移動式背散射成像安檢設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種移動式背散射成像安檢設備，包括：背散射掃描裝置(2)、探測器(3)、控制器(4)和可移動平臺(1)，該可移動平臺承載所述背散射掃描裝置、所述探測器和所述控制器，并且能夠相對于所述被檢測物體移動；其中，背散射掃描裝置為包括多個出射靶點(201)的分布式X射線源，多個出射靶點中的每個能夠獨立地發射射線束；并且其中，背散射掃描裝置、所述探測器和所述控制器在與所述可移動平臺一起相對于所述被檢測物體移動的過程中，對所述被檢測物體進行掃描和安全檢查。
【專利說明】移動式背散射成像安檢設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種背散射成像技術，尤其涉及一種移動式背散射成像安檢設備及方法。
【背景技術】
[0002]現有的用于對車輛等的內部進行檢查的移動式的X射線背散射檢查設備一般包括射線源和探測器，其中，射線源一般為單點式大張角源，其射線經過旋轉調制機構形成筆束，在被檢物體表面進行逐點掃描；探測器具有一定的空間尺寸，以便接收較大空間范圍內的散射信號。
[0003]現有移動式的X射線背散射檢查設備中，對射線進行調制并形成掃描的飛點掃描機構一般使用輪式飛點掃描機構。通過在大張角源外側設置具有調制孔的滾輪形成筆形射線束，隨著滾輪的旋轉利用筆形射線束在被掃描物體表面形成一維掃描。在使用輪式飛點掃描機構的設備中，飛點機構在被檢測物體表面所形成的射線光斑的尺寸和空間分布，會隨著調制張角發生變化，特別是在大張角處發生畸變。因此對射線源張角有一定限制。同時為了保證成像范圍，對射線源到被掃描物體表面的距離有一定要求。
[0004]此外，對于射線源和探測器耦合為一個整體的移動式系統，射線源到被掃描物體之間的距離勢必影響探測器到被掃描物體的距離。而探測器與被掃描物體表面距離的拉大會對探測器的空間覆蓋提出要求。
[0005]基于此，本實用新型提出一種新型移動式X射線背散射成像設備和方法。
實用新型內容
[0006]本實用新型旨在解決現有技術中存在的上述問題和缺陷的至少一個方面。
[0007]本實用新型一方面提供了一種移動式背散射成像安檢設備，包括:背散射掃描裝置，該背散射掃描裝置發射用于掃描被檢測物體的射線束；探測器，該探測器接收掃描所述被檢測物體的射線束的背散射射線；控制器，該控制器對所述背散射掃描裝置進行控制，以使所述背散射掃描裝置發射用于掃描所述被檢測物體的射線束；和可移動平臺，該可移動平臺承載所述背散射掃描裝置、所述探測器和所述控制器，并且能夠相對于所述被檢測物體移動；其中，所述背散射掃描裝置包括分布式X射線源和準直器，該分布式X射線源包括多個出射靶點，所述多個出射靶點中的每個能夠獨立地發射射線束，且每個靶點出射的射線經過準直器被準直為至少一個筆形射線束；并且其中，所述背散射掃描裝置、所述探測器和所述控制器在與所述可移動平臺一起相對于所述被檢測物體移動的過程中，對所述被檢測物體進行掃描和安全檢查。
[0008]可選地，所述控制器控制背散射掃描裝置，使得在對所述被檢測物體的掃描過程中，在同一時刻所述多個出射靶點中只有一個出射靶點發射射線束。
[0009]可選地，所述控制器控制背散射掃描裝置，使得在對所述被檢測物體的掃描過程中，在同一時刻所述多個出射靶點中至少有兩個出射靶點發射射線束。
[0010]可選地，所述安檢設備還包括一個或多個測距裝置，該測距裝置用于實時測量所述探測器的背散射射線接收表面距所述被檢測物體的射線入射面之間的距離。所述控制器基于所述測距裝置測量的距離來確定多個出射靶點中同時發射筆形射線束的靶點。
[0011]可選地，所述測距裝置設置成能夠測量被檢測物體的高度，使得控制器根據檢測到的被檢測物體的高度來控制相應高度的靶點出束。
