(57)【要約】透過放射線によりオブジェクトをスキャンすることで、３次元画像を構築する方法は、オブジェクトを静的放射フィールドに通過させるステップと、静的放射フィールドを通過するときに、オブジェクトを回転させるステップと、それにより、オブジェクトが静的放射フィールドを通過するときに、複数のスキャンされた画像スライスを収集するステップと、画像スライスを使用して３次元画像を形成するステップと、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過放射線によりオブジェクトをスキャンすることで、３次元画像を構築する方法であって、
オブジェクトを静的放射フィールドに通過させるステップと、
前記静的放射フィールドを通過するときに、前記オブジェクトを回転させるステップと、
それにより、前記オブジェクトが前記静的放射フィールドを通過するときに、複数のスキャンされた画像スライスを収集するステップと、
前記画像スライスを使用して３次元画像を形成するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
透過放射線の２次元フィールドを介して、オブジェクトを縦方向に移動させるステップと、
前記オブジェクトが前記透過放射線の２次元フィールドを通過するときに、前記オブジェクトを前記縦方向に平行な軸を中心に回転させるステップと、
前記オブジェクトが前記透過放射線の２次元フィールドを通過するときに、適切な検出システムで、前記オブジェクトを透過した前記透過放射線を検出するステップと、
それにより、前記オブジェクトが前記２次元フィールドを通過するときに、複数のスキャンされた画像スライスを収集するステップと、
前記画像スライスを使用して３次元画像を形成するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記透過放射線は、Ｘ線放射線である、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
透過放射線によりオブジェクトをスキャンすることで、３次元画像を構築するスキャンシステムであって、
静的放射フィールドを生成する放射線発生器、およびイメージングゾーンを画定するために、そこから離間された放射線検出器を含むオブジェクトスキャナと、
前記オブジェクトを、前記静的放射フィールドに対して移動させて通過させ、同時に、前記オブジェクトが前記静的放射フィールドを通過するときに、前記オブジェクトを回転させるように適合されたオブジェクトハンドラと、
前記オブジェクトが前記静的放射フィールドを通過するときに、スキャンされた画像スライスを連続的に収集するための画像データコレクタと、
前記画像スライスを画像処理して、３次元画像を形成する画像データプロセッサと、
を備えるスキャンシステム。
【請求項５】
前記オブジェクトスキャナは、透過放射線の２次元フィールドを生成するように適合された放射線発生器を備え、
前記オブジェクトハンドラは、前記透過放射線の２次元フィールドを介して、オブジェクトを縦方向に平行移動させると同時に、オブジェクトが前記透過放射線の２次元フィールドを通過するときに、前記オブジェクトを前記縦方向に平行な軸を中心に回転させる、
請求項４に記載のスキャンシステム。
【請求項６】
前記放射線発生器は、Ｘ線源であり、前記放射線検出器は、Ｘ線検出器である、
請求項４又は５に記載のスキャンシステム。
【請求項７】
透過放射線の２次元フィールドを生成するための放射線発生器と、
そこから離れて配置され、前記２次元フィールド内のオブジェクトを透過した前記透過放射線を収集するように配置された少なくとも１つの放射線検出器と、
を備える、請求項４から６のいずれか一項に記載のスキャンシステム。
【請求項８】
前記放射線発生器および前記放射線検出器は、互いに固定された空間関係で保持され、例えば、適切な支持体上に静的に支持され得る、
請求項７に記載のスキャンシステム。
【請求項９】
前記オブジェクトハンドラは、
前記放射線発生器および前記放射線検出器に関連して取り付けられ、これにより、前記放射線発生器および前記放射線検出器に対して平行移動および回転することができ、特に、前記静的放射フィールドを通じて平行移動し、同時に回転することができる、
請求項４から８のいずれか一項に記載のスキャンシステム。
【請求項１０】
放射線検出器は、Ｌ字形の放射線検出器アレイを含む、
請求項１から３のいずれか一項に記載の方法、又は、請求項４から９のいずれかに記載のスキャンシステム。
【請求項１１】
前記方法又はオブジェクトハンドラは、横方向速度を、前記オブジェクトの回転速度に一致させることを含む、又は、前記横方向速度を、前記オブジェクトの前記回転速度に一致させるように構成されている、
請求項１から３又は１０のいずれかに記載の方法、又は、請求項４から１０のいずれかに記載のスキャンシステム。
【請求項１２】
前記方法又は前記スキャンシステムは、
