[发明专利]使用光学相机对X射线成像系统的定位

说明书

本发明题为使用光学相机对X射线成像系统的定位。在一个实施方案中，本发明提供了一种用于包括光学相机的x射线检查系统的导航校准的方法。该方法采用新颖二维校准体模。校准体模可用于验证相机图像内的位置与x射线束轴之间的导航校准。校准体模可进一步用于识别和补偿不正确的导航校准。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年9月23日提交并且名称为“使用光学相机对X射线成像系统的定位(Positioning Of X-Ray Imaging System Using An Optical Camera)”的美国临时专利申请号63/082,178的权益，该美国临时专利申请的全文据此以引用方式并入本文。

背景技术

非破坏性测试(NDT)是一类可用于在不引起损坏的情况下检查目标的特性以确保被检查的目标的特性满足所需规格的分析技术。NDT在采用不易于从其周围环境(例如，管道或焊缝)移除的结构或者其中故障将是灾难性的行业中是有用的。出于该原因，NDT可用于许多行业，诸如航空航天、发电、油气输送或精炼。

放射线检验是采用x射线或γ射线来检查所制造的部件的内部结构以识别瑕疵或缺陷的NDT技术。然而，将从x射线源生成的x射线束准确地引导至目标上的期望位置以供检查可能是有挑战性的。

发明内容

为了解决这个问题，已经开发出包括光学相机的x射线测试系统。这些系统允许用户选择光学相机的视野内的位置，并且随后移动x射线源，使得由x射线源生成的x射线束的轴线位于所选择的目标位置处。

以这种方式成功定位x射线源需要知道光学相机的视野内的任何位置与x射线束轴之间的平面内偏移。这样的知识可通过校准程序获得。然而，现有x射线测试系统的校准可能易于出错。例如，现有x射线测试系统可采用单个参考标记进行校准。在仅使用单个参考点进行校准的情况下，可能难以识别何时发生校准误差。因此，校准误差可能未被检测到，从而损害x射线检查数据的准确性。

在一个实施方案中，提供了用于x射线检查系统的导航校准的方法。该方法可包括将校准体模安装在可移动台上。校准体模的第一表面可以是大致平面的，并且其可包括在其上示出的光学可见图案。该图案可包括不同大小的多个多边形，其中多个多边形中的第一多边形在多个多边形中的第二多边形内嵌入并居中。图案还可包括在校准体模的中心处的中心标记。图案还可包括在多个多边形中的一个多边形的顶点处的顶点标记。顶点标记的物理位置可从中心标记的物理位置偏移第一方向上的预定第一偏移距离和第二方向上的预定第二偏移距离。第一方向和第二方向可位于第一表面的平面中，并且它们可彼此正交。该方法还可包括在图形用户界面(GUI)内显示光学摄像机的视野的图像序列和覆盖在该图像序列上的十字准线。该方法可另外包括将可移动台移动到第一位置。校准体模可位于摄像机的视野内，使得十字准线中心与GUI内的中心标记对准。该方法可另外包括当可移动台位于第一位置处时确定校准比率，该校准比率被定义为图像序列内的每个像素的物理距离。该方法还可包括接收顶点标记的物理位置。该方法还可包括通过在第一方向上移动第一偏移距离并在第二方向上移动第二偏移距离来将可移动台从第一位置移动到第二位置。该方法可另外包括在第二位置处测量在GUI内的预定顶点标记的像素位置与GUI内的十字准线中心的像素位置之间在第一方向和第二方向上的相应第一像素差。该方法还可包括基于第一方向和第二方向上的第一像素差与阈值之间的比较来输出校准状态。

在另一个实施方案中，确定校准比率可包括接收第一多边形和第二多边形中的一者的预定边的物理长度，测量预定边在GUI内在其上延伸的像素数量，以及获取预定边的物理长度与所测量的像素数量的比率。

在另一个实施方案中，该方法还可包括当第一像素差各自小于或等于阈值时通告表示成功校准状态的第一通知。

在另一个实施方案中，当第一像素差各自小于或等于阈值时，摄像机的视野的光轴可与GUI内的十字准线的像素位置大致相交。