透射式辐射成像系统的制作方法

本发明涉及辐射成像领域，特别是涉及一种透射式辐射成像系统。

背景技术：

利用辐射成像对车辆及货物等大型目标进行检查已是比较成熟的安检技术，根据成像原理不同，主要有透射式辐射成像和散射式辐射成像两大类。

一般来说，透射式辐射成像系统主要由辐射源、位于被扫描物体另一侧的探测器组成，辐射源用于向被扫描物体发射扫描射线束，探测器用于接收从被扫描物体透射的辐射信号，所接收到的辐射信号反映了被照物体的密度、厚度甚至材料等信息，可显示物体的内部结构，因此可以根据探测器探测到的辐射信号形成被检测物体的透射图像。

基于透射式辐射成像原理形成的透射图像显示的是扫描射线束在传播路径上穿透的所有物质的投影信息，因此在扫描射线束的传播路径上的被检查物体是多个叠加物体时，基于探测器接收到的透射信号形成的透射图像不能很好地分辨前后重叠的多个物体。目前，可以使用CT扫描技术解决上述重叠问题，但对于车辆这类大型物体的检查，使用CT扫描技术难度和成本极高，且检查效率极低，实际应用性价比极低。

由此，需要一种能够方便有效地解决前后物体重叠问题的透射式辐射成像系统。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种能够以不同视角对被检测物体进行检测的透射式辐射成像系统，以解决透射式图像中存在的前后物体重叠的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种透射式辐射成像系统，包括：辐射源，用于向被检测物体发射用于成像的辐射束；多个探测器阵列，每个探测器阵列包括一个或多个探测器，不同的探测器阵列适于设置在不同的位置，用于接收以不同角度从被检测物体透射的辐射束；以及辐射束调制装置，用于对辐射源发射的辐射束进行调制，以使得辐射源具有多种发射模式，其中，不同发射模式下入射到被检测物体上的辐射束的入射角度或入射角度组合不同，并且不同发射模式下接收到辐射束的探测器阵列或探测器阵列组合不同。

优选地，辐射束调制装置可以包括：屏蔽体，屏蔽体上设有狭缝，辐射源发射的辐射束能够通过狭缝出射出去；控制装置，用于控制屏蔽体绕辐射源旋转，以使得狭缝具有多个位置状态，多个位置状态与多个探测器阵列一一对应，从每个位置状态下的狭缝出射的辐射束的出射方向基本上垂直于与其对应的探测器阵列的探测面，并且基本上过所述探测面的中心。

优选地，辐射束调制装置可以包括：屏蔽体，屏蔽体上设有与多个探测器阵列一一对应的狭缝，辐射源发射的辐射束能够通过狭缝出射出去，从每个狭缝出射的辐射束的出射方向基本上垂直于与其对应的探测器阵列的探测面，并且基本上过所述探测面的中心；遮挡装置，用于控制从屏蔽体上的狭缝出射的辐射束的遮挡状态。

优选地，遮挡装置可以包括：准直器，准直器上设有一个或多个准直缝，通过移动准直器，改变准直器上的准直缝与屏蔽体上的狭缝的对准状态，其中，从辐射源出射的辐射束能够依次从处于对准状态的狭缝和准直缝出射出去。

优选地，准直器包括一个或多个固定部分和一个或多个活动部分，通过移动一个或多个活动部分，在一个或多个活动部分和一个或多个固定部分之间形成与屏蔽体上的一个或多个狭缝对准的准直缝。

优选地，遮挡装置可以包括：挡块，通过移动挡块，控制从屏蔽体上的狭缝出射的辐射束的遮挡状态。

优选地，辐射成像系统还可以包括：准直器，准直器上设有与屏蔽体上的狭缝一一对应的准直缝，挡块设置在屏蔽体和准直器之间。

优选地，辐射成像系统还可以包括：副屏蔽体，设置在所述挡块两侧，用于屏蔽辐射束入射到所述挡块后产生的散射辐射束。

优选地，在辐射束调制装置的调制作用下，辐射源具有两种发射模式，第一种发射模式下入射到被检测物体上的第一辐射束的入射角度与被检测物体的长度方向垂直，第二种发射模式下入射到被检测物体上的第二辐射束与第一辐射束之间的夹角5°≤α≤10°。

