一种基于狭缝平移扫描测量高能直线加速器焦点的装置及方法与流程

1.本发明涉及焦点测量技术领域，特别是一种基于狭缝平移扫描测量高能直线加速器焦点的装置及方法。


背景技术：

2.高能电子直线加速器x射线焦点的大小是决定高能工业ct、数字射线成像dr等无损检测成像系统的图像质量关键因素之一。理论上，加速器x射线焦点尺寸越小，图像越清晰。为了提高图像质量，成像系统对加速器x射线源的焦点尺寸要求越来越小。
3.常规低能x射线源的焦点尺寸，通常采用针孔照相机法(gb/t 25758.2-2010)或狭缝照相机法(gb/t 25758.3-2010)等方法测量。但由于这些方法中所用测试块的针孔或狭缝尺寸小、厚度薄，对于电子直线加速器的高能x射线，很容易穿透这些试块导致针孔和狭缝无法成像。因此，这些方法均不适用于高能电子直线加速器x射线源焦点尺寸的测量。
4.目前常用的电子直线加速器x射线源焦点尺寸的测量方法是gb/t 20129-2006中的“叠块法”(俗称“三明治法”)，但“三明治法”测量结果易受到加速器辐射场的不均匀性、胶片曝光时间、冲洗胶片质量、叠片与加速器焦点的距离、人员目视误读等许多主、客观因素的影响，测量误差大。另外，传统的电子直线加速器的x射线焦点为φ2mm，随着加速器技术的进步，加速器的x射线焦点尺寸越来越小，现有的“三明治法”已不适用于这种小焦点高能加速器焦点尺寸测量。


