專利名稱：材料的成像的制作方法
材料的成像
本發(fā)明涉及用于探測(cè)、成像和表征三維空間中的材料的方法和儀器。
本發(fā)明特別涉及利用高能輻射，例如X-射線和Y-射線來(lái)掃描物體的儀器和方法，其中期望得到關(guān)于它們內(nèi)部?jī)?nèi)容和/成分的信息。本發(fā)明特別涉及根據(jù)行掃描原理工作的儀器和方法，其中使三維物體移動(dòng)通過(guò)掃描區(qū)，且成像信息被收集。這些原理廣泛使用在例如安全行業(yè)中以掃描期望得到關(guān)于它們的內(nèi)部?jī)?nèi)容的信息的物體，但是也可用在其他領(lǐng)域中，例如沒(méi)有限制地，醫(yī)療成像、用于質(zhì)量控制目的或確定結(jié)構(gòu)的完整性的目的的成像，等等。
利用行掃描原理的成像儀器是眾所周知的。典型地，這種儀器將由高能輻射源例如X-射線源組成，且為了例證的目的，在這里進(jìn)一步的討論將特別描述X-射線系統(tǒng)。源光束可被校準(zhǔn)成通常被稱為"幕簾光束"的幕簾(curtain),然后被例如包括線性光電二極管陣列的線性陣列探測(cè)器探測(cè)到。通過(guò)使所關(guān)注的物體例如以相對(duì)于光束的直角線性移動(dòng)，并儲(chǔ)存從線性陣列得到的X-射線發(fā)射信息的連續(xù)掃描，來(lái)獲得圖像信息，其中根據(jù)X-射線發(fā)射信息能夠編輯完整的圖像幀。
如果正在被掃描的物體可不均勻地發(fā)射X-射線輻射，且該掃描的物體例如由相異材料的多個(gè)較小物體和/或組件組成或容納相異材料的多個(gè)較小物體和/或組件，且在內(nèi)容或組件的特定情況下，建立物體的圖像是可能的。然后可在觀察屏幕上顯示圖像。這個(gè)圖像對(duì)于例如以上概述的可能應(yīng)用可能是有用的。特別是，在確定包裝物的內(nèi)容或物體或主體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面可能是有用的。
雖然如此，這種X-射線儀器產(chǎn)生的圖像是有限的。它最多構(gòu)成被成像的物體的二維影象圖。這可能使得難于進(jìn)行論釋(interpret )。歐洲專利第610084號(hào)描述了一種創(chuàng)建用于觀看的"2.5D"實(shí)體模型圖片的方法。使用得自X-射線源的兩個(gè)發(fā)散的幕簾光束來(lái)獲得立體的X-射線圖像對(duì)。這些被分成配合的片段，且2.5D圖像由因而產(chǎn)生的片段信息構(gòu)造。
因而產(chǎn)生的圖像不是嚴(yán)格的三維圖像(盡管通常這樣提到)，因?yàn)槠涑尸F(xiàn)在二維屏幕上而不是借助于全立體的儀器呈現(xiàn)。這樣的2.5D表示實(shí)際上包括關(guān)于深度的心理暗示，例如線性透視、插入、明暗(shading)和陰影(shadowing),而不是完全三維的圖像需要的稱為雙眼視差或立體視法的全生理深度暗示。
EP610084的方法仍然為用戶提供最終圖像，該最終圖像能夠被旋轉(zhuǎn)并從不同方向被觀看，且能夠給出關(guān)于不同物體或混合物的相對(duì)布置的相當(dāng)多的信息。然而它不給出關(guān)于已經(jīng)被定位的物品的性質(zhì)的信息。
英國(guó)專利第2329817和2360685號(hào)是能用來(lái)產(chǎn)生全立體(foilstereosc叩ic)圖像對(duì)的方法和系統(tǒng)的例子。它們最終根據(jù)在EP0261984中陳述的原理得到。特別是，它們服從在其中的第4欄第31至48行陳述的條件，該條件對(duì)探測(cè)器和源光束幾何結(jié)構(gòu)施加相當(dāng)大的約束。盡管立體成像可以是相對(duì)有效的技術(shù)，其使用關(guān)于深度信息的全生理暗示，并因此為X-射線儀器的用戶提供更容易和明顯地識(shí)別物體或組件的可能性，但是該技術(shù)在實(shí)際操作中很復(fù)雜。為了使用立體效果，觀察者必須在每只眼睛處同時(shí)接收不同的圖像。這將使得必須使用特殊儀器。此外，全立體技術(shù)需要精確地控制關(guān)于以上確定的條件的圖像收集過(guò)程。如果立體視覺(jué)對(duì)有效，則必須以一定的視差收集各自的圖像，該視差嚴(yán)密地近似于觀察者的眼睛將容忍的視差。由于這些原因，對(duì)這種類型的掃描機(jī)器來(lái)說(shuō)，全立體成像沒(méi)有獲得廣泛的接受。
不但常規(guī)的非立體儀器和方法趨向于給出在第三維中的有限信息，而且它們產(chǎn)生的圖像也給出關(guān)于材料內(nèi)容的有限信息。大體上，最簡(jiǎn)單地，所有被測(cè)量的是X-射線透射比。
甚至在最實(shí)用的系統(tǒng)中，這也被間接測(cè)量。最簡(jiǎn)單地， 一般線性陣列探測(cè)器包括組合地響應(yīng)于所發(fā)射的X-射線的閃爍體材料，然后使該閃爍體材料與半導(dǎo)體探測(cè)器(例如基于硅的探測(cè)器或基于砷化鎵的探測(cè)器)結(jié)合 而發(fā)出較低頻率輻射，以及例如在可見(jiàn)區(qū)內(nèi)或周圍的光，其中所述半導(dǎo)體 探測(cè)器響應(yīng)于這個(gè)較低頻率輻射。探測(cè)器僅僅收集振幅信息，且不在光譜 上進(jìn)行區(qū)分。
然而，已知來(lái)自發(fā)射的X-射線的光語(yǔ)信息能用來(lái)給出關(guān)于正在被掃描 的物體或組件的材料內(nèi)容的附加信息。這導(dǎo)致雙波^殳探測(cè)器的發(fā)展，雙波 段探測(cè)器能夠單獨(dú)地識(shí)別來(lái)自X-射線發(fā)射的全光語(yǔ)的低能帶和高能帶。這 種雙能量傳感器一般包括夾層的 一對(duì)半導(dǎo)體光電二極管陣列或類似物，其 與配置為使得各自的探測(cè)器探測(cè)低能量X-射線和高能量X-射線的發(fā)射的
閃爍體配置相結(jié)合。已知任何材料的x-射線吸收特性可在光譜上變化，以 及吸收特性的變化的量特別依賴于原子數(shù)。雙能量探測(cè)器使用這種特征來(lái) 一般地區(qū)分開(kāi)較低原子數(shù)元素占優(yōu)勢(shì)的物體和較高原子數(shù)元素占優(yōu)勢(shì)的 物體。
當(dāng)作為安全系統(tǒng)或材料識(shí)別系統(tǒng)的部分使用時(shí)，能進(jìn)行非常粗略的近 似，該近似是有機(jī)材料趨向于在前一種類中而大多數(shù)的無(wú)機(jī)材料在后一種 類中。然而，即使這樣的系統(tǒng)也只具有關(guān)于成分的有限信息。有4幾/無(wú)機(jī)的 劃分是粗略的和近似的，可能容易被在x-射線路徑里添加的物體干擾，并 且不給出關(guān)于物體的結(jié)晶或多晶性質(zhì)的信息。
英國(guó)專利第2329817號(hào)和2360685號(hào)并入雙能量發(fā)射探測(cè)器。雖然如 此，裝置給出的成分信息仍然有限，例如這是由于低/較高能量?jī)芍匦?yīng)只 能給出有機(jī)/無(wú)機(jī)劃分的粗略的近似，并且本身不能區(qū)別多晶材料。
由于這個(gè)原因，參考資料包括附加的散射探測(cè)器。X-射線被其所經(jīng)過(guò) 的材料散射，且這些散射信號(hào)可包括可用來(lái)識(shí)別散射材料的信息。對(duì)于這 些探測(cè)器來(lái)說(shuō)，這有極大的適用性，因?yàn)橐鸢踩珕?wèn)題的很多這些材料例 如爆炸物、藥物和半導(dǎo)體材料具有多晶結(jié)構(gòu)，因此產(chǎn)生良好的散射信號(hào)。 這種根據(jù)散射信號(hào)識(shí)別材料的技術(shù)盡管是可能的，但目前不在商業(yè)上使 用，因?yàn)轭~外的散射探測(cè)器在系統(tǒng)中引入更大的復(fù)雜性，且散射的光束微 弱，因此通過(guò)量受到限制。
