用于获得图像数据的系统和方法

专利名称：用于获得图像数据的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于获取图像数据的方法和系统，以及一种计算
机可读介质和一种计算机程序。特别地，本发明涉及一种用于高行李 吞吐率的行李检查的锥束计算机断层扫描系统。
背景技术：
用于生成物理目标图像的系统在多个技术领域广泛存在。 一个特
定的商业领域是可用于多种场合的快速行李扫描器，但是其通常特 定地用于扫描航空行李。另一个特定商业领域是医学扫描器领域。除 了已经公知的和广泛应用的计算机断层扫描(CT)设备之外，正在开 发相对较新的领域所谓的散射计算机断层扫描设备以及衍射扫描单 元。
为了医疗应用和行李检查，透射辐射的衰减(而不是散射) 一般 用于商业计算机断层(CT)扫描器和C-arm系统。这些系统使用各种 计算技术从所测量的X射线数据来计算样本中不同的位置处所述样本 的X射线衰减属性，而不是如在传统的X射线成像中简单地提供样本 的X射线图像。
例如，W02006/027756公开了 X射线光子与在20到150keV之间的 某一能量范围内的物质的相互作用，其例如可以通过光电吸收和散射 来描述。存在两个不同类型的散射 一方面为非相干或康普顿散射， 而另一方面为相干或瑞利(Rayleigh)散射。尽管康普顿散射随着角 度变化緩慢，瑞利散射是很强的前向散射并且具有每一类型的材料的 独特结构、特性。而且，当在半导体行业中分析材料的分子结构时， 相干X射线散射是用于X射线晶体学或X射线衍射的常用技术或工具。
所获得的分子结构功能提供了材料的指紋并实现了良好的判别。例如， 可以区分塑料炸弹和有害的食物产品。
虽然相干散射计算机断层扫描(CSCT)是很有前途的技术，但是 当将其应用于行李检查领域时却存在一些问题。例如，这种应用需要
有关吞吐量、黑暗警报和检查结果的严格的和苛刻的要求。
5因此，存在一个期望改进上述公知的CT/CSCT系统和方法。

发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种用于检查被检查目标的成像系 统，其包括扫描单元，其中所述扫描单元包括辐射源和检测单元，其 中所述扫描单元的辐射源适合于发射跟随被检查目标的线性运动的辐 射束，从而使得当所述被检查目标移动时扫描所述被检查目标的预定 区域。
根据本发明的第二方面，提供一种用于获取被检查目标的图像数 据的方法，该方法使用包括扫描单元的成像系统，其中所述扫描单元 包括辐射源和检测单元，所述方法包括使得辐射源的辐射跟随被检 查目标的线性运动，从而使得在所述被检查目标线性运动的同时扫描 被检查目标的预定区域；以及在辐射源的辐射跟随被检查目标的线性 运动的同时获取指示所述被检查目标的图像数据。
根据本发明的另一方面，提供一种计算机可读介质，其中存储了 用于获取被检查目标的图像数据的程序，当该程序被处理器执行时， 使得所述处理器实施本发明方面的方法。
根据本发明的又一方面，提供一种用于获取被检查目标的图像数 据的计算机程序，该程序在被处理器执行时使得所述处理器实施本发 明方面的方法。
在实施例中，提供一种用于检查被检查目标的成像系统，该成像 系统包括一个扫描单元，该扫描单元包括辐射源和检测单元，其中所 述辐射源适合于跟随被检查目标(例如行李件，如手提包或手提箱) 的线性运动。具体来说，术语"跟随"的意思是由辐射源发射的辐射 可以被这样控制使得虽然手提包(例如在机场行李件的安全检查领 域中所公知的行李扫描器的运输带或传送带上)以线性方式移动，但 是辐射束总是入射或相交于手提包中相同的区域。具体来说，辐射束 的方向总是在被扫描行李的相同预定区域穿过或散射。
至少一个能够跟随手提包的扫描单元的使用可以增加吞吐量以满 足系统对每小时手提包数量增长的需求，该需求不允许手提包停止以 用于误报的进一步检查，但是却可以要求所谓的"运行中"的警报分 辨。通过使用根据示范性实施例的三维成像系统，可以简化已知的行李检查。具体来讲，由于在扫描期间可以不让行李停止的事实可以增
加吞吐量，同时可以执行比传统系统的情况更长的扫描周期，在传统
系统中所述扫描单元(即，由扫描单元的辐射源发射的辐射的方向)
不会跟随处于线性运动中的行李。
下面，将描述本发明前述多个方面的另外的实施例。
在实施例中，成像系统进一步包括预扫描单元，所述预扫描单元
包括另一辐射源和另一检测单元，其中所述预扫描单元适合于获取指
示被检查目标的三维图像的第一数据集。
例如，所述预扫描单元可以是标准计算机断层扫描设备或其他用
于获取表示被检查目标的三维图像的数据的适合的设备，如包括多个
