CN113167746A - 用于无损分析测试对象的动态辐射准直 - Google Patents

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CN113167746A CN201980057911.9A CN201980057911A CN113167746A CN 113167746 A CN113167746 A CN 113167746A CN 201980057911 A CN201980057911 A CN 201980057911A CN 113167746 A CN113167746 A CN 113167746A
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Abstract

对于一组第一阶段旋转位置中的每个相应的第一阶段旋转位置，成像***可以生成相应的第一阶段图像。该成像***可以基于该相应的第一阶段图像中的所标识的关注区来确定针对该相应的第一阶段旋转位置的准直器叶片位置。对于一组第二阶段旋转位置中的每个相应的第二阶段旋转位置，该成像***可以基于针对这些第一阶段旋转位置的准直器叶片位置来确定针对该相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置。当测试对象处于该相应的第二阶段旋转位置时并且当准直器叶片处于针对该相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置时，该成像***可以生成第二系列图像中的相应的第二阶段图像。该成像***可以基于该第二系列图像计算测试对象的部分的断层摄影数据。

Description

用于无损分析测试对象的动态辐射准直
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年9月12日提交的标题为“用于无损分析测试对象的动态辐射准直(DYNAMIC RADIATION COLLIMATION FOR NON-DESTRUCTIVE ANALYSIS OF TESTOBJECTS)”的美国申请号16/129,404的优先权，该美国申请的全部内容通过引用结合于此。
技术领域
本公开内容涉及数字射线照相术和计算机断层摄影术。
背景技术
x射线数字射线照相术(DR)是使用数字x射线检测器(比如平板检测器、电荷耦合器件(CCD)相机或互补金属氧化物半导体(CMOS)相机或线性二极管阵列(LDA))的常用无创和无损成像技术。x射线计算机断层摄影术(CT)是使用以不同视角获取的计算机处理的x射线照相图像或正弦图来产生对象的3维(3D)数据和2维(2D)图像的过程。对象的断层摄影图像是对象的概念上二维“切片”的图像，该图像可以从射线照相图像或正弦图生成。计算设备可以使用对象的断层摄影图像、射线照相图像或正弦图来生成对象的3维数据，比如对象的3维模型。x射线CT可以用于工业目的，以对对象进行无损评估。
发明内容
在一个示例中，本公开内容描述了一种用于生成测试对象的断层摄影数据的方法，该方法包括：对于一组两个或更多个第一阶段旋转位置中的每个相应的第一阶段旋转位置：由成像***生成第一系列图像中的相应的第一阶段图像，该相应的第一阶段图像是当该测试对象处于该相应的第一阶段旋转位置时生成的；由该成像***标识该相应的第一阶段图像中的关注区(ROI)，该ROI与被评估的测试对象的一部分相对应；以及由该成像***基于该相应的第一阶段图像中的所标识的ROI来确定针对该相应的第一阶段旋转位置的准直器叶片位置，其中，辐射由辐射发生器发射并穿过准直器的孔，该准直器位于该辐射发生器与辐射检测器之间，该测试对象位于该辐射发生器与该辐射检测器之间，并且该准直器包括可移动以改变该准直器的孔的大小和形状的多个准直器叶片；对于一组两个或更多个第二阶段旋转位置中的每个相应的第二阶段旋转位置：由该成像***基于针对这些第一阶段旋转位置的准直器叶片位置来确定针对该相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置；以及由该成像***生成第二系列图像中的相应的第二阶段图像，该相应的第二阶段图像是当该测试对象处于该相应的第二阶段旋转位置时并且当这些准直器叶片处于针对该相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置时基于由该辐射检测器检测到的辐射图案生成的射线照片；以及由该成像***基于该第二系列图像来计算被评估的测试对象的该部分的断层摄影数据。
在另一个示例中，本公开内容描述了一种成像***，该成像***包括：辐射发生器；辐射检测器；准直器，其中，由该辐射发生器发射的辐射穿过该准直器的孔，该准直器位于该辐射发生器与该辐射检测器之间，测试对象位于该辐射发生器与该辐射检测器之间，并且该准直器包括可移动以改变该准直器的孔的大小和形状的多个准直器叶片；以及处理***，该处理***被配置为：对于一组两个或更多个第一阶段旋转位置中的每个相应的第一阶段旋转位置：生成第一系列图像中的相应的第一阶段图像，该相应的第一阶段图像是当该测试对象处于该相应的第一阶段旋转位置时生成的；标识该相应的第一阶段图像中的关注区(ROI)，该ROI与被评估的测试对象的一部分相对应；以及基于该相应的第一阶段图像中的所标识的ROI来确定针对该相应的第一阶段旋转位置的准直器叶片位置；对于一组两个或更多个第二阶段旋转位置中的每个相应的第二阶段旋转位置：基于针对该第一阶段旋转位置的准直器叶片位置来确定针对该相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置；以及生成第二系列图像中的相应的第二阶段图像，该相应的第二阶段图像是当该测试对象处于该相应的第二阶段旋转位置时并且当这些准直器叶片处于针对该相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置时基于由该辐射检测器检测到的辐射图案生成的射线照片；以及基于该第二系列图像来计算被评估的测试对象的该部分的断层摄影数据。
在另一个示例中，本公开内容描述了
一种其上存储有指令的非暂态计算机可读存储介质，这些指令在被执行时使一个或多个处理器对于一组两个或更多个第一阶段旋转位置中的每个相应的第一阶段旋转位置：生成第一系列图像中的相应的第一阶段图像，该相应的第一阶段图像是当测试对象处于该相应的第一阶段旋转位置时生成的；标识该相应的第一阶段图像中的关注区(ROI)，该ROI与被评估的测试对象的一部分相对应；以及基于该相应的第一阶段图像中的所标识的ROI来确定针对该相应的第一阶段旋转位置的准直器叶片位置，其中，辐射由辐射发生器发射并穿过准直器的孔，该准直器位于该辐射发生器与辐射检测器之间，该测试对象位于该辐射发生器与该辐射检测器之间，并且该准直器包括可移动以改变该准直器的孔的大小和形状的多个准直器叶片；对于一组两个或更多个第二阶段旋转位置中的每个相应的第二阶段旋转位置：基于针对该第一阶段旋转位置的准直器叶片位置来确定针对该相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置；以及生成第二系列图像中的相应的第二阶段图像，该相应的第二阶段图像是当该测试对象处于该相应的第二阶段旋转位置时并且当这些准直器叶片处于针对该相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置时基于由该辐射检测器检测到的辐射图案生成的射线照片；以及基于该第二系列图像来计算被评估的测试对象的该部分的断层摄影数据。
