[发明专利]一种高速实时X射线计算机断层扫描安检系统

说明书

本发明提出的高速实时X射线计算机断层扫描安检系统，利用最新发展的稀疏角度CT原理，在尽量确保检测要求的情况下，采用组合多个固定角度的装有静态射线源和探测器的固定扫描环，代替已有的螺旋CT的旋转扫描采集数据方式，通过移动被检物体获取被检物体的3D重建图像。本发明的安检系统除了行李以外没有移动件，机构相对简单，静态的无运动的X射线源，又无检验机件及探测器的运动和噪声(仅有的是行李物品移动装置的驱动声音)；可高速实时重建出被检物体的结构图像，给出感兴趣物体密度数据和平均原子序数数据，以判断是否嫌疑爆炸物或违禁品。

技术领域

本发明涉及一种高速实时X射线计算机断层扫描安检系统，属于安全检测或安全防卫 技术领域。

技术背景

X射线成像一直是行李物品检查必不可缺少的重要手段。传统的X射线安检设备利用 X射线穿透物体发生衰减，通过投影透视和双能量成像的方式进行危险品识别(称为X射线双能量箱包检测仪)。但此方法图像存在物品影像重叠问题，在一定程度上影响了对危险品的准确识别，有相对的识别难度。近年来伴随着恐怖威胁的不断演变，安检关注重点也由以往的金属刀具、枪支等逐渐扩展到爆炸物、液体等有机危险品的检查。这类具有密度低、形状不固定等特点的特异物质，在X射线透视图像上很难辨识。传统的检测技术已 经不能完全适应安检的发展需要。

X射线计算机断层扫描(CT)技术源于医疗检查病人的病情，是一种先进的非损坏性 探测评估技术。它通过对目标物体进行多角度的投影透视扫描，利用三维重建算法，能够 获取被检查物体的尺寸、形状、位置排列、内部结构及密度信息，因此在医疗、工业及新兴的爆炸物检测等领域有着广泛应用。例如美国专利US2013/00070062A1，采用CT技术的爆炸物检测装置，具有很强的密度分辨能力和空间分辨能力。由于大部分的爆炸物的密度是确定的并集中于一个特定的区域内，结合其空间形状信息，CT可以准确地判断并定位行李中隐藏的爆炸物。CT装置可将测量所得的可疑物的(密度和双能量技术提供的有效原子序数)参数值与事先预存在数据库中的已知爆炸物的(密度值、有效原子序数)的数值进 行对比。一旦发现两者相符就发出警报，实现智能分析及报警功能。这一功能预期是除了 三维图像之外，选择以CT技术替代传统X射线透射成像技术技术的重要因素。CT技术的 突出优势，使其逐渐成为各类安检应用的最近的最好的选择。在欧盟最新的行李检测设备 技术标准中，螺旋CT型安检设备是目前唯一能够通过ECAC标准3这一最高等级认证的安 检技术，开拓了公共安检的崭新局面。

已有的螺旋CT是由X射线源和射线阵列探测器构成一个环状整体，将被检测的物体 置于环的中间，环体做360°旋转测量，并将测量数据重建出被检物体的一个断层的内部结构。再相对移动环体和物体位置，测量第二个断层，以此类推得出物体的整个结构分布。螺旋CT首先应用于医疗诊断，进而其应用范围推广至航天，安防，及无损检测等部门， 已成为一种广泛应用的检测工具。但是，这种螺旋CT技术也有它的不足之处，即设备复 杂庞大，价格又十分昂贵，是不能够大范围普及进行安装的，而且对爆炸物也不能达到4 σ的精准无误判断。此外，其检测速度也时常不能完全满足现场要求，即实时使用还存在 速度限制。

发明内容

本发明的目的是提出一种高速实时X射线计算机断层扫描安检系统，改进已有X射线 计算机断层扫描行李箱包安检系统的结构，基于使用静态稀疏角度CT技术来代替螺旋CT 技术，减少技术的复杂性，大幅度提高检测速度，降低成本，实现对检测箱包行李的快速高质量检测，用于面对日益严峻的公共安全问题的挑战。

本发明提出的高速实时X射线计算机断层扫描安检系统，由N个环形圆盘扫描单元组 成，N个环形圆盘单元的扫描方向沿轴向通道圆周均匀分布，每个环形圆盘扫描单元包括 X射线发生器、准直器、环状支撑体、检测行李通道和探测器，所述的X射线发生器置于环状支撑体的一侧，X射线源置于X射线发生器中；所述的准直器平行放置于环状支撑体上；所述的探测器置于环状支撑体上相对X射线发生器的另一侧，X射线通过准直器穿过 环状支撑体中间的检测行李通道，然后射入探测器，由探测器接收穿透射线信号，通过对 检测行李进行扫描和图像重建处理，得到被捡物品的断层成像。