[发明专利]一种正交电子直线扫描CL成像系统及方法

权利要求书

1.一种正交电子直线扫描CL成像系统，其特征在于：该系统包括平板探测器y方向运动机构、平板探测器、载物台、检测对象、检测对象z方向运动机构、检测对象x方向运动机构、射线源y方向运动机构、X射线源、系统框架和计算机；

计算机用于控制整个成像系统的运动、X射线源的电子直线扫描以及接收分析成像数据，系统框架用于支撑整个成像系统，设水平方向为x方向，竖直方向为y方向，垂直于xy平面的方向为z方向；

所述平板探测器y方向运动机构驱动平板探测器沿中心投影径向运动；

所述检测对象放置在载物台上；检测对象z方向运动机构驱动载物台沿z方向移动，检测对象x方向运动机构驱动载物台沿x方向移动；所述平板探测器位于检测对象上方；

所述射线源y方向运动机构驱动X射线源沿中心投影径向运动，X射线源位于载物台下方，X射线源包含正交面阵点状X射线靶，使X射线源射束沿x方向和z方向两个方向偏转并向上发射锥束X射线。

2.根据权利要求1所述的一种正交电子直线扫描CL成像系统，其特征在于：所述系统扫描过程中满足以下参数关系：

以检测对象的中心为原点建立空间直角坐标系；某时刻X射线源的位置为x_p，p＝1,...,P，P为为面阵点状X射线在一个方向的靶点数；平板探测器与视场中心在x方向的距离为x_D，任意射线投影与xz平面的夹角为θ，两条同θ角的任意射线的夹角为γ，两条同θ角的任意射线与投影中心射线投影在xz平面的夹角为α；检测对象到射线源轨迹的距离为S_O，X射线源到平板探测器轨迹的距离为S_D，射线与投影中心射线的夹角为β，投影中心到射线的距离为l，l∈[-r,r]，r为视场半径；

通过调节检测对象到射线源轨迹的距离S_O和射线源到平板探测器轨迹的距离S_D来改变系统扫描视场(Field of View,FOV)，从而根据实际检测对象大小选择合适的视场。

3.基于权利要求1所述系统的一种正交直线扫描的CL成像分析方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：对系统进行建模；

S2：X射线源焦点由正交面阵点状X射线靶上沿横向分时发出X射线，大面积平板探测器接收经过扫描对象衰减后的X射线，采集一组一定角度的投影数据信息；

S3：X射线源焦点由正交面阵点状X射线靶上沿纵向分时发出X射线，大面积平板探测器接收经过扫描对象衰减后的X射线，采集第二组一定角度的投影数据信息；

S4：利用S1和S2获取的投影数据，使用SART算法进行图像重建。

4.根据权利要求3所述的一种正交直线扫描的CL成像分析方法，其特征在于：所述步骤S1具体为：

系统建模为线性矩阵方程AX＝b，b＝(b¹,b²,...,b^M)∈R^M为投影数据，其中M为数据总量，X＝(X₁,...,X_N)∈R^N为重建物体其中N为体素点总数，A＝(a_mn)是系统测量矩阵，其中m＝1,...,M，n＝1,...,N。

5.根据权利要求3所述的一种正交直线扫描的CL成像分析方法，其特征在于：所述使用SART算法进行图像重建具体步骤为：

S401：计算第一条射线对应的方程对每个体素点的校正项，并寄存在一个数组里；计算第二条射线对应的方程对每个体素点的校正项，并添加到数组里；直至计算完最后一条射线对应的方程对每个体素点的校正项并添加到数组里，至此则完成了一个投影角度下的迭代解的更新处理；

S402：把步骤S401应用到其他两段121个投影角度的情况下，直到重建图像满足一定的准则要求。

6.根据权利要求5所述的一种正交直线扫描的CL成像分析方法，其特征在于：所述一个投影角度下的迭代解的更新处理具体为：

迭代公式为其中λ_k是松弛因子，用于修正补偿，k为迭代次数，i＝1,...,L，L为射线总数；j＝1,...,N，N为体素总数，p_i为第i条射线的投影值，ω_ij是投影系数，反映第j个体素对第i条射线积分的贡献；迭代过程具体为：

S401-1：输入投影数据p_i并赋初值：其中表示第j个体素的初值；

S401-2：计算所有射线的估计投影值：其中i＝1,...,L，L表示射线总数；j＝1,...,N，N表示体素总数；p_i表示第i条射线的投影值；ω_ij是投影系数，反映第j个体素对第i条射线积分的贡献；

S401-3：计算修正值，利用所有射线投影的修正项来计算的一个平均修正项，第j个体素的修正项为：

其中W_i,+表示所有体素对第i条射线积分的贡献，W_+,j表示第j个体素对所有射线积分的贡献，表示k次迭代第i条射线的投影值，L表示射线总数；

S401-4：进行修正，完成一次迭代：

S401-5：对重建图像的所有体素点都进行一次修正后则完成一轮迭代，以该轮迭代的结果作为暂时解，重复进行步骤S401-2、S401-3、S401-4，直至符合准则要求。