行掃描X-射線技術(shù)在安全應(yīng)用中廣泛使用， 中復(fù)雜的和各種各樣的形狀和成分的物體的探測(cè)和區(qū)別是重要特征。三維空間中的這種物體的確 切形狀和位置的更好解析是在當(dāng)前技術(shù)上的相當(dāng)大的改進(jìn)，特別是如果成 分也能^皮更好地表征。
本發(fā)明的目的是減輕現(xiàn)有技術(shù)行掃描系統(tǒng)的以上缺點(diǎn)中的一些或全部。
本發(fā)明的具體目的是提供一種方法和儀器，其用于物體、尤其是多個(gè) 物體或包括多個(gè)組件的物體的包裝物的行掃描，這提供關(guān)于三維空間中它 們的形狀和/或位置的附加信息。
本發(fā)明的具體目的是提供一種方法和儀器，其產(chǎn)生提供關(guān)于在三維空 間中的物體的形狀和/或位置的信息的圖像，該信息不需要特別的觀察儀器 但能在二維觀看屏幕上有效地呈現(xiàn)。
本發(fā)明的具體目的是提供一種方法和儀器，其產(chǎn)生提供關(guān)于在三維空 間中的物體的成分的信息的圖像，以有助于解析它們?cè)谌S空間中的形狀 和/或位置
因此，才艮據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于產(chǎn)生并顯示物體的圖
像的儀器，其包括
高能輻射源例如X-射線或Y-射線源和至少兩個(gè)但優(yōu)選地三個(gè)或更多 個(gè)線性輻射探測(cè)器的系列(series),例如，在可適用時(shí)的X-射線或，射線 探測(cè)器，所述探測(cè)器與輻射源間隔開(kāi)以在其間界定掃描區(qū)，探測(cè)器能夠利 用光譜方法解析入射的輻射；
使物體相對(duì)于使用中的掃描區(qū)移動(dòng)并移動(dòng)通過(guò)該掃描區(qū)的裝置；
圖像產(chǎn)生儀器，其至少產(chǎn)生來(lái)自第 一線性探測(cè)器的輸出的第 一圖像、 來(lái)自第二線性探測(cè)器的輸出的第二圖像、以及第三圖像，使得每個(gè)這種圖 像包括利用光譜方法解析的入射的輻射的表示；
圖像顯示器，其適合于連續(xù)地顯示至少第一、第二和第三這種圖像， 并因此顯示圖像之間的單眼運(yùn)動(dòng)視差。
通過(guò)類推，根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的方面，提供了一種獲得物體的圖像
10的方法，該方法包括以下步驟
提供高能輻射源，例如X-射線或Y-射線源和至少兩個(gè)但優(yōu)選地三個(gè)或 更多個(gè)線性輻射探測(cè)器的系列，例如，在可適用時(shí)的X-射線或Y-射線探測(cè) 器，所述探測(cè)器與輻射源間隔開(kāi)以在其間界定掃描區(qū)，探測(cè)器能夠利用光 譜方法解析入射的輻射；
1吏物體相對(duì)于掃描區(qū)移動(dòng)并移動(dòng)通過(guò)該掃描區(qū)；以及由此
由第 一線性探測(cè)器的輸出至少產(chǎn)生第 一 圖像，該圖像包括利用光譜方 法解析的入射的輻射的表示；
由第二線性探測(cè)器的輸出至少產(chǎn)生第二圖像，其具有與第一圖像不同 的透視圖；該圖像包括利用光譜方法解析的入射的輻射的表示；
產(chǎn)生至少一個(gè)第三圖像，第三圖像也被利用光譜方法解析；
連續(xù)顯示至少這種第一、第二和第三圖像，并因此顯示圖像之間的單 眼運(yùn)動(dòng)視差。
此外，由于能夠以不同的已知能量生成圖像，所以以許多不同能量獲 得圖像是可能的。單眼運(yùn)動(dòng)視差效應(yīng)能夠由每個(gè)能級(jí)或許多能級(jí)的組合生 成。
因此，4艮據(jù)本發(fā)明的第一方面和第二方面的儀器和方法，當(dāng)在物體和 源/探測(cè)器布置之間實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，就產(chǎn)生連續(xù)的圖像。提供合適的裝置 來(lái)實(shí)現(xiàn)物體和掃描區(qū)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這些裝置例如包括物體搬運(yùn)機(jī) (handler )。物體例如通過(guò)合適的物體t般運(yùn)才幾或輸送一幾而一皮移動(dòng)經(jīng)過(guò)靜止 的掃描區(qū)可能常常是方便的，但是應(yīng)認(rèn)識(shí)到，使物體保持靜止以及平移探 測(cè)器和源以產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)也是有效的。
由至少 一對(duì)間隔開(kāi)的線性X-射線或其他輻射探測(cè)器(以及優(yōu)選地三個(gè) 線性X-射線或其他輻射探測(cè)器的系列)生成至少三個(gè)圖像。本發(fā)明的兩個(gè) 具體特征可協(xié)作地操作，以幫助用戶解析圖像，特別是解析多個(gè)物體、組 件或圖像的部分。首先，盡管產(chǎn)生多個(gè)圖像，但圖像沒(méi)有被收集和顯示為 成對(duì)圖像，目的是提供立體效應(yīng)。更確切地，本發(fā)明使用連續(xù)圖像之間的 單眼運(yùn)動(dòng)視差。第二，每個(gè)圖像包括借助于使用線性X-射線或其他輻射探測(cè)器收集的有差異的光譜信息的表示，所述探測(cè)器能夠利用光譜方法解析 入射的X-射線或其他輻射。這兩個(gè)效應(yīng)在幫助圖像論釋上彼此加強(qiáng)。
單獨(dú)的單眼運(yùn)動(dòng)視差能給出關(guān)于位于三維空間中的物體的一些有效 的生理暗示，特別是如果使用連續(xù)的圖像的多個(gè)系列時(shí)，雖然這個(gè)效應(yīng)將 對(duì)任何圖像對(duì)呈現(xiàn)。然而，它有優(yōu)于全立體系統(tǒng)的很多簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
特別是，圖像作為單獨(dú)的二維圖像被連續(xù)顯示，且不需要特殊的儀器。 系統(tǒng)使用單目艮^L差。沒(méi)有必要像立體觀看的情形那樣為用戶的每只眼睛同 時(shí)產(chǎn)生不同的圖像。不需要雙目并用的或其他復(fù)雜的立體觀看儀器。簡(jiǎn)單 的單眼顯示器就足夠了。此外，有效地使用雙眼視差所必需對(duì)圖像產(chǎn)生進(jìn) 行相對(duì)嚴(yán)格的控制不適用。例如對(duì)于一對(duì)有效的雙眼視差圖像，這些圖像 需要用圖像之間的視差精密地匹配人類觀察者能夠忍受的視差的方式產(chǎn) 生。通過(guò)對(duì)比，能夠通過(guò)范圍大得多的連續(xù)圖像來(lái)產(chǎn)生三維中的運(yùn)動(dòng)的有 效單眼視差錯(cuò)覺(jué)。沒(méi)必要遵照光束幾何結(jié)構(gòu)的嚴(yán)格條件，這些嚴(yán)格條件應(yīng)
用到如以上在EP 0261984中提到的用數(shù)字陳述的現(xiàn)有技術(shù)的立體成像。因 此該技術(shù)在實(shí)踐中可能耐用得多。
因此根據(jù)本發(fā)明的第 一 方面和第二方面的系統(tǒng)和方法在許多實(shí)際環(huán) 境里比雙眼方法和儀器可能更簡(jiǎn)單，且值得注意地，本發(fā)明趨向于更接近 地適合于具有對(duì)現(xiàn)有儀器和技術(shù)的有限更改的應(yīng)用。例如在安全領(lǐng)域中， 其中使用X-射線探測(cè)器的線性陣列的X-射線行掃描被廣泛使用，根據(jù)本 發(fā)明的方法產(chǎn)生的圖像能在二維視頻顯示屏上顯示，且坐在這樣的屏幕處 的用戶能夠以本質(zhì)上常規(guī)的方式從這樣的圖像獲得信息。