在附图和下文的描述中阐述了一个或多个示例的细节。从说明书、附图和权利要求中将明显得到其他特征、目的和优点。
附图说明
图1是根据本公开内容的一种或多种技术的示例成像***的示意图。
图2A是根据本公开内容的一种或多种技术当测试对象在第二扫描阶段期间处于第一旋转位置时示例成像***的概念图。
图2B是当测试对象处于如图2A所示的第一旋转位置时准直器叶片的示例位置的概念图。
图2C是根据本公开内容的一种或多种技术当测试对象在第二扫描阶段期间处于第二旋转位置时示例成像***的概念图。
图2D是当测试对象处于如图2C所示的第二旋转位置时准直器叶片的示例位置的概念图。
图3A图示了处于第一旋转位置的第一示例测试对象。
图3B图示了3A的测试对象处于不同于第一旋转位置的第二旋转位置。
图4A图示了未进行准直的情况下测试对象的示例射线照片。
图4B图示了图4A的测试对象在0度旋转位置进行标准的非动态计算机断层摄影术(CT)准直的示例射线照片。
图4C图示了根据本公开内容的一种或多种技术图4A至图4B的测试对象在0度旋转位置进行动态CT准直的示例射线照片。
图4D图示了图4A至图4C的测试对象在90度旋转位置未进行准直的示例射线照片。
图4E图示了图4A至图4D的测试对象在90度旋转位置进行标准的非动态CT准直的示例射线照片。
图4F图示了根据本公开内容的一种或多种技术图4A至图4E的测试对象在90度旋转位置进行动态CT准直的示例射线照片。
图5是图示根据本公开内容的一种或多种技术的成像***的第一示例操作的流程图。
图6是图示根据本公开内容的一种或多种技术的成像***的第二示例操作的流程图。
图7是根据本公开内容的一种或多种技术的示例成像***的示意图。
图8是根据本公开内容的一种或多种技术的示例成像***的示意图。
具体实施方式
总体上，本公开内容涉及计算机断层摄影术中的动态准直。在典型的x射线成像***中，x射线成像***包括辐射检测器和辐射发生器。辐射检测器检测由辐射发生器生成的x射线并输出与检测到的x射线的图案相对应的电信号。被评估的测试对象位于辐射检测器与辐射发生器之间。测试对象以典型的方式衰减x射线，从而产生由辐射检测器检测到的x射线图案。x射线成像***的处理***基于由辐射检测器输出的电信号来生成图像，比如射线照片。
通过旋转测试对象，x射线成像***可以生成针对测试对象的各种旋转位置的一组射线照片或对象的正弦图。处理***可以基于以这种方式生成的该组射线照片或正弦图来生成计算机断层摄影术(CT)数据。这样，x射线成像***可以用于x射线照相术和CT。x射线照相术和CT是在医学成像和工业无损评估(NDE)中无创或无损获得2维(2D)和3维(3D)数据的方法。
与上述类型的x射线成像***相关联的一个问题是，不直接穿过测试对象的x射线可能会从被评估的测试对象和x射线成像***的各个部分散射并且可能反射到与关注区相对应的辐射检测器的部分上。例如，x射线可能会从包含测试对象和辐射检测器的室的壁反射。这可能会导致所得到的射线照片对比度降低。对比度降低可能会使精确解释射线照片和CT数据集变得更加困难并且可能会使计算测试对象的高质量断层摄影数据变得更加困难。
因此，当执行数字射线照相术和CT时，可以理解的是，光束准直可以用于改善图像的对比度并且由于散射辐射的减少而减少成像伪影。准直通常应用于辐射锥，将辐射锥限制在测试对象的外部几何形状或测试对象内的特定关注区域。典型的***准直器提供了在进行CT扫描时提供静态、非动态准直的方法。准直设置一次，以创建一个开口大小，该大小将与投射到辐射检测器上的测试对象的关注区域(AOI)的最大尺寸对准。在非对称测试对象的CT扫描期间，测试对象在静态准直x射线束的前面旋转，在关注区域尺寸小于以上最大AOI尺寸的测试对象的所有区域中可能出现非最佳准直。
根据本公开内容的技术，准直器位于辐射发生器与辐射检测器之间。例如，在一些示例中，准直器可以位于辐射发生器与测试对象之间。在一些示例中，准直器位于辐射检测器与测试对象之间。准直器可以包括x射线屏蔽材料(比如铅或钨)的一个或多个叶片。由辐射发生器发射的x射线可以穿过准直器的叶片之间的间隙。此间隙可以被称为准直器的孔。准直器可以阻挡或衰减未穿过准直器的孔的x射线。根据本公开内容的技术，当测试对象旋转通过各种旋转位置时，可以基于测试对象的轮廓或测试对象的关注区(ROI)来调整孔的大小。这样，准直器将辐射量减少到仅对测试对象或测试对象ROI成像所需的量。这种辐射的减少可以减少可以到达辐射检测器的散射x射线辐射的量，从而潜在地增加射线照片的与测试对象相对应的部分的对比度。这可以改善基于射线照片的所得CT数据的质量。尽管本公开内容经常提及x射线，但是也可以使用其他类型的辐射来代替x射线，比如γ射线。
因此，在本公开内容的一个示例中，成像***可以执行第一扫描阶段和第二扫描阶段。在第一扫描阶段期间，成像***使用一系列实时或静态图像来标识图像中的ROI并使用这些ROI来确定一组旋转位置(例如，360度旋转的每1度)的准直器叶片位置。在第二扫描阶段期间，成像***可以在准直器叶片处于为这些旋转位置确定的准直器叶片位置时生成图像。在一些示例中，成像***可以在开始第二扫描阶段之前完成第一扫描阶段。在一些示例中，成像***交错第一扫描阶段和第二扫描阶段，使得第一扫描阶段和第二扫描阶段可以在单次旋转中完成。在一些示例中，成像***可以将基于第一阶段图像中的ROI确定的准直器叶片位置存储为命令和控制程序，用于执行第二扫描阶段，而不需要对每个单独的测试对象重复第一扫描阶段。
更具体地，在一些示例中，成像***可以在测试对象的第一扫描阶段期间生成第一系列两个或更多个图像。因此，本公开内容可以将第一系列图像中的图像称为第一阶段图像。第一系列图像可以是射线照片或另一种类型的图像。第一系列图像中的每个图像可以与一组第一阶段旋转位置中测试对象的不同旋转位置相对应。该组第一阶段旋转位置可以是多个旋转位置。因此，对于该组第一阶段旋转位置中的每个相应的旋转位置，第一系列图像中的给定图像与该相应的第一阶段旋转位置相对应。
此外，在此示例中，对于每个相应的第一阶段旋转位置，成像***可以标识与该相应的第一阶段旋转位置相对应的第一阶段图像中的关注区(ROI)。该ROI与待评估的测试对象的一部分(比如测试对象的特定部分或整个测试对象)相对应。成像***还基于与该相应的第一阶段旋转位置相对应的第一阶段图像中的所标识的ROI来确定针对该相应的第一阶段旋转位置的准直器叶片位置。在此示例中，辐射由辐射发生器发射并穿过准直器的孔。准直器位于辐射发生器与辐射检测器之间。测试对象也位于辐射发生器与辐射检测器之间。准直器包括可移动以改变准直器的孔的大小和形状的多个准直器叶片。在一些示例中，成像***可以独立地移动每个准直器叶片。