技术实现要素：

5.本发明的一个目的就是提供一种基于狭缝平移扫描测量高能直线加速器焦点的装置。
6.本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，包括狭缝组件、直线滑台、平板探测器、高能直线加速器和计算机；
7.所述狭缝组件安装在所述直线滑台上，所述直线滑台位于所述平板探测器与高能直线加速器之间，所述平板探测器、高能直线加速器与所述计算机数据交互；
8.所述狭缝组件包括挡块，所述挡块上开设有贯穿所述挡块的狭缝，所述挡块安装在所述直线滑台上，且所述狭缝的长度方向与平板探测器探测平面垂直设置；
9.所述直线滑台能在与平板探测器探测平面平行的平面内滑动。
10.进一步，所述挡块采用的材料为钢，所述挡块和狭缝的长度均为200mm，所述狭缝的宽度为0.03—0.05mm。
11.本发明的一个目的就是提供一种基于狭缝平移扫描测量高能直线加速器焦点的方法。
12.本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，采用上述的基于狭缝平移扫描测量高能直线加速器焦点的装置，具体步骤为：
13.1)数据采集：调整直线滑台的位置使其沿水平或竖直方向步进移动，采集每一次沿水平或竖直方向步进后狭缝的dr图像，分别获得n张水平dr图像序列和n张竖直dr图像序列；
14.2)特征提取：分别截取n张水平dr图像序列同一位置的图像以及n张竖直dr图像序列同一位置的图像，对截取图像中的灰度值求和再取平均值，获得狭缝在该位置的灰度值，并构建水平灰度值曲线以及竖直灰度值曲线；
15.3)焦点计算：计算水平灰度值曲线的半高宽与其两交点的水平移动距离差获得横向焦点物理尺寸fh，计算竖直灰度值曲线的半高宽与其两交点的竖直移动距离差获得纵向焦点物理尺寸fs，得到高能直线加速器的焦点尺寸f(fh,fs)。
16.进一步，步骤1)中数据采集的具体步骤为：
17.1-1)调整狭缝组件、直线滑台与高能直线加速器之间的距离，使高能直线加速器的x射线源射出x射线时，平板探测器能够获取狭缝的dr图像；
18.1-2)调整直线滑台位置，使其能够沿水平方向进行滑动，将挡块移动到有效焦点的左端，以步进间距a驱动挡块及狭缝从左至右运动，采集每一次步进后的dr图像，获得n张水平dr图像序列；
19.1-3)调整直线滑台位置，使其能够沿竖直方向进行滑动，将挡块移动到有效焦点的上端，以步进间距a驱动挡块及狭缝从上至下运动，采集每一次步进后的dr图像，获得n张竖直dr图像序列。
20.进一步，步骤2)中特征提取的具体步骤为：
21.2-1)从n张水平dr图像序列中分别截取相同位置狭缝的图像，沿竖直方向对截取图像中的灰度值求和再取平均值，选取q个灰度值最大的像元作平均，将该平均值作为狭缝在该水平位置的灰度值；
22.以狭缝水平移动的距离为横坐标，以该距离对应的灰度值构建水平灰度值曲线；
23.2-2)从n张竖直dr图像序列中分别截取相同位置狭缝的图像，沿水平方向对截取图像中的灰度值求和再取平均值，选取q个灰度值最大的像元作平均，将该平均值作为狭缝在该水平位置的灰度值；
24.以狭缝竖直移动的距离为横坐标，以该距离对应的灰度值构建竖直灰度值曲线。
25.进一步，步骤3)中焦点计算的具体步骤为：
26.3-1)取水平灰度值曲线的半高宽与水平灰度值曲线两交点的水平移动距离分别为d1和d2，则高能直线加速器的横向焦点物理尺寸fh为:
27.fh＝d
2-d128.3-2)取竖直灰度值曲线的半高宽与竖直灰度值曲线两交点的竖直移动距离分别为d3和d4，则高能直线加速器的纵向焦点物理尺寸fs为:
29.fs＝d
4-d330.3-3)输出步骤3-1)计算的横向焦点物理尺寸fh以及步骤3-2)计算的纵向焦点物理尺寸fs得到高能直线加速器的焦点尺寸f(fh,fs)。
31.由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
32.1、本技术采用狭缝平移法采集多个位置的dr图像，并通过半高宽灰度值图像进行分割计算得到高能加速器的焦点尺寸，适用于对小焦点的高能加速器焦点尺寸测量，适用
范围广，测量精度高。
33.2、本技术测量过程操作简单、计算量小，对操作员和计算设备的要求低。
34.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
35.本发明的附图说明如下。
36.图1为本发明焦点测量装置进行水平dr扫描时的俯视图。
37.图2为本发明水平dr扫描获得的水平dr图像序列。
38.图3为本发明单张dr图像以及放大截取图。
39.图4为本发明水平位置的灰度值分布图。
具体实施方式
40.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
41.实施例1：
42.如图1所示的一种基于狭缝平移扫描测量高能直线加速器焦点的装置，包括狭缝组件、直线滑台1、平板探测器2、高能直线加速器3和计算机；