單眼運(yùn)動(dòng)視差效應(yīng)在理論上只在一對(duì)圖像中呈現(xiàn)，且第三維中的視覺(jué) 線索能夠從這樣的簡(jiǎn)單的一對(duì)圖像獲得，這些視覺(jué)線索能夠使用戶解析物 體，特別是其中正被掃描的單獨(dú)的內(nèi)容和/或組件。然而，如果產(chǎn)生并顯示 一系列的多于兩個(gè)的連續(xù)的圖像，則此效應(yīng)增強(qiáng)，特別是可獲得在三維中 更有效的運(yùn)動(dòng)效果。根據(jù)本發(fā)明，產(chǎn)生至少三個(gè)圖像。更優(yōu)選地產(chǎn)生至少 五個(gè)圖像，且仍然更優(yōu)選地產(chǎn)生至少六個(gè)圖像。
能夠產(chǎn)生附加圖像的方法有兩種。首先，可提供多于兩個(gè)的線性X-射線或其他輻射探測(cè)器的橫向間隔開(kāi)的系列，例如至少三個(gè)探測(cè)器，且更優(yōu)選地至少五個(gè)探測(cè)器。然后可單獨(dú)使用每個(gè)這樣的探測(cè)器的輸出來(lái)產(chǎn)生 表示在探測(cè)器處收集的數(shù)據(jù)的圖像。
在提供線性探測(cè)器的橫向間隔開(kāi)的多個(gè)系列的場(chǎng)合，它們之間的間隔 優(yōu)選地大致恒定，例如因?yàn)橄盗兄械南噜彽拿繉?duì)線性探測(cè)器實(shí)質(zhì)上相等地 橫向間隔開(kāi)和/或相對(duì)于X-射線或其他輻射源在實(shí)質(zhì)上相等的角距處。
組成橫向間隔開(kāi)的系列的線性X-射線或其他輻射探測(cè)器優(yōu)選地大致
平行。它們可布置在共同的平面中或沿共同的弧線。每個(gè)線性x-射線或其 他輻射探測(cè)器可以具有任何合適的配置，例如具有常規(guī)的簡(jiǎn)單或折疊的配置。
優(yōu)選地，為了維持每個(gè)陣列之間恒定的角距，組成橫向間隔開(kāi)的系列 的線性探測(cè)器被排列，使得它們之間的距離改變。這對(duì)在許多掃描行業(yè)里
普遍存在的L形探測(cè)器至關(guān)重要。當(dāng)輻射源沒(méi)有位于每個(gè)陣列的中心點(diǎn)時(shí)， 這種創(chuàng)新也是至關(guān)重要的。
優(yōu)選地，儀器包括對(duì)準(zhǔn)(alignment)裝置，其允許每個(gè)線性探測(cè)器如 上所述地被精確對(duì)準(zhǔn)。
優(yōu)選地，儀器包括優(yōu)選地從單個(gè)X-射線或其他輻射源傳遞多個(gè)光束的 裝置。例如光束指向每一線性探測(cè)器。優(yōu)選地，傳遞多個(gè)光束的裝置允許 用戶選擇相應(yīng)于多個(gè)陣列中的探測(cè)器的數(shù)量的期望數(shù)量的光束。便利地， 儀器包括適合于允許用戶從單個(gè)輻射源選擇兩個(gè)到五個(gè)光束的準(zhǔn)直儀。
附加地或可選地，通過(guò)內(nèi)插從相鄰的線性探測(cè)器收集的圖像對(duì)可產(chǎn)生 另外的圖像。因此，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本方法附加地包括由 至少相鄰的一對(duì)線性探測(cè)器產(chǎn)生至少一個(gè)中間圖像，以及在適用時(shí)優(yōu)選地 由相鄰的多對(duì)線性探測(cè)器和例如相鄰的每對(duì)線性探測(cè)器，通過(guò)處理一對(duì)探 測(cè)器或所述每對(duì)探測(cè)器的輸出并產(chǎn)生表示介于兩個(gè)探測(cè)的所述輸出的中 間的輸出的圖像，來(lái)產(chǎn)生至少一個(gè)中間圖像。
本發(fā)明的儀器優(yōu)選地包括中間圖像產(chǎn)生器，中間圖像產(chǎn)生器包括具有 這個(gè)功能的裝置。
在被探測(cè)的相鄰的一對(duì)圖像之間產(chǎn)生單個(gè)中間圖像的場(chǎng)合，中間圖像優(yōu)選地將中間圖像上的圖像點(diǎn)外插到兩個(gè)被探測(cè)的圖像上等效的圖像點(diǎn) 之間的中點(diǎn)。在被探測(cè)的一對(duì)圖像之間提供多個(gè)中間圖像的場(chǎng)合，這些優(yōu) 選地基于相似的均勻間隔開(kāi)的外插。進(jìn)一步優(yōu)選地，探測(cè)器的相對(duì)間隔和 中間圖像生成的配置使得所有圖像以近似相同的相對(duì)運(yùn)動(dòng)間隔產(chǎn)生。例如 探測(cè)器均勻地間隔開(kāi)，且相同數(shù)量的中間圖像在多個(gè)陣列的每對(duì)之間產(chǎn) 生。
根據(jù)前述內(nèi)容，任一或兩種方法用來(lái)產(chǎn)生在掃描區(qū)里的物體實(shí)際上到 不同位置的一些數(shù)量的一系列圖像。在第一種方法中，多個(gè)間隔開(kāi)的探測(cè) 器產(chǎn)生相應(yīng)的多個(gè)直接圖像。在第二種方法中，來(lái)自相鄰的線性探測(cè)器的 實(shí)際數(shù)據(jù)用來(lái)產(chǎn)生介于直接圖像中間的間接圖像，并因此表示中間的物體 位置。
任一或兩種方法可用來(lái)產(chǎn)生圖像的連續(xù)的系列，借助于每對(duì)連續(xù)的圖 像之間的單眼運(yùn)動(dòng)視差，從圖像的連續(xù)的系列中能夠獲得關(guān)于第三維的信 息，特別是通過(guò)第三維的運(yùn)動(dòng)的效果。觀察簡(jiǎn)單的二維屏幕的用戶需要相 對(duì)小數(shù)量的圖像來(lái)產(chǎn)生三維中的有效的動(dòng)畫式的運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明至少產(chǎn)生三個(gè)圖像。根據(jù)前述內(nèi)容應(yīng)認(rèn)識(shí)到，第三圖像需 要使用第三探測(cè)器來(lái)產(chǎn)生第三直接圖像，或使用內(nèi)插方法來(lái)由單對(duì)探測(cè)器 的輸出產(chǎn)生第三間接圖像。實(shí)際上，可以一起使用這兩個(gè)效應(yīng)，且更大量 的圖像可能是優(yōu)選的，例如至少三個(gè)探測(cè)器直接地或通過(guò)內(nèi)插方法產(chǎn)生至 少五個(gè)圖像。然而，不一定需要大量的探測(cè)器，可能需要更復(fù)雜的儀器。 例如可能期望提供五個(gè)或更少的探測(cè)器來(lái)產(chǎn)生比探測(cè)器數(shù)量更多的圖像。
因此在優(yōu)選實(shí)施方式中，中間圖像產(chǎn)生器被配置為使得由五個(gè)或更少 的探測(cè)器總共產(chǎn)生五個(gè)或更多圖像且優(yōu)選地六個(gè)或更多圖像，以便在任何
情況下產(chǎn)生比探測(cè)器數(shù)量更多的圖像。在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，儀器包括 不多于五個(gè)的線性X-射線或其他輻射探測(cè)器的橫向間隔開(kāi)的系列；直接圖 像產(chǎn)生儀器，其被配置為由至少一個(gè)探測(cè)器且優(yōu)選地每個(gè)線性探測(cè)器的輸 出產(chǎn)生圖像；以及中間圖像產(chǎn)生儀器，其配置為由至少相鄰的一對(duì)線性探 測(cè)器且優(yōu)選地相鄰的每對(duì)線性探測(cè)器產(chǎn)生至少一個(gè)中間圖像，并適于使得 總共產(chǎn)生至少五個(gè)且優(yōu)選地至少六個(gè)圖像。在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，方法