另外，在此示例中，在确定针对第一阶段旋转位置的准直器叶片位置之后，成像***可以基于针对第一阶段旋转位置的准直器叶片位置来确定针对一组第二阶段旋转位置的准直器叶片位置。第二阶段旋转位置可以与第一阶段旋转位置相同或不同。对于每个相应的第二阶段旋转位置，成像***可以生成第二系列图像中的相应的第二阶段图像。当测试对象处于该相应的第二阶段旋转位置时并且当准直器叶片处于针对该相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置时，成像***可以基于由辐射检测器检测到的辐射图案来生成相应的第二阶段图像，即射线照片。辐射图案是由辐射检测器检测到的较大或较小辐射强度的空间图案。第二系列图像中的每个相应的第二阶段图像可以是射线照片。在此示例中，成像***可以基于第二系列图像来计算被评估的测试对象的该部分的断层摄影数据。
在本公开内容中，“第一”、“第二”、“第三”等序数术语不一定是顺序内位置的指示符，而是可以简单地用于区分同一事物的不同实例。本公开内容中提供的示例可以一起、单独或以各种组合使用。
图1是根据本公开内容的一种或多种技术的示例成像***10的示意图。如图1的示例所示，成像***10可以包括辐射发生器12和辐射检测器14。尽管在图1的示例中没有示出，但是成像***10可以包括一个或多个额外辐射发生器和/或一个或多个额外辐射检测器。例如，成像***10可以包括作为第一辐射发生器的小型/传统聚焦高能管和作为第二辐射发生器的微聚焦管。在一些示例中，成像***10可以包括平板检测器作为第一辐射检测器并且还包括一个或多个线性二极管阵列检测器。辐射发生器12可以发射x射线束15。因此，在一些情况下，本公开内容可以将辐射发生器12或类似设备称为“辐射源”。在一些示例中，x射线束15是锥形的。在其他示例中，x射线束15是扇形的。在一些示例中，辐射发生器12生成能量范围为20keV至600keV的x射线。在其他示例中，辐射发生器12生成其他能量范围的x射线。
辐射检测器14检测由辐射发生器12生成的x射线并输出与检测到的x射线的图案相对应的电信号。在一些示例中，辐射检测器14是2维(2D)x射线检测器，比如平板检测器(FPD)。在这样的示例中，辐射检测器14可以包括辐射敏感元件(比如光电二极管)的2维阵列。在一些示例中，代替FPD或除了FPD之外，成像***10包括透镜耦合闪烁检测器或另一种类型的x射线检测器。FPD可以包括闪烁材料层，比如在玻璃检测器阵列上的非晶硅上制造的碘化铯。在一些示例中，FPD的像素大小可以在大约25微米至大约400微米的范围内。在其他示例中，FPD或其他检测器的像素大小可以是正方形或非各向同性的其他大小。另外，辐射检测器14的表面可以是平坦的、弯曲的或者具有用于与特定x射线束配置对准的其他几何形状。
在其他示例中，辐射检测器14是线性检测器，比如线性二极管阵列(LDA)x射线检测器。LDA x射线检测器包括1维光电二极管阵列。每个光电二极管与不同的像素相对应。例如，光电二极管与像素之间可以存在1对1的关系。在一些示例中，辐射检测器14的像素大小在大约25微米至大约1000微米的范围内。在其他示例中，辐射检测器14的像素大小可以是正方形或非各向同性的其他大小。另外，辐射检测器14的表面可以是平坦的、弯曲的或者具有用于与特定x射线束配置对准的其他几何形状。
在图1的示例中，辐射检测器14安装在检测器托架16上。检测器托架16安装在框架18上。在一些示例中，检测器托架16能够相对于框架18在z维度20上移动。在另一个示例中，检测器托架16能够在y维度上移动(如图1所示直接进出页面)或相对于框架18在x维度22上移动。因此，在图1的示例中，检测器托架16可以在垂直方向、水平方向或朝向或远离辐射发生器12的方向上移动辐射检测器14。在一些示例中，辐射发生器12安装在托架上，该托架被配置为在x、y或z维度中的一个或多个维度上移动辐射发生器12。x、y和z维度在真实空间中可以具有任何取向。
当使用辐射检测器14时，辐射检测器14可以在y维度和z维度20上与辐射发生器12对准。在图1的示例中，当辐射检测器14处于用于检测由辐射发生器12生成的x射线束的位置时，x维度22平行于辐射发生器12与辐射检测器14之间的轴线24(即，x射线束轴线)。此外，尽管图1的示例示出了安装在同一框架上的辐射发生器12和辐射检测器14，但是在其他示例中，辐射发生器12和辐射检测器14可以安装在单独的框架上。另外，单独的框架可以安装到托架上，从而提供辐射检测器、辐射发生器或两者在x维度上的移动。应当理解，在一些示例中，本公开内容中对x射线的讨论可以适用于其他形式的辐射，比如γ射线、中子束和可见光。
在图1的示例中，成像***10包括处理***30。处理***30可以包括计算***。计算***的示例类型可以包括个人计算机、服务器计算机、大型计算机、膝上型计算机、专用计算机等。如图1的示例所示，处理***30可以包括一个或多个处理器31。每个处理器31可以包括一个或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)或其他等效的集成或分立逻辑电路。为了便于解释，本公开内容可以将由处理器31中的一个或多个执行的动作描述为由处理***30执行。处理***30以及(因此)处理器31可操作地耦合到成像***10的各个组件，使得处理器31能够向这些组件输出电信号并从这些组件接收电信号。这样的电信号可以表示命令、图像数据、状态数据等。尽管本公开内容讨论了电信号并且图1的示例示出了将处理***30连接到成像***10中的组件的电缆，但是这样的信号可以是光学信号和/或无线传输的信号。在一些示例中，处理***30可以经由通信网络(比如因特网或局域网)从成像***10的各个组件接收数据并向其发送数据(例如，命令)。
当辐射检测器14检测到由辐射发生器12发射的x射线图案时，辐射检测器14可以输出与该x射线图案相对应的电信号。处理***30可以解释这些电信号以生成一个或多个射线照片。
成像***10可以包括一个或多个操纵器机构，其被配置为相对于辐射发生器12和辐射检测器14移动对象。在一些示例中，处理***30的一个或多个处理器31输出信号以相对于辐射发生器12和辐射检测器14移动测试对象。例如，在图1的示例中，对象可以安装(或以其他方式定位)在设置在辐射发生器12与辐射检测器14之间的载台26上。在图1的示例中，载台26安装在载台操纵机构28上。载台操纵机构28可以平行于z维度20移动载台26(并因此移动安装在载台26上的对象)。另外，在一些示例中，载台操纵机构28可以平行于与x维度22和z维度20相互正交的y维度移动载台26(并因此移动安装在载台26上的对象)。因此，在图1的示例中，y维度直接进出页面而定向。在一些示例中，载台操纵机构28可以在z维度20和y维度上同时移动载台26(并因此移动安装在载台26上的对象)。此外，在一些示例中，载台操纵机构28可以倾斜载台26。
此外，在一些示例中，载台操纵机构28以平行于z维度20的旋转轴线(即，垂直于x射线束轴线24)旋转载台26。因此，载台26可以被配置为承载并旋转对象。因此，当测试对象在由辐射发生器12生成的x射线束中旋转时，成像***10可以以不同的投影角度(即，旋转位置)获取图像，比如射线照片。在一些示例中，成像***10以不同的旋转角度获取图像并处理这些图像以将这些图像组装成测试对象的3维数据，比如测试对象的3D模型。此外，在一些示例中，载台操纵机构28旋转载台26，同时在z维度20上线性移动载台26。
