专利名称：便携式闪光x射线检查仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及辐射成像技术，具体而言，涉及一种便携式闪光x射线 检查仪以及用于所述便携式闪光x射线检查仪的图像接收仪。
背景技术：
x射线投影成像技术被广泛用于安全检查、无损检测和医学诊断领 域。早期的x射线照相技术采用胶片成像，然后通过对胶片进行曝光、
定影、显影等处理来获得所需要的图像。随着计算机技术和数字图像
技术的发展，数字x射线成像技术逐步替代了传统的胶片照相技术， 其采用数字成像技术，可以实时显示所得到的图像，克服了传统胶片 成像的缺点。
现有的数字x射线成像设备主要应用于医院、机场、海关、车站
及各种无损检测的场合。它们通常十分笨重，需要由沉重的高压电源 供电，移动起来很不方便。因此，在一些特殊场合下，需要一种轻便 的x射线成像设备。目前广泛使用的是便携式闪光x射线检查仪。这
种便携式的检查仪通过x射线闪烁屏将X射线图像转换为可见光图 像，利用CCD摄像机对可见光图像进行抓拍，输出标准的视频图像。 然后经过同轴电缆将视频图像传输至笔记本计算机上的PCMCIA图像 采集卡，进行图像显示，存储和处理。由于使用了同轴线缆，这种结 构的便携式闪光X射线检查仪在一些有毒或要求空间密闭或隐蔽本检 查系统的特殊场合显然受到很大限制，图像数据的传输距离也受到同 轴线缆的长度限制。此外，由于采用的是连续的图像采集卡，难于和 闪光X射线源之间进行精确同步，造出系统的稳定性不好。随着无线 网络技术的发展，出现了基于无线网络传输的便携式闪光X射线检查 仪，其采用无线方式将图像接收仪获取的图像送给笔记本计算机。由 于信号保密性不高，容易受到干扰等缺点，因此，这种便携式闪光X 射线检查仪在某些领域，如反恐排爆、战场侦察等场合，实用性较差
发明内容
因而，希望进一步改进现有便携式闪光x射线检查仪与控制设备 之间的通信方式，为使用者提供零活的通信方式供其选用，以便适应 不同的应用环境。
为此，本发明提供了一种采用双模通信方式的便携式x射线检查
仪以及用于所述便携式X射线检查仪的图像接收仪，所述便携式X射
线检查仪包括闪光x射线源以及图像接收仪。其中所述图像接收仪包
括
电源模块，用于为图像接收仪提供电源； 闪烁屏，位于接收仪箱一侧；
CCD摄像机，其对准闪烁屏全视野，用于获取闪烁屏上的可见光图 像，以生成视频图像信号；
用于控制X射线源的出束时间和CCD摄像机的曝光时间的射线源 和CCD控制电路；以及
网络转换电路，用于将所述视频信号转换为格式化信号，并且将 来自控制设备的启动扫描信号转换为TTL信号。根据本发明的所述便 携式X射线检查仪通过将视频信号转换为统一的格式化信号，可以同 时在有线和无线网络上进行传输。对于有线传输方式，不再直接传输 模拟图像信号，而是用标准网线传输格式化的数字信号，提高了抗电 磁干扰的能力。此外，采用双模通信方式大大扩展了便携式闪光X射 线检查仪的使用场合。因而，用户可以根据实际应用需要自行选择数 据传输方式，切换简单。优选的，所述格式化信号为适于网络传输的 信号，例如符合IEEE802. 3协i义标准的RJ 45信号。
根据本发明的一个实施例，所述图像接收仪还包括电池电量监控 电路。所述电量监控电路包括电量指示灯控制电路，当电池电量不足 时利用指示灯进行提示。同时，所述电池电量监控电路还包括电量实 时监控电路，其可以把电池两端的电压值转换为频率信号并将其传送 给网络转换电路，经所述网络转换电路传输给控制设备，从而可以通 过控制设备实现电量实时监控和显示。由于本发明采用电池供电，当 电量不足时插上市电可继续工作且同时充电，因而增强了所述便携式 闪光X射线检查仪的实用性和可靠性。
根据本发明的又一实施例，所述射线源和CCD控制电路接收来自
5网络转换电路的TTL输出，并且将其转换为X射线源控制信号和CCD 曝光控制信号。所述射线源和CCD控制电路包括
