一种针对直线运动物体的X光层析成像系统及方法与流程

本技术涉及层析成像，具体而言，涉及一种针对直线运动物体的x光层析成像系统及方法。

背景技术：

1、在工业与医学领域，经常需要对直线运动目标物体进行x射线成像检测，如行包安全检查、流水线产品检测、患者身体检测等。平面x射线成像受到三维分布在射线投影方向的重叠影响，难以实现高对比度成像和精确检测，因此三维断层成像方法有较大的需求。基于x射线源和探测器环绕目标物进行同轴、同步旋转，获取各个角度x光投影图像数据并进一步重建出三维分布图像的方法已经有较为成熟和广泛的应用，但其主要的问题是受制于机械旋转速度，成像速度较慢，检测效率较低。采用多x射线源和多探测器的模式，可以提升成像检测速度，但是会大幅度提升设备成本。近年来有一种基于分布式x射线源和共享探测器的成像方法，其将x射线源排布方向与物体运动方向垂直，通过控制x射线源按顺序快速交替出束，利用共享探测器按时间顺序获取多个角度的x光投影数据信息，从而进一步进行三维断层重建。

2、上述x射线源相对于物体运动方向垂直分布的方法，有两个主要问题，首先，x射线源之间的距离应尽量增大以增加投影角度覆盖范围，但同时也会导致探测器在x射线源分布方向的尺寸增加从而增加设备成本；其次对于高速运动的物体，多个射线源交替出束过程中，物体位置可能已发生了变化，如不进行针对性的校正，可能对断层成像质量造成较大影响。

3、针对上述问题，本技术提出了一种新的技术方案。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种针对直线运动物体的x光层析成像系统及方法，具有减小探测器的面积，降低硬件成本且保证成像质量的优点。

2、第一方面，本技术提供了一种针对直线运动物体的x光层析成像系统，技术方案如下：

3、包括：

4、射线源，设置有多个，且沿着目标物体的运动方向排列，多个所述射线源设置在所述目标物体的同一侧，多个所述射线源间隔设置使每个所述射线源在所述目标物体的运动路径上至少拥有一个能够完全容纳所述目标物体且与其它所述射线源的照射范围不完全重合的第一照射区域；

5、探测器，设置有一个，且位于所述目标物体相对于所述射线源的另一侧，每个所述射线源在照射至所述探测器时，所述探测器至少能够完全覆盖射线照射在所述第一照射区域的所述目标物体在所述探测器所处位置的投影，以生成第一投影图像；

6、检测器，用于检测所述目标物体在所述运动路径上的位置信息；

7、控制器，用于获取所述检测器检测到的所述位置信息，当所述位置信息位于所述第一照射区域时，控制对应的所述射线源向所述探测器照射；

8、处理器，用于获取所述探测器根据不同所述射线源照射所生成的多个所述第一投影图像，并根据多个所述第一投影图像进行三维重建。

9、通过沿着目标物体的运动方向排列有多个射线源，并且，多个射线源为间隔设置使得每个射线源在目标物体的运动路径上至少拥有一个能够完全容纳目标物体且与其它射线源的照射范围不完全重合的第一照射区域，当检测器检测到目标物体在运动路径上进入第一照射区域后，控制器就会控制对应的射线源进行照射，射线源发出的射线穿过目标物体在探测器上投影形成了第一投影图像，多个射线源随着目标物体的运动依次进行照射得到多个在不同角度对目标物体进行照射的第一投影图像，然后由处理器根据多个不同角度的第一投影图像进行三维重建，在本技术的方案中，由于射线源是沿着目标物体的运动方向排列，因此不需要在垂直于运动方向的方向上占用过大的空间，同时，多个射线源是在目标物体运动的过程中进行照射，因此射线源的位置可以保持固定，无需移动，有效降低了成本，并且，可以仅通过一个探测器来与所有的射线源进行对应，无需设置多个射线源，有效降低了成本，此外，由于每个射线源在运动路径上至少拥有一个第一照射区域，可以避免相邻射线源同时照射而出现干扰的情况，可以满足使用一个探测器，并且无需探测器进行移动的情况下来保证成像效果，并且在这个过程中，目标物体无需在运动的过程中进行暂停，可以在保持持续运动的情况下进行成像，提高了效率，因此，本技术所提出的方案具有减小探测器的面积，降低硬件成本且保证成像质量的有益效果。

10、进一步地，在本技术中，所述控制器包括：

11、第一控制单元，用于获取所述目标物体的轮廓尺寸信息；

12、第二控制单元，用于当所述位置信息位于所述第一照射区域时，根据所述位置信息以及所述目标物体的轮廓尺寸信息判断所述目标物体是否完全处于所述第一照射区域；

13、第三控制单元，用于当所述目标物体完全处于所述第一照射区域时，控制对应的所述射线源向所述探测器照射。

14、进一步地，在本技术中，所述处理器包括：

15、第一处理单元，用于当所述目标物体完全处于所述第一照射区域时，控制对应的所述射线源向所述探测器照射，使所述目标物体在受到相邻两个所述射线源的照射时的间距大于预设值。

