本公開(kāi)涉及輻射成像領(lǐng)域，具體地涉及螺旋CT(計(jì)算機(jī)斷層成像)設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著世界經(jīng)濟(jì)和國(guó)際貿(mào)易的發(fā)展，集裝箱運(yùn)輸在各國(guó)經(jīng)濟(jì)中被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。與此同時(shí)，集裝箱的安全檢查也變得更加重要。尤其是在2001年“911”事件之后，世界各國(guó)都加強(qiáng)了針對(duì)恐襲、販毒、走私等的安全檢查，并提高了檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。在安全檢查領(lǐng)域的幾種常見(jiàn)的檢測(cè)方法中，X射線(xiàn)透射技術(shù)具有穿透能力強(qiáng)、測(cè)量時(shí)間短、分辨率高的優(yōu)點(diǎn)，因此常用于機(jī)場(chǎng)、海關(guān)等地的集裝箱貨物檢查。然而，隨著社會(huì)需求的提高和技術(shù)的發(fā)展，CT技術(shù)也從最初的醫(yī)療診斷和工業(yè)無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域被引入到社會(huì)公共安全領(lǐng)域中。

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，CT技術(shù)的掃描方式從細(xì)直X線(xiàn)束、小扇形束、大扇形束逐步發(fā)展至螺旋CT。與最初的普通CT技術(shù)不同的是，在使用螺旋CT進(jìn)行掃描時(shí)，掃描架和被測(cè)物均進(jìn)行連續(xù)運(yùn)動(dòng)，X射線(xiàn)源相對(duì)物體螺旋式旋轉(zhuǎn)，探測(cè)器連續(xù)不間斷地采集投影數(shù)據(jù)，從而得到被測(cè)物體的三維圖像，并且能夠大大縮短掃描時(shí)間。另外，CT技術(shù)本身的密度和原子序數(shù)分辨能力還能提高檢查過(guò)程中的材料識(shí)別效果。

1991年，Elscint公司首先推出了雙層螺旋CT技術(shù)。此后，其他公司也陸續(xù)開(kāi)發(fā)出多層螺旋CT技術(shù)。在這種多層螺旋CT技術(shù)中，采用多排探測(cè)器結(jié)構(gòu)，可在一周掃描時(shí)間內(nèi)同時(shí)獲得多層投影數(shù)據(jù)，從而擴(kuò)大了探測(cè)面積，能夠得到高質(zhì)量的三維重建圖像，并且還提高了系統(tǒng)的掃描效率。傳統(tǒng)多層螺旋CT在醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但尚不能很好地應(yīng)用于對(duì)航空集裝箱等大型物體的檢查。具體來(lái)講，考慮到扇形X射線(xiàn)束劑量的不一致，X射線(xiàn)束的扇形角必須保持在某個(gè)上限值以?xún)?nèi)。從而，在航空集裝箱等大型物體體積比醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的檢測(cè)對(duì)象要大得多的情況下，同樣的多層螺旋CT設(shè)備要想實(shí)現(xiàn)對(duì)航空集裝箱的檢測(cè)需要更大的檢測(cè)空間。此外，X射線(xiàn)源的穿透力也是必須考慮的因素，而且X射線(xiàn)源和探測(cè)器的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和承重帶來(lái)的穩(wěn)定性問(wèn)題也不可忽視。

因此，亟需一種能夠以良好的性能實(shí)現(xiàn)對(duì)大型對(duì)象進(jìn)行檢查的螺旋CT設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本公開(kāi)提出了一種螺旋CT設(shè)備。