与门，它的一个输入端与网络转换电路的输出端Q0相连，另一个 输入端经由第四反相器与网络转换电路的输出端Ql相连，其输出端与 第一反相器的输入端相连；
依次串联连接的第一、第二以及第三反相器，所述第三反相器的 输出端通过上拉电阻与CCD摄像机曝光控制端相连；以及
N型三极管，其基极与第二反相器的输出端相连，集电极同一继电 器的控制端相连，其中所述继电器的输出端与X射线源出束控制端相 连。本发明的射线源和CCD控制电路结构简单，利用简单的分立元件 实现，因此降低了制造成本。所述控制电路还可以精确地控制CCD摄 像机的啄光时间和X射线源的出束时间，使得所述出束时间与CCD积 分时间保持同步，由此减小了现有技术中由于模糊同步而造出图像丢 失的可能性。
此外，可以通过网络转换电路，利用控制设备(例如笔记本计算 机或者台式机)来精确地控制所述射线源和CCD控制电路的输入信号， 使得操作人员通过一种简单直接的方式就能调整本发明的啄光时间和 出束时间，根据需要增长曝光时间以增强穿透力获得更清晰的图像， 或者在比较易于成像的情况下，减小曝光时间以节省能量消耗。
图1、根据本发明一种实施方式的双模通信便携式闪光X射线检查 仪的结构框图。
图2、根据本发明的图像接收仪的结构示意图。
图3、图像接收仪的射线源和CCD控制电路的原理框图。以及
图4、图像接收仪的电池电量监控电路的原理框图。
具体实施例方式
图1示出了根据本发明一个实施例的便携式闪光X射线系统100 的结构框图。所述系统包括便携式闪光X射线源110，便携式图像接 收仪112、控制设备(例如，笔记本计算机)114和网络传输电路116。所述便携式闪光X射线源110根据图像接收仪112内的控制电路产生 的X射线控制信号，产生用于照射被检查物体的X光射线。
控制设备114可以是笔记本计算机、台式计算机、工作站等本领 域公知的控制设备，其被用于产生控制信号来控制所述X射线系统的 操作，并且经由网络传输电路116接收由所述便携式图像接收仪产生 的图像。所述控制设备优选地具有用于存储所接收图像的存储设备， 用于输入控制命令和参数的用户接口 ，向操作者提供所产生的图像的 显示设备。所述控制设备还可以具有用于提供音频或者可视告警信号 的输出设备，例如，扩音器，蜂鸣器或者信号指示灯等公知设备。此 外，所述控制设备带有无线和有线网卡，从而可以通过有线或者无线 方式与便携式图像接收仪进行通信。
在本实施例中的网络传输电路116可以是有线网络(例如通过一 根30米长的网线)，将控制设备114所发出的控制信号传送到图像接 收仪112并且从图像接收仪112接收所产生的图像信号。网络传输电 路116也可以是无线网络，经由蓝牙、红外或者802. 11等公知无线通 信模块来传输无线信号。以下将结合便携式图像接收仪112中的网络 转换器来进一步阐明本发明有益的工作方式。
参见图2，图2是根据本发明的图像接收仪的结构示意图。图像接 收仪112由X射线闪烁屏201、 CCD摄像机202、网络转换盒203，电 源模块204，射线源和CCD控制电路205、接收仪箱体206组成。所述 图像接收仪箱体206被内部涂黑，以减少光线的散射。X射线闪烁屏 201位于接收仪箱206的一侧，用于将X射线图像转换为可见光图像。 CCD摄像机202固定在接收仪箱206内，通过调节摄像机镜头，可以 使摄像机对准闪烁屏201的全视野。可选地，所述CCD摄像机采用IO 位U阔680 CCD数字相机，视频输出接口为Camera Link接口。由X 射线源IIO产生的X射线穿过被检查物体而打到闪烁屏201上，转换 为可见的焚光图像。然后CCD摄像机202对所述荧光图像进行抓拍， 从而产生人眼可见的视频图像信号。
