[发明专利]自导航X射线成像系统及成像方法

说明书

本申请提出一种自导航X射线成像系统及成像方法，其中，成像系统包括：X射线源模块对目标物体进行扫描；X射线探测模块采集探测数据；扫描轨迹导航定位模块实时采集目标物体的深度图像和/或当前所处位置并引导X射线探测模块相对目标物体的运动；光源/探测器相对位置导航定位模块利用标定模体采集X射线源模块与X射线探测模块之间的相对位置并引导二者之间的相对运动；信号采集同步模块同步X射线探测模块和扫描轨迹导航定位模块的数据采集时间；几何轨迹数据处理模块构建成像系统的投影关系矩阵；图像重建和图像处理模块基于时间同步后采集的多个时刻的探测数据，利用投影关系矩阵进行图像处理和/或重建图像，得到目标物体的成像结果。该系统可以灵活有效地实施X射线透射成像和CT成像。

技术领域

本申请涉及辐射成像技术领域，特别涉及一种自导航X射线成像系统及成像方法。

背景技术

X射线CT成像系统在医疗、安检、工业无损检测等领域中都有着广泛的应用。射线源和探测器按照一定的轨道采集一系列的投影数据，经过图像重建算法的复原和图像去噪等处理可以得到物体在的线性衰减系数的三维空间分布。对于常规的CT成像系统，一般由X射线源、机械运动装置、探测器、控制电路以及数据处理系统构成。

相关技术的X射线CT，主要有三种方式：1、X射线光源和探测器的物理位置固定，被成像物体在机械运动装置的控制下按照预先设计的固定轨迹旋转或平移；2、被成像物体固定，X射线光源和探测器在机械运动装置的控制下按照预先设计的固定轨迹旋转或平移；3、上述两种方式的结合，如螺旋CT，被成像物体和X射线光源、探测器均按照设计轨迹运动，两方的轨迹综合构成一个确定的相对运动轨迹。这几种方式的一个共同点是CT成像轨迹的确定性预设，偏离预设轨迹的实际运动将导致CT图像的伪影和误差。CT成像的这个高精度轨道要求极大程度限制了其使用的灵活性、限制了其的适用场景。然而，在很多实际场景中，存在一些特殊成像需求，比如物体的形状和尺寸导致无法实现常规的扫描轨迹，或者实现特殊轨迹的机械装置成本巨大，又如工件必须在原位检测，而且所在位置无法构建机械运动轨道装置。

随着各行各业对检测要求的提升，CT扫描成像应用的灵活性和适配性成为整个领域的一个大问题，也是其拓宽应用的一个瓶颈问题。为此，急需提出全新的系统设计和方法，开创建立高自由度和精度兼顾的新型X射线CT成像系统。

申请内容

本申请提供一种自导航X射线成像系统及成像方法，以解决相关技术中需要构建机械运动轨道装置，成本高，操作不便，不能灵活有效地实施X射线透射成像和CT成像等问题。

本申请第一方面实施例提供一种自导航X射线成像系统，包括：X射线源模块，用于按照预设或实时设轨迹运动的同时，对目标物体进行扫描；X射线探测模块，用于按照预设或实时设轨迹运动的同时，采集所述目标物体和标定模体的探测数据；扫描轨迹导航定位模块，用于在成像过程中，实时采集所述目标物体的深度图像和/或当前所处位置并引导X射线探测模块相对目标物体的运动；光源/探测器相对位置导航定位模块，包括所述标定模体，用于利用所述标定模体采集所述X射线源模块与所述X射线探测模块之间的相对位置并引导二者之间的相对运动；信号采集同步模块，用于同步所述X射线探测模块和所述扫描轨迹导航定位模块的数据采集时间；几何轨迹数据处理模块，用于根据所述深度图像和/或当前所处位置和相对位置构建所述成像系统的投影关系矩阵；图像重建和图像处理模块，用于基于时间同步后采集的多个时刻的探测数据，利用所述投影关系矩阵进行图像处理和/或重建图像，得到所述目标物体的成像结果。

根据本申请的实施例，所述扫描轨迹导航定位模块与所述光源/探测器相对位置导航定位模块分别或者均加载至所述X射线源模块或所述X射线探测模块。