螺旋计算机断层成像的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请案请求在2013年4月4日提交的美国临时专利申请No. 61/808,424的权 益，所述专利的全部内容以引用方式并入本文。
技术领域
[0002] 本公开涉及计算机断层成像。
【背景技术】
[0003] X射线计算机断层成像（CT)是一种使用经计算机处理的X射线来生成物体的断层 图像的程序。物体的断层图像是所述物体的概念上二维的"切面"的图像。计算装置可使 用所述物体的断层图像来生成所述物体的三维图像。X射线CT可出于工业目的用于进行物 体的无损检测。
【发明内容】
[0004] 一般说来，本公开描述了一种用于螺旋（即，旋式）计算机断层成像（CT)的X射线 成像系统。所述X射线成像系统包括X射线发生器、一个或多个辐射探测器、旋转平台、线 性平移平台、运动控制系统，以及数据获取系统。所述X射线发生器可发射扇形的或者锥形 的X射线束。所述旋转平台具有旋转轴，所述旋转轴设置成基本上垂直于所述X射线束的 轴。所述线性平移平台被配置用于沿着与所述旋转平台的所述旋转轴对准的轴线性地移动 所述旋转平台。所述运动控制系统同步化所述旋转平台的旋转运动和所述线性平移平台的 线性运动，以使得由所述旋转平台支撑的样本上的一点划出旋式或者螺旋图案的轨迹。因 此，所述旋转平台可沿着一轴线性地移动，同时围绕相同的轴旋转。所述数据获取系统包括 一个或多个配置用于接收用户输入参数的处理器。所述一个或多个处理器至少部分地基于 用户输入参数来配置所述X射线成像系统以获取射线照片。所述一个或多个处理器至少部 分地基于所述射线照片生成三维图像。
[0005] 在一个实例中，本公开描述了一种X射线成像系统，所述X射线成像系统包括：X 射线发生器；一个或多个辐射探测器；旋转平台，所述旋转平台具有旋转轴，所述旋转轴设 置成垂直于由X射线发生器发射的X射线束的轴；线性平移平台，所述线性平移平台具有沿 着所述旋转平台的旋转轴设置的运动轴；运动控制系统，所述运动控制系统同步化所述旋 转平台的旋转运动和所述线性平移平台的线性运动，以使得由所述旋转平台支撑的样本上 的一点划出旋式或者螺旋图案的轨迹；以及数据获取系统，所述数据获取系统包括一个或 多个处理器，所述处理器配置用于：接收用户输入参数；至少部分地基于所述用户输入参 数来配置所述X射线成像系统以获取射线照片；以及至少部分地基于所述射线照片生成三 维图像。
[0006] 在另一实例中，本公开描述了一种方法，所述方法包括：接收用户输入参数；至少 部分地基于所述用户输入参数来配置X射线成像系统以获取射线照片，所述X射线成像系 统包括：χ射线发生器；一个或多个辐射探测器；旋转平台，所述旋转平台具有旋转轴，所述 旋转轴设置成垂直于由X射线发生器发射的X射线束的轴；线性平移平台，所述线性平移平 台具有沿着所述旋转平台的旋转轴设置的运动轴；以及运动控制系统，所述运动控制系统 同步化所述旋转平台的旋转运动和所述线性平移平台的线性运动，以使得由所述旋转平台 支撑的样本上的一点划出旋式或者螺旋图案的轨迹；以及至少部分地基于所述射线照片生 成三维图像。
[0007] 在另一实例中，本公开描述了一种非瞬时的计算机可读数据存储媒体，所述存储 媒体具有存储在其上的指令，所述指令当被执行时，使得计算系统：接收用户输入参数；至 少部分地基于所述用户输入参数来配置X射线成像系统以获取射线照片，所述X射线成像 系统包括：X射线发生器；一个或多个辐射探测器；旋转平台，所述旋转平台具有旋转轴，所 述旋转轴设置成垂直于由X射线发生器发射的X射线束的轴；线性平移平台，所述线性平移 平台具有沿着所述旋转平台的旋转轴设置的运动轴；以及运动控制系统，所述运动控制系 统同步化所述旋转平台的旋转运动和所述线性平移平台的线性运动，以使得由所述旋转平 台支撑的样本上的一点划出旋式或者螺旋图案的轨迹；以及至少部分地基于所述射线照片 生成三维图像。
[0008] 将以附图和以下描述来阐明一个或多个实例的细节。根据描述和附图，以及根据 权利要求书，其他特征、目的和优点将变得显而易见。
【附图说明】
[0009] 图1是具有示意元件和块元件两者的系统图，示出了根据本公开的一个或多个实 例的示例性仪表设置。