根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面，提出了一種螺旋CT設(shè)備。該螺旋CT設(shè)備包括：檢測(cè)臺(tái)，用于承載待檢對(duì)象，所述檢測(cè)臺(tái)限定出位于其上方的用于容納待檢對(duì)象的檢測(cè)空間；轉(zhuǎn)動(dòng)支撐裝置，在檢測(cè)狀態(tài)下，在平行于第一方向的平面內(nèi)圍繞所述檢測(cè)空間，并能夠圍繞所述檢測(cè)空間進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；多個(gè)X射線(xiàn)源，位于所述轉(zhuǎn)動(dòng)支撐裝置上，用于發(fā)送經(jīng)過(guò)所述檢測(cè)空間的X射線(xiàn)；多個(gè)X射線(xiàn)接收裝置，與所述多個(gè)X射線(xiàn)源一一對(duì)應(yīng)，分別與所述多個(gè)X射線(xiàn)源相對(duì)地位于所述轉(zhuǎn)動(dòng)支撐裝置上，用于采集穿過(guò)所述檢測(cè)空間的X射線(xiàn)信號(hào)，其中，所述多個(gè)X射線(xiàn)源和所述多個(gè)X射線(xiàn)接收裝置能夠隨所述轉(zhuǎn)動(dòng)支撐裝置一致轉(zhuǎn)動(dòng)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述檢測(cè)臺(tái)能夠在所述第一方向和/或與所述第一方向垂直的方向移動(dòng)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一方向是垂直方向。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)動(dòng)支撐裝置是滑環(huán)，所述多個(gè)X射線(xiàn)源和所述多個(gè)X射線(xiàn)接收裝置布置在所述滑環(huán)的圓周上，且相對(duì)應(yīng)的X射線(xiàn)源和X射線(xiàn)接收裝置相對(duì)地位于所述圓周的圓心的兩側(cè)。

在一個(gè)實(shí)施例中，在檢測(cè)狀態(tài)下，所述滑環(huán)的圓周的圓心與所述檢測(cè)空間的中心一致。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)動(dòng)支撐裝置是支架。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述X射線(xiàn)源是X射線(xiàn)加速器。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述X射線(xiàn)源提供扇形X射線(xiàn)束。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)X射線(xiàn)源緊密布置在所述轉(zhuǎn)動(dòng)支撐裝置上，并且所述多個(gè)X射線(xiàn)源提供的扇形X射線(xiàn)束以重疊最少的方式覆蓋所述檢測(cè)空間。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述X射線(xiàn)接收裝置包括多排探測(cè)器。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述螺旋CT設(shè)備還包括處理器。所述處理器與所述多個(gè)X射線(xiàn)接收裝置連接，用于對(duì)所采集的X射線(xiàn)信號(hào)進(jìn)行處理并重建待檢對(duì)象的三維圖像。其中，所述處理器在對(duì)所述三維圖像進(jìn)行重建時(shí)利用線(xiàn)性?xún)?nèi)插法。

在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)所述多個(gè)X射線(xiàn)接收裝置中的兩個(gè)相鄰的X射線(xiàn)接收裝置的覆蓋范圍重疊時(shí)，采用壓縮感知技術(shù)對(duì)重疊區(qū)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

通過(guò)使用本公開(kāi)所提出的螺旋CT設(shè)備，能夠?qū)Υ笮蛯?duì)象進(jìn)行檢測(cè)，并同時(shí)保證了較小的系統(tǒng)尺寸、較短的檢測(cè)時(shí)間和較高的檢測(cè)質(zhì)量。由此，解決了以上所述的現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，從而滿(mǎn)足航空港對(duì)大型貨物檢查的需要。

附圖說(shuō)明

圖1示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的螺旋CT設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。

圖2示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的三維圖像重建方法的流程圖。

圖3示出了基于圖1所示的螺旋CT設(shè)備實(shí)現(xiàn)的三維圖像重建方法的示例流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將詳細(xì)描述本公開(kāi)的具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例說(shuō)明，并不用于限制本公開(kāi)。在以下描述中，為了提供對(duì)本公開(kāi)的透徹理解，闡述了大量特定細(xì)節(jié)。然而，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是：不必采用這些特定細(xì)節(jié)來(lái)實(shí)行本公開(kāi)。在其他實(shí)例中，為了避免混淆本公開(kāi)，未具體描述公知的電路、材料或方法。

在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“一個(gè)示例”或“示例”的提及意味著：結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本公開(kāi)至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說(shuō)明書(shū)的各個(gè)地方出現(xiàn)的短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在實(shí)施例中”、“一個(gè)示例”或“示例”不一定都指同一實(shí)施例或示例。此外，可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合和/或子組合將特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說(shuō)明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。這里使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列出的項(xiàng)目的任何和所有組合。