14包括由至少一個(gè)且優(yōu)選地每個(gè)線性探測(cè)器的輸出產(chǎn)生直接圖像；由至少 相鄰的一對(duì)線性探測(cè)器且優(yōu)選地相鄰的每對(duì)線性探測(cè)器，通過(guò)處理上述一
中間的輸出的圖像，來(lái)產(chǎn)生至少一個(gè)中間圖像；以便總共產(chǎn)生至少五個(gè)且 優(yōu)選地至少六個(gè)直接和中間圖像。
產(chǎn)生足夠的中間圖像，以總共生成至少五個(gè)且優(yōu)選地至少六個(gè)圖像 (也就是說(shuō)，當(dāng)匯總從每個(gè)探測(cè)器的直接探測(cè)的輸出收集的直接圖像和通 過(guò)內(nèi)插產(chǎn)生的中間圖像時(shí))。其中期望的附加圖像通過(guò)在充足的探測(cè)器對(duì) 之間合成多于一個(gè)的實(shí)質(zhì)上間隔開(kāi)的中間圖像來(lái)生成，以導(dǎo)致所需數(shù)量的 圖像。中間圖像產(chǎn)生器然后配置為由至少相鄰的一對(duì)，通過(guò)處理上述一對(duì) 探測(cè)器或所述每對(duì)探測(cè)器輸出并產(chǎn)生表示兩個(gè)被探測(cè)的所述輸出之間的 過(guò)渡的圖像，來(lái)產(chǎn)生兩個(gè)或多個(gè)中間圖像，所述中間圖像顯示相鄰的每對(duì) 所產(chǎn)生的圖像之間的過(guò)渡。
因此該實(shí)施方式為人類觀察者的視差效應(yīng)的最佳解析至少產(chǎn)生至少 五個(gè)且優(yōu)選地六個(gè)圖像，但是優(yōu)選地，在所有情況下使用不多于五個(gè)的線 性探測(cè)器陣列。由簡(jiǎn)化的儀器產(chǎn)生充足的視覺(jué)信息。
才艮據(jù)本發(fā)明通過(guò)第二效應(yīng)來(lái)補(bǔ)充視差效應(yīng)，該第二效應(yīng)通過(guò)在圖像中 有差異地呈現(xiàn)光譜信息(和由此有差異地呈現(xiàn)與成分有關(guān)的信息)來(lái)有助 于不同物體、組件或圖像的部分的解析。
現(xiàn)有技術(shù)常規(guī)閃爍體-半導(dǎo)體探測(cè)器不給出關(guān)于發(fā)射的X-射線光譜的 任何實(shí)際的光譜信息。這些簡(jiǎn)單的探測(cè)器僅僅探測(cè)發(fā)射的X-射線的存在或 不存在。即使雙能量探測(cè)器也最終根據(jù)同一原理進(jìn)行操作，盡管它們?cè)诠?鐠的兩個(gè)不同波段中探測(cè)X-射線的存在或不存在。
然而，根據(jù)本發(fā)明，系列中的至少一些線性探測(cè)器包括能夠產(chǎn)生關(guān)于 發(fā)射的X-射線或其他輻射的光鐠信息的探測(cè)器。也就是說(shuō)，探測(cè)器在至少 相當(dāng)大部分的光鐠中展示光鐠的可變響應(yīng)，允許重新得到光譜信息。
光譜信息的適當(dāng)解析具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。它提供了直接表征不同組件或物 體或圖像的部分的成分的可能，以及通過(guò)區(qū)別開(kāi)不同成分的物體、組件或部分，例如通過(guò)在合成的圖像中不同地表示它們(例如用不同的顏色)， 來(lái)有助于不同物體、組件或圖像的部分的解析。
然而，根據(jù)本發(fā)明，從每個(gè)這樣的線性探測(cè)器的輸出獲得的發(fā)射的X-
射線或其他輻射的光譜解析(spectroscopic resolution) ^皮表示在產(chǎn)生的圖 像中。例如，在收集的數(shù)據(jù)中的光譜區(qū)別在圖像中被表示為有區(qū)別的顏色、 明暗或記號(hào)。例如，在探測(cè)器所收集的光譜信息和視覺(jué)光鐠之間生成函數(shù) 映射，并且根據(jù)這個(gè)函數(shù)關(guān)系得到彩色圖像顯示。可選地，使用分波段的 映射，因?yàn)楣忡抆皮分為多個(gè)波段，例如在四個(gè)和八個(gè)波,殳之間，以及不同 的顏色用來(lái)表示在顯示的圖像中的每個(gè)這樣的波段。儀器便利地包括合適 的圖像處理裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)映射。同樣如前面提到的，圖像可被顯示為單 個(gè)能帶或能帶的組合。
有必要使探測(cè)器系統(tǒng)能夠用可通過(guò)數(shù)據(jù)處理儀器利用光譜方法解析 的方式來(lái)探測(cè)輻射。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的線性探測(cè)器系統(tǒng)或根據(jù)本發(fā)明 的組成多元件探測(cè)器系統(tǒng)的一些或所有分立的探測(cè)器元件可固有地適合 于產(chǎn)生光譜解析，因?yàn)槠湔故玖酥苯庸庾V響應(yīng)。特別是，由一種材料制造 系統(tǒng)或元件，該材料被選擇為對(duì)于源光譜的不同部分內(nèi)在地展示為直接材 料特性、直接可變電響應(yīng)，并且例如光電響應(yīng)。例如，^探測(cè)器系統(tǒng)或元件 包括直接寬帶隙半導(dǎo)體材料。例如，探測(cè)器系統(tǒng)或元件包括半導(dǎo)體材料或 優(yōu)選地形成為大塊晶體例如大塊單晶體(其中在本上下文中的大塊晶體指 示具有至少500 n m并優(yōu)選地具有至少lmm的厚度)的材料。組成半導(dǎo)體 的材料優(yōu)選地從碲化鎘、碲鋅鎘(CZT)、碲化錳鎘(cadmium manganese telluride ) ( CMT )、鍺、溴化鑭、溴化釷中選擇。II-VI族(group II - VI) 半導(dǎo)體，尤其是那些列出的在這方面是特別優(yōu)選的。組成半導(dǎo)體的材料優(yōu) 選地從碲化鎘、碲鋅鎘(CZT)、碲化錳鎘(CMT)和其合金中選才奪，并 例如包括結(jié)晶的Cd,Ka+b)MnaZnbTe,其中a和/或b可以是零。
可考慮這些和任何其他這種材料的組合，這些材料給出光語(yǔ)探測(cè)，而 不是僅僅探測(cè)發(fā)射的輻射的振幅。
使用根據(jù)本發(fā)明的具有完整的光譜信息的線性陣列探測(cè)器是顯著的 增強(qiáng)，因?yàn)槌烁鶕?jù)光譜學(xué)給出成分信息的固有優(yōu)點(diǎn)以外，這種識(shí)別材料的能力將與經(jīng)由單眼運(yùn)動(dòng)視差獲得第三維線索的能力協(xié)作，以進(jìn)一步有助 于在第三維中的多個(gè)物體、組件或像素的解析。
在連續(xù)的陣列中包括至少兩個(gè)線性陣列探測(cè)器以及優(yōu)選地多個(gè)相同 的線性陣列探測(cè)器以允許產(chǎn)生多個(gè)圖像，并且將這些圖像看作動(dòng)畫的序列 的基本幾何結(jié)構(gòu)對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)在提供詮釋物體的形狀和構(gòu)成的增強(qiáng)的能 力方面是十分重要的。
然而，通過(guò)使用光譜線性探測(cè)器而具有的極大提高的材料識(shí)別能力， 這通過(guò)許多步驟增強(qiáng)了固有地識(shí)別物體的成分的能力和圖像中不同物體 的可解析性，這些步驟可以是附加的和補(bǔ)充的。
特別是，例如光譜探測(cè)器能夠以能量選擇方式操作，與從標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)有技 術(shù)雙能量探測(cè)器可得到的兩個(gè)X-射線或其他輻射能帶相比，產(chǎn)生呈現(xiàn)被解
析為顯著增加數(shù)量的x-射線或其他輻射能帶的圖像的能力。這個(gè)信息能用
