[發明專利]一種基于多層扇束掃描的工業CT掃描方法

在審

• 申請號: 201910274886.1
• 申請日: 2019-04-08
• 公開（公告）號: CN109991251A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 王遠;陳云斌;胡棟材;石正軍;張成鑫;劉清華;張小麗;李壽濤;涂國鋒;李敬;李世根
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院應用電子學研究所
• 主分類號: G01N23/046
• 分類號: G01N23/046
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張明利

本發明涉及一種基于多層扇束掃描的工業CT掃描方法，屬于無損檢測技術領域，所述工業CT掃描方法為：令投影角度為β，X射線源和線陣探測器在Z＝Z_down掃描并采集投影數據，X射線源和線陣探測器沿著Z軸由Z＝Z_down同步平移至Z＝Z_up，采集投影數據，X射線源和線陣探測器同步旋轉Δβ并沿著?Z軸由Z＝Z_up同步平移至Z＝Z_down，采集投影數據，重復，直至投影角度滿足π+2γ≤β≤2π，本發明線陣探測器和X射線源組成二維扇束掃描平面，同時，線陣探測器和X射線源在固定投影角度下平移，實現了掃描視野的縱向覆蓋，本發明所述掃描方法的旋轉角度不超過360°即可完成對被掃描物體的整體掃描，相比于螺旋掃描和旋轉?平移掃描，降低了線陣探測器和X射線源的旋轉角度范圍，進而降低了系統設計難度。

技術領域

本發明屬于無損檢測技術領域，具體地說涉及一種基于多層扇束掃描的工業CT掃描方法。

背景技術

工業CT掃描(計算機斷層掃描)視野通常用一個圓柱體表示，記為Ф×h，其中，圓柱體直徑Ф表示掃描視野的橫向覆蓋范圍，圓柱體高度h表示掃描視野的縱向覆蓋范圍。

目前，工業CT大視野掃描方式及重建算法研究多集中在如何擴大掃描視野的橫向覆蓋范圍，包括探測器偏置掃描、轉臺偏置掃描、探測器分次掃描進行投影拼接、轉臺多次偏置掃描等方式。對于擴大掃描視野的縱向覆蓋范圍，有兩種掃描方式可供選擇，分別是螺旋掃描方式和旋轉-平移掃描方式。實現螺旋掃描方式的常見方法有兩種，一種是掃描對象作平動，同時射線源和探測器作圓周運動，比如醫療用的診斷CT；另一種是掃描對象作圓周運動，同時射線源和探測器作平動，比如工業CT。旋轉-平移掃描方式與螺旋掃描方式類似，區別在于螺旋掃描方式的旋轉運動與平動是同步進行，而旋轉-平移掃描方式的旋轉運動與平動是異步進行。

在工業無損檢測領域，掃描對象由于特殊條件限制既不能作平動，也不能作圓周旋轉運動，此時，需要射線源和探測器完成平動和旋轉。以旋轉-平移掃描方式為例，如圖1所示，X射線源和線陣探測器首先在Z＝z_down處作圓周掃描，獲得Z＝z_down處的斷層圖像；然后，如圖2所示，X射線源和線陣探測器沿著Z軸平移至Z＝z_down+Δz處，再作圓周掃描，獲得Z＝z_down+Δz處的斷層圖像，同理，可獲得Z＝z_down+iΔz處的斷層圖像。這樣，X射線源和線陣探測器需要作多次圓周旋轉運動。但是，對于大尺寸和高密度掃描對象，常規X光機能量難以穿透掃描物體，需采用加速器作為X射線源，而加速器體積較大，包括水機、控制柜、高壓電源、線纜等附屬部件繁多，為平動和旋轉增加了技術難度。

發明內容

針對現有技術的種種不足，為了解決上述問題，現提出一種基于多層扇束掃描的工業CT掃描方法，以擴大掃描視野的縱向覆蓋范圍，同時，降低X射線源旋轉的技術難度。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于多層扇束掃描的工業CT掃描方法，工業CT掃描裝置至少包括X射線源和線陣探測器，所述工業CT掃描方法包括以下步驟：

S1：令投影角度為β，X射線源和線陣探測器在Z＝Z_down掃描并采集投影數據；

S2：X射線源和線陣探測器沿著Z軸由Z＝Z_down同步平移至Z＝Z_up，其中，平移速度為采集投影數據；

S3：X射線源和線陣探測器同步旋轉Δβ；

S4：X射線源和線陣探測器沿著-Z軸由Z＝Z_up同步平移至Z＝Z_down，其中，平移速度為采集投影數據；