便攜式背散射成像檢查設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種便攜式背散射成像檢查設(shè)備，包括：設(shè)備外殼(1)、X射線源(2)、旋轉(zhuǎn)調(diào)制機(jī)構(gòu)(3)、射線探測器(4)、運(yùn)動傳感器(5)和控制器(6)，X射線源(2)、旋轉(zhuǎn)調(diào)制機(jī)構(gòu)(3)、射線探測器(4)和運(yùn)動傳感器(5)均固定設(shè)置于設(shè)備外殼(1)內(nèi)，射線探測器(4)用于接收被檢物體表面的散射信號數(shù)據(jù)以形成二維圖像，運(yùn)動傳感器(5)用于采集設(shè)備在掃描過程中的三維空間運(yùn)動軌跡和掃描角度，控制器(6)用于將射線探測器(4)接收到的多幅二維圖像結(jié)合三維空間運(yùn)動軌跡和掃描角度，拼接并融合成被檢物體表面的立體圖像。本實(shí)用新型能夠?qū)哂星婊蛘叨鄠€不規(guī)則表面的被檢物體實(shí)現(xiàn)更好的掃描成像效果。
【專利說明】
便攜式背散射成像檢查設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及X射線成像應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種便攜式背散射成像檢查設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]X射線背散射成像技術(shù)是一種通過探測不同物質(zhì)對X射線散射的強(qiáng)弱，得到物體表面一定深度以內(nèi)的物質(zhì)圖像的成像技術(shù)。用于實(shí)現(xiàn)X射線背散射成像的成像設(shè)備通常攜帶有射線源和探測器系統(tǒng)，其中射線源發(fā)出的射線經(jīng)過旋轉(zhuǎn)調(diào)制機(jī)構(gòu)形成筆束，在被檢物體表面進(jìn)行逐點(diǎn)掃描;而探測器系統(tǒng)接收從物體散射回來的信號，并根據(jù)該信號形成物體表面的深度圖像。
[0003]目前，采用此類成像設(shè)備的系統(tǒng)較多應(yīng)用于集裝箱、車輛、人員及包裹的固定式安檢設(shè)備中，也就是安檢設(shè)備位置固定，由被檢目標(biāo)移動來進(jìn)行通過式檢查。這種方式要求被檢目標(biāo)與設(shè)備保持一定距離，且以固定角度成像，因此限制了安檢設(shè)備的應(yīng)用范圍。
[0004]隨著射線源與探測器技術(shù)的進(jìn)步，背散射設(shè)備得以實(shí)現(xiàn)小型化、便攜化。目前便攜式的背散射成像裝置可以貼近被檢目標(biāo)，多角度全方位對被檢目標(biāo)實(shí)施成像。同時輕巧便于攜帶，充分?jǐn)U展了設(shè)備的可應(yīng)用場合。但是，這種背散射成像裝置通常只適用于具有平坦表面的被檢物體的掃描成像，但對于具有曲面或者多個不規(guī)則表面的被檢物體來說，掃描成像效果不佳，而且所形成的深度圖像也難以清楚地體現(xiàn)出被檢物體整體及內(nèi)部的實(shí)際形態(tài)，因此也限制了這種便攜式背散射成像裝置的使用范圍。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提出一種便攜式背散射成像檢查設(shè)備，能夠?qū)哂星婊蛘叨鄠€不規(guī)則表面的被檢物體實(shí)現(xiàn)更好的掃描成像效果。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種便攜式背散射成像檢查設(shè)備，包括:設(shè)備外殼、X射線源、旋轉(zhuǎn)調(diào)制機(jī)構(gòu)、射線探測器、運(yùn)動傳感器和控制器，所述X射線源、旋轉(zhuǎn)調(diào)制機(jī)構(gòu)和射線探測器和運(yùn)動傳感器均固定設(shè)置于所述設(shè)備外殼內(nèi)，所述射線探測器的接收面位于所述設(shè)備外殼的前端，用于接收被檢物體表面的散射信號數(shù)據(jù)以形成二維圖像，所述運(yùn)動傳感器用于采集所述便攜式背散射成像檢查設(shè)備在掃描過程中的三維空間運(yùn)動軌跡和掃描角度，所述控制器與所述射線探測器和所述運(yùn)動傳感器信號連接，用于將所述射線探測器接收到的多幅二維圖像結(jié)合所述三維空間運(yùn)動軌跡和掃描角度，拼接并融合成所述被檢物體表面的立體圖像。