优选地，透射式辐射成像系统还可以包括图像处理装置，用于对多个探测器阵列中不同探测器阵列接收到的辐射束进行处理以形成不同视角下的扫描图像。

优选地，辐射源能够绕预定的转轴在预定的角度范围内进行旋转，以使得辐射源在旋转过程中能够发射适于被不同探测器阵列接收到的辐射束。

本发明的透射式辐射成像系统在辐射束调制装置的调制作用下，可以使得辐射源以不同的发射模式向被检测物体发射扫描射线束，其中，不同发射模式下入射到被检测物体的辐射束的入射角度或入射角度组合不同，由此可以获取被检测物体在不同视角或视角组合下的透射图像，通过对不同视角或视角组合下的透射图像进行分析，可以分辨出透射图像中前后重叠的多个物体。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1是示出了本发明的透射式辐射成像系统的基本结构的示意性方框图。

图2A至图2D是示出了本发明一实施例下的辐射束调制装置的结构以及调制过程的示意图。

图3A至图3C是示出了本发明另一实施例下的辐射束调制装置的结构以及调制过程的示意图。

图4A至图4C是示出了本发明另一实施例下的辐射束调制装置的结构以及调制过程的示意图。

图5A至图5C是示出了本发明另一实施例下的辐射束调制装置的结构以及调制过程的示意图。

图6A、图6B是示出了本发明另一实施例下的辐射束调制装置的结构以及调制过程的示意图。

图7A至图7C是示出了本发明另一实施例下的辐射束调制装置的结构以及调制过程的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

如前所述，基于透射式辐射成像的原理形成的透射图像显示的是辐射束在传播路径上穿透的所有物质的投影信息，不利于分辨前后重叠的多个物体。针对于此，本发明人在深入研究后发现，可以以不同视角向被检测物体发射扫描射线束，以获取不同视角下的被检测物体的透射图像，同时可以不降低各视角的图像质量，安全环保，可以很好地解决透射式图像中存在的物体重叠问题。

基于上述思路，本发明提出了一种视角可变的透射式辐射成像系统。下面主要就本发明的透射式辐射成像系统的结构及视角可变的具体实现方式进行说明，其中，关于透射式辐射成像系统的成像原理、检测过程不再详述。

图1是示出了本发明的透射式辐射成像系统的基本结构的示意性方框图。

参见图1，透射式辐射成像系统100包括辐射源1、辐射束调制装置2以及多个探测器阵列3。

辐射源1用于向被检测物体发射用于成像的辐射束。其中，辐射束可以为伽玛射线、X射线或中子，相应地，辐射源1可以为放射性同位素、电子加速器、X射线机或中子发生器。辐射源1除包括用于辐射发射的核心部分(例如电子直线加速器的加速管，电子感应加速器的辐射机头，X射线机的X光管)外，还可以包括外围辅助的供电、冷却等部件。关于辐射源1可以具有的具体结构为本领域技术人员所公知，这里不再赘述。

每个探测器阵列3可以包括一个或多个探测器，不同的探测器阵列3适于设置在不同的位置，用于接收以不同角度从被检测物体透射的辐射束。

作为本发明的一个可选实施例，在辐射束调制装置2的调制作用下，辐射源1可以具有两种发射模式。其中第一种发射模式下入射到被检测物体上的第一辐射束的入射角角度可以与被检测物体的长度方向垂直，第二种发射模式下入射到被检测物体上的第二辐射束与第一辐射束之间可以具有一定的夹角α，夹角α的大小可以根据实际情况设定，例如5°≤α≤10°。此时，多个探测器阵列可以包括第一探测器阵列和第二探测器阵列，第一发射模式下发射的辐射束可以被第一探测器阵列接收，第二发射模式下发射的辐射束可以被第二探测器接收。