网络转换电路203置于接收仪箱206内，其输入跟CCD的视频输 出端相连，其输出跟接收仪箱上的网络接口相连。所述网络转换电路 2 03被用于将来自CCD摄像机的视频信号转换为格式化信号，以经由网 络传输电路116将所述格式化信号发射到控制设备；并且所述网络转
7换电路从控制设备114接收启动扫描信号，将其转换为TTL信号，以 便提供给射线源和CCD控制电路205。电源模块204置于接收仪箱206 内，它为图像接收仪的各个组成部分和以及网络传输电路提供电源， 例如，当所述网络传输电路为无线传输时，为其无线路由器提供电源。
射线源和CCD控制电路205也置于接收仪箱206内。所述图像接 收仪还可以包括电量监控电路207。其中电量监控电路207的一个输出 端与接收仪箱上的一红绿双色显示灯相连，当电池电量不足时利用指 示灯进4亍提示。同时，所述电池电路监控电路可以把电池两端的电压 值转换为频率信号。所述频率信号被提供给网络转换电路203，由后者 转换为标准的格式化信号，然后传输给控制设备，从而可以通过控制 设备实现电量实时监控和显示。在下文中将分别结合附图3、 4来具体 描述射线源和CCD控制电路205以及电量监控电路。
图3是射线源和CCD控制电路原理框图。该射线源和CCD控制电 路接收来自网络转换电路的TTL输出，并且将其转换为X射线源控制 信号和CCD膝光控制信号。所述射线源和CCD控制电路包括一个与门， 所述与门的一个输入端与网络转换电路的输出端QO相连，其中QO为 笔记本计算机的启动扫描信号经网络转换电路输出的TTL信号。所述 与门的另 一个输入端通过第四反相器U1D与网络转换电路的输出端Ql 相连，其输出端与第一反相器U1A的输入端相连。Q0和Q1均是网络转 换电路的输出端，在设备上电时均同时有一个很窄的正脉冲输出。为 了消除上电时X射线源的误动作，我们将Q1反相后再与QO相与。上 电稳定后Ql—直为低电平，而QO则受笔记本计算机控制，用来启动 扫描。第一反相器依次串联连接第二反相器U1B以及笫三反相器U1C。 第三反相器U1C的输出端通过上拉电阻与CCD摄像机曝光控制端相 连。所述射线源和CCD控制电路还包括一个N型三极管，其基极与笫 二反相器U1B的输出端PtCtrl相连，它的集电极与继电器的一个控制 端相连。所述继电器的输出跟X射线源出束控制端相连。
本发明的射线源和CCD控制电路结构简单，例如，其中的4个反 相器可以使用一个74LS04芯片实现，因而降低了制造成本。所述控制 电路还可以精确地控制C CD摄l象机的曝光时间和X射线源的出束时 间，使得所述出束时间与CCD积分时间保持同步，由此减小了现有技 术中由于模糊同步而造出图像丢失的可能性。
8图4为图像接收仪的电池电量监控电路的原理框图。所述电量监 控电路包括电量指示灯控制电路，由比较器LM239、 N型三极管T2 和双色显示灯T3实现。当电池电压高于14V时，双色显示灯为绿色， 表示所述图像接收仪可以正常工作；当低于14V时为红色，表明电量 不足，需及时充电。
然而，在实际工作中，由于操作者会将注意力集中于控制设备上， 因而有可能会忽视所述电量指示灯的状态。有利地，所述电量监控电 路还包括一个电量实时监控电路，由电压-频率转换器LM231实现。所 述电量实时监控电路的输出端Vbat-out与网络转换电路的输入端口 相连，所述频率信号经由网络传输电路而被传送到控制设备上。所述 控制设备可以通过计算机软件或者硬件来读取此频率信号。
在所述控制设备中包括一比较器，用于将所读取的频率信号同一 个频率阈值(例如，所述阈值可以被选择为72Hz)进行比较。当读取 到的频率大于所述阈值时表明电池电量可以维持图像接收仪的正常工 作，当低于阈值时表明电量不足。当电量不足时，所述比较器可以产 生一个制动信号给控制设备的输出设备，向控制设备的操作者提供一 个告警信号，指示电量不足。所述告警信号可以以可闻(通过扩音器、 蜂鸣器等音频设备)或者可视(通过显示器，或者信号指示灯等设备) 的方式提醒操作者及时更换电池或者给电池充电。这在控制设备与图 像接收仪分别处于不同位置时尤其有益，由于操作者无法观察或者难 于观察图像接收仪上的电量指示灯，因而，本发明以一种直观的方式 直接将电量不足的信息告知给操作者。如本领域技术人员所公知的， 在本发明的控制设备中可以利用软件来实现所述比较器。