來(lái)提供比當(dāng)前可能的高得多的材料識(shí)別程度，并且也通過(guò)單獨(dú)地識(shí)別合成 圖像中的不同成分的物體來(lái)提高這種物體的可解析性。
作為附加效應(yīng)，在整個(gè)掃描區(qū)中幾何結(jié)構(gòu)被布置有連續(xù)地排列的多個(gè) 線性探測(cè)器的方式意味著單個(gè)探測(cè)器所看到的每個(gè)射線路徑是不同的。光 譜探測(cè)器再次將能夠通過(guò)這些不同的路徑得到多得多的信息?？煽吹脚c標(biāo)
準(zhǔn)CT技術(shù)中使用的多射線路徑技術(shù)的某種相似性。
通過(guò)使用適當(dāng)?shù)乃惴ńM合以上光譜解析的兩個(gè)方面的效應(yīng)，能夠獲得 被掃描的材料的類型的精確得多的詮釋。
便利地，連續(xù)圖像在觀察者的控制下顯示，例如因?yàn)樘峁┝丝刂蒲b置， 以使用戶能夠在控制下且例如以選擇的速度和/或以圖像顯示裝置上的正 向和反向順序顯示連續(xù)的圖像，以便根據(jù)圖像系列產(chǎn)生第三維線索的有效 處理。例如這允許用戶以可變的速度顯示連續(xù)的圖像，以便為人類觀察者 實(shí)現(xiàn)每個(gè)圖像之間的平滑過(guò)渡和/或以正向和反向順序展出圖像。根據(jù)本發(fā) 明的方法，連續(xù)的圖像因此在觀察者的控制下以可自定義的刷新率和方向 顯示，以有助于進(jìn)行論釋。
顯示裝置便利地是簡(jiǎn)單的二維顯示屏，例如常規(guī)視頻顯示屏(這個(gè)術(shù)語(yǔ)旨在包含任何直接顯示器或投影系統(tǒng)，其使用任何陰極射線管、等離子 顯示器、液晶顯示器、硅上液晶顯示器、發(fā)光二極管顯示器或類似技術(shù))。 具體優(yōu)點(diǎn)是，可設(shè)想該方法例如在安全或醫(yī)療成像領(lǐng)域中與相當(dāng)?shù)默F(xiàn)有系 統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)顯示屏一起使用以及本發(fā)明的儀器合并到相當(dāng)?shù)默F(xiàn)有系統(tǒng)的標(biāo) 準(zhǔn)顯示屏中。
輻射源特別優(yōu)選地是常常出現(xiàn)在常規(guī)行掃描儀器中的幕簾光束源。該
源可包括適合于產(chǎn)生一系列光束(例如幕簾光束)的單個(gè)初級(jí)(primary) 源，這些幕簾光束被校準(zhǔn)以例如由適當(dāng)?shù)姆止鈨x器入射在以適當(dāng)角距橫向 間隔開(kāi)的連續(xù)的陣列中的每個(gè)線性探測(cè)器上?？蛇x地，可提供多個(gè)源，每 個(gè)源產(chǎn)生光束，例如入射在連續(xù)的陣列中的線性探測(cè)器上的幕簾光束。該 源可包括結(jié)合兩個(gè)前述原理的源。
橫向間隔開(kāi)的系列中的每個(gè)線性探測(cè)器是用于探測(cè)發(fā)射的X-射線或 其他源輻射的探測(cè)器。例如，每個(gè)探測(cè)器適合于響應(yīng)于發(fā)射的X-射線或其 他源輻射產(chǎn)生電脈沖，因而使數(shù)據(jù)能夠被收集，當(dāng)使物體移動(dòng)通過(guò)掃描區(qū) 時(shí)根據(jù)該數(shù)據(jù)可構(gòu)建圖像。每個(gè)探測(cè)器便利地展示光電響應(yīng)并例如可包括 光電二極管單元的線性陣列。
在它們的初級(jí)操作模式中，線性陣列探測(cè)器的橫向間隔開(kāi)的系列被配 置為從源接收多個(gè)光束，這些光束可以例如來(lái)自單個(gè)X-射線源或其他輻射 源。在這個(gè)操作模式的具體實(shí)施方式
中， 一個(gè)或更多個(gè)源可用來(lái)以適合于 分開(kāi)的線性探測(cè)器的分布的相對(duì)角度產(chǎn)生一 系列入射光束，例如幕簾光 束。在這個(gè)操作模式中，本發(fā)明的方法和儀器可使用前述的優(yōu)點(diǎn)。
幾何結(jié)構(gòu)還允許可選的操作模式。根據(jù)這個(gè)可選的操作模式，產(chǎn)生單 個(gè)初級(jí)幕簾光束，其例如通常指向線性陣列探測(cè)器的橫向間隔開(kāi)的系列的 中點(diǎn)，特別是在系列的中點(diǎn)處或中點(diǎn)附近的線性探測(cè)器的方向上。本發(fā)明 的儀器優(yōu)選地包括合適的準(zhǔn)直儀來(lái)校準(zhǔn)X-射線源或其他輻射源的輸出，以 產(chǎn)生這種初級(jí)光束。
當(dāng)物體在適當(dāng)位置時(shí)，該單個(gè)初級(jí)光束指向探測(cè)器的系列中的中央線 性探測(cè)器。在這些情況下，這個(gè)探測(cè)器探測(cè)發(fā)射的X-射線，而其它探測(cè)器 只可探測(cè)被衍射的次級(jí)(secondary)光束。進(jìn)行適當(dāng)?shù)男?zhǔn)，出現(xiàn)在次級(jí)探測(cè)器上的信號(hào)將給出關(guān)于散射的X-射線的附加信息。已知散射是多晶材 料的特性，多晶材料的結(jié)構(gòu)與安全探測(cè)器儀器可能被用來(lái)識(shí)別的許多爆炸 物或類似材料相關(guān)。因此，在這個(gè)操作模式中，提供了這樣的物品的探測(cè) 能力的顯著增強(qiáng)。這在不需要次級(jí)散射探測(cè)器的情況下實(shí)現(xiàn)，而是通過(guò)合 適地處理來(lái)自次級(jí)操作模式的數(shù)據(jù)。
在具體的優(yōu)選實(shí)施方式中，這兩種操作模式可順序地或緊密連續(xù)地或 實(shí)際上同時(shí)地被應(yīng)用，以收集最大限度的信息。也就是說(shuō)，使用被引導(dǎo)通 過(guò)由系列中的線性探測(cè)器生成的全掃描區(qū)的單個(gè)初級(jí)光束可構(gòu)造圖像，且 順序地或緊密連續(xù)地或?qū)嶋H上同時(shí)地，單個(gè)被校準(zhǔn)的初級(jí)光束可指向單獨(dú) 的線性探測(cè)器(例如系列中的通常位于中央的線性探測(cè)器)，以及散射信 息被從其他探測(cè)器收集。
本發(fā)明的具體優(yōu)點(diǎn)是，由于使用能夠利用光譜方法解析信息的探測(cè) 器，根據(jù)這兩種方法收集的數(shù)據(jù)能夠被更容易地解析，以給出對(duì)通過(guò)系統(tǒng) 的操作可獲得的成分信息的大量增加。
對(duì)于本發(fā)明的方法的操作，必須在被掃描的物體和儀器之間產(chǎn)生相對(duì) 運(yùn)動(dòng)，以便使待掃描的物體相對(duì)于掃描區(qū)移動(dòng)并移動(dòng)通過(guò)該掃描區(qū)。在實(shí) 踐中為了最實(shí)用的目的，物體相對(duì)于靜止的掃描區(qū)移動(dòng)。例如本發(fā)明的儀 器包括物體運(yùn)輸裝置，以輸送待掃描的物體通過(guò)掃描區(qū)。物體運(yùn)輸裝置可 例如包括平面輸送機(jī)，其優(yōu)選地在一平面中輸送物體，所述平面平行于布 置了線性陣列探測(cè)器的系列的平面。例如，輸送機(jī)是環(huán)形帶輸送機(jī)或類似 物。然而，使物體保持靜止以及平移探測(cè)器和源以產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)也是有效 的。
源必須產(chǎn)生能量分布。優(yōu)選地，源是x-射線源。鴒是最適當(dāng)?shù)膶?duì)象，
但是可以使用其他源?？墒褂枚鄠€(gè)源來(lái)產(chǎn)生期望的能量分布。
本發(fā)明的這些特征中的 一個(gè)或更多個(gè)可被組合，以便為操作者提供增 加的信息，且以下討論的具體實(shí)施方式