子扫描单元的扫描单元，所述多个子扫描单元被以这样的方式设置 每一个子扫描单元彼此具有偏移，从而使得子扫描单元的数据集至少 代表准三维信息，例如所述子扫描单元彼此可以相对于具有平行于被 检查目标的线性运动方向的旋转轴的旋转方向具有30。的偏移。所述预 扫描单元还可以被称为笫一扫描单元，同时发射辐射束的扫描单元(其 中所述扫描单元适合于跟随手提包的线性运动)还可以被称为第二扫 描单元。
因此，可以提供具有两个扫描单元的成像系统，其中一个扫描单 元适合于跟随线性运动的手提包。因此，由相应的扫描单元发射的辐 射束可以以与被检查目标相同的速度线性运动，从而产生这样的事实 可以在仍然具有足够的时间来基于衍射或散射检查每一个行李件的同 时，以更高的吞吐量来完成行李件的扫描。通过提供这种具有两个扫 描单元从而具有两个辐射源(例如X射线管)和两个检测单元(例如X 射线检测单元)的系统，可以使用两种不同的辐射源，例如针对特定 不同的X射线检测单元和/或检测原理而^^设计的X射线管。该设计可 以参照能量光谱和/或辐射强度。
通过使用这种成像系统，可以简化已知的行李检查。在根据现有 技术的已知的行李检查设备中，CT扫描器或CT系统被用作第一级系 统，因为其对于获取代表三维图像的数据具有高敏感性和高可能性。 然而，由于这种传统CT系统的检查结果具有较低的特异性，会产生大 量的错误警报，并且因此需要进一步的检查。根据现有技术，这可以 通过易出错的屏幕警报分辨或手动检查来进行。而且，慢速X射线衍射机可以用于传统系统，然而这不能满足高吞吐量的需求。通过移动 一个扫描单元的辐射的辐射方向，从而使得辐射的线性运动与行李件 的纵向运动匹配，根据本发明的实施例的提示，在检查期间不必停止 运输带，从而可以通过在根据本发明的成像系统中减少可疑行李的保 持时间来增加吞吐量。
在实施例中，所述成像系统进一步包括重构单元和/或确定单元， 其中所述重构单元适合于从第一数据集重构被检查目标的二维和/或 三维图像，并且其中所述确定单元适合于确定被检查目标的预定区域。 例如，所述预定区域可以是手提包或手提箱中的可疑区域。而且，所 述确定单元可以适合于确定所述被检查目标是否被所述扫描单元基于 从由所述预扫描单元获取的第一数据集重构的图像根据预定的规则来 完全扫描。而且，所述重构单元还可以适合于从由适合于跟随所述手 提包的线性运动的扫描单元(即第二扫描单元)的检测单元获取的数 据来重构图像。
这种重构单元在本领域是众所周知的，并且可以被实现为具有适 当的被执行软件的计算机或处理器，或者可以以合适的硬连线电路的
形式提供。例如，可以从下述文献中知道合适的算法
L. A. Feldkamp， L. C. Davis和J. W. Kress的"/^rsc〃ca/ co/7e-6ea迈 a/#or/7to"， J. Opt. Soc. Am. A6，第612-616页，1984; K. Taguchi和 H. Aradate， "j/^w"力迈/"or /迈age reco/ "rwc〃0/7 //7鼎/〃一W/ce CT，，Med. Phys. 25， 第 550-561 页 ， 1998 以及 M. Grass, Th. Kfihler和R. Proksa， "/ co/7e-6e歸reco/7"/7/"/o/7 />o c/rcw/ar "aj'e"or/es" ， Phys. Med. Biol. 45.第329-347页， 2000。
例如，所述确认单元可以适合于确定所述目标区域是否显示有疑 问的、不清楚的、可疑的或潜在危险的项目。可以具体地设置所述标 准以区分X射线辐射的不同吸收区域，例如区分有机的和金属的材料。 在单能CT中，所述区别可以基于被检查目标的区域的重构强度或基于 线性衰减系数。在双能CT中，所述区别还可以基于所谓的有效原子序 数， 其在 S.Naydenov， " Multi-energy radiography for non-destructive testing of materials and structures for civil engineering" ，Proceedings of the international Symposium onNon-DestructiveTestinginCivilEngineering2003 ， ISBN3-931381， poster contribution P037中进行了详细描述。
在成像系统的实施例中，所述辐射源是X射线管，并且所述检测 单元是X射线检测单元，其中所述X检测单元适合于通过检测由所述X 射线管发射的并且由被检查目标散射之后的射线来获取第二数据集。 优选地，所述扫描单元(即第二扫描单元)包括衍射检测器单元。
