用于貨物和運輸容器的計算機斷層掃描系統技術方案

一種成像系統包括發射X射線或伽馬射線波束的X射線或伽馬射線源、具有多個檢測器的隧道以及可平移平臺。檢測器均接收一部分波束。可平移平臺支承貨物或運輸容器并且移動通過隧道，使得貨物或運輸容器與檢測器接收到的部分波束交叉。可平移平臺可以旋轉并且以多個角度移動通過隧道。該成像系統還可以包括計算機和圖形接口。計算機可以接收檢測器收集的信息并且可以重建貨物或運輸容器的三維圖像。圖形接口可以顯示三維圖像或從三維圖像得到的信息。根據其他實施例，用于創建三維圖像的系統可以從寬豎直波束角度接收數據并且生成并輸出三維模型。

【技術實現步驟摘要】
【專利說明】用于貨物和運輸容器的計算機斷層掃描系統 相關申請的交叉引用 本公開要求于2014年5月6日提交的美國臨時專利申請第61/989, 503號的優先 權，其整體內容通過引用合并于此。 政府許可權利 本專利技術是在美國國土安全部，采購業務辦公室，S&T采購部門資助的合同號 HSHQDC-11-C-00011下通過政府支持而進行的。美國政府在本專利技術中具有某些權利。
技術介紹
在海關和安全應用中通常使用X射線成像系統進行包括包裹、行李、郵件、貨盤、 容器、物料和諸如機械或交通工具的離散物體的貨物的篩選和檢查。在處置捆扎貨物或者 將物料搗實到托盤上或大的容器中的情況下，常常有利的是，使用X射線成像系統來檢查 或篩選貨盤和容器，而不需要將這些結構拆分成組成元件。相似地，常常有利的是，在海關、 安全或非破壞性測試應用中，篩選大的離散物體、物體的群組或者大塊物料，而不拆分或分 解。典型地，對于貨物或其他物品以及貨盤或相似尺寸的物料，使用ISOkV至450kV的范圍 中的X射線生成器的X射線成像系統用于以單視圖形式或者越來越多地以雙視圖形式獲取 投影線掃描X射線圖像。這種成像系統可以以雙能量成像能力操作，并且提供關于被成像 物料的有效原子序數和密度或厚度的某種有限信息。然而，當前的商用技術固有地受限于 物體和物料的區分，因為所提供的投影圖像信息得自沿著X射線源和各個檢測器之間的穿 過物體的視線路徑的多色頻X射線波束與所有物料的交互。因此得到的X射線投影圖像具 有有限的效用，因為圖像的給定區域中的多個物體或特征并不是相對于深度而被單獨地解 析，而是彼此覆蓋并且形成圖像集群。近來使用雙視圖X射線線掃描系統的趨勢部分地減 輕了該集群限制，其提供了額外的近正交視圖。然而，對于許多貨物、物體或物料，所關注的 內容物、組分或成分不太可能在這兩個視圖中的一個視圖中被充分隔離，以備視覺識別或 者有效地支持使用自動化系統的檢測或分析，所述自動化系統被設計成標記威脅、武器、違 禁品或其他特性。相似地，對于被設計成從雙視圖協同地充分利用獨立信息的視覺方法和 使用圖像的分析方法二者，非常難于適當地識別、檢測和分析目標物體和特性。對于視覺檢 查系統和自動化檢測或分析系統二者，典型地在用于大部分應用的適當的性能水平，不能 使用單視圖或雙視圖X射線線掃描系統來實現高的檢測或區分概率以及低的誤警報率。 對于諸如航空手提行李安全的一些篩選和檢查應用，操作系統的現有技術狀態已 進展到使用計算機斷層掃描系統來提供高解析度三維體積信息并且極大地克服了以上提 及的限制。典型地，采用了使用安裝X射線源和一個或更多個檢測器陣列的旋轉托臺的螺 旋掃描CT系統。通常多個檢測器行形成典型地約60度的檢測器弧上的部分環。在大部分 高級系統中要檢查的袋子或物品在傳送器上線性通過旋轉托臺上的孔隙，并且可以以每小 時幾百個袋子的高檢測和低誤警報性能進行篩選。然而，該技術不易于縮放成捆扎貨物或 容器貨物的尺寸。提供以充足角速度旋轉的適當的托臺孔隙和安裝高電壓和高功率X射線 生成器系統所需的機械設計是成本高昂的。 相似地，使用在與傳送器行進方向基本上正交的平面中置于檢查隧道周圍的可切 換X射線源的陣列的各種形式的用于手提行李檢查和安全的固定CT系統的開發已取得相 當大的進展。檢測器陣列可以散布在同一圖像平面中或者剛好在平面外，并且通過X射線 源之間的快速切換和預定檢測器元件的讀出來完成適用于CT重建的數據獲取。然而，這些 系統配置也不易于縮放成捆扎貨物的特性，因為對于大型篩選系統而言主要成本驅動器是 X射線生成器子組件。高電壓、高功率和可切換X射線源的陣列不是商用的，并且如果進行 開發，對于這些應用而言很可能是成本高昂的。 在當前的安全和海關X射線篩選中，成像、視覺化信息、檢測和分析能力被綁定到 所使用的系統類型。