如图1的示例所示，成像***10可以包括位于辐射发生器12与辐射检测器14之间的准直器40。准直器40的孔42允许缩小的x射线束在到达辐射检测器14的途中穿过准直器40。如本文所描述的，当在载台26上旋转的测试对象的轮廓改变时，处理***30可以动态地调整孔42的大小和形状。在一些示例中，成像***100包括用于整体移动准直器40的***。
根据本公开内容的技术，当在整个CT扫描中应用动态准直时，可以通过创建跟随测试对象的外部几何形状或测试对象内的特定关注区域的动态准直来在整个扫描中提供最佳准直。这种改进的准直可以改善扫描的对比度灵敏度，这可以提供对测试对象(比如产品样品)内的细微特征和不连续性的观察的改善。在创建动态准直***时，可以通过使用软件工具来标识测试对象的外周，以在测试对象旋转时使用图像像素值来标识测试对象的边缘。然后，软件可以自动创建将准直器叶片位置与载台26的每个旋转位置联系起来的相应位置程序。例如，在一些示例中，该程序包括将一组准直器叶片位置映射到一组旋转载台位置的数据。在一些示例中，可以通过同时捕获准直位置和旋转载台位置并将其记录在命令和控制程序中来手动创建此程序。在一些示例中，处理***30可以通过捕获准直器叶片位置和旋转位置的采样、计算中间旋转位置的期望中间准直器叶片位置并且在命令和控制程序中记录中间准直器叶片位置和中间旋转位置来生成该程序。在一些示例中，处理***30通过捕获准直器叶片位置和旋转位置的采样来生成该程序。另外，在此示例中，处理***30可以确定针对中间旋转位置的一个或多个中间准直器叶片位置并且还可以接收针对中间准直器叶片位置与旋转位置的额外组合的用户输入的指示。在此示例中，处理***30可以在该程序中包括所确定和输入的中间准直器叶片位置和旋转位置。
为了执行动态准直，成像***10可以执行第一扫描阶段和第二扫描阶段。成像***10可以连续地或以交错的方式执行第一扫描阶段和第二扫描阶段。在第一扫描阶段，处理***30可以标识测试对象或测试对象的一部分的外周并使用所标识的外周来确定针对用于第二扫描阶段的旋转位置的准直器叶片位置。处理***30可以在测试对象的第一扫描阶段期间生成第一系列图像。本公开内容可以将第一系列图像中的图像称为第一阶段图像。第一系列图像包括多个图像。在一些示例中，处理***30可以基于由辐射检测器14检测到的辐射图案来生成第一阶段图像。在一些示例中，第一阶段图像不用于为测试对象生成CT数据。在一些示例中，处理***30可以基于来自独立于辐射检测器14的相机的信号来生成第一阶段图像并且这些第一阶段图像可以是可见光图像。每个第一阶段图像可以与一组第一阶段旋转位置中测试对象的不同第一阶段旋转位置相对应。例如，该组第一阶段旋转位置可以包括测试对象旋转0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°的位置。在另一个示例中，第一阶段旋转位置可以包括针对360°旋转中的每一度的一个位置。在第一扫描阶段期间，当测试对象处于每个第一阶段旋转位置时，准直器40的准直器叶片可以处于相同的位置。换句话说，在一些示例中，准直器40的准直器叶片在第一扫描阶段期间不移动。
对于该组第一阶段旋转位置中的每个相应的第一阶段旋转位置，处理***30可以自动标识与该相应的第一阶段旋转位置相对应的第一阶段图像中的ROI。在一个示例中，处理***30可以使用算法来标识第一阶段图像中的ROI，该算法从大小等于第一阶段图像的边界框开始。在此示例中，处理***30可以从左侧逐渐缩小该边界框，从而周期性地检查该边界框的左边界是否与第一阶段图像内的边缘相交。边缘是像素值中出现不连续的点，通常与测试对象或测试对象内的结构的实际边缘相对应。在检测到边缘时，处理***30可以将左边界向左移动几个像素(例如，10像素)以在左侧的测试对象周围提供所谓的“气隙”。处理***30然后可以停止边界框左侧的调整过程。在此示例中，处理***30可以对边界框的右边缘、上边缘和下边缘中的一个或多个重复此过程。在一些示例中，处理***30可以独立地移动边界框的边缘或者可以同时移动边界框的边缘中的两个或更多个边缘。得到的边界框勾勒出第一阶段图像中的ROI。
在一些示例中，图像中的ROI小于图像的与测试对象相对应的部分。例如，测试对象可以包括需要评估的部分，比如焊缝或阀门。在此示例中，处理***30可以标识第一阶段图像内与该部分相对应的区域。在一些示例中，为了标识第一阶段图像内与该部分相对应的区域，可以首先训练机器学习模型来识别同一测试对象的其他第一阶段图像中的该部分。在这样的示例中，处理***30然后可以应用机器学习模型来标识第一阶段图像中的与该部分相对应的区域。可替代地或附加地，处理***30可以接收标识第一阶段图像内与该部分相对应的区域的用户输入的指示。在这些示例中，处理***30可以基于用户输入、该部分的已知尺寸、关于该部分在测试对象内的位置的已知信息、辐射检测器14距准直器40的距离以及辐射发生器12距准直器40的距离来确定如何修改ROI。在一些示例中，处理***30可以基于该部分的计算机辅助设计(CAD)模型结合成像***10的模型来标识ROI，该成像***的该模型还对辐射锥、辐射检测器14、准直器叶片44以及辐射锥与ROI的交点和相应叶片位置进行建模。此模型可以用于独立于其他方法对准直位置进行编程。
在一些示例中，成像***10可以执行第一扫描阶段作为评估测试对象的过程的一部分。例如，成像***10可以使用第一阶段图像来生成用于测试对象的实际评估的断层摄影数据。在这样的示例中，成像***10可以使用第一阶段图像来生成指示ROI的ROI数据。如下文所描述的，成像***10然后可以在控制程序中使用生成的ROI数据，用于在评估相同类型的其他测试对象期间控制准直器叶片44的位置。因此，在这样的示例中，成像***10可能没有必要为相同类型的每个测试对象再次执行第一扫描阶段。
如上文所提到的，辐射由辐射发生器12发射并穿过准直器40的孔42。在图1的示例中，准直器40位于辐射发生器12与测试对象之间。此外，在图1的示例中，测试对象位于准直器40与辐射检测器14之间。准直器40包括多个准直器叶片44A、44B，这些叶片可移动以改变准直器40的孔42的大小和形状。对于每个相应的第一阶段旋转位置，处理***30可以基于该相应的第一阶段旋转位置的第一阶段图像中的所标识的ROI来确定针对该相应的第一阶段旋转位置的准直器叶片位置。例如，处理***30可以基于与该相应的第一阶段旋转位置相对应的第一阶段图像中的所标识的ROI的大小和位置并且还基于准直器40距辐射检测器14的距离和准直器40距辐射发生器12的距离来确定针对该相应的第一阶段旋转位置的准直器叶片位置。在一些示例中，处理***30可以部分地通过使用将ROI宽度映射到水平移动的准直器叶片之间的间隙宽度的查找表或公式以及将ROI高度映射到垂直移动的准直器叶片之间的间隙高度的查找表来确定准直器叶片位置。另外，处理***30可以部分地通过使用将ROI的顶部(或底部)边缘映射到上(或下)准直器叶片的位置的查找表或公式来确定准直器叶片位置；处理***30还可以使用将ROI的左(或右)边缘映射到左(或右)准直器叶片的位置的查找表或公式。基于间隙宽度以及上(或下)和左(或右)准直器叶片的位置，处理***30可以针对相应的旋转位置确定准直器40的所有四个准直器叶片的位置。在此示例中，可以基于比如准直器40距辐射检测器14的距离和准直器40距辐射发生器12的距离等因素来确定查找表或公式。
