[发明专利]一种正交直线扫描的CL成像系统及分析方法

说明书

本发明涉及一种正交直线扫描的CL成像系统及分析方法，属于扫描成像领域。X射线源位于最底端，具有两个自由度即左右和上下移动并向上发射锥束X射线；载物台位于X射线源上方，能实现平面平移运动以及旋转运动；平板探测器位于载物台上方，具有两个自由度即左右和上下移动并同步接收衰减后的X射线。本方法包括：第一步，物体固定不动，平板探测器和射线源沿滑轨相对平行运动，采集一组投影数据。第二步，物体在载物台平面内旋转90度后，平板探测器和射线源同样的采取相对平行运动并采集第二组投影数据。本发明可根据检测需求调节放大比和视场大小，适应不同的检测需求。采用正交直线CL扫描，可获得两个方向的CL分辨能力。

技术领域

本发明属于扫描成像领域，涉及一种正交直线扫描的CL成像系统及分析方法。

背景技术

近年来，X射线计算机分层扫描成像技术的研究和发展令人瞩目。典型的CL系统主要包括三部分：X射线源、探测器及载物台。检测对象放置于X射线管和平板探测器之间的载物台上，由X射线管产生的X射线经过物体衰减后被探测器收集储存。其特点在于，扫描的对象是平板状的物体，CL系统采用非同轴方式扫描，X射线沿与板状样本平面法线成一定角度的方向穿过，通过X射线源和探测器同步旋转运动或者做简单的相对平行运动，实现多角度对样本进行扫描，采集投影数据用于图像重建。CL技术本质上是一种非同轴扫描的有限角度投影的CT技术，它属于非精确重建，通过对构件的不完全扫描，实现对其内部结构形态及缺陷的层析检测。

在过去的几十年中，针对不同应用新型CL系统或方法相继被提出。2013年，Sechopoulos等研发了一种应用于医学领域的胸部计算机分层成像系统(digital breasttomosynthesis,DBT)；在工业领域，也有很多不同的CL系统被提出。1995年，Zhou等研发了一种用于检测大型或平板构件的X源CL系统，并实验检测印刷电路板和焊缝，得到较好的结果；2010年，Maisl等介绍了CL在轻质量构件检测方面的应用；2012年，Que等建立了一套具有新扫描结构的CL系统，并通过计算机模拟研究代数重建算法(ART)在CL成像中的应用；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，通过移动射线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；闫镔等解决了对长物体、宽物体和大物体的大视的成像问题；2015年，Liu等在公开号为CN105319225A，CN103196929A的中国发明专利中提出了一种工业CL成像系统，该方法实现了对长宽尺度大，厚度薄的板状大物体的检测。但其存在一些不足：系统C形臂曲率确定，射线源位置固定不变，导致系统射线源到平板探测器轨迹的距离不可调，从而视场(Field of View,FOV)不可变，导致系统灵活性不高；虽然这些系统在医学和工业领域的应用都获得了较好的结果，然而他们都没有聚焦系统结构复杂度、成本等。另外传统的直线扫描CL系统仅采用单次扫描获取投影数据，由于获得的投影数据有限，重建图像分辨力有待提高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种正交直线扫描的CL成像系统及分析方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种正交直线扫描的CL成像系统，该系统包括平板探测器y方向运动机构、平板探测器x方向扫描运动机构、平板探测器、载物台、检测对象、检测对象z方向运动机构、检测对象x方向运动机构、射线源y方向运动机构、X射线源、射线源x方向扫描运动机构、系统框架和计算机；

计算机用于控制整个成像系统的运动、X射线源的开关以及接收分析成像数据，系统框架用于支撑整个成像系统，设水平方向为x方向，竖直方向为y方向，垂直于xy平面的方向为z方向；

所述平板探测器y方向运动机构驱动平板探测器沿y方向移动，平板探测器x方向运动机构驱动平板探测器沿x方向移动；