[0007]進(jìn)一步的，所述運(yùn)動傳感器包括加速度計(jì)和陀螺儀，加速度計(jì)用于測量所述便攜式背散射成像檢查設(shè)備在掃描過程中速度和加速度的大小和方向，所述陀螺儀用于測量所述便攜式背散射成像檢查設(shè)備在三維空間旋轉(zhuǎn)的俯仰、航向和橫滾三個分量，通過所述加速度計(jì)和陀螺儀的協(xié)同記錄，獲得所述便攜式背散射成像檢查設(shè)備在掃描過程中各個時刻在三維空間中所處的位置，以形成所述三維空間運(yùn)動軌跡，并確定各個時刻下所述射線探測器的接收面面向所述被檢物體表面的掃描角度。
[0008]進(jìn)一步的，還包括顯示器，所述顯示器設(shè)置在所述設(shè)備外殼遠(yuǎn)離射線探測器的一偵U，用于接收控制器傳送的所述被檢物體表面的立體圖像，并進(jìn)行顯示。
[0009]進(jìn)一步的，所述控制器還用于根據(jù)所述加速度計(jì)測量到的所述便攜式背散射成像檢查設(shè)備在掃描過程中速度和加速度的大小和方向，對掃描到的二維圖像進(jìn)行圖像縱橫比例校正。
[0010]進(jìn)一步的，所述控制器還用于根據(jù)加速度計(jì)測量到所述便攜式背散射成像檢查設(shè)備在掃描過程中速度和加速度的大小和方向，以及所述陀螺儀測量到的所述便攜式背散射成像檢查設(shè)備在三維空間旋轉(zhuǎn)的俯仰、航向和橫滾三個分量對掃描到的二維圖像進(jìn)行拉伸或仿射校正。
[0011]進(jìn)一步的，所述控制器還用于根據(jù)所述加速度計(jì)測量到的所述便攜式背散射成像檢查設(shè)備在掃描過程中速度和加速度的大小和方向，將所述射線探測器掃描到的多幅二維圖像結(jié)合所述便攜式背散射成像檢查設(shè)備的二維空間運(yùn)動軌跡，拼接并融合成所述被檢物體表面的平面圖像。
[0012]基于上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型在便攜式的背散射成像檢查設(shè)備內(nèi)設(shè)置了能夠采集設(shè)備在掃描過程中自身的三維空間運(yùn)動軌跡和掃描角度的運(yùn)動傳感器，從而使控制器能夠根據(jù)射線探測器所接收到多幅二維圖像和三維空間運(yùn)動軌跡及掃描角度結(jié)合起來，形成體現(xiàn)被檢物體表面的立體背散射圖像，從而解決了便攜式的背散射成像檢查設(shè)備對具有曲面或者多個不規(guī)則表面的被檢物體的掃描成像問題，實(shí)現(xiàn)對被檢物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和信息的更為全面和直觀的展示。
【附圖說明】
[0013]此處所說明的附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0014]圖1為本實(shí)用新型便攜式背散射成像檢查設(shè)備的一實(shí)施例的外部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為圖1實(shí)施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為基于本實(shí)用新型便攜式背散射成像檢查設(shè)備實(shí)施例的成像流程示意圖。