因此，作为标识与特定第一阶段旋转位置相对应的第一阶段图像中的ROI的一部分，处理***30可以标识第一阶段图像中的与被评估的测试对象的一部分(例如，测试对象的一部分或整个测试对象)的边缘相对应的位置。例如，处理***30可以运行标识与测试对象的该部分的边缘相对应的像素的过程。另外，处理***30可以确定包含所标识的位置的矩形边界框。此外，作为确定针对第一阶段旋转位置的准直器叶片位置的一部分，处理***30可以将针对第一阶段旋转位置的准直器叶片位置确定为使得准直器40的孔的边缘到辐射检测器14中的投影与所确定的矩形边界框相对应。边缘的投影可以被认为是投影到辐射检测器14上的边缘的轮廓。例如，轮廓可以由来自辐射发生器12的、接触边缘并以直线延续到辐射检测器14的射线形成。与边缘的投影相对应的边界框可以是包含投影的最小边界框，在一个或多个侧面上具有可选的气隙。在另一个示例中，处理***30可以使用被训练以标识图像(比如射线照片)中的ROI周围的边界框的机器学习模型。
另外，处理***30可以确定针对一组两个或更多个第二阶段旋转位置的准直器叶片位置。第二阶段旋转位置可以与第一阶段旋转位置相同或者不同于第一阶段旋转位置。因此，在一些示例中，第二阶段旋转位置包括比该组第一阶段旋转位置更多或更少的旋转位置。在一些示例中，该组第二阶段旋转位置包括不在该组第一阶段旋转位置中的一个或多个旋转位置。在第二阶段旋转位置与第一阶段旋转位置相同的示例中，处理***30可以仅确定针对第二阶段旋转位置的准直器叶片位置与针对第一阶段旋转位置的准直器叶片位置相同。
在第二阶段旋转位置不在该组第一阶段旋转位置中的示例中，处理***30可以使用一个或多个公式来确定针对第二阶段旋转位置的准直器叶片位置。例如，如果第二阶段旋转位置在两个第一阶段旋转位置的中间，则处理***30可以确定针对第二阶段旋转位置的准直器叶片位置在针对两个第一阶段旋转位置的准直器叶片位置的中间。在一些示例中，处理***30可以使用非线性方法来确定针对第二阶段旋转位置的准直器叶片位置。例如，在这样的示例中，处理***30可以基于用于两个第一阶段旋转位置的准直器叶片位置之间的弧来计算针对第二阶段旋转位置的准直器叶片位置。
此外，在测试对象的第二扫描阶段，成像***10可以基于由辐射检测器14检测到的辐射图案来生成第二系列图像。本公开内容可以将第二系列图像中的图像称为第二阶段图像。第二系列图像可以包括比第一系列图像更多、更少或与第一系列图像相同数量的图像。每个相应的第二阶段图像可以是射线照片并且可以与该组第二阶段旋转位置中的不同旋转位置相对应。换句话说，对于该组第二阶段旋转位置中的每个相应的第二阶段旋转位置，成像***10可以生成第二系列图像中的相应的第二阶段图像。当测试对象处于相应的第二阶段旋转位置时并且当准直器叶片44处于针对相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置时，可以基于由辐射检测器14检测到的辐射图案来生成相应的第二阶段图像。作为生成第二系列图像的一部分，处理***30可以控制准直器叶片44的位置，使得准直器叶片44具有为第二阶段旋转位置确定的准直器叶片位置。
因为ROI的形状和位置可以随着测试对象的旋转而改变，所以准直器40的孔42的形状和位置可以在第二扫描阶段期间随着测试对象的旋转而改变。因此，落在准直器40的阴影中的辐射检测器14的部分对于每个第二阶段旋转位置可以改变，特别是如果测试对象对于第一组旋转位置和第二组旋转位置关于旋转轴线不对称。因此，每个第二阶段图像内的图像数据的有用区域可以变化。第二阶段图像内的图像数据的有用区域与当生成第二相图像时不在准直器40的阴影中的辐射检测器14的区域相对应。图像的有用区域可以包括整个检测器区域或与ROI相对应的检测器区域的子区。在一些示例中，处理***30可以用替换像素来替换第二阶段图像的有用区域之外(即，在准直区中)的第二阶段图像的像素。例如，处理***30可以用白色或黑色像素替换第二阶段图像的准直区。在一些示例中，处理***30可以应用图像大小的裁剪来减小存储大小以实现潜在增强的数据传送和重建时间。处理***30可以应用软件例程来提供裁剪后的ROI射线照片的变化的ROI的检测器像素位置。
在一些示例中，成像***10在生成任何第二阶段图像之前生成每个第一阶段图像。例如，在此示例中，成像***10可以在将测试对象旋转第一整圈的同时生成第一阶段图像并且可以在将测试对象旋转第二整圈的同时生成第二阶段图像。在其他示例中，成像***10可以以交错的方式生成第一阶段图像和第二阶段图像。因此，在一些这样的示例中，成像***10可以在测试对象的单次旋转中生成所有的第一阶段图像和所有的第二阶段图像。例如，成像***10可以在测试对象处于第一旋转位置时生成第一阶段图像，确定针对第一旋转位置的准直器叶片位置，将准直器叶片设置到为第一旋转位置确定的准直器叶片位置，在测试对象处于第一旋转位置时生成第二阶段图像，并且然后将测试对象旋转到下一个旋转位置。在此示例中，成像***10可以对下一个旋转位置重复这些步骤(即，在测试对象处于第二旋转位置时生成第一阶段图像，确定针对第二旋转位置的准直器叶片位置，将准直器叶片设置到为第二旋转位置确定的准直器叶片位置，在测试对象处于第二旋转位置时生成第二阶段图像，并且然后将测试对象旋转到下一个旋转位置)。
在此示例中，处理***30可以基于第二系列图像来计算被评估的测试对象的该部分的断层摄影数据。处理***30可以根据本领域已知的用于根据一系列射线照片计算断层摄影数据的任何已知技术来计算断层摄影数据。
图2A是根据本公开内容的一种或多种技术当测试对象200在第二扫描阶段期间处于第一旋转位置时示例成像***10的概念图。在图2A的示例中，准直器40准直全x射线束15。此外，在图2A的示例中，准直器叶片44A、44B被定位成使得孔42足够宽以使穿过孔42的准直x射线束202的外边缘穿过靠近测试对象200的外边缘的相对小的区域(即，“气隙”)。
图2B是当测试对象200处于如图2A所示的第一旋转位置时准直器40的叶片的示例位置的概念图。图2B是从图2A的全x射线束15的中心发射点的视角来看的。在图2B的示例中，准直器40具有四个准直器叶片44A、44B、44C和44D(统称为“准直器叶片44”)。由于图2A的视角，准直器叶片44C和44D没有在图2A的示例中示出。在图2B的示例中，准直器叶片44A和44B垂直定向并且准直器叶片44C和44D水平定向。此外，在图2B的示例中，准直器叶片44C和44D比准直器叶片44A和44B更靠近辐射发生器12。因此，在图2A的示例中，准直器叶片44A和44B被准直器叶片44C和44D部分地遮挡。
准直器叶片44被定位成使得气隙204沿着测试对象200的一个或多个侧面上出现。气隙204可以允许穿过准直器40的孔42的x射线到达辐射检测器14，而不穿过测试对象200。在一些示例中，在测试对象200的所有侧面上都没有气隙。