16、进一步地，在本技术中，多个所述射线源的中心在一条直线上。

17、第二方面，本技术还提出了一种针对直线运动物体的x光层析成像方法，应用于上述的针对直线运动物体的x光层析成像系统，该方法包括：

18、获取所述检测器检测到的所述位置信息；

19、当所述位置信息位于所述第一照射区域时，控制对应的所述射线源向所述探测器照射；

20、获取所述探测器根据不同所述射线源照射所生成的多个所述第一投影图像；

21、根据多个所述第一投影图像进行三维重建。

22、进一步地，在本技术中，所述当所述位置信息位于所述第一照射区域时，控制对应的所述射线源向所述探测器照射的步骤包括：

23、获取所述目标物体的轮廓尺寸信息；

24、当所述位置信息位于所述第一照射区域时，根据所述位置信息以及所述目标物体的轮廓尺寸信息判断所述目标物体是否完全处于所述第一照射区域；

25、当所述目标物体完全处于所述第一照射区域时，控制对应的所述射线源向所述探测器照射。

26、进一步地，在本技术中，所述当所述目标物体完全处于所述第一照射区域时，控制对应的所述射线源向所述探测器照射的步骤包括：

27、当所述目标物体完全处于所述第一照射区域时，控制对应的所述射线源向所述探测器照射，使所述目标物体在受到相邻两个所述射线源的照射时的间距大于预设值。

28、进一步地，在本技术中，所述根据多个所述第一投影图像进行三维重建的步骤包括：

29、对多个所述第一投影图像进行配准得到配准数据；

30、根据所述配准数据进行三维重建；

31、所述对多个所述第一投影图像进行配准得到配准数据的步骤包括：

32、对所有所述第一投影图像进行特征点的提取；

33、计算不同所述第一投影图像中所述特征点的局部特征，并进行特征匹配以将不同所述第一投影图像中的所述特征点进行对应；

34、选取基准数据，根据所述基准数据以及对应后的所述特征点计算平移仿射变化矩阵；

35、根据所述平移仿射变化矩阵将所有的像素点以所述基准数据为中心进行配准得到所述配准数据。

36、进一步地，在本技术中，还包括：

37、对三维重建后的图像进行后处理；

38、所述对三维重建后的图像进行后处理的步骤包括：

39、基于u-net残差连接模型结构，构建图像域伪影去除模型；

40、基于real-esrgan模型结构，构建图像域增强模型；

41、将三维重建后的图像依次输入所述图像域伪影去除模型、所述图像域增强模型用于获得最终的成像数据。

42、进一步地，在本技术中，还包括：

43、当所述探测器受到所述射线源的照射生成所述第一投影图像时，对在一个成像周期内的所述第一投影图像进行编号；

44、所述对多个所述第一投影图像进行配准得到配准数据的步骤包括：

45、对多个具有相同编号的所述第一投影图像进行配准得到配准数据。

46、由上可知，本技术提供的一种针对直线运动物体的x光层析成像系统及方法，通过沿着目标物体的运动方向排列有多个射线源，并且，多个射线源为间隔设置使得每个射线源在目标物体的运动路径上至少拥有一个能够完全容纳目标物体且与其它射线源的照射范围不完全重合的第一照射区域，当检测器检测到目标物体在运动路径上进入第一照射区域后，控制器就会控制对应的射线源进行照射，射线源发出的射线穿过目标物体在探测器上投影形成了第一投影图像，多个射线源随着目标物体的运动依次进行照射得到多个在不同角度对目标物体进行照射的第一投影图像，然后由处理器根据多个不同角度的第一投影图像进行三维重建，在本技术的方案中，由于射线源是沿着目标物体的运动方向排列，因此不需要在垂直于运动方向的方向上占用过大的空间，同时，多个射线源是在目标物体运动的过程中进行照射，因此射线源的位置可以保持固定，无需移动，有效降低了成本，并且，可以仅通过一个探测器来与所有的射线源进行对应，无需设置多个射线源，有效降低了成本，此外，由于每个射线源在运动路径上至少拥有一个第一照射区域，可以避免相邻射线源同时照射而出现干扰的情况，可以满足使用一个探测器，并且无需探测器进行移动的情况下来保证成像效果，并且在这个过程中，目标物体无需在运动的过程中进行暂停，可以在保持持续运动的情况下进行成像，提高了效率，因此，本技术所提出的方案具有减小探测器的面积，降低硬件成本且保证成像质量的有益效果。