X射线探测方法以及装置以及系统的制作方法_2

文档序号:9808791阅读:来源:国知局
像,多张所述X射线图像的拍摄角度不同;
[0057] 在具体实现的时候,多张 X射线图像是在X射线源位于成像面之前不同的位置时进 行拍摄的,即X射线图像的拍摄角度不同。由于X射线同样具有光的直线传播的特性,X射线 从X射线源发出,且并不是以一个垂直的角度照射到成像面上,而是根据X射线源与成像面 之间的位置关系,X射线源发出X射线的角度有关,因此,X射线源的位置不同,被探测物体内 某一目标在成像后,在X射线图像上的位置也不相同。
[0058] -般地,由于在实际应用过程中,只需要知道被探测物体内的特定的目标粗略的 空间位置,因此在获取X射线图像的时候,只需要获取被探测物体的两张 X射线图像便能够 满足后续的要求。在实际应用中,X射线源的安装高度一般都是固定的,获取X射线图像的时 候,也仅仅是将X射线源沿着平行于成像面所在的平面移动X射线源。因此,所获取的X射线 图像中,同一个目标的在图中的位置通常都是位于同一条直线;这样更方便后续的计算。而 考虑到在实际应用过程中,探测人员在选定目标的时候可能会出现一定的偏差,造成通过 两张 X射线图像所得出的目标位置可能不准确,而如果需要获知目标更加准确的位置,可以 增加 X射线图像的数量,通过对多张 X射线图像进行综合性的处理,以提高所获取的目标的 位置的精度。
[0059] 需要注意的是,成像面可以是多种多样的,例如:荧光屏、X射线阵列探测器在扫描 过程中形成图像,该X射线阵列探测器的扫描面即为成像面。
[0060] S102:分别获取目标在不同的X射线图像中的平面坐标,其中,所述目标包括点目 标和/或线目标;
[0061] 在具体实现的时候,获取目标在不同的X射线图像中的平面坐标,可以有多种方 法。
[0062] 1、探测人员主动的输入。例如,在实际应用的时候,可以将X射线图像在显示屏中 进行显示。探测人员在发现了可疑目标之后,主动的在X射线图像中进行具体选择,例如在 发现某可疑物体的时候,探测人员通过鼠标,沿着特定目标探测到的物体的轮廓、阴影等, 画点或者画线,所画出的点或者线即为目标。
[0063] 2、探测人员可以将特定目标进行大致范围的圈定,计算机根据视觉特征信息进行 圈定范围内的相似性运算,然后根据某具体的目标(该目标在圈定范围内)在不同的X射线 图像中的相似度大小,来自动确定目标。
[0064] 所确定的目标一般包括点目标和线目标。所确定的目标的数量也是不定的,探测 人员可以根据实际的探测情况,进行具体的确定。实际上,不同的X射线探测设备的成像面 的面积都是不变的,例如在便携式X射线探测设备中,包括X射线探测箱以及X射线源。X射线 阵列探测器在扫描过程中形成图像,将该X射线阵列探测器的扫描面看作荧光面,那么所探 测到的图像应当是这个扫描面范围之内的图像。在拍摄到X射线图像之后,可以在图像中, 以某个点为原点0,建立一个平面坐标系,成像面上的每一个点都能对应到该平面坐标系 中。探测人员所选定的目标也同样在该平面坐标系中找到对应的坐标。
[0065] 当目标显示在图像上的时候,都是由多个像素点组成的而每一个像素点都会对应 有一个平面坐标。因而当目标为点目标的时候,假设该点目标仅仅占据了一个像素点,那么 该像素点的平面坐标即为该点目标的平面坐标。假设该点目标占据了多个像素点,那么所 有像素点中心的像素点的平面坐标即为该点目标的平面坐标。
[0066] 当目标为线目标的时候,而线目标应当是占据了多个像素点。多个像素点在探测 人员肉眼观察的时候,形成一条直线,那么可以以直线两端端部的像素点为基准点,以端部 的像素点的坐标为线目标的平面坐标。多个像素点在探测人员肉眼观察的时候,形成一条 曲线,而曲线是由多条直线组成,将每一条直线两端的像素点的坐标为该线目标的平面坐 标(需要注意的是,为了简化计算,相邻的两条直线相互靠近的端部视为重合,仅获取其中 一个的平面坐标)。这也就是说,目标的平面坐标可以是仅仅某个像素点的平面坐标,也可 以是多个像素点的平面坐标的集合。
[0067] S103:根据所述平面坐标,X射线图像拍摄时X射线源的位置以及成像面的位置,计 算目标的三维坐标。