以下參考附圖對(duì)本公開(kāi)進(jìn)行具體描述。

首先，圖1示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的螺旋CT設(shè)備100的結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，所示螺旋CT設(shè)備100包括：檢測(cè)臺(tái)110、轉(zhuǎn)動(dòng)支撐裝置120、兩個(gè)X射線(xiàn)源130-1和130-2(下文中，可統(tǒng)稱(chēng)為130)、兩個(gè)X射線(xiàn)接收裝置140-1和140-2(下文中，可統(tǒng)稱(chēng)為140)。需要指出的是，為了便于描述，圖1中只是示例性地示出了兩個(gè)X射線(xiàn)源130和兩個(gè)X射線(xiàn)接收裝置140。應(yīng)該理解的是，本公開(kāi)的其他實(shí)施例中可以包括更多或更少數(shù)量的X射線(xiàn)源130和X射線(xiàn)接收裝置140。

檢測(cè)臺(tái)110用于承載待檢對(duì)象，并且限定出位于其上方的用于容納待檢對(duì)象的檢測(cè)空間150。在一個(gè)實(shí)施例中，所述檢測(cè)空間150可以是通過(guò)實(shí)體部件實(shí)際限定的(比如搭建在檢測(cè)臺(tái)110上的壁板)，或通過(guò)其他技術(shù)手段(比如紅外線(xiàn)探測(cè))輔助限定的。備選地，所述檢測(cè)空間150也可以沒(méi)有任何實(shí)體部件限定，而是約定為檢測(cè)臺(tái)110上具有特定尺寸的空間。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述檢測(cè)臺(tái)110能夠在所述第一方向和/或與所述第一方向垂直的方向移動(dòng)。在第一方向上的移動(dòng)，可方便放置待檢對(duì)象，先降至合適高度，放置好待檢對(duì)象后，再升至適合CT測(cè)量的高度。在與第一方向垂直的方向上移動(dòng)，便于螺旋CT檢查的進(jìn)行，水平移動(dòng)的速度將由旋轉(zhuǎn)周期和測(cè)量長(zhǎng)度決定。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一方向是垂直方向(如圖1中)。

在檢測(cè)狀態(tài)下，檢測(cè)臺(tái)110能夠在與第一方向垂直的方向轉(zhuǎn)動(dòng)(如圖1中的水平方向)，從而與下文中轉(zhuǎn)動(dòng)支撐裝置120的轉(zhuǎn)動(dòng)配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)待檢對(duì)象的螺旋掃描。

轉(zhuǎn)動(dòng)支撐裝置120如圖1中的圓環(huán)所示。可見(jiàn)，在圖1中將轉(zhuǎn)動(dòng)支撐裝置120示為滑環(huán)。但應(yīng)該理解的是，在本公開(kāi)的其他實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)動(dòng)支撐裝置120也可以通過(guò)其他結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如支架。在檢測(cè)狀態(tài)下，所述轉(zhuǎn)動(dòng)支撐裝置120在平行于第一方向的平面內(nèi)圍繞所述檢測(cè)空間150布置，并能夠圍繞所述檢測(cè)空間150進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。

X射線(xiàn)源130位于所述轉(zhuǎn)動(dòng)支撐裝置120上，用于發(fā)送經(jīng)過(guò)所述檢測(cè)空間150的X射線(xiàn)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述X射線(xiàn)源130是X射線(xiàn)加速器，以便提供較高能量的X線(xiàn)束。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述X射線(xiàn)源130提供扇形X射線(xiàn)束。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述X射線(xiàn)源130-1和130-2緊密布置在所述轉(zhuǎn)動(dòng)支撐裝置上，并且所述X射線(xiàn)源提供的扇形X射線(xiàn)束以重疊最少的方式覆蓋所述檢測(cè)空間150。這樣可以更好地壓縮系統(tǒng)的尺寸。

圖1中示例性地示出了兩個(gè)X射線(xiàn)源130-1和130-2緊密排列的情況。X射線(xiàn)源130的靶點(diǎn)至檢測(cè)空間150的中心點(diǎn)的距離SO(即X射線(xiàn)源130的靶點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)半徑)為：

SO＝R/sin(nθ/2)