可选地，由于本发明采用电池供电，当电量不足时插上市电可继 续工作且同时充电，因而增强了所述便携式闪光X射线检查仪的实用 性和可靠性。
以下将简要介绍本发明的系统工作过程。首先选择通信方式，由 于CCD摄像机所产生的视频信号被转换为统一的格式化信号，因此， 可以很方便地使用标准网线或无线网络进行传输。对于有线传输方 式，不再直接传输模拟图像信号，而是用屏蔽电缆传输格式化的数字 信号，提高了抗电磁干扰的能力。此外，采用双模通信方式大大扩展 了便携式闪光X射线检查仪的使用场合。用户可以根据实际应用需要
9自行选择数据传输方式，切换简单。例如在一些有毒或者要求空间密 闭或者隐蔽的特殊场合下可以选择使用无线传输方式，通过无线路由
器以本领域公知的通信方式来传输控制信号和视频图像信号；然而在 需要增强保密性或者空间无线干扰过多时可以选择使用有线网络，通 过标准网线来进行通信，例如在反恐排爆或者战场侦察等场合下。
然后根据被检查物体的性质(例如，体积、材料等)来设定CCD 摄像机啄光时间，所述曝光时间最长不超过4秒，比如可以选择为1 秒。可以简单地利用控制设备(例如，笔记本计算机)通过软件来产 生一个表示所述曝光时间的启动扫描信号，通过选择的通信方式传输 到图像接收仪的网路转换电路。本领域技术人员可以明白各种用于表 示一定时间长度的信号调制方式。优选的，所述启动扫描信号是一个 正脉沖，其脉沖宽度即为X射线源出束时间和CCD积分时间，例如l 秒，其由用户根据需要设定。所述正脉冲信号通过与本发明的射线源 和CCD控制电路结合使用，可以以一种直接简单的方式来控制曝光时 间。
所述网络转换电路在接收到所述启动扫描信号之后，对其进行处 理，以获得所述膝光时间并且生成一个TTL控制信号，将其传送给射 线源和CCD控制电路。如说明书附图3所示，射线源和CCD控制电路 根据所述TTL控制信号输出两个脉冲信号， 一个用来启动和控制X射 线源发出多个X射线闪光， 一个用来同时启动CCD开始曝光。这两个
脉冲信号的时间长度与所述启动扫描信号的长度相等。由于它们都受 控于同一 TTL控制信号，因此X射线源的出束时间和CCD摄像机的积 分时间保持一致。从而在本发明中的X射线源和CCD摄像机达到了精 确的同步，优化了所产生的图像。
X射线穿过被检查物体打到图像接收仪的闪烁屏，转换为荧光图 像，在CCD中形成视频图像。所述视频图像在图像接收仪的网络转换 电路中被转换为网络数字信号，再通过用户选择的通信方式传送给笔 记本计算机。
可选地，所述控制设备114也可以与便携式图像接收仪集成在一 起，以进一步减小整个系统的体积。
应当指出的是，上述实施例用于说明本发明而非对本发明的保护 范围进行限制。本领域技术人员可以在不背离所附的权利要求书的情
10况下，设计出各种替代实施方式。随附的权利要求书旨在覆盖此类修 改和替换方式。
在权利要求书中，词语"包括"、"包含"并不排除权利要求中 列出的元件和步骤以外的其他元件和步骤的存在。元件之前的词语"一 (个)"并不排除多个这种元件存在的可能。在装置权利要求中，所 列出的数个装置可以通过同一硬件项目来实现。在不同从属权利要求 中记载的特定措施并不表示使用这些措施的结合就不具有优越性。
权利要求
1. 一种用于便携式X射线检查仪的图像接收仪(112)，所述图像接收仪包括电源模块，用于为图像接收仪提供电源；闪烁屏，位于接收仪箱体一侧，用于将来自X射线源的信号转换为可见光图像；CCD摄像机，其对准闪烁屏全视野，用于获取闪烁屏上的可见光图像，以生成视频图像信号；用于控制X射线源的出束时间和CCD摄像机的曝光时间的射线源和CCD控制电路；以及网络转换电路，用于将所述视频信号转换为格式化信号，并将来自控制设备的启动扫描信号转换为TTL信号。