例如，對于捆扎貨物，廣泛部署的技術的當前狀態允許操作員至多以 典型地一個或兩個觀看視角來觀看投影的透射圖像，具有與上文討論的X射線透射技術相 關聯的成像和分析限制。對于手提和隨身行李，如上文所述，更精密的成像技術是可用的， 其提供3D體積CT成像，其中可以通過各種手段，包括以渲染表面形式、切片形式、易于通過 繞任意軸旋轉來操縱并且使用許多其他工具來顯示和視覺化，來觀看成像信息。這樣的系 統提供的體積3D數據還支持有效的自動化圖像分析方法，其可以突出顯示威脅、目標物體 和其他特性。然而，為手提和隨身行李提供的CT技術沒有被廣泛采用用于大的和捆扎的貨 物，主要是因為具有適當的操作特性和性能的提供這種信息所需的物理傳感器系統不能以 充分成本有效的方式獲得。 本專利技術的實施例繞開當前商用的CT篩選和檢查技術的設計限制并且提供關于超 出當前可用技術的尺寸的較大的物體和貨盤的成本有效和操作有效的三維體積成像信息。 其他實施例提供了來自CT和透射X射線成像的二維和三維數據集的改進的視覺化，以便利 物體識別和所關注的內容物、組分或成分的分析。
技術實現思路
本專利技術的一個或更多個實施例包括用于對貨物或運輸容器的內容物、組分和/或 成分成像的成像系統以及相關的方法。另外的實施例包括用于基于來自貨物或運輸容器的 圖像數據創建三維模型的系統以及相關的方法。 根據本實施例的成像系統包括發射X射線或伽馬射線波束的X射線或伽馬射線 源、具有多個檢測器的隧道、以及可平移平臺。檢測器均接收一部分波束。可平移平臺支承 貨物或運輸容器并且移動通過隧道，使得貨物或運輸容器與多個檢測器接收到的部分波束 交叉。可平移平臺也可以旋轉并且以多個角度移動通過隧道。 該成像系統還可以包括計算機和圖形接口。當貨物或運輸容器與部分波束交叉 時，計算機可以接收來自部分波束的由多個檢測器收集的信息。計算機還可以基于該信息 重建貨物或運輸容器的三維圖像。圖形接口可以顯示三維圖像。 另外的實施例包括用于基于來自貨物或運輸容器的圖像數據，諸如多個檢測器收 集的信息中的圖像數據，創建三維模型的系統。該系統包括處理器和存儲器。存儲器存儲 用于如下操作的指令：接收表示從寬豎直波束角度收集的信息的數據，對數據進行處理以 生成三維體積模型以及輸出三維體積模型。 這些和其他實施例可以包括額外的特征，諸如下文描述的特征。【附圖說明】 本專利或申請文件包含至少一幅彩色制成的視圖。在請求并支付必要的費用之 后，官方將提供具有彩色示圖的該專利或專利申請公布的副本。 當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述將更好地理解本專利技術的這些和其他 特征和優點。這些附圖不應被解釋為限制本專利技術，而是旨在僅是說明性的。 圖1是示出本專利技術的一個實施例的整體X射線成像幾何特征和貨物運動功能的示 圖。 圖2A是在豎直橫截面中示出圖1和圖2B的中心扇形波束的X射線檢測器板布局 的示圖。 圖2B是示出圖1的X射線成像系統的準直的示圖。 圖3是示出包括貨物運動系統的圖1的實施例的自頂而下的布局的示圖。 圖4是示出包括貨物運動系統的圖3的實施例的透視圖。 圖5是圖示圖4的貨物運動系統的元件的框圖。 圖6是本專利技術的實施例的掃描處理流程圖。 圖7是示出并入區域成像檢測器的本專利技術的另一實施例的整體X射線成像幾何特 征和貨物運動功能的示圖。 圖8是示出并入與預準直器和本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于對貨物或運輸容器的內容物、組分和/或成分成像的成像系統，所述成像系統包括：X射線或伽馬射線源，被配置成分別發射X射線或伽馬射線波束；具有多個檢測器的隧道，所述多個檢測器中的每個檢測器被配置成接收所述X射線或伽馬射線波束的一部分；以及可平移平臺，被配置成支承貨物或運輸容器并且移動通過所述隧道，使得當所述X射線或伽馬射線源正在發射所述X射線或伽馬射線波束時，所述貨物或所述運輸容器與所述多個檢測器接收到的部分所述X射線或伽馬射線波束交叉；以及其中所述可平移平臺被配置成旋轉并且以多個角度移動通過所述隧道。

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：西蒙·彼得·貝德福，弗朗索瓦·扎耶克，理查德·哈德威克·穆爾，費爾南多·基維拉，
申請(專利權)人：阿斯特菲公司，
類型：發明
國別省市：美國;US