前記静的放射フィールド内のオブジェクトとの相互作用後に前記透過放射線の強度に関するデータの収集を実行するように構成され、前記透過放射線の強度に関する前記データが放射線検出器で処理される、
請求項１から３又は９から１１のいずれかに記載の方法、又は、請求項４から１１のいずれかに記載のスキャンシステム。
【請求項１３】
前記方法および前記スキャンシステムは、
前記オブジェクトが前記静的放射フィールドを通過するときに、連続する複数のスキャンされた画像スライスの収集を行うように構成され、
前記画像スライスは、
前記オブジェクトが前記静的放射フィールドを通過するときに、前記オブジェクトの１つ以上の３次元画像を構築するために使用される、
請求項１から３又は９から１２のいずれかに記載の方法、又は、請求項４から１２のいずれかに記載のスキャンシステム。
【請求項１４】
前記１つ又は複数の画像を表示する追加のステップをさらに含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ポータブル電子デバイス内の無許可の材料を検出する方法として使用される、
請求項１から３又は９から１４のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線などの透過放射線によってスキャンされたアイテムの３次元画像を再構築する方法に関する。本発明は、特に、そのような画像再構築を包含するＸ線などの透過放射線によってオブジェクトをスキャンする方法に関する。本発明はさらに、方法の原理を具現化するシステムに関する。
【０００２】
本発明は、特に、試験オブジェクト内の予期しない又は疑わしい物質又は構成要素の存在、例えば、セキュリティへの脅威、通関規則違反などを表す可能性のある無関係の資料、の検出および／又は分類又は識別を容易にすることができる。本発明は、特に、より大きなオブジェクト内の異物、構造物又は内容物の画像における検出および識別に有益である、セキュリティスクリーニングおよび他のセキュリティ、産業および医療用途に関する。しかしながら、本発明は、必ずしも他のオブジェクト内のオブジェクトの調査に限定されるわけではない。
【背景技術】
【０００３】
ポータブル電子機器（ＰＥＤＳ）内の爆発物を検出するための特別な要件がある。この問題への１つのアプローチは、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムの使用である。このようなセキュリティアプリケーションのため従来のＣＴスキャンを例として説明する。しかしながら、当業者は、ＣＴスキャンが広範囲のシナリオで様々なオブジェクトを画像化するために広く採用されており、ＣＴスキャンについてのこの議論、そして、該当するシナリオのこの範囲にわたって、本発明の態様の結果として生じる議論を容易に適用できることを理解するであろう。
【０００４】
ポータブル電子機器および類似のアイテムのＣＴスキャンでは、テスト対象のアイテムは、Ｘ線などの透過放射線によってスキャンされる。ＣＴシステムの使用により、スキャンされるアイテムの３次元再構築が可能になる（ボクセルイメージング）。発生器および検出器がスキャンされるアイテムの周りを回転するときに撮影される画像／ビューの多様性により、スキャンされるアイテムの各部分は３次元ピクセル（ボクセル）として再構築できる。多様なビューにより、非常に正確な密度測定値を計算できる。これは、空港で手荷物検査に使用されている現在配備されているＣＴスキャナの操作モードである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＣＴイメージングは、オブジェクトのセキュリティスキャンにおいて強力なツールとなり、携帯型電子機器内の爆発物を特定するための疑わしい物質の構造を検出する。ただし、必要なスキャンシステムは複雑になる可能性があり、そのようなシステムの所有コストは高くなるため、旅客スループットの低い空港など、交通量の少ないシナリオでの展開が制限される可能性がある。
【０００６】
既存の方法とシステムの複雑さ、およびコストをいくつかの点で軽減しながら、従来のＣＴスキャンの付随する利点を提供するＸ線などの放射線を透過させることにより、オブジェクトのスキャンから３次元画像の構築を可能にする方法とシステムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る第１の態様によれば、透過放射線によりオブジェクトをスキャンすることで、３次元画像を構築する方法であって、オブジェクトを静的放射フィールドに通過させるステップと、静的放射フィールドを通過するときに、オブジェクトを回転させるステップと、それにより、オブジェクトが静的放射フィールドを通過するときに、複数のスキャンされた画像スライスを収集するステップと、画像スライスを使用して３次元画像を形成するステップと、を含む。
【０００８】