43.所述狭缝组件安装在所述直线滑台1上，所述直线滑台1位于所述平板探测器2与高能直线加速器3之间，所述平板探测器2、高能直线加速器3与所述计算机数据交互；
44.所述狭缝组件1包括挡块4，所述挡块4上开设有贯穿所述挡块4的狭缝5，所述挡块4安装在所述直线滑台1上，且所述狭缝5的长度方向与平板探测器2探测平面垂直设置；
45.所述直线滑台1能在与平板探测器2探测平面平行的平面内滑动。
46.在本发明实例中，所述直线滑台1的下表面可固定在可旋转安装架(图中未示出)上，当需要采集水平dr图像序列时，旋转安装架驱动直线滑台1位于水平方向，当需要采集竖直dr图像序列时，旋转安装架驱动直线滑台1位于竖直方向，旋转安装架的旋转动力可以为电机等常用技术手段，本技术不做限定。
47.作为本发明的一种实施例，所述挡块4采用的材料为钢，所述挡块4和狭缝5的长度均为200mm，所述狭缝5的宽度为0.03—0.05mm。
48.在本发明实例中，所述狭缝5的宽度为0.04mm，狭缝表面粗糙度≤ra0.2，平面度≤0.001。所述直线滑台1的行程为100mm，单向定位精度≤30μm；重复定位精度≤
±
3μm，所述平板探测器2像元尺寸为100～200μm，16bit。
49.实施例2：
50.一种基于狭缝平移扫描测量高能直线加速器焦点的方法，采用上述的基于狭缝平移扫描测量高能直线加速器焦点的装置，具体步骤为：
51.1)数据采集：调整直线滑台1的位置使其沿水平或竖直方向步进移动，采集每一次沿水平或竖直方向步进后狭缝5的dr图像，分别获得n张水平dr图像序列和n张竖直dr图像序列，具体步骤为：
52.1-1)调整狭缝组件、直线滑台1与的高能直线加速器3之间的距离，使高能直线加速器3的x射线源射出x射线时，平板探测器能够获取狭缝5的dr图像；
53.1-2)调整直线滑台1位置，使其能够沿水平方向进行滑动，将挡块4移动到有效焦点的左端，以步进间距a驱动挡块4及狭缝5从左至右运动，采集每一次步进后的dr图像，获得如图2所示的n张水平dr图像序列；
54.1-3)调整直线滑台1位置，使其能够沿竖直方向进行滑动，将挡块4移动到有效焦点的上端，以步进间距a驱动挡块4及狭缝5从上至下运动，采集每一次步进后的dr图像，获得n张竖直dr图像序列。
55.在本发明实例中，直线滑台1的步进间距a为0.1mm。
56.2)特征提取：分别截取n张水平dr图像序列同一位置的图像以及n张竖直dr图像序列同一位置的图像，对截取图像中的灰度值求和再取平均值，获得狭缝5在该位置的灰度值，并构建水平灰度值曲线以及竖直灰度值曲线；具体步骤为：
57.2-1)如图3所示，从n张水平dr图像序列中分别截取相同位置狭缝5的图像，沿竖直方向对截取图像中的灰度值求和再取平均值，选取q个灰度值最大的像元作平均，将该平均值作为狭缝5在该水平位置的灰度值；
58.以狭缝5水平移动的距离为横坐标，以该距离对应的灰度值构建水平灰度值曲线；
59.2-2)从n张竖直dr图像序列中分别截取相同位置狭缝5的图像，沿水平方向对截取图像中的灰度值求和再取平均值，选取q个灰度值最大的像元作平均，将该平均值作为狭缝5在该水平位置的灰度值；
60.以狭缝5竖直移动的距离为横坐标，以该距离对应的灰度值构建竖直灰度值曲线。
61.在本发明实例中，如图4右侧所示，采用矩形框从单张水平dr图像中截取图像，重复上述步骤，分别从n张水平dr图像序列同一位置以及n张竖直dr图像序列同一位置截取图像。所述灰度值最大的像元数q取值为5。
62.3)焦点计算：计算水平灰度值曲线的半高宽与其两交点的水平移动距离差获得横向焦点物理尺寸fh，计算竖直灰度值曲线的半高宽与其两交点的竖直移动距离差获得纵向焦点物理尺寸fs，得到高能直线加速器3的焦点尺寸f(fh,fs)，具体步骤为：
63.3-1)如图4所示，取水平灰度值曲线的半高宽与水平灰度值曲线两交点的水平移动距离分别为d1和d2，则高能直线加速器3的横向焦点物理尺寸fh为:
64.fh＝d
2-d165.3-2)取竖直灰度值曲线的半高宽与竖直灰度值曲线两交点的水平移动距离分别为d3和d4，则高能直线加速器3的纵向焦点物理尺寸fs为:
66.fs＝d
4-d367.3-3)输出步骤3-1)计算的横向焦点物理尺寸fh以及步骤3-2)计算的横向焦点物理尺寸fs得到高能直线加速器3的焦点尺寸f(fh,fs)。
68.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
69.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
70.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
71.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
72.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。