手持式背散射成像儀及其成像方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及X射線成像應用領域，特別設及物體的背散射檢測成像及其成像方法， 此處的物體可W是行李、車輛、建筑物墻面及各類需要對內部結構和內部物品安全性進行 鑒別的物體。
【背景技術】
[0002] 背散射檢測成像應用中，根據背散射信號的特點，最普遍采用的掃描方式是飛點 掃描，即：射線經調制準直成為射線筆束(飛點)在第一維方向上逐點快速掃描被檢物;射線 筆束平面隨著探測器一起沿著第二維方向與被檢物相對平移;第二維運動速度遠低于第一 維運動速度，并且第二維方向與第一維方向大致垂直；同時探測器接收物體上散射回來的 射線作為當時掃描點的信號，數據處理時將掃描位置和信號點點對應即可得到反映物體信 息的二維背散射圖像。
[0003] 在背散射應用技術中，飛點掃描模式非常經典并已被廣泛應用，不過它具有一個 天然缺點：掃描效率低。原因在于，飛點掃描屬于點掃描（同一時刻掃描一個點），相比于線 掃描（同一時刻掃描一條線）和面掃描（同一時刻掃描一個面），效率是最低的，掃描速度最 低，花費時間最長。
[0004] 另外，背散射的特點導致了射線劑量低，探測器接收的信號低漲落大，運就會造成 最終圖像噪聲大質量差。為了增強探測器信號，通常的手段可W是增大X光機電壓電流參數 或者降低本就不算快的掃描速度(即進一步延長掃描時間）。
[0005] 在某些應用場合中，增大X光機電壓電流參數有困難，此時要想保證一定的圖像質 量，就必須延長掃描時間，或者要想保證較短的掃描時間，就必須犧牲一定的圖像質量。圖 像質量和掃描時間就仿佛是一個曉曉板的兩端，設計人員不得不在兩者之間作出平衡或取 舍。
[0006] 比如在手持式背散射成像儀中，X光機因為空間和重量都受到限制，功率會很小， 運就意味著X光機電壓電流都只能定于一個較小的參數值。此時圖像質量和掃描時間就處 于兩難的局面，如果保圖像質量，極低的掃描速度勢必會考驗操作人員在低速下動作的平 穩度和持久度，嚴重影響操作體驗;如果保掃描速度，低圖像質量又會影響看圖人員判圖結 果的準確性。而通常手持式背散射成像儀無法要求操作人員維持較長的掃描時間，因此低 圖像質量也就是大多情況下的結果。
【發明內容】
[0007] 鑒于現有技術中存在的上述缺陷和問題，本發明的至少一個目的在于提供手持式 背散射成像儀及其成像方法，其通過特殊的"飛線"掃描模式來解決圖像質量和掃描時間的 矛盾問題。
[000引根據本發明的一個方面，提供了一種手持式背散射成像儀，所述手持式背散射成 像儀包括：
[0009] X射線源，用于產生X射線；
[0010] 至少一個準直器，用于X射線的準直；
[0011] 調制器，所述調制器被構造成環繞所述X射線源設置并且能夠繞著所述X射線源旋 轉，其中，所述調制器上形成有供多于一個成像圖像像素點所對應的X射線束流通過的至少 一個X射線通過區；
[0012] 探測器，所述探測器被構造成接收經由調制器調制的X射線束流被待被檢查物體 散射后得到的散射X射線，并且生成相應的散射信號；W及
[0013] 控制器，所述控制器被構造成獲取所述X射線通過區的角度信息和來自所述探測 器的散射信號。
[0014] 優選地，所述控制器還被構造成:基于逐次微分算法，計算當前獲得的散射信號與 前一次獲得的散射信號之間的差異值;基于當前獲得的角度信息計算當前X射線出射的空 間角度信息，并且，根據所述空間角度信息確定當前X射線所對應的成像圖像上的像素點位 置W及相應的補償值；W及，基于所述差異值W及所述相應的補償值確定當前X射線所對應 的像素點位置處的像素點值;從而得出最終的掃描圖像。
[0015] 優選地，所述控制器還被構造成控制所述調制器的旋轉。
[0016] 優選地，所述調制器呈W所述X射線源中屯、軸線為軸線的圓環形狀，而所述至少一 個X射線通過區形成在所述圓環形狀的環面上。
[0017] 優選地，所述至少一個準直器對應于所述至少一個X射線通過區，每個所述準直器 呈扇形形狀并且被設置在所述X射線源與所述調制器的對應的X射線通過區之間，其中對應 的所述X射線通過區被設計成垂直于所述準直器的扇面。
[0018] 優選地，所述至少一個X射線通過區被設計成狹長通槽形式。
[0019] 優選地，所述至少一個X射線通過區被設計成由一系列通孔相連形成的狹長通孔 列形式。