本発明は、多数のビューに基づいて画像を生成するために、スキャンされるアイテムをイメージング放射フィールドで回転させ、データを相互相関させてボクセル化画像を形成することのみが必要であるという命題に依存する。イメージング放射フィールドは静的に保たれ、その結果、スキャン装置は単純化される。
【０００９】
特定の実施形態では、透過放射線の２次元フィールドを介して、オブジェクトを縦方向に移動させるステップと、オブジェクトが透過放射線の２次元フィールドを通過するときに、オブジェクトを縦方向に平行な軸を中心に回転させるステップと、オブジェクトが透過放射線の２次元フィールドを通過するときに、適切な検出システムで、オブジェクトを透過した透過放射線を検出するステップと、それにより、オブジェクトが２次元フィールドを通過するときに、複数のスキャンされた画像スライスを収集するステップと、画像スライスを使用して３次元画像を形成するステップと、を含む。
【００１０】
本発明に係る第２の態様によれば、透過放射線によりオブジェクトをスキャンすることで、３次元画像を構築するスキャンシステムであって、静的放射フィールドを生成する放射線発生器、およびイメージングゾーンを画定するために、そこから離間された放射線検出器を含むオブジェクトスキャナと、オブジェクトを、静的放射フィールドに対して移動させて通過させ、同時に、オブジェクトが静的放射フィールドを通過するときに、オブジェクトを回転させるように適合されたオブジェクトハンドラと、オブジェクトが静的放射フィールドを通過するときに、スキャンされた画像スライスを連続的に収集するための画像データコレクタと、画像スライスを画像処理して、３次元画像を形成する画像データプロセッサと、を備える。
【００１１】
特定の実施形態では、透過放射線によりオブジェクトをスキャンすることで、３次元画像を構築するスキャンシステムは、透過放射線の２次元フィールドを生成するように適合された放射線発生器を備えるオブジェクトスキャナと、透過放射線の２次元フィールドを介して、オブジェクトを縦方向に平行移動させると同時に、オブジェクトが透過放射線の２次元フィールドを通過するときに、オブジェクトを縦方向に平行な軸を中心に回転させるオブジェクトハンドラと、オブジェクトが静的放射フィールドを通過するときに、オブジェクトを透過した透過放射線を、連続する複数のスキャン画像スライスとして収集する検出システムと、オブジェクトが静的放射フィールドを通過するときに、スキャンされた画像スライスを連続的に収集するための画像データコレクタと、画像スライスを画像処理して、３次元画像を形成する画像データプロセッサと、を備える。
【００１２】
本発明は、多数のビューに基づいて画像を生成するために、スキャンされているアイテムが静的放射フィールド内で回転し、連続する「画像スライス」が相互相関されてボクセル化画像を形成するという命題に依存する。この方法は、例えば、直線並進方向に沿って、２次元フィールドを通してスキャンされるアイテムを同時に並進させることと、例えば直線並進方向に平行な軸の周りでスキャンされるアイテムを回転させることとを含む。したがって、単純な静的スキャンシステムを用いて、複数の連続する「画像スライス」を適切な検出装置で収集することができる。
【００１３】
スキャンシステムは、例えば、２次元フィールドを生成するためのＸ線源などの透過放射線の２次元フィールドを生成するための放射線発生器と、離間したＸ線検出システムなどの放射線検出システムと、を備える。そこから、静的放射フィールド内のオブジェクトを透過した放射線を収集するように配置されている。
【００１４】
放射線発生器および放射線検出システムは、互いに固定された空間関係で保持されてもよく、例えば、適切な支持体上に静的に支持されていてもよい。
【００１５】
オブジェクトハンドラは、放射線発生器および放射線検出システムに関連して、それによって処理されるオブジェクトが、放射線発生器および放射線検出システムに対して平行移動および回転し得るような構成で、特に、静的放射フィールドを介して平行移動し、同時に回転し得るような構成で、取り付けられていてもよい。例えば、オブジェクトハンドラは、適切な支持体に取り付けられ、それに対して平行移動および回転可能である。
【００１６】
したがって、本発明は、２次元フィールドなどの透過放射線の２次元フィールドを生成するという意味で線源が固定され、検出器も同様に固定され得るが、オブジェクトがその中で、静的放射フィールドを介して平行移動および回転するという点で明確に特徴付けられる。当然のことながら、本明細書での静的源／静的放射フィールドへの言及は、空港などの装置が配備されているサイトおよびそのサイトのオペレータの基準のフレームに関するものである。
【００１７】
適切な構成では、スキャンシステムは、互いに直角な２つの線形検出器アレイを含む検出器アレイであるＬ字形放射線検出器アレイを含む。そのようなアレイは、例えば、システムのスキャントンネルの２つのトンネル側をカバーする。スキャンシステムは、好ましくは、アレイから少し離れて、例えば、システムのスキャントンネルを隔てて遠隔に取り付けられた放射線発生器をさらに含む。このようなＬ字型の放射線検出器アレイは、よく知られている。