式中，R為圖1中所示圓形區(qū)域的半徑，θ為X射線(xiàn)源130的X射線(xiàn)束的扇形角，n為使用的X射線(xiàn)源130的數(shù)量。以θ＝θ_max＝45°為例，采用單個(gè)X射線(xiàn)源130時(shí)，SO_1S＝R/sin(22.5°)；相同條件下，采用兩個(gè)緊密排列的X射線(xiàn)源130時(shí)，SO_2S＝R/sin(45°)。從而，SO_1S/SO_2S＝1.848，即采用兩個(gè)X射線(xiàn)源130時(shí)，靶點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)半徑為采用單個(gè)X射線(xiàn)源130的情況的1/1.848。因此，采用多個(gè)X射線(xiàn)源，有效地減小了X射線(xiàn)源靶點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)半徑SO，壓縮了系統(tǒng)尺寸。

為了保證系統(tǒng)采集足夠的數(shù)據(jù)量并簡(jiǎn)化探測(cè)系統(tǒng)，降低系統(tǒng)成本，X射線(xiàn)源130應(yīng)采用較高的出束頻率。其原因在于，從投影數(shù)據(jù)采集量大小對(duì)重建算法欠定性影響的方面考慮，為避免欠定性，應(yīng)使得投影數(shù)據(jù)量不低于成像像素?cái)?shù)，即在掃描過(guò)程中(以探測(cè)器作為接收裝置為例)：X射線(xiàn)源的出束的總次數(shù)×多排探測(cè)器晶體總數(shù)量≥三維圖像像素?cái)?shù)。

也就是說(shuō)，對(duì)于固定像素的重建圖像，要提高投影數(shù)據(jù)量，可采用較高的X射線(xiàn)源出束頻率或者使用較多的探測(cè)器晶體總數(shù)。但是無(wú)論是提高單排探測(cè)器晶體數(shù)量，還是增加探測(cè)器排數(shù)，都給系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行、維修和成本等帶來(lái)較大負(fù)擔(dān)，因此，首選提高X射線(xiàn)源的出束頻率。

X射線(xiàn)接收裝置140與所述多個(gè)X射線(xiàn)源130一一對(duì)應(yīng)，分別與所述多個(gè)X射線(xiàn)源130相對(duì)地位于所述轉(zhuǎn)動(dòng)支撐裝置120上，用于采集穿過(guò)所述檢測(cè)空間150的X射線(xiàn)信號(hào)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述X射線(xiàn)接收裝置140包括多排探測(cè)器。通過(guò)X射線(xiàn)源的一次曝光，可同時(shí)獲得多個(gè)層面的圖像數(shù)據(jù)，可以擴(kuò)大探測(cè)面積，減少采集時(shí)間，提高檢查效率。每個(gè)X射線(xiàn)源130分別對(duì)應(yīng)一組多排探測(cè)器。各組探測(cè)器數(shù)目和規(guī)格尺寸可以相同，也可以不同，分別對(duì)應(yīng)各自的數(shù)據(jù)采集通道。

在X射線(xiàn)源130緊密布置的情況下，X射線(xiàn)接收裝置140可能會(huì)出現(xiàn)重疊，此時(shí)，需要使相鄰的X射線(xiàn)接收裝置140在徑向上稍微分離，以能夠?qū)崿F(xiàn)重疊的情形。

所述X射線(xiàn)源130和所述多個(gè)X射線(xiàn)接收裝置140能夠隨所述轉(zhuǎn)動(dòng)支撐裝置120一致轉(zhuǎn)動(dòng)。

在圖1中，所述轉(zhuǎn)動(dòng)支撐裝置120是滑環(huán)，并且所述X射線(xiàn)源130和所述X射線(xiàn)接收裝置140布置在所述滑環(huán)的圓周上，且相對(duì)應(yīng)的X射線(xiàn)源130和X射線(xiàn)接收裝置140(例如，X射線(xiàn)源130-1和X射線(xiàn)接收裝置140-1)相對(duì)地位于所述圓周的圓心的兩側(cè)。

在一個(gè)實(shí)施例中，在檢測(cè)狀態(tài)下，所述滑環(huán)的圓周的圓心與所述檢測(cè)空間150的中心一致。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述螺旋CT設(shè)備100還包括處理器(未示出)。優(yōu)選地，所述處理器與所述X射線(xiàn)接收裝置140連接，用于對(duì)所采集的X射線(xiàn)信號(hào)進(jìn)行處理并重建待檢對(duì)象的三維圖像。其中，所述處理器在對(duì)所述三維圖像進(jìn)行重建時(shí)利用線(xiàn)性?xún)?nèi)插法。