[0017]圖4為基于本實(shí)用新型便攜式背散射成像檢查設(shè)備實(shí)施例的另一成像流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面通過附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0019]如圖1所示，為本實(shí)用新型便攜式背散射成像檢查設(shè)備的一實(shí)施例的外部結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)合圖2所示的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例的便攜式背散射成像檢查設(shè)備包括:設(shè)備外殼1、X射線源2、旋轉(zhuǎn)調(diào)制機(jī)構(gòu)3、射線探測器4、運(yùn)動傳感器5和控制器6。其中，X射線源2、旋轉(zhuǎn)調(diào)制機(jī)構(gòu)3、射線探測器4和運(yùn)動傳感器5均固定設(shè)置于設(shè)備外殼I內(nèi)，射線探測器4的接收面位于所述設(shè)備外殼I的前端，用于接收被檢物體表面的散射信號數(shù)據(jù)以形成二維圖像。
[0020]運(yùn)動傳感器5負(fù)責(zé)采集便攜式背散射成像檢查設(shè)備在掃描過程中的三維空間運(yùn)動軌跡和掃描角度，控制器6與射線探測器4和運(yùn)動傳感器5信號連接，能夠?qū)⑺錾渚€探測器4接收到的多幅二維圖像結(jié)合所述三維空間運(yùn)動軌跡和掃描角度，拼接并融合成所述被檢物體表面的立體圖像。
[0021]在本實(shí)施例中，X射線源2發(fā)出大張角的X射線，由旋轉(zhuǎn)調(diào)制機(jī)構(gòu)3將射線調(diào)制成高速旋轉(zhuǎn)的筆束，其投影在被檢物體表面沿直線往復(fù)運(yùn)動，形成一維掃描，而操作員通過手持設(shè)備使其貼合被檢物體表面，并沿著投影運(yùn)動方向的垂直方向移動，使投影掃過一定寬度的面積，形成物體表面具有一定深度的二維圖像。
[0022]X射線源2、旋轉(zhuǎn)調(diào)制機(jī)構(gòu)3和射線探測器4均可采用背散射成像用的常規(guī)器件，而為了使運(yùn)動傳感器5能夠準(zhǔn)確的檢測出便攜式背散射成像檢查設(shè)備的三維空間運(yùn)動軌跡和掃描角度，需要使運(yùn)動傳感器5與X射線源2、旋轉(zhuǎn)調(diào)制機(jī)構(gòu)3和射線探測器4 一同固定設(shè)置在設(shè)備外殼I內(nèi)，保持相互之間的相對靜止。
[0023]控制器6可以如圖2所示設(shè)置在設(shè)備外殼I內(nèi)，例如設(shè)置在設(shè)備外殼I內(nèi)遠(yuǎn)離射線探測器的一側(cè)，也可以選擇設(shè)備外殼I內(nèi)任意適合的位置。在另外的實(shí)施例中，也可以將控制器6外置，或者由一外部或遠(yuǎn)程的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其作用?？刂破骺梢圆捎脭?shù)字信號處理器、專用集成電路、現(xiàn)場可編程門陣列或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件或者其任意適當(dāng)組合。
[0024]為了使便攜式背散射成像檢測設(shè)備便于手持使用，在設(shè)備外殼I的外側(cè)還可以設(shè)置至少一個手柄，例如圖1中示出的便于左右手正向握持的手柄11，通過這樣的手柄11除了能夠?qū)崿F(xiàn)手持掃描動作的持續(xù)進(jìn)行，還能夠?qū)崿F(xiàn)對被檢物體表面的壓緊操作，確保射線探測器4的接收面與被檢物體表面的緊密貼合。
[0025]設(shè)備使用人在進(jìn)行被檢物體背散射掃描時，通過手持便攜式背散射成像檢測設(shè)備(后或簡稱設(shè)備)沿著被檢物體表面進(jìn)行連續(xù)的掃描，無論被檢物體是否為帶有曲面或者多個掃描面的情形，這種掃描都可以持續(xù)進(jìn)行，而在掃描過程中，每個時刻(這里指獲取掃描圖像對應(yīng)的信號數(shù)據(jù)的時間記錄點(diǎn))設(shè)備都存在一個三維空間位置點(diǎn)和掃描角度值，通過運(yùn)動傳感器將這些信息記錄下來后，這些三維空間位置點(diǎn)就能夠形成一條設(shè)備的三維空間運(yùn)動軌跡，結(jié)合射線探測器接收二維圖像時的掃描角度，就能夠在生成被檢物體表面圖像時，利用這些信息進(jìn)行拼接和融合，從而形成被檢物體表面的立體圖像，而這樣就解決了具有多掃描面或者曲面的被檢物體的背散射掃描成像問題，實(shí)現(xiàn)對被檢物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和信息的更為全面和直觀的展示，從而不僅擴(kuò)大了設(shè)備的適用范圍，還提高了設(shè)備對被檢物體結(jié)構(gòu)和信息的展示能力，增強(qiáng)了設(shè)備整合信息的功能。
