立體成像系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及福射成像領(lǐng)域，具體涉及一種單源多探測(cè)器的立體成像系統(tǒng)及其方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 安全檢查在反恐、打擊販毒走私等領(lǐng)域有十分重要的意義。世界各國(guó)對(duì)公共場(chǎng)所 的安全檢查也越來越重視，對(duì)海關(guān)集裝箱、行李物品等的檢查要求也越來越高。
[0003] 目前安全檢查W福射成像系統(tǒng)為主流，對(duì)采用線性探測(cè)器成像的普通透射圖像而 言，獲取到得數(shù)據(jù)為二維圖像，檢測(cè)圖像存在物質(zhì)深度信息丟失，圖像信息投影重疊嚴(yán)重， 影響人們對(duì)物體形狀的辨認(rèn)和識(shí)別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)或多個(gè)問題，提出了一種立體成像系統(tǒng)及其方法。
[0005] 在本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種立體成像系統(tǒng)，包括；射線源，發(fā)出多個(gè)射線扇 束；多列探測(cè)器，分別W預(yù)定的角度與所述射線源相對(duì)設(shè)置，當(dāng)被檢查物體沿著與所述射線 扇束相交的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述多列探測(cè)器分別探測(cè)相應(yīng)的射線扇束透射所述被檢查物體的 強(qiáng)度值，形成與各列探測(cè)器相對(duì)應(yīng)的透射圖像；重建裝置，將多幅透射圖像中的任何兩幅透 射圖像作為雙視角圖，計(jì)算透射圖像上物體的深度信息，對(duì)計(jì)算的深度信息進(jìn)行疊加融合， 得到被檢查物體的H維信息，進(jìn)行H維重建。
[0006] 在本發(fā)明的另一方面，提出了一種立體成像系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)包括射線源和 分別W預(yù)定的角度與所述射線源相對(duì)設(shè)置的多列探測(cè)器，所述方法包括步驟：從射線源發(fā) 出多個(gè)射線扇束；當(dāng)被檢查物體沿著與所述射線扇束相交的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述多列探測(cè)器 分別探測(cè)相應(yīng)的射線扇束透射所述被檢查物體的強(qiáng)度值，形成與各列探測(cè)器相對(duì)應(yīng)的透射 圖像；將多幅透射圖像中的任何兩幅透射圖像作為雙視角圖，計(jì)算透射圖像上物體的深度 信息，對(duì)計(jì)算的深度信息進(jìn)行疊加融合，得到被檢查物體的H維信息，進(jìn)行H維重建。
[0007] 利用具有一定角度的多列線性探測(cè)器采集到的透射圖像，進(jìn)行H維重構(gòu)，恢復(fù)透 射圖像丟失的深度信息，使被透射物品在不同視角上呈現(xiàn)一定的立體效果，便于更好地進(jìn) 行圖像分析。
【附圖說明】
[0008] 下面的附圖表明了本發(fā)明的實(shí)施方式。該些附圖和實(shí)施方式W非限制性、非窮舉 性的方式提供了本發(fā)明的一些實(shí)施例，其中：
[0009] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像獲取系統(tǒng)的俯視圖；
[0010] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像獲取系統(tǒng)的側(cè)視圖；
[0011] 圖3是描述深度信息求取過程的示意圖；
[0012] 圖4是描述探測(cè)器列方向上布局示意圖；
[0013] 圖5是描述列方向幾何校正原理的示意圖；
[0014] 圖6示出了集裝箱卡車的示意圖；
[0015] 圖7示出了箱體識(shí)別及建模的過程；
[0016] 圖8示出了車體建模的過程；
[0017] 圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)實(shí)現(xiàn)的H維重建效果的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)注意，該里描述的實(shí)施例只用于舉例 說明，并不用于限制本發(fā)明。在W下描述中，為了提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解，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)人員顯而易見的是：不必采用該些特定細(xì)節(jié)來實(shí)行本發(fā) 明。在其他實(shí)例中，為了避免混淆本發(fā)明，未具體描述公知的結(jié)構(gòu)、電路、材料或方法。
[0019] 在整個(gè)說明書中，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)或特性被包含在本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施例中。 因此，在整個(gè)說明書的各個(gè)地方出現(xiàn)的短語"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，該里使用的術(shù)語"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。