辐射束调制装置2用于对辐射源1发射的辐射束进行调制，以使得辐射源1具有多种发射模式，其中，不同发射模式下入射到被检测物体上的辐射束的入射角度或入射角度组合不同，并且不同发射模式下接收到辐射束的探测器阵列或探测器阵列组合不同。本文述及的“入射角度”是指入射到被检测物体的辐射束的传播方向和被检测物体与透射式辐射成像系统之间的相对运动方向之间的夹角。

由此，对不同发射模式下探测器阵列或探测器阵列组合接收到的辐射束进行处理，可以得到不同发射模式下的透射图像或透射图像组合，不同发射模式下的透射图像或透射图像组合可以视为不同视角或视角组合下的透射图像。

在利用本发明的透射式成像系统100对被检测物体进行辐射成像时，可以利用辐射束调制装置2控制辐射源1以不同发射模式照射被检测物体，以得到不同视角或不同视角组合下被检测物体的透射图像，从而可以改善透射式图像中存在的物体重叠问题。

例如，在利用本发明的透射式成像系统100检查被检测物体的过程中，可以保持多个探测器阵列3不动，首先在辐射束调制装置2的作用下，控制辐射源1以第一发射模式向被检测物体发射辐射束，该模式下可以由第一探测器阵列或第一探测器阵列组合接收到从被检测物体透射的辐射束，基于第一探测器阵列或第一探测器阵列组合接收到的辐射束形成的透射图像或透射图像组合可以视为第一视角或第一视角组合下的透射图像。然后可以在辐射束调制装置2的作用下，控制辐射源1以第二发射模式向被检测物体发射辐射束，该模式下可以由第二探测器阵列或第二探测器阵列组合接收到从被检测物体透射的辐射束，基于第二探测器阵列或第二探测器阵列组合接收到的辐射束形成的透射图像或透射图像组合可以视为第二视角或第二视角组合下的透射图像。由此，可以得到被检测物体在不同视角或视角组合下的透射图像，通过对不同视角或视角组合下的透射图像进行分析，可以分辨出透射图像中前后重叠的多个物体。

另外，由于不同发射模式下的辐射束是辐射源1在不同时刻发出的，因此在利用本发明的透射式辐射成像系统得到不同视角或视角组合下的透射图像的同时，不同发射模式之间的辐射束不会产生干扰，可以保证所得到的透射图像的质量。

作为本发明的一个可选实施例，本发明的透射式辐射成像系统还可以包括图像处理装置，用于对多个探测器阵列中不同探测器阵列接收到的辐射束进行处理以形成不同视角下的扫描图像。具体地，图像处理装置可以包括图像获取模块、图像处理模块以及图像显示模块。图像获取模块可以获取探测器阵列3接收的辐射束信号，图像处理模块可以对图像获取装置获取的辐射束信号进行处理以形成供用户检查的扫描图像，图像显示模块可以显示图像处理装置形成的扫描图像。图像获取模块、图像处理模块和图像显示模块可以采用本领域内的任何已有公知技术，是本领域内技术人员很容易理解的，这里不再详述。

需要说明的是，在显示利用本发明得到的多个发射模式下的透射图像时，可以在同一台显示器的不同窗口显示，也可以在不同显示器上显示，较佳地可以在同一台显示器的同一个窗口进行显示，并且可以使用色差式、偏光式、主动快门式或裸眼式等多种3D显示方式进行显示。

至此结合图1简要说明了透射式辐射成像系统的基本结构及工作原理。根据上文对本发明的透射式辐射成像系统的描述可知，本发明的关键点在于如何利用辐射束调制装置2控制辐射源1发射的辐射束的导通角，以形成上述多种发射模式。下面结合具体实施例就辐射束调制装置2可以具有的具体结构做示意性说明，应该知道，下文述及的辐射束调制装置2的结构不应理解为对本发明的限制，辐射束调制装置2还可以具有下文述及的其它结构形式。

