊排布。
[0021]正如以上所述的，由于具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)晶體(例如，低能探測(cè)晶體)的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體(例如，高能探測(cè)晶體)的成本，可以通過提高具有第一能量響應(yīng)的探測(cè)器晶體單元的數(shù)量來提高三維圖像清晰度，同時(shí)由于物質(zhì)識(shí)別準(zhǔn)確率對(duì)探測(cè)器晶體單元數(shù)量的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于三維圖像清晰度對(duì)晶體數(shù)量的要求，因此可以設(shè)置少量的具有第二能量響應(yīng)的探測(cè)晶體單元。以此實(shí)現(xiàn)探測(cè)成本的最優(yōu)化，在滿足物質(zhì)識(shí)別準(zhǔn)確率的同時(shí)，又能確保高的CT圖像重建的空間分辨率。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種雙能CT系統(tǒng)