具體地，對(duì)于螺旋CT掃描，由于任意一個(gè)掃描軸的層面投影數(shù)據(jù)均不完整，如果直接重建將導(dǎo)致容積偽影，必須采用Z軸(比如檢測(cè)臺(tái)水平移動(dòng)的方向?yàn)閆軸)插值，如180度或360度線(xiàn)性?xún)?nèi)插法。以最常用的180度線(xiàn)性?xún)?nèi)插法為例，假定插值位置為Z_img，數(shù)據(jù)采集位置為Z(α)，相距該采樣點(diǎn)180°的位置為Z(α+π)，則180°線(xiàn)性插值后的投影數(shù)據(jù)為：

p_img(n，m)＝ω₁p(n，m)+ω₂p(n+N_p，π，m)

其中，p(n,m)為第n個(gè)投影角度下第m個(gè)探測(cè)器晶體采集到的數(shù)據(jù)，p(n+N_p，π，m)為與之相距180°的投影數(shù)據(jù)。插值系數(shù)ω₁和ω₂分別為：

對(duì)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行線(xiàn)性?xún)?nèi)插處理后，可利用圖像重建算法重建三維圖像，如濾波反投影(FBP)重建方法，或者在FBP算法基礎(chǔ)上結(jié)合迭代有序子集最大期望值法(OSEM)或代數(shù)迭代算法(ART)等重建方法。

在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)所述X射線(xiàn)接收裝置140中的兩個(gè)相鄰的X射線(xiàn)接收裝置140(例如，圖1中的X射線(xiàn)接收裝置140-1和140-2)的覆蓋范圍重疊時(shí)，采用壓縮感知技術(shù)對(duì)重疊區(qū)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

具體地，以圖1中所示的情況為例，并采用多排探測(cè)器作為X射線(xiàn)接收裝置140，由于X射線(xiàn)源130具有一定尺寸，兩個(gè)靶點(diǎn)不可能完全重合，要使射線(xiàn)覆蓋整個(gè)被測(cè)物，不可避免地會(huì)使X射線(xiàn)接收裝置140-1和140-2出現(xiàn)部分重疊(如圖1所示)。這部分重疊數(shù)據(jù)無(wú)法采用傳統(tǒng)的圖像重建算法(如FBP)，一是由于X射線(xiàn)被吸收時(shí)遵循指數(shù)衰減規(guī)律，重疊投影數(shù)據(jù)可看成多個(gè)指數(shù)函數(shù)的和，不能“無(wú)損”地展開(kāi)為有限長(zhǎng)度的線(xiàn)性函數(shù)；二是因?yàn)槿魧⒈粰z物離散化，則重疊投影數(shù)據(jù)使得成像系統(tǒng)欠定，無(wú)法得到正確的解。對(duì)此，需要采用一定的處理，如上文所述的壓縮感知技術(shù)。在滿(mǎn)足數(shù)據(jù)稀疏性和隨機(jī)采樣的條件下，可使用遠(yuǎn)少于Nyquist采樣頻率的數(shù)量恢復(fù)圖像質(zhì)量。由于原始圖像具有稀疏性，投影數(shù)據(jù)可表示為：

式中，N_b和N_r分別為重疊區(qū)域的探測(cè)器晶體數(shù)目和一周掃描的投影角度；f為二維圖像矩陣，向量M_1,2為第1或2個(gè)X射線(xiàn)源對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)矩陣，元素M_l,m,r(l＝1,2；m＝1,2,...,N_b；r＝1,2,...,N_r)為第l個(gè)X射線(xiàn)源發(fā)出第r個(gè)投影角度下，第m個(gè)探測(cè)器接收到的射線(xiàn)與被測(cè)物相互作用的情況，一般指對(duì)應(yīng)像素與X射線(xiàn)交線(xiàn)的長(zhǎng)度。

對(duì)于稀疏性圖像，可將待重建的圖像首先轉(zhuǎn)化為梯度圖像，再最小化此梯度圖像的l₁模。如此就將圖像重建過(guò)程轉(zhuǎn)化為一個(gè)約束條件下的非線(xiàn)性最優(yōu)化問(wèn)題，可通過(guò)迭代重建算法、梯度下降法或凸集映射法等來(lái)求解。

