[发明专利]一种实现板状样品高分辨率大视野CL成像的扫描方法

说明书

本发明提出一种实现板状样品高分辨率大视野CL成像的扫描方法。本方法包括步骤：输入参数，调整并确认拼接子图像的数目及方式，数据采集过程，数据拼接，输出结果等。采用在高放大比条件下对板状样品分块扫描采集投影数据，利用正方形“田字格”或六边形“蜂窝状”方式进行图像拼接的方法，最终得到大面积板状样品的高分辨率大视野断层图像。

技术领域

本发明涉及一种X-射线计算机分层扫描成像(computed laminography)技术，尤指一种用于对板状样品进行高分辨率、大视野断层成像，属于X射线CT成像检测的实现板状样品高分辨率大视野CL成像的扫描方法。

背景技术

计算机断层扫描成像技术(CT-computed tomography)经过半个多世纪的发展，在医疗、工业、安全检查等领域发挥着重要的作用。由于医用CT的检测对象基本上是人体或器官，其形态特征和密度信息有特定的规律和范围，且检测精度只需达到医学诊断精度要求即可，但因为射线对人体有害，目前医用CT主要研究方向之一是如何在保证精度要求的前提下提高扫描效率，降低病人的辐射剂量。与医用CT相比，工业CT的检测对象非常广泛，从微米级的集成电路到超过一米的大型工件，从低密度样品到高原子序数的重金属材料等；除此之外，检测目的包括缺陷探测、尺寸测量、结构检测等各不相同。这就使得不同用途的工业CT系统所用的射线源、射线探测器和系统结构甚至外形等各有不同。

常规锥束CT受扫描视野的限制，一般情况下要求检测样品的大小必须在扫描视野范围内。如果样品过大，需要适当降低放大比，牺牲图像的分辨率来完成扫描。近年来，为了解决常规CT大视野扫描成像的问题，公开号为CN101135655A，名称为“锥束CT对大物体成像的分块扫描重建和空间拼装方法”的中国发明专利申请中，提出了一种对大物体进行分块扫描，对截断数据进行边界外延填补后局部体积重建，再拼装得到大物体的断层成像的方法。公开号为CN1643371A，名称为“成像大视野物体的系统和方法”的中国发明专利申请中，提出了一种成像装置，通过移动源和探测器的位置实现“多扫描轨道”扫描物体，最终实现对大于探测器视野的物体进行成像。公开号为，CN101427924A，名称为“分段锥形束CT图像通过拼接获得完整解剖图像的方法”的中国发明专利申请中提出了一种分段锥形束扫描，并通过拼接获得完整解剖图像的方法，该方法适用于扫描对象为长圆柱结构的物体。闫镔等在其撰写的《锥束CT超视野成像重建算法综述》论文中，介绍了近年来超视野重建算法的发展过程和发展现状，其对超视野物体进行了分类：长物体、宽物体和大物体。以上提出的方法虽然在一定程度上解决了某些长物体和大物体的大视野成像问题，但是对于既是长物体，也是宽物体，即长宽尺度大、厚度薄的板状大物体，并没有提出解决方案。

实际应用中，诸多的平板状物体，如多层印刷电路板、航空航天器上的蜂窝胶接板、太阳能电池板、板状化石等物体，由于其长宽尺度大，厚度薄的特点，在常规工业CT中因X射线可能沿长轴方向无法穿透样品而无法进行断层扫描。X射线计算机分层扫描成像技术(CL-computed laminography)与X射线计算机断层扫描成像技术(CT-computedtomography)相比，其特点在于，X射线在厚度方向穿透物体，有利于检测平板状的物体。图1是一种CL系统的扫描结构，它的优点是采用非同轴方式扫描，射线沿与板状样品法线成一定角度的方向穿过，物体与探测器同步运动，旋转扫描得到一系列的数字投影图，这种扫描方式允许样品放置在距离光源较近的位置获得较大的放大比，和更高的空间分辨率。图3是另一种CL系统的扫描结构，物体绕转轴旋转的过程中完成数据采集，与图1的方式类似。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：在CL扫描模式下，应用分块扫描的方式，采集板状大样品各个子部分的投影数据，利用相应的图像重建算法和图像拼接方式，得到样品的高分辨率大视野断层扫描图，从而实现对板状大样品的结构、缺陷检测等目的。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种实现板状样品高分辨率大视野CL成像的扫描方法，应用于一种CL系统的扫描装置，所述扫描装置包括X射线源，载物台，平板探测器，转臂，固定架；