这样的衍射检测器单元可以用于扫描单元，这相对于CSCT简化了 扫描单元并且这也基于被散射的辐射，其包括具有X射线管的扫描单 元和相应的衍射检测器单元，即适合于检测由被检查目标(例如手提 箱)散射的辐射的检测单元。与CSCT相反，这种扫描单元不适合于通 过围绕被检查目标旋转扫描单元(即扫描单元没有安装在可旋转台架 上)来获取数据集。优选地，第二 X射线管可以适合于产生所谓的笔 形射束，同时第二检测单元可以是衍射装置。优选地，用于CSCT的X 射线管是所谓的高功率电子管，即与用于标准CT的X射线管所需的辐 射强度相比表现出更高的辐射强度。在该应用中，术语"标准CT"用 于描述包括适合于检测通过被检查目标的辐射的扫描单元的CT，即这 样的系统其中X射线管和相应的X射线检测单元被彼此相对设置， 且在它们中间具有所述被检查目标。
在成像系统的实施例中，第一扫描单元包括第一 X射线管和第一 X 射线检测单元，其中所述第一X射线检测单元适合于通过检测由第一X 射线管发射的、在通过所述被检查目标之后的辐射来获取第一数据集。 也就是说，第一扫描单元可以由标准计算机断层扫描系统的扫描单元 构成，并且可以围绕所述被检查目标旋转。
这种第一扫描单元可以表现出高吞吐量并且可以具体地有利于用 作行李扫描系统的第一级扫描单元。第一数据集可以用于确定所述行
李中的可疑区域并且所述可疑区域随后可以被第二扫描单元扫描。而 且，第一数据集可以用于确定行李是否将被第二扫描单元完全扫描， 即如果没有在行李件中发现可疑区域，则可以不必用第二扫描单元扫 描从而可以提高吞吐量。
例如，第一 X射线扫描单元包括多个检测器元件，并且/或者第二 X 射线扫描单元包括多个检测器元件。
例如，第一 X射线检测单元可以通过集成检测器元件形成，同时
9第二 X射线检测单元可以通过能量分辨检测器元件形成。第一 X射线 管和第一 X射线检测单元可以构成第一扫描单元，其适合于执行标准 计算机断层扫描(CT)。
在实施例中，成像系统进一步包括导轨，其中所述扫描单元适合 于沿着所述导轨以预定速度线性运动。也就是说，第二扫描单元可以 适合于沿着所述导轨纵向运动。例如，所述预定速度对应于和/或等于 被检查目标线性运动的速度。所述扫描系统可以沿着所述导轨相对于 所述运动中的净皮检查目标以两种或相反的方式运动，即前向和后向。
由于提供了导轨，第二扫描单元可以沿着它运动，它是一种可以 与运动的被检查目标一起移动所述第二扫描单元的有效方法。
在实施例中，成像系统进一步包括运输机构，其中所述运输机构 适合于运输所述被检查目标。例如该运输机构可以是传送带或运输带。 例如，所述运输机构适合于以预定速度运输被检查目标，并且第二扫 描单元适合于沿着所述导轨以相同预定速度移动。可以通过调整扫描 单元本身或通过调整所述导轨来实现第二扫描单元与所述运输机构的 速度的相适应，例如可以在所述扫描单元或所述导轨中使用电机，其 将使得固定到可移动装置的扫描单元随着所述运输机构上的行李移 动，
通过提供使得所述被检查目标和第二扫描单元以相同的速度运动 的可能性，可以简化所述目标的扫描，因为不必使所述目标(例如手 提包)停止，因此可以增加所述成像系统的吞吐量。
在实施例中，成像系统进一步包括控制单元，其中所述控制单元 适合于控制所述运输机构和/或所述第二扫描单元的速度。所述控制单 元和/或第二扫描单元和/或所述导轨还可以适合于第二扫描单元可 以向后运动，即与运输才几构上的目标的运动方向相反。因此，可以再 次使用所述扫描单元用于下一个被检查目标。具体来说，所述控制单 元可以适合于使得第二扫描单元与被检查目标同步运动。
在实施例中，成像系统进一步包括多个扫描单元和多个导轨，其 中所迷多个导轨中的每一个适合于以可移动的方式接收所述多个扫描 单元中相应的一个。
例如，通过提供多个第二扫描单元(每一个单元可以形成为相干 散射检测单元或具有衍射散射检测单元)，可以提供具有更高吞吐量的三维成像系统，因为多个第二扫描单元可以以连续的方式使用。也 就是说，使用第一个第二扫描单元来扫描第一可疑目标(即手提包) 或第一手提包的区域，同时一第二扫描单元可以用于扫描第二可疑目 标或第二目标的第二区域。没有用于扫描目标的第二扫描单元可以向 后运输，即在与所述,皮检查目标的运动方向相反的方向上运输，从而 它们可以用于其他目标的检查。为了实现这个操作，优选地所述多个 第二扫描单元中的每一个适合于沿着所述导轨以预定的速度运动。具 体来讲，所述扫描单元和/或所述控制单元可以适合于与所述被检查目