[0020] 優選地，所述至少一個X射線通過區被設計成具有較短直徑端部的狹長通槽形式。
[0021] 優選地，所述至少一個X射線通過區被設計成包括較短直徑細孔的由一系列通孔 相連形成的狹長通孔列形式。
[0022 ]根據本發明的另一個方面，提供了 一種背散射成像方法，所述方法包括：
[0023] 由X射線源產生X射線；
[0024] 通過準直器對所述X射線進行準直；
[0025] 使供多于一個成像圖像像素點所對應的X射線束流通過調制器的至少一個X射線 通過區，其中，所述調制器被構造成環繞所述X射線源設置并且能夠繞著所述X射線源旋轉， 并且，所述調制器上形成有所述至少一個X射線通過區；
[0026] 由探測器接收經由調制器調制的X射線束流被待被檢查物體散射后得到的散射X 射線，并且生成相應的散射信號；
[0027] 由控制器獲取所述調制器的角度信息和來自所述探測器的散射信號。
[0028] 優選地，所述控制器基于逐次微分算法，計算當前獲得的散射信號與前一次獲得 的散射信號之間的差異值;基于當前獲得的角度信息計算當前X射線出射的空間角度信息， 并且，根據所述空間角度信息確定當前X射線所對應的成像圖像上的像素點位置W及相應 的補償值；W及，基于所述差異值W及所述相應的補償值確定當前X射線所對應的像素點位 置處的像素點值;從而得出最終的掃描圖像。
[0029] 優選地，所述控制器還被構造成控制所述調制器的旋轉。
[0030] 優選地，所述至少一個X射線通過區被設計成狹長通槽形式。在前述優選示例中， 假設所述準直器上準直縫的長寬比為n，而所述至少一個X射線通過區的長寬比為m，2<m< n/2,并且，i為單次X射線所對應的成像圖像像素點數量值；當所述至少一個X射線通過區剛 開始進入準直縫范圍開始，所述探測器采集到的信號設為Sl、S2、……、Sn，而最終的掃描圖 像上顯示用的像素點值設為Pl、P2、……、Pn，那么，所述像素點值的計算公式如下：
[0031]
[0032] 優選地，所述至少一個X射線通過區被設計成由一系列通孔相連形成的狹長通孔 列形式。在前述優選示例中，假設所述準直器上準直縫的長寬比為n，而所述至少一個X射線 通過區的長寬比為m，2^m<n/2,并且，i為單次X射線束流所對應的成像圖像的像素點數量 值;當所述至少一個X射線通過區剛開始進入準直縫范圍開始，所述探測器采集到的信號設 為Sl、S2、……、Sn，而最終的掃描圖像上顯示用的像素點值設為Pl、P2、……、Pn，那么，所述像 素點值的計算公式如下：
[0033]
[0034] 優選地，所述至少一個X射線通過區被設計成具有較短直徑端部的狹長通槽形式。 在前述優選示例中，假設所述準直器上準直縫的長寬比為n，而所述至少一個X射線通過區 的長寬比為m，2^m<n/2,所述較短直徑端部的長寬比系數為α，并且，i為單次X射線束流所 對應的成像圖像的像素點數量值，當所述至少一個X射線通過區剛開始進入準直縫范圍開 始，所述探測器采集到的信號設為Sl、S2、……、Sn，而最終的掃描圖像上顯示用的像素點值 設為Pl、P2、……、Pn，那么，所述像素點值的計算公式如下：
[0035]
[0036] 優選地，所述至少一個X射線通過區被設計成包括較短直徑細孔的由一系列通孔 相連形成的狹長通孔列形式。在前述優選示例中，假設所述準直器上準直縫的長寬比為n， 而所述至少一個X射線通過區的長寬比為m，2^m<n/2,所述較短直徑細孔與正常通孔的直 徑比系數為α，并且，i為單次X射線束流所對應的成像圖像的像素點數量值，當所述至少一 個X射線通過區剛開始進入準直縫范圍開始，所述探測器采集到的信號設為Sl、S2、……、Sn， 而最終的掃描圖像上顯示用的像素點值設為Pl、P2、……、Pn，那么，所述像素點值的計算公 式如下：
[0037]
[0038] 本發明至少取得了如下技術效果：
[0039] 本發明提出了一種獨特的"飛線"掃描模式，該模式適用于物品背散射掃描成像。
[0040] 具體地，在手持背散射掃描應用中，手持設備由人來操作，運意味著不可能要求操 作人員維持太長的掃描時間，傾向于減小掃描時間；另一方面，重量和空間的限制通常決定 了X光機的功率很小，運也就意味著X光機的出射劑量會很低，為了提高圖像質量，又需要增 大掃描時間。
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