[0068] 在具体实现的时候,成像面的面积大小是已知的,根据成像面所建立的平面坐标 系中的点可以和成像面上的任何一个点对应起来。而X射线探测装置在使用之前,都会经过 校准的过程。校准的时候,一般会将成像面和X射线源的相对位置固定,因而X射线源与成像 面的位置关系(与成像面之间的距离,在成像面方向的投影位置等)也都是在进行X射线图 像拍摄之前已经确定的。以平面坐标系的原点〇为原点,建立一个空间坐标系,在该空间坐 标系中,包括成像面、光源、被探测物体在内,都可以具体在该空间坐标系中有一个空间坐 标。而相对于同一个被探测物体来说,其在位置不同的X射线源的照射下所拍摄的X射线图 像,同一个目标在不同X射线图像中的投影点与对应的X射线源的连线,应当相交于空间坐 标系的某个点,该点即为探测人员想要获知的目标在空间中的实际位置,而该点的在空间 坐标系中的三维坐标即为目标的三维坐标。
[0069] 本发明实施例所提供的X射线探测方法,通过获取同一个被探测物体拍摄角度不 同的X射线照片,然后根据具体要探测的特定目标,分别获取目标在不同的X射线图像中的 平面坐标,结合X射线图像在拍摄时X射线源与成像面的相对位置,将目标的空间三维坐标 计算出来,从而探测人员可以得知被探测物体特定目标的大致形状以及位置,方面后续进 一步的检查或者危险排除。
[0070] 参见图1所示,在本发明实施例提供的X光线探测方法中,优选地,在分别获取目标 在不同的X射线图像中的平面坐标,即S102之后,还包括:
[0071] S104:将同一个目标在不同的X射线图像中的平面坐标进行关联匹配。
[0072] 在具体实现的时候,根据目标的表现形式不同,可以将目标划分为点目标以及线 目标,不管是哪种目标,在计算的时候,都是针对计算点来进行计算,将计算点的平面坐标 作为目标的平面坐标。针对点目标,在计算的时候,会将中心的像素点作为点目标的计算 点;而针对线目标,则会至少将线目标两端的像素段作为线目标的计算点,然后根据计算点 的平面坐标以及已经获知的成像面和X射线源之间的位置关系,计算出与计算点所对应的 实际空间中点的三维坐标,然后根据这些三维坐标,合成目标的大概形状,并且获知其在实 际空间中的位置关系。因此,在具体获取目标的平面坐标后,要将同一个目标在不同的X射 线图像中的平面坐标进行关联匹配。
[0073] 关联是指将同一个目标在不同的X射线图像中的平面坐标进行关联;匹配则是当 计算点有多个的时候,将同一个计算点在不同的X射线图像中的具体平面坐标匹配起来,在 后续计算目标的三维坐标的时候,也是根据匹配起来的平面坐标进行计算。
[0074] 参见图2所示,本发明实施例所提供的将同一个目标在不同的X射线图像中的平面 坐标进行关联匹配包括:
[0075] S201:获取所述计算点在不同的X射线图像中的平面坐标;
[0076] S202:将计算点在不同的X射线图像中的平面坐标依次进行关联匹配;
[0077] 其中,所述计算点中至少包括所述线目标两端的端点。
[0078]此时,在本发明实施例所提供的X涉嫌探测方法中,包括:计算目标的三维坐标包 括:
[0079]计算计算点的三维坐标;
[0080]当所述计算点为一个时,将所述计算点的三维坐标作为目标的三维坐标;
[0081] 当所述计算点至少有两个时,将所有的所述计算点的三维坐标均作为目标的三维 坐标。
[0082] 参见图3和图4所示,本发明实施例还提供一种计算计算点的三维坐标的具体方 法:
[0083]假设某计算点S在空间坐标系中的坐标为S(x,y,z),所拍摄的X射线图像有两张, 在拍摄两张 X射线图像的时候,将X射线源分为第一射线源和第二射线源;两者在成像面上 的投影坐标分别为(Χ〇,Υ〇)和(X',Y'),其中,以第一射线源为标准位置,射线源B为X射线源 沿着与成像面所在的平面向右平移了一定距离后的位置。
[0084]需要注意的是,第一射线源和第二射线源仅仅是位置上的区分,事实上,在具体实 施的时候,X射线源只有一个,两张照片是X射线源在不同的位置时拍摄的。
[0085]参见图4所示,同一个计算点在两个不同位置的第一射线源和第二射线源的照射 下,在成像面上的投影分别为(m)和(X2,Y2),D为X射线源到荧光板的垂直距离,d为计算 点到荧光板的垂直距离。其中,d满足公式(1):
[0087]由于该d为计算点距离成像面的距离,因此以平面坐标系的原点为原点所建立的 三维所标系中,计算点在z轴上的坐标即为d。因此,计算点在z轴上的坐标满足公式(2):
[0089]参见图5所示,X射线源在标准位置(即第一射线源的位置)的时候,在成像面上的 投影点的坐标为A(Xo,Yo),且射线源1的位置与A的距离为D,计算点S的坐标在X射线源的照 射下,其在成像面上的投影为s'(XhYOA为A和S'之间的距离,A'为X射线源在S所在的平行 于成像面的平面上的投影,r为A'与S之间的距离,α为A与S'的
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