标同步运动，即以这样的方式运动每个第二扫描单元在扫描期间总 是指向被扫描目标的相同区域，具体地为所述被检查目标的可疑区域。 例如，所述多个第二扫描单元的每一个可以适合于以与上述相同的方 式连接到首先描述的第二扫描单元。而且，所述第二扫描单元和/或所 述控制单元可以适合于每一个第二扫描单元可以独立移动。
在成像系统的实施例中，所述多个第二扫描单元被相对于彼此而 移位。例如，所述移位是在①方向。所述屯方向的移位可以在30°与 120°之间，优选地所述移位为大约45°。也就是说，可以使得这些第二 扫描单元相对于彼此而移位，特别地可以相对于所述第二扫描单元的 移动方向而移位，即它们可以独立移动。优选地，所谓的①方向是这 样的方向其垂直于所述移动方向并且在使用柱面坐标描述所述成像 系统的情况下其方向对应于①方向。特别地，所述屯方向可以是第一 扫描单元(例如标准CT扫描单元)围绕所述被检查目标或所述运输机 构旋转的方向。
通过提供具有这种①方向移位的导轨，可以提供多个第二扫描单 元，其可以容易地相互独立地移位。在这些导轨的每一个上，优选地 只设置一个第二扫描单元，从而使得真正的独立运动是可能的。然而， 也可以在所述导轨的一个上提供多个第二扫描单元，以增加吞吐量。 在这种情况下，所述控制单元优选地适合于确保被设置在一个导轨上 的多个扫描单元的移动不受干扰。例如，在一个导轨上的不同的第二 扫描单元以连续的顺序用于扫描所述目标，并且只有在各自导轨上的 所有第二扫描单元已被用于扫描目标并到达它们各自导轨上各自的终 点位置的情况下，在一个导轨上的不同的笫二扫描单元被运输回它们 各自的起点。特别地，所述第二扫描单元适合于可沿着各自的导轨在两个相反的方向移动，从而使得所述第二扫描单元可移动回到它们各 自的起点。
在成像系统的实施例中，所述移位的方向是相对于所述旋转的径
向方向。在柱面坐标的坐标系统中，该方向一般被称为径向方向或r 方向。当使用所述第二扫描单元的这种径向移位时，所述扫描单元相 对于被检查目标具有不同距离。这可以产生这样的优点可以设置更 多的第二扫描单元和相应的导轨，从而导致第二扫描单元数量的增加 和吞吐量的增加。
在成像系统的实施例中，所述扫描单元的辐射源适合于所述扫 描单元的辐射束是可旋转的或可倾斜的。例如，所述辐射束的笔形射 束的辐射方向可以如刮水器一样转动或移动。例如，所述辐射源的辐 射束可以相对于与所述被检查目标的移动方向垂直的方向从-60°到 +60°旋转或倾斜，优选地为从-45°到+45°。可以通过倾斜辐射源本身或 通过移动笔形射束操纵准直器来执行所述光束的旋转。例如，所述成 像系统进一步包括控制单元，其中所述控制单元适合于旋转或倾斜所 述扫描单元的辐射源或笔形射束操纵准直器，从而使得所述辐射源的 辐射扫描所述被检查目标的预定区域。所述控制单元还可以被称为角 度控制单元。所述角度控制单元可以转动或倾斜所述辐射源，从而所 述辐射入射所述预定区域，即所述目标或手提包的可疑区域。例如， 所述角度控制单元可以以依赖于所述被检查目标的线性运动的速度的 角速度来转动所述辐射源，从而使得总是扫描相同的区域，同时所述 辐射源没有像所述被检查目标一样线性移动。
在实施例中，成像系统进一步包括导轨，其中在检查中所述扫描 单元的检测单元以可移动方式被附接在导轨上。例如，所述扫描单元 的检测单元是可移动的，从而在辐射源旋转或倾斜过程中所述检测单 元可以跟随所述辐射源的辐射。
通过提供所述扫描单元(即第二扫描单元)的这种可移动检测单 元，可以提供一种有效的方法来使用具有小的检测或敏感区域的相对 较小的检测器单元，同时在所述辐射束跟随所述被检查目标的线性运
动时仍然能够检测被散射或衍射的辐射。根据该可替代方案，可以提 供一种将固定系统或几乎固定的系统应用到移动目标的应用。系统的
笨重部分可以不需要移动或加速，这可以提高设备的寿命并且因此可以降^f氐运行成本。
在成像系统的实施例中，所述扫描单元的检测单元可以在基本上 垂直于所述被检查目标的线性移动的方向上移动。
通过提供可在基本上垂直于所述目标移动的方向上移动的可移动 检测器，可以确保与手提包的感兴趣区域相交的辐射束总是能够入射 到所述检测单元，而与放置在运输带上的所述被检查目标的位置无关。
可替代地，所述检测单元可以具有足够的尺寸，以使得所迷辐射 源的辐射束沿着所述辐射源的整体旋转或倾斜入射到所述检测单元。
也就是说，所述检测单元可以具有这样的尺寸使得为了检测由所述 被检查目标散射的独立于所述笔形射束的辐射，无需移动所述检测单 元，同时所述笔形射束跟随所述目标或所述被检查目标的特定区域。