图2C是根据本公开内容的一种或多种技术当测试对象在第二扫描阶段期间处于第二旋转位置时示例成像***的概念图。在图2C的示例中，测试对象200相对于如图2A所示的测试对象200的第一旋转位置旋转90°。在其他示例中，测试对象200可以旋转不同的角度。因此，测试对象200的最窄边缘面向辐射发生器12。因此，准直器叶片44A、44B被重新定位以减小孔42的大小，从而使准直的x射线束202变窄。
图2D是当测试对象200处于如图2C所示的第二旋转位置时准直器40的叶片的示例位置的概念图。图2D与图2B的视角相同。因为测试对象200已经旋转，所以测试对象200的较窄面面向辐射发生器12。如图2D的示例所示，准直器叶片44C和44D保持在相同的位置，但是处理***30已经将准直器叶片44A和44B移动得彼此更近。
图3A图示了处于第一旋转位置的第一示例测试对象300。图3B图示了图3A的测试对象300处于不同于第一旋转位置的第二旋转位置。图3A和图3B图示了当执行CT扫描时可以受益于动态准直的具有不对称几何形状的测试对象的示例。在图3A的示例中，ROI 302与比测试对象300小的测试对象300的一部分相对应。在图3B的示例中，ROI 304与测试对象300的相同部分相对应。如图3A和图3B所示，当测试对象300旋转时，ROI的大小和形状可以从一个图像到另一个图像变化。
图4A图示了未进行准直的情况下测试对象502的示例射线照片500。在图4A、图4B和图4C中，测试对象可以是图3A和图3B所示的测试对象300。图4B示出了图4A的测试对象502在0度旋转位置进行标准的非动态CT准直的示例射线照片504。换句话说，当准直器叶片没有基于测试对象502的旋转位置而改变时生成射线照片504。因此，虽然射线照片504中使用的准直器叶片位置在此0度旋转位置可能是最佳的，但是当测试对象502旋转90度时，当测试对象502处于如图4E所示的90度旋转位置时，存在显著的空间。图4C图示了根据本公开内容的一种或多种技术图4A至图4B的测试对象502在0度旋转位置进行动态CT准直的示例射线照片506。图4B和图4C的射线照片是相同的，因为标准的非动态准直技术基于测试对象的任何旋转位置中测试对象的最宽部分来定位准直器的叶片。如图4A至图4C所示，准直的使用使射线照片504和506具有比射线照片500更好的图像对比度和测试对象射线照相边缘清晰度。
图4D图示了图4A至图4C的测试对象502在90度旋转位置未进行准直的示例射线照片508。图4E图示了图4A至图4D的测试对象502在90度旋转位置进行标准的非动态CT准直的示例射线照片。图4F图示了根据本公开内容的一种或多种技术图4A至图4E的测试对象502在90度旋转位置进行动态CT准直的示例射线照片。90度旋转位置与如图4A至图4C所示的测试对象502的旋转位置成90度。在图4F的示例中，准直已从0度最大开口位置连续调整到90度最小位置，其开口略大于所关注的最小投影面积。
因为标准的非动态准直技术不基于测试对象502的旋转位置来调整准直器叶片的位置，所以准直器叶片的位置在图4B和图4E中是相同的，尽管测试对象502的旋转位置不同。然而，根据本公开内容的动态准直技术，准直器叶片基于射线照片512中测试对象502的旋转位置被重新定位。从图4D、图4E和图4F可以看出，射线照片510中的图像对比度和测试对象射线照相边缘清晰度大于射线照片508中的对比度。然而，由于准直器叶片的动态改变的位置，在射线照片512中的图像对比度和测试对象射线照相边缘清晰度仍然大于射线照片510。另外，与在生成射线照片512时使用动态准直相比，即使应用了相同的曝光参数，射线照片508和510中的ROI的亮度可能更大并且测试对象502的边缘可能在射线照片510中开始被“洗掉”。射线照片512的亮度水平的降低以及图像对比度和测试对象射线照相边缘清晰度的增加与通过应用动态准直来减少散射辐射直接相关。
图5是图示根据本公开内容的一种或多种技术的成像***10的第一示例操作的流程图。在根据本公开内容的技术的其他示例中，可以执行比图5所示更多、更少的动作或与图5所示不同的动作；或者动作可以以不同的顺序或并行执行。
在图5的示例中，成像***(例如，图1的成像***10、图7的成像***700、图8的成像***800)可以针对测试对象(例如，测试对象200、300、502)执行第一扫描阶段。在第一扫描阶段期间，成像***10可以针对一组两个或更多个第一阶段旋转位置中的每个相应的第一阶段旋转位置生成第一系列图像中的相应的第一阶段图像(602)。当测试对象处于该相应的第一阶段旋转位置时生成该相应的第一阶段图像。在一些示例中，第一系列图像中的每个图像都是射线照片。在一些示例中，第一系列图像可以包括由成像***10的辅助光学成像组件捕获的可见光照片，而不是射线照片。第一系列图像中的每个图像可以与该组第一阶段旋转位置中测试对象的不同旋转位置相对应。
此外，在图7的示例中，对于该组第一阶段旋转位置中的每个相应的第一阶段旋转位置，成像***可以标识相应的第一阶段图像中的ROI(例如，ROI 302、304(图3))(604)。ROI与被评估的测试对象的一部分相对应。例如，ROI可以与测试对象的一部分或整个测试对象相对应。在一些示例中，处理***30自动标识ROI，如本公开内容的其他地方所述。例如，处理***30可以通过跟踪图像内的边缘来标识ROI。
此外，对于该组第一阶段旋转位置中的每个相应的第一阶段旋转位置，成像***可以基于相应的第一阶段图像中的所标识的ROI来确定针对该相应的第一阶段旋转位置的准直器叶片位置(606)。成像***可以根据本公开内容的其他地方描述的任何示例来确定针对该相应的第一阶段旋转位置的准直器叶片位置。辐射由辐射发生器(例如，辐射发生器12)发射并穿过准直器(例如，准直器40)的孔。准直器位于辐射发生器与辐射检测器之间。例如，准直器可以位于辐射发生器与测试对象之间。测试对象可以位于准直器与辐射检测器之间。准直器包括可移动以改变准直器的孔的大小和形状的多个准直器叶片(例如，准直器叶片44)。
此外，在图5的示例中，对于一组两个或更多个第二阶段旋转位置中的每个相应的第二阶段旋转位置，成像***可以基于针对第一阶段旋转位置的准直器叶片位置来确定针对该相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置(608)。在一些示例中，该组第一阶段旋转位置和该组第二阶段旋转位置由相同的旋转位置组成。在其他示例中，该组第二阶段旋转位置包括比该组第一阶段旋转位置更多、更少或与该组第一阶段旋转位置不同的旋转位置。在一些示例中，对于第一阶段旋转位置和第二阶段旋转位置，测试对象关于旋转轴线不对称。因此，准直器叶片的位置可能需要随着测试对象的旋转而改变。
当该相应的第二阶段旋转位置与该组第一阶段旋转位置中的第一阶段旋转位置相同时，成像***可以确定针对该相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置与针对该第一阶段旋转位置的准直器叶片位置相同。当该相应的第二阶段旋转位置不同于该组第一阶段旋转位置中的任何第一阶段旋转位置时，成像***可以基于针对第一阶段旋转位置中的两个或更多个第一阶段旋转位置的准直器叶片位置来确定针对该相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置，如本公开内容的其他地方所述。