2. 权利要求1所述的图像接收仪(112)，其中，所述网络转换 电路在至少有线和无线网络之一上传输所述格式化信号。
3. 权利要求1所述的图像接收仪(112)，还包括电池电量监控 电路，用于在电池电量不足时向用户告知电量不足。
4. 权利要求3所述的图像接收仪(112)，其中所述电量监控电 路包括电量指示灯控制电路，当电池电量不足时利用指示灯进行提 示。
5. 如权利要求3或4所述的图像接收仪(112)，其中，所述电 池电量监控电路还包括电量实时监控电路，把电池两端的电压值转换 为频率信号。
6. 如权利要求l-4之一所述的图像接收仪(112)，其中所述射 线源和CCD控制电路接收来自网络转换电路的TTL输出，并且将其转 换为X射线源控制信号和CCD膝光控制信号。
7. 如权利要求6所述的图像接收仪(112)，其中所述射线源和 CCD控制电路包括与门，它的一个输入端与网络转换电路的输出端Q0相连，另一个 输入端经由第四反相器与网络转换电路的输出端Ql相连，其输出端与 第一反相器的输入端相连；依次串联连接的第一、第二以及第三反相器，所述第三反相器的输出端通过上拉电阻与CCD摄像机啄光控制端相连；以及N型三极管，其基极与第二反相器的输出端相连，集电极同一继电 器的控制端相连，其中所述继电器的输出端与X射线源出束控制端相连。
8. 如权利要求6所述的图像接收仪(112)，其中通过调节所述 TTL信号的宽度来控制X射线源的出束时间和CCD摄像机的啄光时间。
9. 如权利要求1所述的图像接收仪(112)，其中所述CCD摄像 机采用IO位UNIQ 680 CCD数字相机，视频输出接口为Camera Link 接口。
10. 如权利要求5所述的图像接收仪(112)，其中，所述网络转 换电路还将所述频率信号转换为格式化信号，通过网络传输给控制设 备。
11. 一种双模通信便携式闪光X射线检查仪，包括 便携式闪光X射线源(110)，用于产生X光射线； 如权利要求1-9中任一项所述的图像接收仪(112); 控制设备(114),用于控制所述便携式闪光X射线源(110)和所述图像接收仪(112);和网络传输电路(116)，用于连接所述图像接收仪和所述控制设备。
12. 如权利要求11所述的X射线检查仪，其中网络传输电路是有线传输电路或者无线传输网络。
13. 如权利要求11或12所述的X射线检查仪，其中所述控制设备包括一比较器，用于将来自图像接收仪的频率信号同一个频率阈值 进行比较，当所述频率信号大于所述频率阈值时表明电池电量可以维 持图像接收仪的正常工作，当所述频率信号低于频率阈值时表明电量 不足。
14. 如权利要求13所述的X射线检查仪，其中，所述控制设备包 括一个输出设备，用于在电量不足时向用户提供告警信号。
全文摘要
本发明提供了一种采用双模通信方式的便携式X射线检查仪以及用于所述便携式X射线检查仪的图像接收仪。所述图像接收仪包括电源模块，用于为图像接收仪提供电源；闪烁屏；CCD摄像机，用于获取闪烁屏上的可见光图像，以生成视频图像信号；射线源和CCD控制电路；以及网络转换电路，用于将所述视频信号转换为格式化信号，并且将来自控制设备的启动扫描信号转换为TTL信号。根据本发明的图像接收仪通过将视频信号转换为统一的格式化信号，可以同时利用有线和无线网络进行传输。因而，用户可以根据实际应用需要自行选择数据传输方式，切换简单，大大扩展了便携式闪光X射线检查仪的使用场合。
文档编号G03B42/02GK101470341SQ20071030435
公开日2009年7月1日 申请日期2007年12月27日 优先权日2007年12月27日
发明者刘小艳, 伟 张, 李再勇, 王学武 申请人:同方威视技术股份有限公司