在实施例中，所提出的行李扫描器包括具有X射线管和CT检测器 的CT部分以及CT扫描器的下游侧上的多个衍射单元，该衍射单元在 测量过程中可以随着所述行李(例如手提包)移动，并且因此无需停 止所述手提包。在一个或多个衍射单元运行期间，其他没有使用的衍 射单元可以移动回到起点。即使在手提包中发现超过一个的可疑区域， 这可以允许连续的运行。因此，只有在极端情况下需要重新扫描一个 手提包是可能的，这会导致在所述行李扫描器可能仍然提供非常好的 检测速度和非常低的误报率的同时，提高其吞吐量。根据实施例，行 李扫描系统可以包括二级系统，所述二级系统由快速锥束CT扫描器和 多个基于X射线衍射技术的次级可移动检查单元组成，所述次级可移 动检查单元用于进一步检查由所述锥束CT扫描器标记为可疑的区域。 例如，在通过相干散射计算机断层扫描或笔形射束衍射装置进行检查 期间，所述次级可移动检查单元可以以与所述行李相同的速度移动。 因此，可以提供具有组合的CT/CSCT扫描系统的检测能力的真正快速 的CT系统。通过使用用于第一和第二扫描单元的两个不同的X射线管， 每一个可以适应特定应用。而且，通过使用两个不同的X射线管，可 以是二者适应不同的对准， 一个适合于CT而一个适合于CSCT或衍射 检测，这一般是不同的。衍射扫描单元中典型的散射角度可以在1°与 5°之间。所述CT管可以具有钨阳极光谱，同时加速电压可以在140kV 与180kV之间，其通过在2kW与3kW之间的典型功率产生。此外，可 以使用2mm的铝滤波器或者大约0. 5mm到lmm的Cu滤波器。所述对准
13可以适合于形成扇形束或锥形束，这取决于所使用的检测器单元。所 述辐射源的焦点可以为大约几毫米宽和高。
而且，可以通过使用两个X射线管来容易地考虑到用于CT和CSCT 系统的不同的最优X射线光谱和功率需求。而且，在这种只有一个X 射线管的系统中，可被加到所述散射检测器的安装上的几何约束条件 (例如所述两个X射线检测单元的非常接近地安装)可以通过如由本 发明的实施例所提出的使用两个不同的X射线管来克服。
这种系统和相应的方法可以用于医学领域，例如作为标准CT的附 件，但是可以特别用于行李检查领域，这在安全领域是快速增长的部 分之一。根据实施例的三维成像系统的重要优点可以是设计扫描器(即 扫描系统)，其满足了吞吐量的需求并且同时可以保持非常好的检测 速度和较低的误报率。由于可以在CT扫描和衍射扫描期间在一个单个 的传送带上运输所述手提包，所以不会出现配准问题并且因此可靠的 和完全自动的运行可以变得可能。由于需要仅仅一个旋转台架和相当 小的能量分辨检测器，特别地，作为衍射检测单元，所述机器可能没 有CT/CTST系统庞大。
在实施例中，可以在CT扫描器下游引入衍射扫描单元，该衍射扫 描单元产生扫描笔形射束，其这样指向和移动使得在手提包通过所 述衍射子系统的整个运动期间所述扫描笔形射束与手提包内感兴趣区 域(R0I)相交。在所述行李运输通道的相对侧，设置了散射检测器， 其记录被散射的辐射。所述散射检测器既可以是大的并且因此不需要 为了扫描而移动，它又可以是较小的并且因此需要在扫描期间移动。 由于在扫描期间所述手提包在运动，所以只有所述ROI可以永久地在 光束中，而周围的物体只有很短的时间处于光束中并且因此不会产生 显著的结构化背景。基于层析X射线照相组合的重构方法可以应用于 可能得到所述ROI的散射属性的更好图像。作为附加特征，次级准直 器可以位于所述散射检测器前面并且可以这样移动和旋转使得所述 检测器的可视方向总是与初级光束相交在所述目标内的所述ROI。
参照下面所描述的实施例，本发明的这些和其他方面将被阐明并 变得显然。


现在将仅仅通过实例的方式并参照附图来描述本发明的实施例。 图1示出根据本发明的计算机断层扫描系统的几何结构的简化的
示意性侧视图2示出图1的计算机断层扫描系统的简化的示意性截面图3示出根据另一个实施例的扫描单元的简化的侧视图4示出相对于图3旋转90°的图3的扫描单元的简化的侧视和
图5示出图3的扫描单元的简化的顶视图。
具体实施例方式