[0020] H維圖像在現(xiàn)實(shí)生活中有著廣泛的應(yīng)用，相比二維圖像，它能更好的描述現(xiàn)實(shí)場(chǎng) 景，可W獲得更加生動(dòng)的視覺效果。在福射成像領(lǐng)域，CT成像可W很好的重建物體H維結(jié) 構(gòu)，但是H維CT成像又存在掃描設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測(cè)量時(shí)間耗時(shí)較長(zhǎng)等缺點(diǎn)。因此，針對(duì)透視 圖像利用多個(gè)視角解決立體成像問題，除了具有很好的學(xué)術(shù)價(jià)值外，也有很好的應(yīng)用價(jià)值： 福射圖像多視角立體成像技術(shù)可W給出一個(gè)近似H維的圖像，利用小角度轉(zhuǎn)動(dòng)或者利用H 維顯示終端展示，給查驗(yàn)人員立體感知，提升用戶體驗(yàn)。
[0021] 針對(duì)上述問題，在本發(fā)明的實(shí)施例中，利用具有一定角度的多列線性探測(cè)器采集 到的透射圖像，進(jìn)行H維重構(gòu)，恢復(fù)透射圖像丟失的深度信息，使被透射物品在不同視角上 呈現(xiàn)一定的立體效果，便于更好地進(jìn)行圖像分析。例如，在集裝箱安檢領(lǐng)域，能夠在不開箱 的情況下，利用X射線對(duì)集裝箱進(jìn)行掃描，然后恢復(fù)其部分H維信息，利用該部分信息W全 新的展示方式，給用戶W新的看圖輔助和體驗(yàn)。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提出了一種立體成像系統(tǒng)，包括射線源、多列探測(cè)器和諸如 計(jì)算機(jī)之類的重建裝置。射線源發(fā)出多個(gè)射線扇束。多列探測(cè)器，分別W預(yù)定的角度與所 述射線源相對(duì)設(shè)置，當(dāng)被檢查物體沿著與所述射線扇束相交的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述多列探測(cè) 器分別探測(cè)相應(yīng)的射線扇束透射所述被檢查物體的強(qiáng)度值，形成與各列探測(cè)器相對(duì)應(yīng)的透 射圖像。重建裝置，將多幅透射圖像中的任何兩幅透射圖像作為雙視角圖，計(jì)算透射圖像上 物體的深度信息，對(duì)計(jì)算的深度信息進(jìn)行疊加融合，得到被檢查物體的H維信息，進(jìn)行H維 重建。
[0023] 圖1給出了圖像獲取系統(tǒng)俯視圖，圖中個(gè)視角為例，在實(shí)際應(yīng)用中可W根據(jù) 現(xiàn)實(shí)需求適當(dāng)增加視角。射線源110到左中右H列探測(cè)器120、130、140的射線扇束形成預(yù) 定的張角，例如左探測(cè)器列與中探測(cè)器列之間成角度e，右探測(cè)器列與中探測(cè)器列之間同 樣成角度e，通過掃描得到不同角度下的H幅圖像。中間的射線在X射線的主束方向，左右 射線對(duì)稱分布在主束方向兩側(cè)。本發(fā)明的實(shí)施例WH個(gè)視角為例，在X射線主束方向的兩 側(cè)可W對(duì)稱的增加成對(duì)視角來構(gòu)成圖像采集系統(tǒng)。
[0024] 圖2給出圖像獲取系統(tǒng)的側(cè)視圖，該成像系統(tǒng)主要包括射線源110、準(zhǔn)直裝置（未 示出）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（未示出）等。當(dāng)被檢測(cè)的物體W-定的速度經(jīng)過檢測(cè)區(qū)域時(shí)，可同 時(shí)產(chǎn)生與探測(cè)器列的數(shù)目相對(duì)應(yīng)的多幅圖像，也就是圖像的數(shù)目和探測(cè)器列數(shù)目相同。在 該種成像模型中，可W建立適當(dāng)?shù)膮⒖甲鴺?biāo)系，對(duì)獲取的多視角圖進(jìn)行H維重建和多視角 查看。
[0025] 圖3展示了利用兩個(gè)視角圖求取深度信息的原理。不同深度的物體在兩幅圖像中 會(huì)有一定的位置差，通過該個(gè)位置差即可提取深度信息。設(shè)有不同深度的A，B兩點(diǎn)，在右探 測(cè)器掃描圖像中B在A右，在左探測(cè)器掃描圖像中B在A左，兩點(diǎn)的相對(duì)位置差為L(zhǎng)由L和 張角a可W得到A，B兩點(diǎn)深度差H:
[0026]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種立體成像系統(tǒng)，包括： 射線源，發(fā)出多個(gè)射線扇束； 多列探測(cè)器，分別以預(yù)定的角度與所述射線源相對(duì)設(shè)置，當(dāng)被檢查物體沿著與所述射 線扇束相交的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述多列探測(cè)器分別探測(cè)相應(yīng)的射線扇束透射所述被檢查物體 的強(qiáng)度值，形成與各列探測(cè)器相對(duì)應(yīng)的透射圖像； 重建裝置，將多幅透射圖像中的任何兩幅透射圖像作為雙視角圖，計(jì)算透射圖像上物 體的深度信息，對(duì)計(jì)算的深度信息進(jìn)行疊加融合，得到被檢查物體的三維信息，進(jìn)行三維重 建。