[0012]本實用新型另一方面提供了一種利用該移動式背散射成像安檢設備進行移動式背散射成像安檢的方法，包括:
[0013](a):使可移動平臺的射線出射面面向被檢測物體的待檢測表面且相距一定距離；
[0014](b):使可移動平臺沿著預定的方向相對于被檢測物體移動，且在移動過程中使可移動平臺的射線出射面平行于被檢測物體的待檢測表面；
[0015](c):所述控制器控制所述背散射掃描裝置，使多個出射靶點按照預定的順序依次出射筆形射線束，以完成所述被檢測物體上與所述多個出射靶點相對應的一列飛點的掃描，并得到該列飛點的像素數據；
[0016](d):隨著所述可移動平臺相對于所述被檢測物體的移動，利用所述背散射掃描裝置逐列掃描所述被檢測物體的待檢測區域，所述控制器根據每列飛點的像素數據拼接出整個被檢測區域的圖像。
[0017]可選地，在所述步驟(C)中，控制器根據所述測距裝置測得的距離控制所述背散射掃描裝置，使得在同一時刻有一個以上的靶點發射筆形射線束。
[0018]可選地，所述測距裝置(設置成能搞測量被檢測物體的高度，所述控制器根據被檢測物體的高度來控制相應高度的靶點出束。
[0019]可選地，在所述步驟(b)中，所述可移動平臺保持不動，所述被檢測物體按照預定的方向相對于所述可移動平臺移動。
[0020]本實用新型中，由于采用了分布式X射線源，在對物體進行逐列掃描時，每個光斑均由距離該位置最近的靶點所發射，射線束的軌跡張角較接近平行。因此，在被檢測物體物表面形成的光斑的尺寸和強度在縱向的變化較小，所形成光斑更加均勻，從而提高了被檢測物體的邊緣部分的成像質量。
[0021]此外，通過使用多點同時掃描，有效提高了對被檢測物體進行掃描的速度，從而顯著縮短了安全檢查所需的時間。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]下面的附圖表明了本技術的實施方式。這些附圖和實施方式以非限制性、非窮舉性的方式提供了本技術的一些實施例，其中:
[0023]圖1示出了根據本實用新型實施例的移動式背散射安檢設備的俯視圖；
[0024]圖2示出了根據本實用新型實施例的移動式背散射安檢設備的側視圖；
[0025]圖3示出了根據本實用新型實施例的移動式背散射安檢設備的后視圖；以及
[0026]圖4示出了根據本實用新型實施例的移動式背散射安檢設備距被檢測物體距離較遠的狀態的示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面將詳細描述本實用新型的具體實施例，應當注意，這里描述的實施例只用于舉例說明，并不用于限制本實用新型。在以下描述中，為了提供對本實用新型的透徹理解，闡述了大量特定細節。然而，對于本領域普通技術人員顯而易見的是:不必采用這些特定細節來實行本實用新型。在其他實例中，為了避免混淆本實用新型，未具體描述公知的結構、材料或方法。
[0028]在整個說明書中，對“ 一個實施例”、“實施例”、“ 一個示例”或“示例”的提及意味著:結合該實施例或示例描述的特定特征、結構或特性被包含在本實用新型至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各個地方出現的短語“在一個實施例中”、“在實施例中”、“一個示例”或“示例”不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當的組合和/或子組合將特定的特征、結構或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領域普通技術人員應當理解，這里使用的術語“和/或”包括一個或多個相關列出的項目的任何和所有組口 ο
[0029]第一實施例