图1示出根据本发明的计算机断层扫描系统100的几何结构的简 化的示意性侧视图。CT系统100包括第一扫描单元101或预扫描单元 和笫二扫描单元102。第一扫描单元101包括第一X射线管103和第一 检测单元104，它们相对于被检查目标(例如手提包114);故彼此相对 地设置，根据所显示的实施例，第一扫描单元形成为快速标准计算机 断层扫描单元(例如锥束CT单元)，并且包括台架105，其中以一定 的方式安装了第一扫描单元101,即第一X射线管103和第一检测单元 104，所述方式为第一扫描单元可以围绕手提包114转动。第二区域102 包括被示意性示出的具有第一个第二 X射线管106和第一个第二检测 单元107的第一个第二扫描单元，其形成为衍射检测器。而且第二区 域102包括第二扫描单元，其包括第二 X射线管108和第二 X射线检 测单元109，所述第二扫描单元形成为衍射检测器。第二扫描单元这样 构成使得其可以纵向移动，所述移动用箭头110、 111、 112和113 来指示，其分别对应于第一个第二检测单元107、第二检测单元109、 第二X射线管108和第一个第二X射线管106。所述散射单元可以应用 笔形射束几何结构。优选地，第二扫描单元具有不同的行进路径，从 而所述单元可以在没有干涉的情况下反复行进。图2中更加详细地示 出了各个的设置。第二扫描单元的数量可以大于二，例如三、四、五 直到任何希望的数量。所述扫描单元(即所述各个射线管和检测单元) 可以设置在各自的导轨上或者可以这样设置在一个导轨上设置多于 一个的扫描单元。
而且，在图1中三个行李项目(例如手提包)被示意性示出为分别标记114、 115和116的矩形，它们通过运输带135移动。该运动用 箭头117指示。第二区域102包括另外的四个导轨118、 119、 120和 121，这些导轨分别用于移动第一个第二检测单元107、第二检测单元 109、第二X射线管108和第一个第二X射线管106。
而且，用多个直线122示意性示出由第一 X射线管103发射的辐 射，同时用直线123示意性示出由第一个第二 X射线管106发射的相 应辐射，用直线125示意性示出由第二X射线管108发射的相应辐射。 分别用偏斜的直线124和126示意性描述第二扫描单元的X射线管所
发射辐射的散射。
此外，计算机断层扫描系统100包括控制单元(未示出)，其适 合于控制运输带135和第二扫描单元沿着导轨118、 119、 120和121 的各自的移动。所述扫描单元(即第一个第二X射线管、第二X射线 管、笫一个第二检测单元和第二检测单元)的纵向移动被这样控制 使得在这些手提包通过运输带移动的同时可以扫描可疑手提包的各自 的区域。
图2示出图1的计算机断层扫描系统沿所述运输带方向的简化的 示意性截面图，该方向为运输带135移动行李215的方向。在图2中， 示意性描述了四个第二扫描单元。第一个第二扫描单元包括可在第一 导轨221上移动的第一个第二 X射线管206和可在第二导轨218上移 动的第一个第二检测单元207。第二扫描单元包括可在第三导轨 上移动的第二 X射线管208和可在第四导轨219上移动的第二检测单 元209。第三个第二扫描单元包括可在第五导轨"8上移动的第三个第 二 X射线管227和可在第六导轨232上移动的第三个第二检测单元 231。第四个第二扫描单元包括可在第七导轨230上移动的第四个第二 X射线管229和可在第八导轨234上移动的第四个第二检测单元233。 所有这些扫描单元构成衍射单元。优选地，可以单独调节这些单元(即 具体地相针对所述射线管的辐射方向和速度)，以实现对手提包(例 如可疑手提包)内的任意单个点的扫描。
图3示出根据另一个示范性实施例的扫描单元装置的简化的侧视 图。在图3中，仅仅示出了散射单元301，即第二扫描单元。笫二扫描 单元301包括X射线管302，该X射线管在前面(即在射线管出射窗上) 具有二维笔形控制准直器303。所述二维笔形控制准直器303以这样的
16方式运行其使得笔形射束像刮水器一样旋转或转动(这通过直线304 示意性示出)，从而确保在手提箱306通过期间感兴趣区域(R01) 305 处于所述光束中。手提箱306位于运输带307上面，用箭头308示意 性示出了该运输带的移动并且还定义了 z方向。笔形射束304可以相 对于与所示z方向垂直的轴(即相对于代表y方向的轴，其对应于图3 中的纵轴)从-45°到+45°旋转。通过以这种角度旋转所述辐射束，可以 确保所述辐射束总是与所述ROI相交。为了说明这种倾斜，两次(即 在其运动的两个位置)示出了手提箱306，所述运动由箭头309指示。 检测单元310或检测器被放置在系统的顶部。如果检测器310较大(如 图3所示)，则所述检测器不必沿着所述运输带的运动方向运动。然 而，所述系统可以装配更小的检测器，于是其可沿着所述运输带的运 动方向移动。随后所述检测器必须以高于所述运输带的速度移动，以 确保在手提箱306通过期间所述笔形射束总是照射到所述检测器。可 选地，系统300可以装配射束阻挡器311，其可以用于使得检测单元 310对与在所述ROI处散射无关的辐射屏蔽。射束阻挡器311也可以沿 着运输带的运动方向和/或垂直于该方向移动。所述扫描器(即图3所 示的三维成像系统)包括锥束CT (未示出)和一个散射单元。然而， 也可以应用一个以上的散射单元。这些散射单元使用笔形射束的几何 形状，其中各个光束的方向是不同的，从而所有单元可以在没有干扰 的情况下来回行进。