[0026]運(yùn)動傳感器5優(yōu)選六軸傳感器，包括但不限于加速度計(jì)和陀螺儀，還可以選擇其他能夠獲取三維空間運(yùn)動軌跡和掃描角度的其他現(xiàn)有傳感器。加速度計(jì)負(fù)責(zé)的是測量所述便攜式背散射成像檢查設(shè)備在掃描過程中速度和加速度的大小和方向，而陀螺儀負(fù)責(zé)的是測量所述便攜式背散射成像檢查設(shè)備在三維空間旋轉(zhuǎn)的俯仰、航向和橫滾三個分量。通過加速度計(jì)和陀螺儀的協(xié)同記錄，就能夠獲得設(shè)備在掃描過程中各個時刻在三維空間中所處的位置，以形成所述三維空間運(yùn)動軌跡，并確定各個時刻下所述射線探測器4的接收面面向所述被檢物體表面的掃描角度。
[0027]設(shè)備使用者在掃描時可以采用直線往復(fù)的弓形掃描方式，但考慮到設(shè)備使用者在手持設(shè)備掃描被檢物體時難以精確的保持在不同運(yùn)動方向上的速度均勻，容易出現(xiàn)有時過快或過慢的問題，這樣掃描得到的圖像往往存在圖像縱橫比例拉伸等失真問題，因此可以利用加速度計(jì)對設(shè)備的放置狀態(tài)的檢測功能，控制器6根據(jù)加速度計(jì)測量到的設(shè)備在掃描過程中速度和加速度的大小和方向，對掃描到的二維圖像進(jìn)行圖像縱橫比例校正。此外，有時候手持移動的過程中，還可能會出現(xiàn)變速或旋轉(zhuǎn)的情況，此時可以利用加速度計(jì)和陀螺儀的檢測功能，控制器6根據(jù)加速度計(jì)測量到設(shè)備在掃描過程中速度和加速度的大小和方向，以及陀螺儀測量到的設(shè)備在三維空間旋轉(zhuǎn)的俯仰、航向和橫滾三個分量對掃描到的二維圖像進(jìn)行拉伸或仿射校正。
[0028]除了上述提到的帶有曲面或者多掃描面的被檢物體之外，本實(shí)用新型的便攜式背散射成像檢查設(shè)備也同樣可以適用在具有較大掃描表面的被檢物體的背散射成像檢查，在這個過程中主要利用加速度計(jì)所檢測的設(shè)備在掃描過程中速度和加速度的大小和方向，控制器將射線探測器4掃描到的多幅二維圖像結(jié)合設(shè)備的二維空間運(yùn)動軌跡，拼接并融合成被檢物體表面的平面圖像。
[0029]在設(shè)備外殼I遠(yuǎn)離射線探測器4的一側(cè)上還可以設(shè)置顯示器7，用來接收控制器6傳送的被檢物體表面的立體圖像，并進(jìn)行顯示。在另一個實(shí)施例中，顯示器7也可以獨(dú)立于便攜式背散射成像檢查設(shè)備設(shè)置，或者集成在外部或遠(yuǎn)程的控制系統(tǒng)中。掃描圖像可以以帶狀呈現(xiàn)在顯示器7上。
[0030]基于上述的便攜式背散射成像檢查設(shè)備的各實(shí)施例，其成像流程如圖3所示，包括:
[0031]步驟101、X射線源2發(fā)出X射線束，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)制機(jī)構(gòu)3掃描被檢物體表面，再通過射線探測器4接收所述被檢物體表面的散射信號數(shù)據(jù)以形成二維圖像；
[0032]步驟102、在掃描過程中，運(yùn)動傳感器5采集所述便攜式背散射成像檢查設(shè)備的三維空間運(yùn)動軌跡和掃描角度；
[0033]步驟103、控制器6將所述射線探測器4接收到的多幅二維圖像結(jié)合所述運(yùn)動傳感器5采集的所述三維空間運(yùn)動軌跡和掃描角度，拼接并融合成所述被檢物體表面的立體圖像。
[0034]如圖4所示，為基于本實(shí)用新型便攜式背散射成像檢查設(shè)備實(shí)施例的另一成像流程示意圖。與上一成像流程相比，本成像流程中進(jìn)一步使用到了加速度計(jì)和陀螺儀，而步驟102具體包括:
[0035]步驟102a、通過加速度計(jì)測量所述便攜式背散射成像檢查設(shè)備在掃描過程中速度和加速度的大小和方向，并通過所述陀螺儀測量所述便攜式背散射成像檢查設(shè)備在三維空間旋轉(zhuǎn)的俯仰、航向和橫滾三個分量；
[0036]步驟102b、通過所述加速度計(jì)和陀螺儀的協(xié)同記錄，獲得所述便攜式背散射成像檢查設(shè)備在掃描過程中各個時刻在三維空間中所處的位置，以形成所述三維空間運(yùn)動軌跡，并確定各個時刻下所述射線探測器4的接收面面向所述被檢物體表面的掃描角度。
[0037]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對其限制;盡管參照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者對部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型請求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種便攜式背散射成像檢查設(shè)備，其特征在于，包括:設(shè)備外殼(I)、x射線源(2)、旋轉(zhuǎn)調(diào)制機(jī)構(gòu)(3)、射線探測器(4)、運(yùn)動傳感器(5)和控制器(6)，所述X射線源(2)、旋轉(zhuǎn)調(diào)制機(jī)構(gòu)(3)、射線探測器(4)和運(yùn)動傳感器(5)均固定設(shè)置于所述設(shè)備外殼(I)內(nèi)，所述射線探測器(4)的接收面位于所述設(shè)備外殼(I)的前端，用于接收被檢物體表面的散射信號數(shù)據(jù)以形成二維圖像，所述運(yùn)動傳感器(5)用于采集所述便攜式背散射成像檢查設(shè)備在掃描過程中的三維空間運(yùn)動軌跡和掃描角度，所述控制器(6)與所述射線探測器(4)和所述運(yùn)動傳感器(5)信號連接，用于形成所述被檢物體表面的立體圖像。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式背散射成像檢查設(shè)備，其特征在于，所述運(yùn)動傳感器(5)包括加速度計(jì)和陀螺儀，所述加速度計(jì)用于測量所述便攜式背散射成像檢查設(shè)備在掃描過程中速度和加速度的大小和方向，所述陀螺儀用于測量所述便攜式背散射成像檢查設(shè)備在三維空間旋轉(zhuǎn)的俯仰、航向和橫滾三個分量，通過所述加速度計(jì)和陀螺儀的協(xié)同記錄，獲得所述便攜式背散射成像檢查設(shè)備在掃描過程中各個時刻在三維空間中所處的位置，以形成所述三維空間運(yùn)動軌跡，并確定各個時刻下所述射線探測器(4)的接收面面向所述被檢物體表面的掃描角度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式背散射成像檢查設(shè)備，其特征在于，還包括顯示器(7)，所述顯示器(7)設(shè)置在所述設(shè)備外殼(I)遠(yuǎn)離射線探測器(4)的一側(cè)，用于接收控制器(6)傳送的所述被檢物體表面的立體圖像，并進(jìn)行顯示。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式背散射成像檢查設(shè)備，其特征在于，所述控制器(6)還用于對掃描到的二維圖像進(jìn)行圖像縱橫比例校正。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式背散射成像檢查設(shè)備，其特征在于，所述控制器(6)還用于對掃描到的二維圖像進(jìn)行拉伸或仿射校正。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式背散射成像檢查設(shè)備，其特征在于，所述控制器(6)還用于形成所述被檢物體表面的平面圖像。
【文檔編號】G01N23/203GK205449836SQ201521105641
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月25日
【發(fā)明人】陳志強(qiáng), 李元景, 趙自然, 吳萬龍, 金穎康, 唐樂, 唐曉, 丁光偉
【申請人】同方威視技術(shù)股份有限公司