顯示這種組合。
參考隨附的附圖，現(xiàn)在作為例子描述本發(fā)明，其中

圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的側(cè)視圖； 圖2示出借助于圖1的實(shí)施方式產(chǎn)生的連續(xù)圖像所產(chǎn)生的效應(yīng)； 圖3是在可選的操作模式中本發(fā)明的實(shí)施方式的側(cè)視圖； 圖4是圖像處理和顯示系統(tǒng)的示意性表示。
參考圖1,合適的X-射線源1被用于在三個(gè)線性陣列探測(cè)器3a到3c 的方向上引導(dǎo)X-射線通過(guò)掃描區(qū)。
在該實(shí)施方式中，線性陣列探測(cè)器3a到3c包括能夠利用光譜方法解 析入射的X-射線的材料，且在特定的實(shí)施例中包括碲化鎘，盡管技術(shù)人員 將認(rèn)識(shí)到其他材料選擇可能是適當(dāng)?shù)摹榱耸褂眠@種光譜解析，X-射線源 發(fā)出跨越寬能譜的X-射線。在該實(shí)施例中，使用鎢源，盡管技術(shù)人員將認(rèn) 識(shí)到其他材料選擇可能是適當(dāng)?shù)摹?br> 入射射線路徑5a到5c被顯示為分別地通過(guò)在X-射線源1和探測(cè)器3a 到3c之間的掃描區(qū)。
環(huán)形帶輸送機(jī)7使待掃描的物體9在方向d上移動(dòng)，以便攔截掃描區(qū) 中的射線路徑5a到5c。本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方式的所設(shè)想的應(yīng)用是作為安 全掃描儀，且物體9一般被認(rèn)為是預(yù)期容納各種不同物體的包裝物，這對(duì) 在組成上進(jìn)行表征以及在第三維中有效地觀看是有用的和合乎需要的。然 而，技術(shù)人員將容易認(rèn)識(shí)到，相同的原理可應(yīng)用于例如為了內(nèi)部檢查目的 的物體的掃描、醫(yī)療掃描和相似的應(yīng)用。
通過(guò)建立來(lái)自三個(gè)探測(cè)器3a到3c中的每個(gè)探測(cè)器的被傳輸?shù)男畔?lái) 產(chǎn)生圖像。圖像處理系統(tǒng)在圖4中示意性表示。
參考圖4，當(dāng)物體通過(guò)掃描區(qū)時(shí)，數(shù)據(jù)從三個(gè)探測(cè)器陣列3a到3c被 收集，并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)收集和處理單元21，數(shù)據(jù)收集和處理單元21集合和 整理數(shù)據(jù)，并由此產(chǎn)生從每個(gè)探測(cè)器收集的數(shù)據(jù)的單獨(dú)的圖像特征。這些 被傳遞到圖像存儲(chǔ)寄存器22。
數(shù)據(jù)收集和處理單元21包括例如以適當(dāng)?shù)奶幚碥浖男问降闹苯訄D 像模塊和中間圖像模塊(未被單獨(dú)地標(biāo)識(shí)出)。直接圖像模塊產(chǎn)生代表在
20三個(gè)探測(cè)器陣列3a到3c的每個(gè)探測(cè)器處的入射信息數(shù)據(jù)集的圖像數(shù)據(jù)集。中間圖像模塊基于探測(cè)器陣列3c到3c的相鄰的每對(duì)的入射信息數(shù)據(jù)集的數(shù)值處理(numerical processing)而產(chǎn)生虛像lt據(jù)集。在示出的實(shí)施方式中，中間圖像產(chǎn)生器配置為根據(jù)相鄰的每對(duì)來(lái)產(chǎn)生兩個(gè)或多個(gè)中間圖像，通過(guò)處理上述一對(duì)探測(cè)器或所述每對(duì)探測(cè)器的輸出并產(chǎn)生表示兩個(gè)所述被探測(cè)的輸出之間的過(guò)渡的圖像，這些中間圖像顯示相鄰的每對(duì)產(chǎn)生的直接圖像之間的逐漸過(guò)渡。
用本發(fā)明設(shè)想的方式詮釋圖像的關(guān)鍵在于圖像被顯示的方式。提供了一種簡(jiǎn)單的顯示器25,其在這個(gè)實(shí)施例中包括二維視頻顯示屏。圖像從圖像寄存器22傳遞，以被連續(xù)地和順序地顯示在其上。這個(gè)連續(xù)地順序的顯示的結(jié)果是觀看屏幕25的觀察者能夠通過(guò)連續(xù)的圖像之間的單眼運(yùn)動(dòng)視差從連續(xù)的圖像搜集信息，特別是第三維線索。
這個(gè)實(shí)施例的具體特征由圖2示出。當(dāng)物體9經(jīng)過(guò)入射射線路徑5a到5c (見(jiàn)圖2a)時(shí)，產(chǎn)生三個(gè)圖像，其中物體相對(duì)于X-射線源1被不同地定向。這些圖像的連續(xù)的顯示將使物體看起來(lái)如圖2b所示出的那樣旋轉(zhuǎn)。
實(shí)際上，對(duì)在第三維中實(shí)際上可旋轉(zhuǎn)的物體進(jìn)行觀察的能力可被視為類似于在容積呈現(xiàn)(volume rendered) CT圖^^中看到的^L覺(jué)效益(visualbenefit )。在假3D中觀察物體的能力幫助人類觀察者進(jìn)行關(guān)于看得見(jiàn)的物體的正確假設(shè)。根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的圖像提供這些效益作為儀器所提供的多個(gè)射線路徑的結(jié)果，但是具有不比典型CT機(jī)復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，且例如可容易在簡(jiǎn)單線性輸送機(jī)上實(shí)現(xiàn)，例如用在安全掃描系統(tǒng)中。
圖2只示出直接收集的圖像。由于實(shí)施方式有三個(gè)探測(cè)器，能夠產(chǎn)生物體在不同位置的三個(gè)直接收集的圖像。然而，在優(yōu)選實(shí)施方式中，除了直接獲得的圖像，圖像處理器21還適合于通過(guò)直接收集的數(shù)據(jù)的外插來(lái)產(chǎn)生中間圖像。
在一種可能的實(shí)施方式中，為集合的每對(duì)產(chǎn)生單個(gè)中間圖像。因此數(shù)據(jù)寄存器22存儲(chǔ)能夠被順序地顯示的五個(gè)圖像。在第二種可能的實(shí)施方式中，為集合的每對(duì)產(chǎn)生兩個(gè)實(shí)質(zhì)上間隔開(kāi)的中間圖像。因此數(shù)據(jù)寄存器22存儲(chǔ)能夠被順序地顯示的至少七個(gè)圖像?？蓱?yīng)用其他陣列和中間圖像協(xié)議。
當(dāng)然，本發(fā)明的原理不限于三個(gè)線性探測(cè)器，且不限于由相鄰的每對(duì)產(chǎn)生的一個(gè)或兩個(gè)中間圖像，而是應(yīng)用于實(shí)際上顯示在連續(xù)變化的位置處的物體的三個(gè)或更多個(gè)圖像的任何序列，且特別優(yōu)選地六個(gè)或更多個(gè)圖像，尤其是當(dāng)圖像由五個(gè)或更少的探測(cè)器產(chǎn)生時(shí)。
圖像在屏幕25上的順序顯示是在通過(guò)控制裝置27的用戶控制下。這允許用戶由存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)寄存器22上的連續(xù)圖像產(chǎn)生動(dòng)畫序列，并有效處理圖像的集合以從收集的數(shù)據(jù)得到重要的第三維線索。可選地，為了進(jìn)一步增強(qiáng)此目的，控制裝置27包括控制皮帶驅(qū)動(dòng)器29的裝置，皮帶驅(qū)動(dòng)器29起作用來(lái)搡作輸送帶7，允許物體本身在不確定的情況下經(jīng)過(guò)和再次經(jīng)過(guò)掃描區(qū)。