2. 如權(quán)利要求1所述的立體成像系統(tǒng)，其中，所述重建裝置基于不同深度的物體在兩 幅圖像之間的位置差來計(jì)算深度信息。
3. 如權(quán)利要求1所述的立體成像系統(tǒng)，其中，所述重建裝置利用計(jì)算的深度信息z對(duì)x 和y坐標(biāo)進(jìn)行校正。
4. 如權(quán)利要求1所述的立體成像系統(tǒng)，其中，所述多列探測(cè)器均為L(zhǎng)形臂架，所述重建 裝置利用下式對(duì)探測(cè)器列方向上的分辨率進(jìn)行校正：
其中，S表示探測(cè)器列方向尺寸，N表示探測(cè)器列中探測(cè)模塊的個(gè)數(shù)，D表示射線源到射 線主束方向探測(cè)器模塊距離，AD表示其他探測(cè)器模塊相對(duì)于主束方向探測(cè)器模塊的距離 變化。
5. 如權(quán)利要求1所述的立體成像系統(tǒng)，其中，所述重建裝置如下計(jì)算深度信息： 設(shè)有不同深度的A，B兩點(diǎn)，在右探測(cè)器掃描圖像中B在A右，在左探測(cè)器掃描圖像中B在A左，兩點(diǎn)的相對(duì)位置差為L(zhǎng)，由L和張角a可以得到A，B兩點(diǎn)深度差H:
〇
6. 如權(quán)利要求1所述的立體成像系統(tǒng)，其中，所述重建裝置基于多幅透射圖像中的一 幅透射圖像來識(shí)別箱體，確定箱體的位置，并且對(duì)所述箱體進(jìn)行三維建模。
7. -種立體成像系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)包括射線源和分別以預(yù)定的角度與所述射線源 相對(duì)設(shè)置的多列探測(cè)器，所述方法包括步驟： 從射線源發(fā)出多個(gè)射線扇束； 當(dāng)被檢查物體沿著與所述射線扇束相交的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述多列探測(cè)器分別探測(cè)相應(yīng) 的射線扇束透射所述被檢查物體的強(qiáng)度值，形成與各列探測(cè)器相對(duì)應(yīng)的透射圖像； 將多幅透射圖像中的任何兩幅透射圖像作為雙視角圖，計(jì)算透射圖像上物體的深度信 息，對(duì)計(jì)算的深度信息進(jìn)行疊加融合，得到被檢查物體的三維信息，進(jìn)行三維重建。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，基于不同深度的物體在兩幅圖像之間的位置差來 計(jì)算深度信息。
9. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，利用計(jì)算的深度信息z對(duì)x和y坐標(biāo)進(jìn)行校正。
10. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述多列探測(cè)器均為L(zhǎng)形臂架，利用下式對(duì)探測(cè)器 列方向上的分辨率進(jìn)行校正：
其中，S表示探測(cè)器列方向尺寸，N表示探測(cè)器列中探測(cè)模塊的個(gè)數(shù)，D表示射線源到射 線主束方向探測(cè)器模塊距離，AD表示其他探測(cè)器模塊相對(duì)于主束方向探測(cè)器模塊的距離 變化。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，如下計(jì)算深度信息： 設(shè)有不同深度的A，B兩點(diǎn)，在右探測(cè)器掃描圖像中B在A右，在左探測(cè)器掃描圖像中B在A左，兩點(diǎn)的相對(duì)位置差為L(zhǎng)，由L和張角a可以得到A，B兩點(diǎn)深度差H:
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種立體成像系統(tǒng)及其方法。該系統(tǒng)包括：射線源，發(fā)出多個(gè)射線扇束；多列探測(cè)器，分別以預(yù)定的角度與所述射線源相對(duì)設(shè)置，當(dāng)被檢查物體沿著與所述射線扇束相交的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述多列探測(cè)器分別探測(cè)相應(yīng)的射線扇束透射所述被檢查物體的強(qiáng)度值，形成與各列探測(cè)器相對(duì)應(yīng)的透射圖像；重建裝置，將多幅透射圖像中的任何兩幅透射圖像作為雙視角圖，計(jì)算透射圖像上物體的深度信息，對(duì)計(jì)算的深度信息進(jìn)行疊加融合，得到被檢查物體的三維信息，進(jìn)行三維重建。利用具有一定角度的多列線性探測(cè)器采集到的透射圖像，進(jìn)行三維重構(gòu)，恢復(fù)透射圖像丟失的深度信息，使被透射物品在不同視角上呈現(xiàn)一定的立體效果，便于更好地進(jìn)行圖像分析。
【IPC分類】G01B15-04, G01V5-00
【公開號(hào)】CN104567758
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310521748
【發(fā)明人】陳志強(qiáng), 屠卓文, 李亮, 趙自然, 張多坤, 彭志, 崔錦, 林東
【申請(qǐng)人】同方威視技術(shù)股份有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年10月29日
【公告號(hào)】EP2869094A1, US20150117602, WO2015062352A1