图4示出相对于图3旋转90°的图3的扫描单元的简化的侧视图。 具体来说，图4在可视方向示出了图3的系统，在所述方向上运输带 307移出所述纸平面。图4还示出具有X射线管302的衍射散射单元 301，该X射线管在其前部(即在射线管出射窗上面)包括二维笔形控 制准直器303。所述二维笔形控制准直器303以这样的方式定位笔形射 束304:使得笔形射束与手提箱306的ROI305相交，在图4中手提箱 306位于移出纸平面的运输带307之上。而且，由箭头412指示x方向 同时由箭头413指示y方向。在扫描期间不需要调整垂直于所述运输 带方向的位置，因为所述手提箱没有侧向移动。而且，图4中还示出 检测器310和可选的射束阻挡器311。所述散射检测器可以如图4以及 随后的图5所示的一样窄。于是当感兴趣手提箱进入扫描区时，必须 沿着x方向定位所述散射检测器。可替代地，可以应用非常大的检测器并且因此既不再需要沿Z方向又不再需要沿X方向移动所述检测器。
然而，由于成本的原因，使用一个或多个可沿着x方向和z方向移动
的小检测单元是有利的。优选地，所有单元和元件(特别是散射或衍 射扫描单元)可以单独调节以实现对手提包内的任意单个点的扫描。
现有的用于这种应用的(例如基于CdZnTe) X射线检测器当其被 直接传输的辐射(即所述笔形射束)照射时，可能会受损或显示性能 下降。为了避免这种情况，可以使用射束阻挡器311，优选地其是可调 节的。它被这样定位使得它可以阻挡所述笔形射束，避免该光束直 接到达所述检测器。如图3所示，如果所述射束阻挡器被实现为长条 形，则当所述手提箱进入所述扫描区时，可以只需要沿着所述x方向 调整所述射束阻挡器。
图5示出图3的扫描单元的简化的顶视图。图5还示出具有X射 线管302的衍射散射单元301，该X射线管在其前部(即在射线管出射 窗上面)包括二维笔形控制准直器303。所述二维笔形控制准直器303 以这样的方式定位笔形射束304:使得笔形射束与手提箱306的ROI305 相交，在图5中手提箱306位于沿z方向移动的运输带307之上。而 且，由箭头412指示x方向，同时由箭头308指示z方向。而且，图5 中还示出检测器310和可选的射束阻挡器311。如在图3中，在两个不 同位置示出了手提箱306。由于使用窄检测单元310，所述窄检测单元 310可以沿着x方向移动以确保与ROI305相交的X射线光束照射到所 述检测器的中心。
上述说明是对在所述运输带的下面具有X射线管的系统的说明。 然而，所述装置也可以水平定位，即所述X射线管可以被设置到所述 运输带的左側或右侧，或者在其下面具有所述检测单元的运输带上面。
总之，提供包括至少两个扫描单元的组合计算机断层扫描系统可 被看作本发明的一个方面，每一个扫描单元包括X射线管和X射线检 测单元，其中第一扫描单元适合于执行标准或透射计算机断层扫描， 而第二扫描单元适合于执行相干散射或衍射检测。特别地，第二扫描 单元适合于发射可沿与被检查目标行进相同方向移动的辐射束。在行 李检查应用的情况下，这种组合计算机断层扫描系统可以用于材料识 别，而在用于疾病检测的医疗应用中，其改变组织的分子结构。
通过阅读本公开说明，对于技术人员来讲其他的变形和修改将是显然的。这种变形和修改可以涉及在X射线装置、行李检查和医学扫
特征之外而被使用二等价物和其他4征。
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虽然所附权利要求是针对特征的特定组合的，但是应当注意，本 发明的公开的范围还包括在这里明确地或隐含地公开的特征或其上的 任意综合的任何新颖特征或任何新颖组合，无论它是否涉及与当前在 任意权利要求中所述的相同的发明并且无论它是否緩解任何或所有与 本发明所解决的技术问题相同的技术问题。
在分离的实施例的上下文中描述的特征也可以在单个实施例的组 合中提供。反之，为方便起见，在单个实施例的上下文中描述的各种 特征也可以分别提供或以任意合适的子组合的形式提供。
因此，申请人给出了注意事项在本申请或从中导出的任何其他 申请的审查过程中，可以将新权利要求明确叙述为这些特征和/或这些 特征的组合。
为了完整起见，还要声明术语"包括"不排除其他元件或步骤， 术语"一个"不排除多个，并且权利要求中的附图标记不应被解释为 限制所述权利要求的范围。
权利要求