成像***可以生成第二系列图像中的相应的第二阶段图像(610)。当测试对象处于相应的第二阶段旋转位置时并且当准直器叶片处于针对相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置时，基于由辐射检测器(例如，辐射检测器14)检测到的辐射图案来生成相应的第二阶段图像。相应的第二阶段图像可以是射线照片。作为生成第二阶段图像的一部分，成像***可以基于针对相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置来控制准直器叶片的位置。为了物理控制准直器叶片，成像***的处理***(例如，处理***30)可以直接或间接地向驱动准直器叶片的电机发送信号。如上文所提到的，在一些示例中，辐射检测器可以包括LDA x射线检测器。在这样的示例中，准直器可能只需要包括两个准直器叶片，这两个准直器叶片被配置为在垂直于LDA x射线检测器的长轴线的方向上移动。
随后，成像***可以基于第二系列图像来计算被评估的测试对象的该部分的断层摄影数据(614)。成像***可以根据本领域已知的用于根据一系列射线照片或正弦图计算断层摄影数据的任何众所周知的技术来计算断层摄影数据，比如但不限于滤波反投影(FBP)、迭代重建(IR)和傅立叶重建。
此外，上文提供的示例将(例如，准直器40)称为具有单个孔。然而，在一些示例中，在具有单个辐射发生器12和单个辐射检测器14的***中，准直器可以具有两个或更多个孔。在这种***中，每个孔可以用于同时评估不同的测试对象。处理***30可以独立地调整每个孔的大小和形状。在这样的示例中，处理***30能够独立地改变每个准直器叶片的位置。在其他示例中，准直器叶片中的两个或更多个准直器叶片可以连接在一起移动。
在一些示例中，成像***(例如，成像***10、700、800)可以针对一个或多个测试对象自动执行图5的操作，而无需人工干预。在一些这样的示例中，传送机构可以自动将测试对象装载到成像***中。此外，在要评估相同类型的多个测试对象的一些示例中，成像***可以针对测试对象之一(例如，第一个出现的测试对象)执行第一阶段(即，动作(602)、(604)和(606))以确定针对第一阶段旋转位置的准直器叶片位置并确定针对第二阶段旋转位置的准直器叶片位置(608)。在这样的示例中，成像***可以重复使用关于针对第二阶段旋转位置的准直器叶片位置的信息以生成测试对象中的其他测试对象的第二阶段图像，而无需对其他测试对象重复动作(602)、(604)、(606)和(608)。在一些示例中，所讨论的测试对象可以是相同的物理测试对象或相同类型的两个不同的物理测试对象(例如，相同的形状、尺寸、成分等)。
图6是图示根据本公开内容的一种或多种技术的成像***10的第二示例操作的流程图。不同于图5的示例操作，图6的操作可以在单个阶段中生成用于计算断层摄影数据的图像。在一些示例中，每个图像都是射线照片。
具体地，在图6的示例中，成像***10可以生成当前图像(650)。当当前图像是用于计算断层摄影数据的一组图像中的第一个出现的图像时，成像***10可以在测试对象处于一组旋转位置中的第一个出现的旋转位置时生成当前图像。在一些示例中，成像***10可以在准直器的孔处于其最宽配置时生成第一个出现的图像。
接下来，成像***10可以标识当前图像中的ROI(652)。如前所述，ROI可以与被评估的测试对象的一部分(比如测试对象的一部分或整个测试对象)相对应。在一些示例中，当前图像中的ROI的边界与当前图像中所示的测试对象的外边缘相对应，在一个或多个侧面上具有几个像素的气隙。在一些示例中，成像***10自动标识ROI，如本公开内容的其他地方提供的示例中所述。在一些示例中，成像***10可以使用测试对象的CAD文件中的信息(例如，测试对象的尺寸)来确定当前图像中的ROI，而不是使用当前图像来标识ROI。
在一个示例中，在确定第一个出现的图像中的ROI之后，成像***10可以确定与第一个出现的图像中的ROI相对应的准直器叶片位置。在此示例中，成像***10然后可以改变准直器叶片的位置以与所确定的准直器叶片位置相对应。此外，在此示例中，成像***10然后可以针对第一个出现的旋转位置再生图像。在此示例中，成像***10可以在计算测试对象的该部分的断层摄影模型时使用此再生图像。
在图6的示例中，成像***10然后可以基于图像中的所标识的ROI来确定针对该组旋转位置中的下一个旋转位置的准直器叶片位置(654)。在一些示例中，为了确定针对下一个旋转位置的准直器叶片位置，成像***10可以确定下一个旋转位置的预期ROI。成像***10可以基于当前图像中的气隙的大小来确定下一个旋转位置的预期ROI。例如，针对定义ROI的边界框的每个侧面(或边界框的侧面的子集中的侧面)，如果气隙小于第一阈值大小(例如，小于给定的像素数)，则成像***10相对于测试对象向外移动该侧面。相反，如果气隙大于第二阈值大小(例如，大于给定的像素数)，则成像***10相对于测试对象向内移动该侧面。第一阈值大小和第二阈值大小可以是相同或不同的数字。此外，在一些示例中，对于边界框的不同侧面，存在不同的第一阈值和第二阈值。在一些示例中，成像***10向外或向内移动该侧面的量可以是固定的数字。在一些示例中，成像***10可以基于前两个图像中该侧面上的气隙的大小的不同来确定成像***10向外或向内移动该侧面的量。在一些示例中，成像***10可以基于指示测试对象的尺寸以及当前旋转位置与下一个旋转位置之间的旋转度数的预定义数据来确定成像***10向外或向内移动该侧面的量。在确定下一个旋转位置的ROI之后，成像***10可以以与本公开内容的其他地方描述的相同方式、基于准直器叶片位置与下一个旋转位置的ROI的位置和大小之间的数学关系来确定针对下一个旋转位置的准直器叶片位置。
接下来，成像***10可以将测试对象旋转到该组旋转位置中的下一个旋转位置，将准直器叶片的位置改变到针对下一个旋转位置的准直器叶片位置，并生成新的当前图像(656)。另外，成像***10可以确定在该组旋转位置中是否存在任何额外的旋转位置(658)。响应于确定在该组旋转位置中存在额外的旋转位置(658的“是”分支)，成像***10可以相对于新的当前图像重复动作(652)至(658)。否则，响应于确定在该组旋转位置中没有额外的旋转位置(658的“否”分支)，成像***10可以基于图像来计算被评估的测试对象的该部分的断层摄影模型(660)。成像***10可以以本公开内容的其他地方描述的方式计算断层摄影模型。
图7是根据本公开内容的一种或多种技术的示例成像***700的示意图。在大多数方面，成像***700类似于成像***10(图1)。因此，在图7中用与图1中的部件相同的附图标记编号的部件具有相同的功能并且可以以与图1中的那些部件相同的方式实施。
在一些示例中，测试对象本身可以散射已经穿过准直器40的孔42的x射线。在测试对象内散射的x射线又可以在到达辐射检测器14之前从对象的其他区或成像***700的组件反射或散射。因此，从测试对象散射的x射线会降低任何所得射线照片中的对比度。