【００１８】
特定のシステムの実施形態は、２つ以上の放射線発生器および／又は２つ以上の放射線検出器アレイを有し得る。
【００１９】
オブジェクトハンドラは、オブジェクトを静的放射フィールドに対して移動させ、通過させ、同時に静的放射フィールドを通過するときにオブジェクトを回転させるように構成される。オブジェクトハンドラは、例えば、オブジェクトが静的放射フィールドを通過する間、スキャンされているアイテムを縦方向の軸の周りで回転させる電気機械的ハンドリングアームを備える。
【００２０】
好ましくは、方法は、横方向の速度とオブジェクトの回転速度との一致をもたらすように構成され、オブジェクトハンドラが構成される。例えば、回転速度に対する横速度は一定であり、適切なスケーリング係数によって互いに関連している。横方向の速度と回転速度とを一致させると、スキャンするオブジェクトがビームを通過するときに、「スライスごと」に必要なだけのビューを取得できる。
【００２１】
好ましくは、方法は、イメージング放射フィールド内のオブジェクトとの相互作用後に透過放射線の強度に関するデータを収集するように構成され、透過放射線の強度に関するデータが検出器システムで処理されることを含み、システムが構成される。
【００２２】
この方法は、以下を含み、そして、システムは、実行するように構成され、オブジェクトがイメージング放射フィールドを通過するときに連続する複数のスキャン画像スライスを収集し、画像スライスを使用して、イメージング放射フィールドを通過するオブジェクトの１つ又は複数の３次元画像を構築する。
【００２３】
明確にするために、本明細書で使用される場合、画像の生成への言及は、例えば、適切な格納された操作可能なデータファイルの形式での情報データセットの生成への言及であり、そこから基礎となるものの視覚的表現が、調査中のオブジェクトの構造を生成できる。これは、ユーザーに表示可能な画像を表示することを必ずしも必要としない。それはまた、そのような画像の情報データセットなどの生成を包含し、そこから適切な表示装置で見るために表示された画像を生成することができる。
【００２４】
しかしながら、本発明がスキャン型画像表示システムの一部を形成し得ることは除外されない。可能な実施形態によれば、上記で言及された情報のデータセットは、視覚的にアクセス可能な形式で、例えば、適切な表示手段に表示されてもよい。本発明に係る方法は、そのような１つ又は複数の画像を表示する追加のステップを都合よくさらに提供し、複数の画像の場合、そのような画像を同時に又は順次に表示することを含み得る。
【００２５】
この概念は、いわゆるマルチビューシステムと呼ばれる複数のビューで展開できる。また、シングル、デュアル、又はマルチのエネルギー検出器アレイと一緒に配置することもできる。
【００２６】
この概念は、空港での使用が現在承認されているＸ線スキャンシステムの既存のすべての設計で展開できる。
【００２７】
本発明は、静的放射フィールドを介して、スキャン中のオブジェクトの回転を含む移動を含むので、そのような回転の下で内部構成が安定している可能性が高いオブジェクト、例えば、硬い内部構造であり、ゆるい荷物などのオブジェクト又はコンポーネントのゆるいコレクションには実際に適用できない場合がある。特定の要件は、安全なスペースに入るとき、例えば、航空機に運ばれる前に、ポータブル電子デバイス（ＰＥＤＳ）内の爆発物を検出するために存在する。ＰＥＤＳは、そのような堅固な構造を有し、本発明は、ＰＥＤＳ内の無許可の、例えば、爆発性物質の検出における用途に特に適している。
【００２８】
可能な場合には、この方法は、携帯電子機器内の無許可、および、例えば、爆発性物質を検出する方法として採用され、システムは、携帯電子機器内の無許可、および、例えば、爆発性物質を検出するためのスキャンシステムであり、この方法およびシステムのオブジェクトハンドラは、ポータブル電子デバイスを備えるテスト中のオブジェクトを保持するように適合されている。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
次に、本発明を、添付の図面を参照して、一例として説明する。
【図１】図１は、単一の静的な視野フィールドを備えた、従来のＸ線システムの一般的なレイアウトの一例を示している。
【図２】図２は、システムとして使用され、本発明の原理による方法を実行するように適合された、図１に示されるような検出器アレイの一例を示している。
【図３】図３は、より完全なシステム、および本発明の原理による方法の実行における、図２の検出器を含む構成の単純なフローチャートの概略図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