实施例一

参见图2A、图2B，辐射束调制装置可以由屏蔽体4和控制装置(图中未示出)构成。其中，关于辐射源1和探测器阵列3可参见上文相关描述，这里不再赘述。

屏蔽体4上设有狭缝41，屏蔽体4主要用于对辐射源1发射的辐射束的出射方向进行约束，使得辐射源1发射的辐射束仅能够通过狭缝41出射出去。其中，设置在屏蔽体4上的狭缝41可以具有一定的高度和宽度，可以用于限制通过狭缝41的辐射束在高度方向的张角和扫描方向(透射式辐射成像系统与被检测物体之间的相对运动方向)上的宽度。

控制装置可以控制屏蔽体4绕辐射源1旋转，以使得狭缝41具有多个位置状态，并且多个位置状态与多个探测器阵列一一对应。这里述及的对应是指从每个位置状态下的狭缝出射的辐射束能够被对应的探测器阵列接收到，即从每个位置状态下的狭缝出射的辐射束的出射方向基本上垂直于与其对应的探测器阵列的探测面，并且基本上过探测面的中心。由此，一个位置状态可以视为一种发射模式，从不同位置状态下出射的辐射束可以被不同的探测器阵列接收。

如图2A所示，辐射源1可以视为一个点源，控制装置可以控制屏蔽体4以辐射源1为中心进行旋转，在将屏蔽体4旋转到图中所示的位置时，从辐射源1发射的辐射束1a可以通过狭缝41出射出去，并被探测器阵列3a接收到。而从辐射源1发射的辐射束1b则被屏蔽体4遮挡，无法被探测器阵列3b接收。

在沿着图2A中示出的箭头所示方向旋转屏蔽体4，将屏蔽体4旋转到图2B所示的位置时，从辐射源1发射的辐射束1b可以通过狭缝41出射出去，并被探测器阵列3b接收到，而从辐射源1发射的辐射束1a则被屏蔽体4遮挡，无法被探测器阵列3a接收。

由此，通过旋转屏蔽体4，可以改变屏蔽体4上的狭缝41的位置状态，使得从狭缝41出射的辐射束可以被不同的探测器阵列接收。

可选地，屏蔽体4可以由辐射屏蔽材料制成，可以用于屏蔽辐射源1发射的未经屏蔽体4上的狭缝41出射的辐射束，即可以用于屏蔽无用辐射束泄漏的剂量率。

如图2C、2D所示，还可以在屏蔽体4外侧设有准直器5。准直器5上设有与屏蔽体4上的狭缝41对准的准直缝51，从屏蔽体4上的狭缝41出射的辐射束可以通过准直器5上的准直缝51出射出去。此时，控制装置可以控制屏蔽体4和准直器5一同绕辐射源1旋转，以形成上文述及的多个位置状态。

实施例二

辐射束调制装置可以由屏蔽体和遮挡装置构成。

与实施例一中的屏蔽体不同的是，本实施例中的屏蔽体上可以设有多个狭缝，从不同狭缝出射的辐射束的出射角度不同，多个狭缝与多个探测器阵列一一对应。这里的对应是指，从每个狭缝出射的辐射束的出射方向基本上垂直于与其对应的探测器阵列的探测面，并且基本上过探测面的中心，以使得从不同狭缝出射的辐射束可以被相应的探测器阵列接收。

遮挡装置可以用于控制从屏蔽体上的狭缝出射的辐射束的遮挡状态。通过对从不同狭缝出射的辐射束进行遮挡，可以改变接收到辐射束的探测器阵列的分布，从而可以形成不同的发射模式。

下面结合附图就遮挡装置可以具有的结构做进一步说明。

1、遮挡装置由挡块构成

参见图3A、图3B，多个探测器阵列可以包括第一探测器阵列3a和第二探测器阵列3b，屏蔽体4上可以设有两个狭缝41a和41b，狭缝41a对应于第一探测器阵列3a，狭缝41b对应于第二探测器阵列3b。

在挡块6位于图3A所示的位置时，狭缝41a被遮挡，从狭缝41a出射的辐射束1a不能被第一探测器阵列3a接收；狭缝41b未被遮挡，从狭缝41b出射的辐射束1b能够被第二探测器3b接收。

