[发明专利]一种基于多层扇束扫描的工业CT扫描方法

说明书

本发明涉及一种基于多层扇束扫描的工业CT扫描方法，属于无损检测技术领域，所述工业CT扫描方法为：令投影角度为β，X射线源和线阵探测器在Z＝Z_down扫描并采集投影数据，X射线源和线阵探测器沿着Z轴由Z＝Z_down同步平移至Z＝Z_up，采集投影数据，X射线源和线阵探测器同步旋转Δβ并沿着‑Z轴由Z＝Z_up同步平移至Z＝Z_down，采集投影数据，重复，直至投影角度满足π+2γ≤β≤2π，本发明线阵探测器和X射线源组成二维扇束扫描平面，同时，线阵探测器和X射线源在固定投影角度下平移，实现了扫描视野的纵向覆盖，本发明所述扫描方法的旋转角度不超过360°即可完成对被扫描物体的整体扫描，相比于螺旋扫描和旋转‑平移扫描，降低了线阵探测器和X射线源的旋转角度范围，进而降低了系统设计难度。

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，具体地说涉及一种基于多层扇束扫描的工业CT扫描方法。

背景技术

工业CT扫描(计算机断层扫描)视野通常用一个圆柱体表示，记为Ф×h，其中，圆柱体直径Ф表示扫描视野的横向覆盖范围，圆柱体高度h表示扫描视野的纵向覆盖范围。

目前，工业CT大视野扫描方式及重建算法研究多集中在如何扩大扫描视野的横向覆盖范围，包括探测器偏置扫描、转台偏置扫描、探测器分次扫描进行投影拼接、转台多次偏置扫描等方式。对于扩大扫描视野的纵向覆盖范围，有两种扫描方式可供选择，分别是螺旋扫描方式和旋转-平移扫描方式。实现螺旋扫描方式的常见方法有两种，一种是扫描对象作平动，同时射线源和探测器作圆周运动，比如医疗用的诊断CT；另一种是扫描对象作圆周运动，同时射线源和探测器作平动，比如工业CT。旋转-平移扫描方式与螺旋扫描方式类似，区别在于螺旋扫描方式的旋转运动与平动是同步进行，而旋转-平移扫描方式的旋转运动与平动是异步进行。

在工业无损检测领域，扫描对象由于特殊条件限制既不能作平动，也不能作圆周旋转运动，此时，需要射线源和探测器完成平动和旋转。以旋转-平移扫描方式为例，如图1所示，X射线源和线阵探测器首先在Z＝z_down处作圆周扫描，获得Z＝z_down处的断层图像；然后，如图2所示，X射线源和线阵探测器沿着Z轴平移至Z＝z_down+Δz处，再作圆周扫描，获得Z＝z_down+Δz处的断层图像，同理，可获得Z＝z_down+iΔz处的断层图像。这样，X射线源和线阵探测器需要作多次圆周旋转运动。但是，对于大尺寸和高密度扫描对象，常规X光机能量难以穿透扫描物体，需采用加速器作为X射线源，而加速器体积较大，包括水机、控制柜、高压电源、线缆等附属部件繁多，为平动和旋转增加了技术难度。

发明内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种基于多层扇束扫描的工业CT扫描方法，以扩大扫描视野的纵向覆盖范围，同时，降低X射线源旋转的技术难度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于多层扇束扫描的工业CT扫描方法，工业CT扫描装置至少包括X射线源和线阵探测器，所述工业CT扫描方法包括以下步骤：

S1：令投影角度为β，X射线源和线阵探测器在Z＝Z_down扫描并采集投影数据；

S2：X射线源和线阵探测器沿着Z轴由Z＝Z_down同步平移至Z＝Z_up，其中，平移速度为采集投影数据；

S3：X射线源和线阵探测器同步旋转Δβ；

S4：X射线源和线阵探测器沿着-Z轴由Z＝Z_up同步平移至Z＝Z_down，其中，平移速度为采集投影数据；