[0010] 图2是方块图，示出了根据本公开的一种或多种技术的示例性透镜耦合的高分辨 率X射线探测器。
[0011] 图3A是示意图，示出了根据本公开的一种或多种技术的示例性系统参数设置界 面。
[0012] 图3B是示意图，示出了根据本公开的一种或多种技术的示例性常规（即，非旋式） 计算机断层成像（CT)扫描设置界面。
[0013] 图3C是示意图，示出了根据本公开的一种或多种技术的另一种示例性常规（即， 非旋式）CT扫描设置界面。
[0014] 图3D是示意图，示出了根据本公开的一种或多种技术的示例性旋式CT扫描设置 界面。
[0015] 图3E是示意图，示出了根据本公开的一种或多种技术的另一种示例性旋式CT扫 描设置界面。
[0016] 图3F是示意图，示出了根据本公开的一种或多种技术的示例性图像预览界面。
[0017] 图4A是示意图，示出了使用旋式CT获取的示例性三维结构的容积再现。
[0018] 图4B是示意图，示出了图4A的三维结构的第一示例性横截面图像。
[0019] 图4C是示意图，示出了图4A的三维结构的第二示例性横截面图像。
[0020] 图4D是示意图，示出了图4A的三维结构的第三示例性横截面图像。
[0021] 图4E是示意图，示出了图4A的三维结构的示例性横截面图像。
[0022] 图5是根据本公开的一种或多种技术的加权背投影函数构建方式的概念图。
[0023] 图6是流程图，示出了根据本公开的一种或多种技术的工业CT系统的示例性操 作。
【具体实施方式】
[0024] X射线计算机断层成像（CT)是一种用于在医学成像和工业无损检测（NDE)中非侵 入性地或者非破坏性地获取三维结构的常用技术。本公开的技术提供了一种用于使用X射 线CT技术获取物体（例如，细长物体）的三维（3D)结构的设备。本公开的技术还提供了 所述设备的仪表配备、用户控制机制和软件算法。所述设备可用于天然存在物体的NDE，天 然存在物体为诸如岩心样本，以及所制造的部件和系统。所述设备可包括X射线源、辐射探 测器和旋转平台。所述旋转平台可旋转样本，以便可从不同观测角度获取射线照片。所述 X射线源、辐射探测器和旋转平台可各自安装在线性定位平台上，以按照不同的几何构型来 安置X射线源、辐射探测器和旋转平台。在本公开所描述的一种示例性配置中，所述系统可 提供从〇. 5微米到100微米的分辨率范围。
[0025] 图1是具有示意元件和块元件两者的系统图，示出了根据本公开的一个或多个实 例的示例性仪表设置。如在图1的实例中所示，工业CT系统10可包括X射线源12、辐射探 测器14,以及计算系统22。虽然在图1的实例中未示出，但是工业CT系统10可包括除辐 射探测器14之外的一个或多个辐射探测器。
[0026] 样本可被安装在旋转平台16上。示例性类型的样本包括机器、岩心，或者其它类 型的物体。在典型实例中，旋转平台16的旋转轴17垂直于X射线束轴19 ( 即，由X射线发 生器12发射的X射线束18的轴）。相应地，随着所述样本在X射线束18下旋转，工业CT 系统10可以不同的投影角度获取射线照片。在图1的实例中，X射线束18是锥形的。在 其它实例中，X射线束18是扇形的。在一些实例中，X射线源12可提供能量范围为20keV 到600keV的X射线。
[0027] 此外，工业CT系统10可包括竖直平台20,所述竖直平台20可竖直地移动。旋转 平台16被安装或者以另外的方式耦合到竖直平台20,以使得当竖直平台20竖直地移动时 旋转平台16也竖直地移动。竖直平台20的运动可与旋转平台16的旋转运动同步，以使得 由旋转平台16和/或竖直平台20支撑的样本上的一点划出旋式或者螺旋图案的轨迹。在 其他实例中，旋转平台16可沿其它方向线性地移动。例如，工业CT系统10可包括在除竖 直方向以外的方向中移动旋转平台16的平台。因此，本公开可将竖直平台20称为"线性平 移平台20"。以此方式，工业CT系统10可包括线性平移平台，所述线性平移平台具有沿着 旋转平台16的旋转轴设置的运动轴。线性平移平台20沿着旋转平台16的旋转轴17运动 导致旋转平台16 (以及安装在旋转平台16上的任何样本）沿着旋转平台16的旋转轴17 运动。
[0028] 辐射探测器14可包括如图1的实例中所示的平板X射线探测器（FPD)。在其他实 例中，辐射探测器14可包括