在示出的實(shí)施方式中，使用能夠利用光譜方法解析發(fā)射的X-射線的探測(cè)器。這個(gè)被解析的光語(yǔ)信息形成隨后被處理以提供圖像中的物體的材料識(shí)別的數(shù)據(jù)的部分。
本發(fā)明優(yōu)于更復(fù)雜的立體系統(tǒng)的具體優(yōu)點(diǎn)由圖1和圖4充分顯示。不需要特殊的立體觀看儀器，而僅僅是二維屏幕25。系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)僅僅適合于帶輸送儀器，因此當(dāng)與常規(guī)X-射線掃描儀比較時(shí)，本發(fā)明的系統(tǒng)在基本儀器特征或使用方法方面需要很少的基本改變。然而，它提供了增強(qiáng)在三維中的物體解析和材料表征的重要的能力，特別是由于圖2示出的效應(yīng)。
圖3表示掃描儀的可選的操作模式，并示出物體9在掃描區(qū)中的適當(dāng)位置。
X-射線源1使其輸出通過(guò)準(zhǔn)直儀11被校準(zhǔn)到單個(gè)幕簾光束13中的輸出。單個(gè)路徑光束指向中間的探測(cè)器3b。中間的探測(cè)器3b經(jīng)由射線路徑15b接收發(fā)射的X-射線。其他的探測(cè)器3a和3c經(jīng)由各自的射線路徑15a和15c接收散射的X-射線。因此本發(fā)明的儀器通過(guò)這個(gè)操作模式可容易地適合于同時(shí)探測(cè)被發(fā)射和散射的X-射線，并利用可從其得到的信息來(lái)表征多晶材料。不需要單獨(dú)的散射探測(cè)器。在該實(shí)施方式中，通過(guò)碲化鎘探測(cè)器而具有的光譜解析來(lái)幫助被發(fā)射和散射的X-射線的解析。
來(lái)自圖3表示的操作模式的數(shù)據(jù)能夠與來(lái)自以圖4示意性示出的方式在圖1表示的操作模式的數(shù)據(jù)一起被收集和處理。例如，這兩種操作模式可順序地、緊密連續(xù)地或同時(shí)地被操作，以提供被成像物體的成分的增加的表征信息。
根據(jù)示例性實(shí)施方式，示出串聯(lián)的三個(gè)線性陣列探測(cè)器。應(yīng)理解，甚至一對(duì)探測(cè)器也將產(chǎn)生一對(duì)圖像，從這些圖像可以獲得單眼運(yùn)動(dòng)視差，且在實(shí)際系統(tǒng)中有可能期望具有串聯(lián)的更多個(gè)探測(cè)器。作為示例僅呈現(xiàn)三個(gè)探測(cè)器。然而，從串聯(lián)的相對(duì)小數(shù)量的線性探測(cè)器能夠獲得有效的可處理的和可設(shè)動(dòng)作的圖像系列，尤其是如果在成像系統(tǒng)中使用合適的算法以由收集的數(shù)據(jù)產(chǎn)生中間圖像。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生和顯示物體的圖像的儀器，包括輻射源和一系列的至少兩個(gè)線性輻射探測(cè)器，所述至少兩個(gè)線性輻射探測(cè)器能夠利用光譜方法解析入射的輻射并且與所述輻射源間隔開(kāi)以在其間界定掃描區(qū)；使物體相對(duì)于使用中的所述掃描區(qū)移動(dòng)并移動(dòng)通過(guò)所述掃描區(qū)移動(dòng)的裝置；圖像產(chǎn)生儀器，其至少產(chǎn)生來(lái)自第一線性探測(cè)器的輸出的第一圖像、來(lái)自第二線性探測(cè)器的輸出的第二圖像、以及第三圖像，使得每個(gè)這種圖像包括被利用光譜方法解析的入射的輻射的表示；圖像顯示器，其適合于連續(xù)地顯示至少這種所述第一圖像、所述第二圖像和所述第三圖像，并因此顯示所述圖像之間的單眼運(yùn)動(dòng)視差。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀器，其中所述圖像顯示器是適合于連續(xù)地將圖像顯示為單獨(dú)的二維圖像的單眼顯示器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的儀器，其中所述圖像顯示器是二維視頻顯示屏。
4. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的儀器，其中組成橫向間隔開(kāi)的系列的所述線性探測(cè)器通常是平行的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中之一所述的儀器，其中組成橫向間隔開(kāi)的系列的所述線性探測(cè)器被排列成使得所述線性探測(cè)器之間的距離改變，以便維持每個(gè)陣列之間恒定的角距。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的儀器，進(jìn)一步包括對(duì)準(zhǔn)裝置，以允許根據(jù)權(quán)利要求5對(duì)準(zhǔn)每個(gè)線性探測(cè)器。
7. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的儀器，其中提供至少三個(gè)線性探測(cè)器的橫向間隔開(kāi)的系列，以產(chǎn)生用于連續(xù)顯示的至少三個(gè)圖像的系列。
8. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的儀器，進(jìn)一步包括中間圖像產(chǎn)生器，所述中間圖像產(chǎn)生器被配置為由至少相鄰的 一對(duì)線性探測(cè)器產(chǎn)生至少一 個(gè)中間圖像，以及在適用時(shí)優(yōu)選地由相鄰的多對(duì)線性探測(cè)器且例如相鄰的 每對(duì)線性探測(cè)器，通過(guò)處理所述一對(duì)探測(cè)器或所述每對(duì)探測(cè)器的輸出以及 產(chǎn)生代表介于兩個(gè)被探測(cè)的所述輸出中間的輸出的圖像，來(lái)產(chǎn)生至少一個(gè) 中間圖像。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的儀器，包括不多于五個(gè)線性探測(cè)器的橫向 間隔開(kāi)的系列，以及中間圖像產(chǎn)生器，所述中間圖像產(chǎn)生器被配置為由相 鄰的每對(duì)線性探測(cè)器產(chǎn)生至少一個(gè)中間圖像并適于使得總共產(chǎn)生至少五個(gè)圖像。
10. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的儀器，其中所述中間圖像產(chǎn)生器被 配置為由至少相鄰的一對(duì)探測(cè)器產(chǎn)生兩個(gè)或更多個(gè)中間圖像，所述中間圖 像通過(guò)處理所述一對(duì)探測(cè)器的輸出和產(chǎn)生代表兩個(gè)被探測(cè)的所述輸出之 間的過(guò)渡的圖像，來(lái)表示由所述相鄰的 一對(duì)探測(cè)器產(chǎn)生的所述圖像之間的 逐漸過(guò)渡。
11. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的儀器，進(jìn)一步包括控制裝置，以使 用戶能夠以可變的速度顯示連續(xù)的圖像以便為人類觀察者實(shí)現(xiàn)每個(gè)圖像 之間的平滑過(guò)渡，和/或以正向和反向順序顯示連續(xù)的圖像。
12. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的儀器，其中所述橫向間隔開(kāi)的系列 中的每個(gè)線性探測(cè)器包括光電二極管單元的線性陣列。
13. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的儀器，包括圖像處理裝置，所述圖 像處理裝置適合于表示源光譜在所產(chǎn)生的所述圖像中的光譜解析。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的儀器，其中所述圖像處理裝置適合于將利 用光譜方法解析的數(shù)據(jù)處理到多個(gè)波段中并應(yīng)用不同的顏色表示產(chǎn)生的 所述圖像中的每個(gè)這種波段。
15. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的儀器，其中所述線性探測(cè)器展示直 接光語(yǔ)響應(yīng)，這是因?yàn)樗鼍€性探測(cè)器由一種材料制造，所述材料被選擇 為對(duì)于所述源光譜的不同部分固有地展現(xiàn)為直接材料特性、直接可變的電響應(yīng)，JU列^口光電p向應(yīng)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的儀器，其中所述探測(cè)器包括從下述中選擇 的一種或多種材料碲化鎘、碲鋅鎘(CZT)、碲化錳鎘(CMT)、鍺、溴 化鑭、溴化釷。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的儀器，其中所述探測(cè)器包括形成為 大塊晶體的一種或多種半導(dǎo)體材料，包括II-VI族半導(dǎo)體材料。
18. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的儀器，包括物體運(yùn)輸裝置，所述物 體運(yùn)輸裝置以平面輸送機(jī)的形式輸送待掃描的物體通過(guò)掃描區(qū)，以在一平 面中輸送物體，所述平面平行于在其中布置線性陣列探測(cè)器的所述系列的 平面。
19. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的儀器，包括X-射線源和與所述X-射線源間隔開(kāi)的至少兩個(gè)且不多于五個(gè)的線性輻射探測(cè)器。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的儀器，包括鎢X-射線源。
21. —種獲得物體的圖像的方法，包括如下步驟提供輻射源和至少兩個(gè)線性輻射探測(cè)器的系列，所述至少兩個(gè)線性輻 射探測(cè)器能夠利用光譜方法解析入射的輻射并且與所述輻射源間隔開(kāi)以 在其間界定掃描區(qū)；使物體相對(duì)于所述掃描區(qū)移動(dòng)并移動(dòng)通過(guò)所述掃描區(qū)；以及由此由第一線性探測(cè)器的輸出產(chǎn)生至少第一圖像，所述第一圖像包括利用 光譜方法解析的入射的輻射的表示；由第二線性探測(cè)器的輸出產(chǎn)生至少第二圖像，所述第二圖像包括利用 光譜方法解析的入射的輻射的表示；至少產(chǎn)生一個(gè)第三圖像，所述第三圖像包括利用光譜方法解析的入射 的輻射的表示；連續(xù)地顯示至少這種第一圖像、第二圖像和第三圖像，并因此顯示所 述圖像之間的單眼運(yùn)動(dòng)視差。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，包括進(jìn)一步的步驟將圖像連續(xù)地顯示為獨(dú)立的二維圖像。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的方法，其中提供至少三個(gè)線性探測(cè) 器的橫向間隔開(kāi)的系列，以產(chǎn)生用于連續(xù)顯示的至少三個(gè)圖像的系列。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21到23中之一所述的方法，其中所述方法另外包 括由至少相鄰的一對(duì)線性探測(cè)器產(chǎn)生至少一個(gè)中間圖像，以及在適用時(shí) 優(yōu)選地由相鄰的多對(duì)線性探測(cè)器且例如相鄰的每對(duì)線性探測(cè)器，通過(guò)處理的所述輸出中間的輸出的圖像，來(lái)產(chǎn)生至少一個(gè)中間圖像。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，包括提供不多于五個(gè)的線性X-射線探測(cè)器的橫向間隔開(kāi)的系列，來(lái)自每個(gè)線性探測(cè)器的輸出的直接圖 像；由相鄰的每對(duì)線性探測(cè)器產(chǎn)生至少一個(gè)中間圖像；使得總共產(chǎn)生至少 五個(gè)圖像。
26. 根據(jù)權(quán)利要求21到25中之一所述的方法，其中連續(xù)的圖像在觀 察者的控制下以可自定義的刷新率和方向顯示，以有助于進(jìn)行詮釋。
27. 根據(jù)權(quán)利要求21到26中之一所述的方法，其中分波段的映射用 于表示所產(chǎn)生的所述圖像中的光譜解析，這是因?yàn)閄-射線光譜被劃分到多 個(gè)波段中，且不同的顏色用于表示在所顯示的圖像中的每個(gè)這種波段。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中使用來(lái)自單個(gè)能帶的一系列圖 像來(lái)產(chǎn)生單眼運(yùn)動(dòng)視差效應(yīng)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的方法，其中使用來(lái)自能帶的組合的 圖像來(lái)產(chǎn)生單眼運(yùn)動(dòng)視差效應(yīng)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求21到29中之一所述的方法，包括在第一操作模式中，以任何前述權(quán)利要求的方式由線性探測(cè)器陣列的 橫向間隔開(kāi)的系列產(chǎn)生多個(gè)圖像；以及進(jìn)一步在第二操作模式中，產(chǎn)生單個(gè)校準(zhǔn)的初級(jí)幕簾光束，所述初級(jí)幕簾光 束指向探測(cè)器的所述系列中的特定的線性探測(cè)器，使用其它探測(cè)器探測(cè)衍射的次級(jí)光束，處理來(lái)自所述其它探測(cè)器的這種信息以給出關(guān)于散射的x-射線的附加信息。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中這兩個(gè)操作模式順序地或緊密 連續(xù)地或?qū)嶋H上同時(shí)地3皮應(yīng)用。
32. 根據(jù)權(quán)利要求21到31中之一所述的方法，包括提供X-射線輻射 源和至少兩個(gè)且不多于五個(gè)的線性X-射線探測(cè)器的系列。
全文摘要
一種用于產(chǎn)生和顯示物體的圖像的儀器，其包括輻射源和至少兩個(gè)線性(3a、3b、3c)探測(cè)器的系列，其能夠利用光譜方法解析入射的源輻射(1)并與輻射源間隔開(kāi)以界定其間的掃描區(qū)；使物體相對(duì)于使用中的掃描區(qū)移動(dòng)并移動(dòng)通過(guò)該掃描區(qū)的裝置(7)；圖像產(chǎn)生儀器，其至少產(chǎn)生來(lái)自第一線性探測(cè)器的輸出的第一圖像、來(lái)自第二線性探測(cè)器的輸出的第二圖像、以及第三圖像，使得每個(gè)這種圖像包括利用光譜方法解析的入射的輻射的表示；圖像顯示器，其適合于連續(xù)顯示至少這種第一圖像、第二圖像和第三圖像，并因此顯示圖像之間的單眼運(yùn)動(dòng)視差。
文檔編號(hào)G01V5/00GK101641614SQ200880009831
公開(kāi)日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月29日
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