[发明专利]高速、覆盖区小的X射线断层摄影检查系统、设备和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2011年11月22日、序列号为61/629,612的美国临时专利申请的权益和优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。

政府利益

本发明所公开主题的某些方案是依据DHS科学与技术理事会合同HSHQDC-09-C-00169得到美国政府的支持而开发的。因而，美国政府对本发明所公开的主题享有一定的权利。

技术领域

本文所公开的主题一般涉及X射线成像。更具体地，本文所公开的主题涉及X射线检查系统，设备和方法。

背景技术

乘坐商用飞机在美国和其他国家旅行的旅客在机场都必须经过安全检查。所有与旅客一起旅行的行李也要检查。旅客行李区分为两种类型：总是和旅客在一起的随身携带的行李，和由航空公司处理的托运行李。为了努力限制旅客进入机场候机大楼所需要的时间，对于随身携带的行李，要尽可能快地进行安全检查。其结果是，在检查点所使用的系统是相当受限的，因为它们通常仅产生物体的有限数量的投影视图(少于10个视图)以供受过训练的操作人员进行目视检查。在操作人员检查诸如武器或爆炸物等违禁品的二维(2D)图像时，因为有限数量的视图，在图像中物体通常是重叠的，这使得对于操作人员且也对于软件算法来说，识别威胁成为一项艰巨的任务。

相比之下，对于托运行李，使用产生高分辨率的三维(3D)图像并具有自动搜索隐藏违禁品的内建威胁检测算法的先进的爆炸检测系统(EDS，explosion detection systems)。特别地，在机场已经使用用来筛查托运行李以检测在物品中是否存在有爆炸物或其他违禁品的X射线计算断层摄影(CT，computed tomography)扫描仪。传统的CT行李扫描仪在圆形台架上围绕中心轴快速旋转单光束X射线管和弧形检测器以通过滤波反投影(FBP，filtered back projection)方法获得3D重建所需要的700至1000个2D视图。在这样的系统中，行李物品在置于旋转中心轴(Z轴)附近的传送带上被运送，随着台架旋转，传送带沿着中心轴移动。在每次旋转过程中通过X射线照射的行李的Z轴行程长度与传送带的移动速度和托住X射线源以及检测器阵列的台架的旋转周期成正比。例如，最新旋转台架CT每秒可以完成2至4次旋转。

传统的CT行李扫描仪典型地使用X-Y轴平面内的扇形射束和单排检测器，这限制了体积分辨率。另一种可替换的方法是使用多排检测器和复杂的锥形射束图像重建算法，原则上，这能够提供更优质的体积图像重建。然而，传统的高通量CT扫描仪需要快速旋转的台架以使在台架的每次旋转过程中行李沿Z轴方向的行程减至最小。

然而，这种快速旋转产生几个可靠性和成像问题。例如，这些旋转台架的特征在于大而笨重的旋转环，其需要相当大的空间并对因其旋转产生的大重力所导致的故障高度敏感。由此产生的机械磨损造成停机时间长且需要昂贵的维护成本。重力也限制了扫描速度，由此减少了处理量。此外，在等深点以外，台架的快速旋转导致运动引起的图像模糊，且这种图像模糊随着支承台架的滚珠轴承的磨损而增大。这样的图像模糊已经被确认为假警报的主要原因。TSA已经报道每年为解决假警报的第二道和第三道检查程序的费用要花费数亿美元。

因此，一种能够减少或消除与旋转台架有关的缺点并能够采用定制的几何形状来建造和布置以适合于正被检查物体的最佳排列的固定台架CT系统将是有益的。

发明内容

根据本公开，提供了用于物体的X射线检查的检查系统、设备和方法。在一个方案中，提供了一种计算断层摄影检查系统，且所述系统可以包括：传送机，其被配置为沿行进方向移动待被检查的物体通过检查区；一个或多个多射束X射线源阵列，其能操作以提供多个准直的X射线束沿大致垂直于行进方向的方向通过检查区；以及X射线检测器阵列，其被配置为检测从X射线源阵列通过检查区的X射线束。电子控制器能够能操作以根据预编程的模式而电子地启动和关闭来自X射线源阵列的各个X射线束，信号处理单元能够能操作以记录通过X射线检测器阵列所检测到的对应的X射线信号并形成物体的多个X射线投影图像，以及数据处理单元能够能操作以用于将多个X射线投影图像处理成物体的三维断层摄影图像。

尽管在上文中已经陈述了本文中所公开的主题的一些的方案，且它们通过本文所公开的主题全部或部分地实现，但如下文所述随着结合附图继续进行描述，其他方案将变得显而易见。

附图说明