[0030]如圖1-圖3所示，示出了根據本實用新型的移動式背散射成像安檢設備的一個實施例，其包括背散射掃描裝置2、探測器3、控制器4以及可移動平臺I。
[0031]如圖1-3所示，背散射掃描裝置2、探測器3、控制器4被設置在可移動平臺I上，并能夠隨著可移動平臺I一起相對于被檢測物體5移動。在該實施例中，被檢測物體5為一車輛。當然，該被檢測物體5不限于車輛，其可以是內部裝載有貨物的任何移動或固定物體。
[0032]在該實施例中，背散射掃描裝置2為分布式X射線源20，其包括多個出射靶點201，該多個靶點201沿著與可移動平臺I的行進方向(水平方向)垂直的方向(豎直方向)布置成一列。靶點的數量沒有限制，可以根據要被檢測的物體的高度進行設置。在包括多個出射靶點201的分布式X射線源20中，每個靶點都具有獨立出射射線的能力，并可由外部控制信號控制以特定的順序單獨出射射線，或幾點同時出射線。此外，該背散射掃描裝置2還包括設置在分布式X射線源前方的準直器210，該準直器可以將每個靶點出射的射線準直為至少一個筆形射線束。
[0033]在該實施例中，X射線源的每個靶點均配置有X射線進行調制作用的準直部件，準直部件在靶點前使得每個靶點出射的束通過準直部件后能夠同時出射兩束筆狀X射線，投射被檢查車輛5的兩個位置。由于該實施例為每個出射靶點設置有同時出射兩束筆狀X射線的準直部件，因而，每一次掃描實際上實現了對被檢查對象的兩次X射線投射，即進行兩次掃描，因此獲得兩次散射信號。通過對獲得的多次信號處理，可以通過一次掃描即可獲得被檢查對象的更加完整、襯度更高的像；或更高的掃描速度。
[0034]當然，也可根據實際需要，每個靶點經準直器后同時出射其他數目的射線束。
[0035]在該實施例中，控制器4對背散射掃描裝置2進行控制，使得多個靶點201按照預定的順序依次出射筆形射線束。例如，多個靶點201從上至下依次出射筆形射線束，以完成了對被檢測車輛5的待檢區域上的一列的掃描。在有些應用中，被檢測物的高度可能大于單個射線源的分布長度，在這種情況下，可以將多個分布式射線源在長度方向拼接起來，以形成需要長度的分布式射線源。
[0036]在所示實施例中，探測器3由沿豎直方向堆疊的多個探測器單元301組成。探測器單元301優選為長條狀，其較長的邊水平放置，并依其長邊兩兩貼和形成了探測器3。探測器單元301的數目可以接近射線源靶點數，也可以小于射線源靶點數。可選地，探測器單元301兩兩之間可以設置一定深度的準直片310加以隔離，有助于降低不同飛點之間散射線的相互干擾。
[0037]在該實施例中，利用該移動式背散射成像安檢設備對被檢測車輛5進行掃描時，控制器4控制多個出射靶點201，從上至下依次出射筆形射線束，完成對被檢測車輛5的待檢測區域的一列掃描，該掃描過程中每次只有一個靶點出射射線，因此，控制器4只要將每個靶點出射射線的時刻所有探測器單元301的讀數相加，就可以得到對應于該靶點的飛點的像素數據，在一列掃描完成后，得到了該列飛點的像素數據；然后，隨著可移動平臺I的行進，對被檢測車輛5的待檢測區域進行逐列掃描，最后在可移動平臺I駛過被檢測車輛5后，將每列飛點的像素數據進行拼接，得到了被檢測區域的完整圖像。
[0038]該實施例同時提供了一種移動式背散射成像安檢方法，包括以下步驟:
[0039](a):使可移動平臺I的射線出射面面向被檢測物體的待檢測表面且相距一定距離；
[0040](b):使可移動平臺I沿著預定的方向相對于被檢測物體移動，且在移動過程中使所述可移動平臺I的射線出射面平行于被檢測物體的待檢測表面；
[0041](c):控制器4控制背散射掃描裝置2，使多個出射靶點2按照預定的順序依次出射筆形射線束，以完成所述被檢測物體上與所述多個出射靶點201相對應的一列飛點的掃描，并得到了該列飛點的像素數據；