在将挡块6旋转到图3B所示的位置时，狭缝41b被遮挡，从狭缝41b出射的辐射束1b不能被第二探测器阵列3b接收；狭缝41a未被遮挡，从狭缝41a出射的辐射束1a能够被第一探测器3a接收。

在将挡块6旋转到图3C所示的位置时，狭缝41a和狭缝41b均未被遮挡，因此从狭缝41a出射的辐射束1a能够被第一探测器3a接收，从狭缝41b出射的辐射束1b能够被第二探测器阵列3b接收。

由此，可以通过移动挡块，来控制从屏蔽体上的狭缝出射的辐射束的遮挡状态，以形成不同的发射模式。

参见图4A、图4B、图4C，还可以在挡块6的远离屏蔽体4的一侧设有准直器5，准直器5上设有与屏蔽体4上的狭缝(41a、41b)一一对应的准直缝(5a、5b)。并且还可以在挡块6的两侧设有副屏蔽体7，可以用于屏蔽辐射束入射到挡块6后产生的散射辐射束。

如图4A、图4B、图4C所示，可以通过移动挡块6来控制从屏蔽体上的狭缝出射的辐射束的遮挡状态，以形成不同的发射模式。其中，具体的移动方式可以参见图3A至图3C的说明，这里不再赘述。

2、遮挡装置由准直器构成

准直器上可以设有一个或多个准直缝，可以通过移动准直器，改变准直器上的准直缝与遮挡装置上的狭缝的对准状态，从辐射源出射的辐射束能够从处于对准状态的准直缝和狭缝出射出去。其中，此处述及的移动可以包括平移和旋转。

参见图5A、图5B、图5C，多个探测器阵列可以包括第一探测器阵列3a和第二探测器阵列3b，屏蔽体4上可以设有两个狭缝41a和41b，狭缝41a对应于第一探测器阵列3a，狭缝41b对应于第二探测器阵列3b。从狭缝41a出射的辐射束的方向垂直于第一探测器阵列3a的探测面，从狭缝41b出射的辐射束的方向垂直于第二探测器阵列3b的探测面。

准直器5上可以设有四个准直缝，为了便于区分，可以称为第一准直缝51a、第二准直缝51b、第三准直缝51c、第四准直缝51d。

可以通过移动准直器5，改变准直器5上的准直缝与屏蔽体4上的狭缝的对准状态，形成不同的发射模式。

具体来说，可以将准直器5移动到图5A所示的位置，使得第一准直缝51a与狭缝41a处于对准状态，从辐射源1发射的辐射束1a可以从狭缝41a和第一准直缝51a出射出去，被第一探测器阵列3a接收。此时，从辐射源1发射的辐射束1b从狭缝41b出射后将被准直器5遮挡，第二探测器阵列3b无法接收到辐射束。该状态下的扫描模式可以称为第一视角扫描。

也可以将准直器5移动到图5B所示的位置时，使得第二准直缝51b与狭缝41b处于对准状态，从辐射源1发射的辐射束1b可以从狭缝41b和第二准直缝51b出射出去，被第二探测器阵列3b接收。此时，从辐射源1发射的辐射束1a从狭缝41a出射后将被准直器5遮挡，第一探测器阵列3a无法接收到辐射束。该状态下的扫描模式可以称为第二视角扫描。

在将准直器5移动到图5C所示的位置时，狭缝41a与第三准直缝51c对准，狭缝41b与第四准直缝51d对准。此时从辐射源1发射的辐射束1b可以从狭缝41b和第四准直缝51d出射出去，被第二探测器阵列3b接收。从辐射源1发射的辐射束1a可以从狭缝41a和第三准直缝51c出射出去，被第一探测器阵列3a接收。该状态下的扫描模式可以称为双视角扫描。