圖2示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的根據(jù)CT設(shè)備獲得的投影數(shù)據(jù)重建三維圖像的方法200的流程圖。所述CT設(shè)備并不限于本公開(kāi)實(shí)施例中所描述的螺旋CT設(shè)備(如上文中參照?qǐng)D1所描述的)，只要該CT設(shè)備中包括多對(duì)X射線(xiàn)源和X射線(xiàn)接收裝置即可。在下文中，為了描述方便起見(jiàn)，在對(duì)方法200的細(xì)節(jié)進(jìn)行解釋說(shuō)明時(shí)，將采用圖1中所示出的CT螺旋來(lái)例示。

具體地，所述方法200開(kāi)始于步驟S210，其中，通過(guò)多對(duì)X射線(xiàn)源和X射線(xiàn)接收裝置中的每一對(duì)X射線(xiàn)源和X射線(xiàn)接收裝置獲得相應(yīng)的投影數(shù)據(jù)。然后，在步驟S220中，對(duì)每一對(duì)X射線(xiàn)源和X射線(xiàn)接收裝置所獲得的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插處理。最后，在步驟S230中，基于經(jīng)過(guò)內(nèi)插處理的投影數(shù)據(jù)，利用圖像重建算法重建三維圖像。其中，在步驟S230中，針對(duì)兩對(duì)具有重疊投影部分的X射線(xiàn)源和X射線(xiàn)接收裝置，用于兩對(duì)X射線(xiàn)源和X射線(xiàn)接收裝置的經(jīng)過(guò)內(nèi)插處理的投影數(shù)據(jù)中與該重疊投影部分相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)的圖像重建算法與用于其他部分的圖像重建算法不同。

在步驟S210中，通過(guò)多對(duì)X射線(xiàn)源和X射線(xiàn)接收裝置中的每一對(duì)X射線(xiàn)源和X射線(xiàn)接收裝置獲得相應(yīng)的投影數(shù)據(jù)。以圖1中所示的螺旋CT結(jié)構(gòu)100為例，X射線(xiàn)源130-1和130-2分別發(fā)射X射線(xiàn)，并且X射線(xiàn)接收裝置140-1和140-2分別接收穿過(guò)待檢測(cè)對(duì)象的X射線(xiàn)，分別得到相應(yīng)的投影數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，像圖1中所示的情形一樣，兩個(gè)X射線(xiàn)源130-1和130-2的覆蓋范圍包括了整個(gè)檢測(cè)空間(不光是直面所對(duì)應(yīng)的維度，在與紙面垂直方向上分布的各個(gè)層上也是如此)，從而利用X射線(xiàn)源130-1和130-2和X射線(xiàn)接收裝置140-1和140-2的數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)待測(cè)對(duì)象三維圖像的再現(xiàn)。

在步驟S220中，對(duì)每一對(duì)X射線(xiàn)源和X射線(xiàn)接收裝置所獲得的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插處理。在一個(gè)實(shí)施例中，所述內(nèi)插處理是線(xiàn)形內(nèi)插法。仍以圖1所示的螺旋CT為例，由于任意一個(gè)掃描軸的層面投影數(shù)據(jù)均不完整，需要利用已有的數(shù)據(jù)通過(guò)插值的方式來(lái)填充間隙在已有數(shù)據(jù)之間的空白區(qū)域，從而避免重建時(shí)出現(xiàn)容積偽影。上文中，在描述圖1時(shí)，已經(jīng)對(duì)示例性的插值方法進(jìn)行了描述，在此不再贅述。

通過(guò)內(nèi)插處理豐富后的投影數(shù)據(jù)將用于在下一步驟中進(jìn)行重建。

在步驟S230中，基于經(jīng)過(guò)內(nèi)插處理的投影數(shù)據(jù)，利用圖像重建算法重建三維圖像。這里，圖像重建算法可以是傳統(tǒng)的圖像重建算法，如FBP。然而，需要考慮的一點(diǎn)是，兩對(duì)相鄰的X射線(xiàn)源和X射線(xiàn)接收裝置的投影很有可能會(huì)發(fā)生重疊，針對(duì)發(fā)生重疊的區(qū)域，傳統(tǒng)圖像重建算法不再適用，即，針對(duì)重疊區(qū)域，需要采用與傳統(tǒng)圖像重建算法不同的算法，比如，利用壓縮感知技術(shù)。在上文中針對(duì)圖1進(jìn)行描述時(shí)，已經(jīng)對(duì)用于重疊區(qū)域的示例算法進(jìn)行了描述，在此同樣不再贅述。