従来のＸ線システムの一般的なレイアウトは、明確にするために１つの静的な視野フィールドのみが示され、図１として再現されている。例示的な実施形態では、システムは、試験中のオブジェクトがスキャンされる長方形のスキャントンネル（１）を有する。テスト中のオブジェクトは、ベルトコンベア（３）に載せられて直線並進方向（Ｄ）に沿って移動する。したがって、オブジェクトは、スキャントンネル（１）内のスキャンデバイスのスキャンゾーン（Ｓ）の放射フィールドを通過させられる。テスト対象のオブジェクトが放射フィールドを通過するときに、イメージング情報が生成される。
【００３１】
スキャン装置は、システムの２つの対向するトンネル側を覆う検出器アレイ（７）からある距離に取り付けられたＸ線源（５）を含む発生器を有する。これは、一般的にＬ字型アレイとして知られている。特定のシステムの反復には、複数のジェネレーターを有する場合がある。実際のシステムには、複数の視野フィールドを有する場合があるが、明確にするために１つだけが示されている。
【００３２】
図２は、Ｌ字型アレイを、スキャンされるアイテムをＸ線ビームに通しながら縦軸を中心に回転させる、本発明の原理を具体化するための関連する電気機械モーションシステムでどのように使用されるかを示している。
【００３３】
図１の例のように、長方形のスキャニングトンネル（１１）があり、テスト対象のオブジェクトがスキャンされる。スキャン装置は、Ｘ線源（１５）と、システムの対向する２つのトンネル側を覆うＬ字形検出器アレイ（１７）と、を含む発生器を有する。スキャンゾーンは、Ｘ線源（１５）とＬ字型検出器アレイ（１７）との間に、再び定義される。Ｘ線源およびＬ字型検出器アレイは、静的であり、スキャンゾーンに静的放射フィールドを定義する。
【００３４】
テスト中のオブジェクト（２１）は、ハンドリングアーム（１９）を含む電気機械モーションシステムによって運ばれることにより、直線並進方向（Ｄ）に沿って移動する。ハンドリングアームにより、オブジェクト（２１）は直線並進方向（Ｄ）に沿って移動し、それによってスキャンゾーンの静的放射フィールドを通過する。
【００３５】
しかしながら、電気機械運動システムは、さらに、試験中のオブジェクトが静的イメージング放射フィールドを通って、横方向に移動するときに、回転軸（２３）の周りを方向Ｒに回転させるように適合される。横方向の速度と回転速度とを一致させると、スキャンされるためのオブジェクトがＸ線源からのビームを通過するときに、スライスごとに必要なだけ多くのビューを取得できる。
【００３６】
したがって、従来のＣＴスキャナと同様の方法で、さらなる処理のために複数のビューおよび複数の画像スライスが得られるが、静的スキャンシステムを使用する本発明の原理に従って、静的スキャンシステムを使用し、実施形態の特定の場合には単一の２次元静的ビューを使用する。複数の効果的なビューからの複数の画像スライスは、スキャンシステムの動きではなく、この静的なビューを介したオブジェクトの漸進的かつ同時的な並進と回転によって、生成される。
【００３７】
連続する「画像スライス」は、適切に処理され、相互相関されて、従来のＣＴスキャナによって生成される複数のスライスに使用される方法と類似の方法で、適切な画像処理方法によってボクセル化画像を形成する。しかしながら、複数のスライスを収集するために必要な装置は、単純な単一ビュー静的スキャナであり、したがって、装置および方法は、従来のＣＴスキャナよりも処理が容易であり、機器のコストが低いという大きな利点を提供する。
【００３８】
例えば、適切にプログラムされた汎用又は専用コンピュータのプロセッサであり得る画像データプロセッサは、３次元画像を形成するために画像スライスを処理するために提供され得る。オプションの画像表示手段が提供されてもよい。
【００３９】
図３は、より完全なシステムにおける図２の検出器を含む構成の簡単なフローチャート図である。
【００４０】
画像データ処理モジュールは、適切なデータ接続を介してＬ型検出器から収集された強度データ「画像」スライスを受け取り、これらを処理して、本発明の原理に従って３次元画像を生成する。３次元画像の生成のステップは、例えば、適切な保存および操作可能なデータファイルの形式で、情報データセットの生成を含むと理解される。調査中のオブジェクトの基本的な構造の視覚的な３次元表現を生成できるが、その画像情報データセットを、表示可能又は表示された可視画像として提示する必要はない。
【００４１】
次に、この画像情報データセットは、そのような可視の可視画像を生成する表示画面を含む視覚表示モジュールへのさらなる適切なデータ接続を介してオプションで出力されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2021504674.tif 000005
【国際調査報告】
2021504674.tif 000006
2021504674.tif 000007