由此，也可以通过在准直器5上设有一个或多个准直缝，通过移动准直器5，来改变准直器5上的准直缝和屏蔽体4上的狭缝的对准状态，以形成不同的发射模式。

图6A、图6B示出了另一种移动准直器5来改变准直器5上的准直缝和屏蔽体4上的狭缝的对准状态的示意图。

参见图6A、图6B，准直器5上可以设有一个准直缝51，可以通过旋转准直器5来改变与准直缝51对准的狭缝，以使得辐射源1发射的辐射束可以被不同的探测器阵列接收。

以上结合附图说明了准直器5上设有固定的准直缝时情形。另外，准直器还可以由一个或多个固定部分和一个或多个活动部分构成，可以通过移动一个或多个活动部分，在一个或多个活动部分和一个或多个固定部分之间形成与屏蔽体上的一个或多个狭缝对准的准直缝。

如图7A所示，准直器可以由左中右三部分组成(30，31，32)，左侧部分30和右侧部分32为固定部分，中间部分31为活动部分，中间部分31可以根据控制系统向左侧部分30或右侧部分32移动。当中间部分31向左侧部分30移动并与其贴合时，形成成像辐射束1a通过的准直器缝31a；相反，如图7B所示，当中间部分31向右侧部分32移动并与其贴合时，形成成像辐射束1b通过的准直缝31b。

另外，如图7C所示，还可以是中间部分31为固定部分，左侧部分30和右侧部分32为活动部分，左侧部分30和右侧部分32可根据控制系统命令靠近或远离中间部分31。当左侧部分30远离中间部分31时，可以形成准直缝31b，当右侧部分32远离中间部分31时，可以形成准直缝31a。当形成准直缝31a时，可以使得第一探测器阵列3a接收到从狭缝41a和准直缝31a出射的辐射束1a。在形成准直缝31b时，可以使得第二探测器阵列3b接收到从狭缝41b和准直缝31b出射的辐射束1b，当同时形成准直缝31a和31b时，可以使得第一探测器3a和第二探测器3b均能接收到辐射束。

最后需要说明的是，由于不同的探测器阵列适于接收不同角度的辐射束，因此为了使得辐射源1能够提供足够角度范围的辐射束，上述各实施例中的辐射源1可以被设置为可旋转结构，即辐射源1可以绕预定的转轴在预定的角度范围内进行旋转(具体的角度范围可以根据实际情况设定)，以使得辐射源在旋转过程中能够发射适于被不同探测器阵列接收到的辐射束。关于可旋转结构的具体设定为本领域技术人员所公知，这里不再赘述。

例如，上述各实施例中的辐射源1可以以过辐射源源点的轴进行旋转，以保证辐射源辐射束轴线方向可以正对所使用的探测器阵列。这里辐射源源点是辐射源发射成像用辐射束的初始位置，如电子直线加速器的源点指加速完成的电子轰击金属靶的位置，成像用的X射线近似为以该位置为源点的点源。

上文所述的辐射束轴线方向一般为辐射源发射的辐射束的中心方向，其中对于加速器是指电子轰击金属靶时的运动方向。附图2A～7C中示出的辐射束1a和1b为辐射束在宽度方向的中心，在无特别说明时，以上所述的辐射束的出射方向、所述的辐射束的出射角度、所述的辐射束的入射角度均指辐射束宽度方向中心的方向和角度。

上文所述的探测器阵列的探测面是指探测器灵敏区域在辐射束宽度方向上的横截面，通常情况下探测器灵敏区域为长方体(较佳地，探测器灵敏区域在辐射束方向的尺寸远大于辐射束宽度方向的尺寸，以提高探测效率并减小像素间距)，此时探测器灵敏区域正对辐射源的入射面即为探测面。上文述及的“辐射束的出射方向基本上垂直于与其对应的探测器阵列的探测面并且基本上过所述探测面的中心”，旨在保证探测器辐射灵敏区域尽可能被辐射束完全覆盖，以提高探测效率，此为本领域的公知常识。

进一步地，上文述及的辐射束调制装置的主要部件(屏蔽体、准直器、挡块等等)可以优选地采用钢、铅、钨或含有钢、铅或钨的合金或复合材料制成。

上文中已经参考附图详细描述了根据本发明的透射式辐射成像系统。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。