[0042](d):隨著所述可移動平臺I相對于所述被檢測物體的移動，利用所述背散射掃描裝置2逐列掃描所述被檢測物體的待檢區域，所述控制器4根據每列飛點的像素數據拼接出整個被檢區域的圖像。
[0043]在該實施例中，由于分布式射線源的靶點在空間中呈一列分布，在對物體進行逐列掃描時，每個光斑均由距離該位置最近的靶點所發射，射線束的軌跡張角較接近平行。而在單靶點源的情形中，在圖像兩端需使用較大的出射角。因此，相比使用單靶點源的情況，本實施例的包括多個出射靶點的分布式射線源在被檢測物體物表面形成的光斑的尺寸和強度在縱向的變化較小，所形成光斑更加均勻，從而提高了被檢測物體的邊緣部分的成像質量。
[0044]在該實施例中，對被檢測物體進行逐列掃描時，每次只有一個靶點出射筆形射線束(也稱為單點掃描)，可以不用考慮探測器與被檢物體之間的距離，對于每個掃描點(飛點)的散射線，都用整個探測器面積來接收。這種掃描方式的缺點是，完成掃描所需的時間較長。
[0045]第二實施例
[0046]在利用X射線對被檢測物體進行掃描時，射線在被檢側物體內部會隨著入射深度迅速衰減，因此背散射成像主要是反映被檢物體表面內淺層的結構信息，深度越深，能夠反映的信息越少。此外，對應于每一個飛點(即掃描點)，其被物體散射的射線都主要分布在一定的張角范圍內，到達探測器表面的部分主要分布于正對飛點位置的一定面積以內，而在距離飛點較遠處分布很少。
[0047]基于以上兩點，可以考慮使分布式射線源在同一時刻有多個靶點同時發射，且同時發射的相鄰的兩個靶點所對應的飛點的散射射線在探測器表面上互不干擾，或者使相互之間的散射線的干擾保持在可以接受的范圍內。
[0048]單個飛點的散射線在探測器表面的主要分布范圍由被掃描物體與探測器表面的距離決定，其關系可以通過蒙特卡洛模擬或者實驗測量得到。確定該關系則可以確定同時發射的最近兩點之間的距離。
[0049]因此，第二實施例提供了一種可以同時使用多個靶點出射射線的移動式背散射安檢設備，其與第一實施例的移動式背散射安檢設備不同之處在于，還包括一個或多個測距裝置101，用于實時測量被檢測物體的射線入射面距探測器的散射線接收表面之間的距離，其它部件與第一實施例的移動式背散射安檢設備的部件相同。
[0050]控制器4根據該一個或多個測距裝置101測量的距離，確定出同時發射的最近兩個靶點之間的距離，然后根據整個射線源的分布長度確定出同時出射的靶點。
[0051]例如，假設整個放射源系統的靶點數為Nt，相鄰兩個靶點的間隔為S，同時發射的最近兩點之間的距離為D，則同時發射的靶點數
[0052]N = Nt*S/D
[0053]在可移動平臺I與被檢測物體距離小時，同時出射的靶點多，距離大時，同時出射的靶點少，特別當距離達到一定遠時，每一時刻只有一個靶點出射，這就成了現有的單靶點X射線源的情況。
[0054]探測器3記錄下每一時刻每個探測器單元的信號讀數，之后由控制器4計算每一時刻每個出射靶點的散射線覆蓋的范圍，將覆蓋范圍內的讀數相加，得到了對應于該出射靶點的飛點的像素數據。
[0055]例如，假設同時出射的靶點距離為D及靶點個數為N，則在一列的掃描過程中，控制系統4控制每一區段內的靶點依次出射，初始的出射靶點為1、(D/S) +1、2 (D/S) +1、……、(N-1) (D/S)+l，之后下一時刻出射的靶點為 2、(D/S)+2、2(D/S)+2、……,(N-1) (D/S)+2，最后到達(D/S)、2(D/S)、3(D/S)、……、N(D/S)，完成一列掃描。對于靶點數不是距離整數倍的情況，最后一個區段的出射點可以相應減少。
[0056]探測器3記錄每一時刻每一單元內的背散射信號讀數。控制系統4記錄每一相應時刻分布式射線源的靶點出射情況，并將探測器3的屬于同一出射靶點的散射線覆蓋范圍內的背散射信號讀數相加，得到對應于該靶點的飛點的像素數據。如I號靶點出射時，I號靶點到1+D/S2號靶點對應位置內的探測器單元301的讀數相加得到對應于I號靶點的飛點的像素數據。將每一區段的數據拼接得到一列完整的數據。