應(yīng)該理解的是，方法200中同樣可以包括傳統(tǒng)三維圖像重建方法中所包括的其他常規(guī)步驟，比如，圖像降噪平滑、圖像校正、偽影區(qū)域重建等。

比如，圖3示出了基于圖1所示的螺旋CT設(shè)備實(shí)現(xiàn)的三維圖像重建方法300的一種具體示例流程圖。當(dāng)然，應(yīng)該理解的是，圖3中的各個(gè)步驟及其排列順序都只是示例性的，在其他實(shí)施例中，可以增加其他處理步驟或刪除已有的處理步驟，還可以將圖3中的步驟交換順序。

圖3所示的示例性三維圖像重建流程開(kāi)始于步驟310的數(shù)據(jù)采集，并經(jīng)過(guò)如上所述的內(nèi)插320實(shí)現(xiàn)初步圖像重建330。接下來(lái)，經(jīng)過(guò)如上所述的重疊區(qū)域處理步驟340。需要指出的是，在這里雖然將初步重建330和重疊區(qū)域處理340示為兩個(gè)分離的步驟，但是它們同樣可以實(shí)現(xiàn)為單個(gè)步驟，即，針對(duì)不同的部分實(shí)現(xiàn)不同的處理(比如，圖2中的方法200的步驟S230那樣)。

然后，所述重建流程還在步驟350中進(jìn)行圖像降噪平滑處理，以提高信噪比。

在步驟360中，進(jìn)行圖像校正。圖像校正包括幾何校正、散射校正、束流校正、探測(cè)器增益校正和金屬偽影校正等過(guò)程。除了常用于X射線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)中的校正方法，在集裝箱檢查中不可忽略的是金屬偽影校正。金屬偽影校正最關(guān)鍵的步驟是分割出金屬偽影區(qū)域，即確定金屬區(qū)域的邊界，可用閾值法、聚類(lèi)法、邊緣檢測(cè)法、平均值法或區(qū)域生長(zhǎng)法等。

在步驟370中，進(jìn)行金屬偽影區(qū)域重建。其中，對(duì)分割出的區(qū)域前向投影，確定投影中金屬軌跡的位置。然后再進(jìn)行插值，其中，常用線(xiàn)性插值、三次樣條插值或四次多項(xiàng)式插值等，以避免諸如條紋狀偽影、彗星狀偽影等。

在步驟380中，對(duì)初步重建的圖像進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)處理。

最后，在步驟390中，以三維立體圖或特定位置的二維剖面圖等形式顯示三維結(jié)果。

以下給出采用本公開(kāi)所述的螺旋CT進(jìn)行檢查的一種典型示例性實(shí)施例：

1、首先將檢測(cè)臺(tái)降至一定高度，放置待檢對(duì)象，再升至測(cè)量高度，勻速平移至測(cè)量區(qū)域。

2、以X射線(xiàn)加速器作為射線(xiàn)源，來(lái)提供較高能量的X線(xiàn)束。加速器穩(wěn)定后，以一定頻率發(fā)出X射線(xiàn)，被對(duì)應(yīng)的探測(cè)器接收。加速器及相應(yīng)的輔助設(shè)備，安裝于滑環(huán)或支架上，與探測(cè)器裝置相對(duì)作同步旋轉(zhuǎn)。為了減小系統(tǒng)尺寸，使用多個(gè)排列較緊密的加速器，以擴(kuò)大射線(xiàn)束覆蓋空間。為了保證系統(tǒng)采集足夠的數(shù)據(jù)量并簡(jiǎn)化探測(cè)系統(tǒng)，降低系統(tǒng)成本，加速器應(yīng)采用較高的出束頻率。

3、探測(cè)器接收穿過(guò)集裝箱的X射線(xiàn)束，信號(hào)轉(zhuǎn)換后將數(shù)據(jù)發(fā)送給控制中心和數(shù)據(jù)處理模塊。在本公開(kāi)中采用多排探測(cè)器結(jié)構(gòu)，X射線(xiàn)加速器一次曝光能夠同時(shí)獲得多個(gè)層面的圖像數(shù)據(jù)，可以擴(kuò)大探測(cè)面積，減少采集時(shí)間，提高檢查效率。每個(gè)X射線(xiàn)加速器，對(duì)應(yīng)一組多排探測(cè)器，在滑環(huán)上圍繞旋轉(zhuǎn)中心勻速旋轉(zhuǎn)。各組探測(cè)器數(shù)目和規(guī)格尺寸可以相同，也可以不同，分別對(duì)應(yīng)各自的數(shù)據(jù)采集通道。