1. 一种用于检查被检查目标的成像系统(100)，该系统(100)包括扫描单元，该扫描单元包括辐射源(106，108)；和检测单元(107，109)；其中所述扫描单元适合于发射辐射束(123)，其中所述辐射束(123)跟随被检查目标的线性移动，从而使得在所述被检查目标移动的同时扫描所述被检查目标的预定区域。
2. 权利要求1的成像系统(100)，进一步包括 预扫描单元(101),该预扫描单元(101)包括 另一个辐射源(103);和 另一个检测单元(104);其中所述预扫描单元(101)适合于获取表示被检查目标的三维图 像的第一数据集。
3. 根据权利要求2的成像系统(100)，进一步包括 重构单元，其中所述重构单元适合于从第一数据集重构被检查目标的图像。
4. 根据前述任意一项权利要求的成像系统(100)，进一步包括 确定单元其中所述确定单元适合于确定被检查目标的预定区域。
5. 根据前述任意一项权利要求的成像系统(100)， 其中所述辐射源(106， 108)是X射线管；和 其中所述检测单元(107， 109)是X射线检测单元， 其中所述X射线检测单元(107， 109)适合于通过检测由X射线管(106， 108)发射的并且在由被检查目标散射之后的辐射来获取第 二数据集。
6. 根据前述任意一项权利要求的成像系统(100)，进一步包括 导轨(118, 119， 120， 121 );其中所述扫描单元适合于以预定速度沿着导轨(118， 119, l20， 121)线性移动。
7. 根据权利要求6的成像系统(100)，进一步包括控制单元，其中所述控制单元适合于控制所述扫描单元的速度。
8. 根据权利要求7的成像系统(100)，进一步包括 运输机构(135)，其中所述控制单元适合于控制所述运输机构的速度。
9. 根据权利要求6到8其中任意一项的成像系统(100),进一步 包括多个扫描单元，和多个导轨(118， 119， 120， 121)，其中所述多个导轨(118， 119， 120， 121)中每一个适合于以线性可移动的方式接收所述多个扫描单元中对应的一个。
10. 根据权利要求9的成像系统(100)，其中所述多个扫描单元的每一个相对于彼此被移位。
11. 根据权利要求l到5其中任意一项的成像系统(301)， 其中所述辐射源(302 )适合于所述扫描单元的辐射束(3(M)是可倾斜的。
12. 根据权利要求11的成像系统(301)，进一步包括 控制单元，其中所述控制单元适合于倾斜所述扫描单元的辐射源(30"，从 而使得辐射源(302 )的辐射束(304 )扫描被检查目标的预定区域。
13. 根据权利要求11或12的成像系统(301)，进一步包括导轨；其中所述扫描单元的检测单元(310)以可移动方式附接在所述导 轨上。
14. 根据权利要求13的成像系统(301),其中所述扫描单元的检测单元(310)是可移动的，从而使得在辐 射源(302 )的倾斜过程中它能够跟随辐射源(302 )的辐射。
15. 根据权利要求14的成像系统(301)，其中所述扫描单元的检测单元(310)在基本垂直于被检查目标的线性移动的方向上是可移动的。
16. 根据权利要求11或12的成像系统(302 ), 所述检测单元(310)具有足够的尺寸，以使得辐射源(302 )的辐射沿着辐射源(302 )的整体倾斜照射到检测单元(310)。
17. —种使用成像系统(100)来获取被检查目标的图像数据的方 法，所述成像系统包括扫描单元和检测单元(107， 109)，并且其中 所述扫描单元包括辐射源(106， 108)，所述方法包括使辐射源(106， 108)的辐射跟随被检查目标的线性运动，从而 使得在被检查目标线性移动的同时扫描被检查目标的预定区域；并且在辐射源(106， 108)的辐射跟随被检查目标的线性运动的同时， 获取表示被检查目标的图像数据。
18. —种计算机可读介质，在其中或其上提供用于获取被检查目标 的图像数据的计算机程序，所述程序执行权利要求17的方法。
19. 一种用于获取被检查目标的图像数据的计算机程序，所述计算 机程序执行权利要求17的方法。
全文摘要
根据示范性实施例，用于检查被检查目标的成像系统(100)包括扫描单元，其中所述扫描单元包括辐射源(106，108)和检测单元(107，109)，其中所述扫描单元适合于发射辐射束(123)，该辐射束跟随被检查目标的线性移动，从而使得在被检查的目标移动的同时扫描所述被检查目标的预定区域。
文档编号G01T1/164GK101501530SQ200780029989
公开日2009年8月5日 申请日期2007年8月7日 优先权日2006年8月11日
发明者A·思兰, J·-P·施洛姆卡 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司