[0057]另外，可以在平移臺I兩側分別放置一套成像系統來實現對兩側的掃描。
[0058]此外，根據本實用新型優選的實施方式，所述測距裝置101設置成能夠測量被檢測物體的高度，使得控制器4根據檢測到的被檢測物體的高度來控制相應高度的靶點201出束，從而，可以根據被檢測物體的高度的不同來控制不同高度的靶點201進行出束。
[0059]例如，如果被檢測物體的高度較小，則只需控制在被檢測物體的高度范圍內的靶點出束，不在被檢測物體高度范圍內的靶點不需要出束。從而，提高了檢測效率。
[0060]該實施例同時提供了一種移動式背散射成像安檢方法，包括以下步驟:
[0061](a):使可移動平臺I的射線出射面面向被檢測物體的待檢測表面且相距一定距離；
[0062](b):使可移動平臺I沿著預定的方向相對于被檢測物體移動，且在移動過程中使所述可移動平臺I的射線出射面平行于被檢測物體的待檢測表面；
[0063](c):控制器4根據測距裝置101測得的距離控制背散射掃描裝置2，使多個出射靶點2按照預定的順序依次出射筆形射線束，且同一時刻有一個以上的靶點出射筆形射線束，以完成所述被檢測物體上與所述多個出射靶點201相對應的一列飛點的掃描，并得到了該列飛點的像素數據；
[0064](d):隨著所述可移動平臺I相對于被檢測物體的移動，利用所述背散射掃描裝置2逐列掃描所述被檢測物體的待檢區域，所述控制器4根據每列飛點的像素數據拼接出整個被檢區域的圖像。
[0065]在該實施例中，通過控制器4控制背散射掃描裝置2的多個出射靶點，使得同一時刻有多個靶點同時出射筆形射線束，即多點同時掃描，相比單點掃描的方式可以有效提高掃描速度。單點掃描的掃描方式不考慮探測器與被檢物體之間的距離，對于每個飛點的散射線，都用整個探測器面積來接收背散射信號。當被檢測物體與探測器距離接近時，只有部分面積是有效接收面積。該實施例中，根據測量的距離確定同時掃描的飛點個數，在近距離時以多個飛點同時對物體進行掃描，從而能夠以高于單點掃描數倍的速度完成掃描。
[0066]在以上的實施例中，所述被檢測物體保持不動，通過移動所述移動式背散射成像安檢設備來完成掃描和安全檢查。本實用新型不限于這種情況。例如，在一些替代實施例中，在對一些可移動的車輛進行安檢時，該移動式背散射成像安檢設備保持不動，待檢測車輛相對于該移動式背散射成像安檢設備移動，背散射掃描裝置2可以以同樣的逐列掃描的方式完成了對被檢測車輛的掃描和安全檢查。
[0067]以上雖然已參照幾個典型實施例描述了本實用新型，但應當理解，所用的術語是說明和示例性、而非限制性的術語。由于本實用新型能夠以多種形式具體實施而不脫離實用新型的精神或實質，所以應當理解，上述實施例不限于任何前述的細節，而應在隨附權利要求所限定的精神和范圍內廣泛地解釋，因此落入權利要求或其等效范圍內的全部變化和改型都應為隨附權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種移動式背散射成像安檢設備，包括: 背散射掃描裝置(2)，該背散射掃描裝置發射用于掃描被檢測物體的射線束； 探測器(3)，該探測器接收掃描所述被檢測物體的射線束的背散射射線； 控制器(4)，該控制器對所述背散射掃描裝置進行控制，以使所述背散射掃描裝置發射用于掃描所述被檢測物體的射線束；和 可移動平臺(1)，該可移動平臺承載所述背散射掃描裝置、所述探測器和所述控制器，并且能夠相對于所述被檢測物體移動； 其中，所述背散射掃描裝置(2)包括分布式X射線源和準直器(210)，該分布式X射線源包括多個出射靶點(201)，所述多個出射靶點中的每個能夠獨立地發射射線束，且每個靶點出射的射線經過準直器(210)被準直為至少一個筆形射線束；并且 其中，所述背散射掃描裝置、所述探測器和所述控制器在與所述可移動平臺一起相對于所述被檢測物體移動的過程中，對所述被檢測物體進行掃描和安全檢查。