4、控制中心控制X射線(xiàn)發(fā)射裝置、探測(cè)器裝置、滑環(huán)系統(tǒng)、檢測(cè)臺(tái)和數(shù)據(jù)處理模塊的操作，通過(guò)機(jī)械控制、電器控制和安全連鎖控制等，協(xié)調(diào)整個(gè)測(cè)量過(guò)程，并將投影數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行成像。此部分可通過(guò)高性能的單個(gè)PC機(jī)實(shí)現(xiàn)，也可以是工作站或機(jī)群。

5、數(shù)據(jù)處理中心對(duì)探測(cè)器采集的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并重建物體的三維圖像。此過(guò)程包括數(shù)據(jù)內(nèi)插預(yù)處理(如180度或360度線(xiàn)性?xún)?nèi)插)、螺旋CT圖像初步重建(如FBP算法、ART算法或FBP-OSEM相結(jié)合的算法等)、多源重疊區(qū)域處理、圖像校正、金屬區(qū)域重建、圖像增強(qiáng)等。

6、最后，在顯示器上顯示被測(cè)航空箱內(nèi)物體的三維重建圖像?？蓪?shí)現(xiàn)待檢對(duì)象的三維快速無(wú)損檢查，大大提高了檢查效率，以滿(mǎn)足航空港對(duì)大量貨物快速檢查的需要。

以上的詳細(xì)描述通過(guò)使用示意圖、流程圖和/或示例，已經(jīng)闡述了眾多實(shí)施例。在這種示意圖、流程圖和/或示例包含一個(gè)或多個(gè)功能和/或操作的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，這種示意圖、流程圖或示例中的每一功能和/或操作可以通過(guò)各種結(jié)構(gòu)、硬件、軟件、固件或?qū)嵸|(zhì)上它們的任意組合來(lái)單獨(dú)和/或共同實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，本公開(kāi)的實(shí)施例所述主題的若干部分可以通過(guò)專(zhuān)用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、或其他集成格式來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，這里所公開(kāi)的實(shí)施例的一些方面在整體上或部分地可以等同地實(shí)現(xiàn)在集成電路中，實(shí)現(xiàn)為在一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序(例如，實(shí)現(xiàn)為在一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的一個(gè)或多個(gè)程序)，實(shí)現(xiàn)為在一個(gè)或多個(gè)處理器上運(yùn)行的一個(gè)或多個(gè)程序(例如，實(shí)現(xiàn)為在一個(gè)或多個(gè)微處理器上運(yùn)行的一個(gè)或多個(gè)程序)，實(shí)現(xiàn)為固件，或者實(shí)質(zhì)上實(shí)現(xiàn)為上述方式的任意組合，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本公開(kāi)，將具備設(shè)計(jì)電路和/或?qū)懭胲浖?或固件代碼的能力。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本公開(kāi)所述主題的機(jī)制能夠作為多種形式的程序產(chǎn)品進(jìn)行分發(fā)，并且無(wú)論實(shí)際用來(lái)執(zhí)行分發(fā)的信號(hào)承載介質(zhì)的具體類(lèi)型如何，本公開(kāi)所述主題的示例性實(shí)施例均適用。信號(hào)承載介質(zhì)的示例包括但不限于：可記錄型介質(zhì)，如軟盤(pán)、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、緊致盤(pán)(CD)、數(shù)字通用盤(pán)(DVD)、數(shù)字磁帶、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器等；以及傳輸型介質(zhì)，如數(shù)字和/或模擬通信介質(zhì)(例如，光纖光纜、波導(dǎo)、有線(xiàn)通信鏈路、無(wú)線(xiàn)通信鏈路等)。

雖然已參照幾個(gè)典型實(shí)施例描述了本公開(kāi)，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語(yǔ)是說(shuō)明和示例性、而非限制性的術(shù)語(yǔ)。由于本公開(kāi)能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離公開(kāi)的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋?zhuān)虼寺淙霗?quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。