2.根據權利要求1的移動式背散射成像安檢設備，其中， 所述多個出射靶點(201)在與所述移動平臺(1)的行進方向垂直的方向上布置成一列。
3.根據權利要求1所述的移動式背散射成像安檢設備，其中， 所述控制器(4)對所述背散射掃描裝置進行控制，以使得所述多個出射靶點按照預定的順序依次發射筆形射線束。
4.根據權利要求2所述的移動式背散射成像安檢設備，其中， 所述控制器(4)對所述背散射掃描裝置進行控制，以使得所述多個出射靶點按照預定的順序依次發射筆形射線束。
5.根據權利要求3所述的移動式背散射成像安檢設備，其中， 所述控制器(4)控制背散射掃描裝置(2)，使得在對所述被檢測物體的掃描過程中，在同一時刻所述多個出射靶點中只有一個出射靶點發射筆形射線束。
6.根據權利要求4所述的移動式背散射成像安檢設備，其中， 所述控制器(4)控制背散射掃描裝置(2)，使得在對所述被檢測物體的掃描過程中，在同一時刻所述多個出射靶點中只有一個出射靶點發射筆形射線束。
7.根據權利要求3所述的移動式背散射成像安檢設備，其中， 所述控制器(4)控制背散射掃描裝置(2)，使得在對所述被檢測物體的掃描過程中，在同一時刻所述多個出射靶點中至少有兩個出射靶點發射筆形射線束。
8.根據權利要求4所述的移動式背散射成像安檢設備，其中， 所述控制器(4)控制背散射掃描裝置(2)，使得在對所述被檢測物體的掃描過程中，在同一時刻所述多個出射靶點中至少有兩個出射靶點發射筆形射線束。
9.根據權利要求7所述的移動式背散射成像安檢設備，其中， 所述安檢設備還包括一個或多個測距裝置(101)，該測距裝置用于實時測量所述探測器(3)的背散射射線接收表面距所述被檢測物體的射線入射面之間的距離。
10.根據權利要求8所述的移動式背散射成像安檢設備，其中， 所述安檢設備還包括一個或多個測距裝置(101)，該測距裝置用于實時測量所述探測器(3)的背散射射線接收表面距所述被檢測物體的射線入射面之間的距離。
11.根據權利要求9所述的移動式背散射成像安檢設備，其中， 所述控制器(4)基于所述測距裝置測量的距離來確定所述多個出射靶點中同時發射筆形射線束的靶點。
12.根據權利要求10所述的移動式背散射成像安檢設備，其中， 所述控制器(4)基于所述測距裝置測量的距離來確定所述多個出射靶點中同時發射筆形射線束的靶點。
13.根據權利要求9所述的移動式背散射成像安檢設備，其中， 所述測距裝置(101)設置成能夠測量被檢測物體的高度，使得控制器(4)根據檢測到的被檢測物體的高度來控制相應高度的靶點(201)出束。
14.根據權利要求10所述的移動式背散射成像安檢設備，其中， 所述測距裝置(101)設置成能夠測量被檢測物體的高度，使得控制器(4)根據檢測到的被檢測物體的高度來控制相應高度的靶點(201)出束。
15.根據權利要求1-14中任一項所述的移動式背散射成像安檢設備，其中， 所述探測器(3)包括沿著與所述移動平臺(1)的行進方向垂直的方向布置的多個長條狀探測單元(301)。
16.根據權利要求15所述的移動式背散射成像安檢設備，其中， 所述每兩個探測器單元之間設置有插入該兩個探測器單元之間一定深度的準直器(310)，該準直器用于降低被檢測物體上不同飛點的背散射射線的相互干擾。
【文檔編號】G01V5/00GK204129239SQ201420368951
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年7月4日 優先權日:2014年7月4日
【發明者】陳志強, 趙自然, 吳萬龍, 金穎康, 唐樂, 阮明, 唐曉, 丁光偉 申請人:清華大學, 同方威視技術股份有限公司