因此，在图7的示例中，成像***700设有第二准直器702，该第二准直器位于具有准直器702的测试对象704的检测器侧。准直器702可以与管侧准直器40同步或者可以独立于管侧准直器40移动和控制。准直器702具有多个准直器叶片，包括准直器叶片710A、710B。由于图7的视角，准直器702的其他准直器叶片没有在图7的示例中示出。在一些示例中，成像***700可以包括用于整体移动准直器702的***。这可以是有用的，因为在一些示例中，当测试对象704旋转时，保持准直器702的位置尽可能靠近测试对象704可以是有利的。
图7所示的二次准直可以减少由测试对象704引发的散射辐射706，该散射辐射终止于辐射检测器14上的关注区中。这种二次动态准直甚至可以通过减少这种二次测试对象散射来进一步改善图像对比度和测试对象射线照相边缘清晰度。因为准直器702可以与准直器40同步，所以孔42的大小、形状和位置的变化导致准直器702的孔708的大小、形状和位置的相应变化。例如，如果孔42水平变宽，则孔708也水平变宽。在一些示例中，处理***30可以确定角度θ，使得tan(θ)等于孔42的宽度(或高度)的1/2除以从孔42到辐射发生器12的距离。在此示例中，处理***30可以将孔708的宽度(或高度)确定为2·tan(θ)*(从孔708到辐射发生器12的距离)。在其他示例中，处理***30可以独立于准直器40的准直器叶片位置来控制准直器702的准直器叶片位置。
因此，图5中提到的准直器可以被认为是第一准直器，针对相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置可以被认为是针对相应的第二阶段旋转位置的第一准直器叶片位置。此外，扩展了图5的操作，成像***700可以针对该组第二阶段旋转位置中的每个相应的第二阶段旋转位置基于针对第一阶段旋转位置的准直器叶片位置来确定针对相应的第二阶段旋转位置的第二准直器叶片位置。例如，成像***700可以如前一段所述来确定针对相应的第二阶段旋转位置的第二准直器叶片位置。另外，继续图5的操作，当测试对象处于相应的第二阶段旋转位置时、当第一准直器(即，准直器40)的准直器叶片处于针对相应的第二阶段旋转位置的第一准直器叶片位置时并且当第二准直器(即，准直器702)的准直器叶片710处于针对相应的第二阶段旋转位置的第二准直器叶片位置时，成像***700可以基于由辐射检测器14检测到的辐射图案来生成相应的第二阶段图像。
图8是根据本公开内容的一种或多种技术的示例成像***800的示意图。在大多数方面，成像***800类似于成像***10(图1)和成像***700(图7)。因此，在图8中用与图1和图7中的部件相同的附图标记编号的部件具有相同的功能并且可以以与图1和图7中的那些部件相同的方式实施。
在图8的示例中，成像***800设有准直器802，该准直器位于具有准直器802的测试对象704的检测器侧。换句话说，准直器802位于测试对象704与辐射检测器14之间。然而，成像***800不包括位于测试对象704与辐射发生器12之间的准直器，比如准直器40。像准直器702一样，准直器802具有多个准直器叶片，包括准直器叶片810A、810B。由于图8的视角，准直器802的其他准直器叶片没有在图8的示例中示出。在一些示例中，成像***800可以包括用于整体移动准直器802的***。这可以是有用的，因为在一些示例中，保持准直器802的位置尽可能靠近测试对象704可以是有利的。准直器802可以具有类似于上文关于图7中的准直器702所描述的益处。
尽管已经参照x射线描述了本公开内容的技术，但是本公开内容的技术也可以适用于其他波长的电磁辐射，比如可见光、微波、紫外辐射、无线电波、红外辐射、γ射线或其他类型的电磁辐射。
本公开内容的技术可以在各种各样的设备或装置中实施。在本公开内容中描述了各种组件、模块或单元以强调被配置为执行所公开的技术的设备的功能方面，但是不一定需要通过不同的硬件单元来实现。而是，如上文所描述的，各种单元可以组合在硬件单元中或者由互操作硬件单元的集合(包括如上文所描述的一个或多个处理器)结合合适的软件和/或固件来提供。
在一个或多个示例中，所描述的特定功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实施。如果以软件实施，则这些功能可以作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质传输并由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可以包括计算机可读存储介质(其与有形介质(比如数据存储介质)相对应)或通信介质(其包括例如根据通信协议便于将计算机程序从一个地方传送到另一个地方的任何介质)。以这种方式，计算机可读介质通常可以与(1)非暂态的有形计算机可读存储介质或者(2)比如信号或载波等通信介质相对应。数据存储介质可以是可由一个或多个计算机或一个或多个处理器访问以检索指令、代码和/或数据结构来实施本公开内容中描述的技术的任何可用介质。计算机程序产品可以包括计算机可读介质。
作为示例而非限制，这种计算机可读存储介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储装置、磁盘存储装置、或其他磁存储设备、闪存、或可以用于以指令或数据结构的形式存储期望的程序代码并且可以由计算机访问的任何其他介质。此外，任何连接都被恰当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或无线技术(比如红外线、无线电和微波)从网站、服务器或其他远程源传输指令，则同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或无线技术(比如红外线、无线电和微波)包括在介质的定义中。然而，应当理解，计算机可读存储介质和数据存储介质不包括连接、载波、信号或其他瞬态介质，而是针对非暂态有形存储介质。如本文所使用的磁盘和光盘包括光盘(CD)、激光盘、光学光盘、数字多功能盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘则通过激光以光学方式再现数据。以上各项的组合也应该包括在计算机可读介质的范围内。
指令可以由一个或多个处理器执行，比如一个或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)或其他等效的集成或分立逻辑电路。因此，如本文所使用的术语“处理器”可以指任何前述结构或者适合于实施本文所描述的技术的任何其他结构。另外，在一些方面，本文所描述的功能可以在专用硬件和/或软件模块中提供。此外，这些技术的特定部分可以在一个或多个电路或逻辑元件中实施。
已经描述了各种示例。这些示例和其他示例在所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于生成测试对象的断层摄影数据的方法，所述方法包括：
对于一组两个或更多个第一阶段旋转位置中的每个相应的第一阶段旋转位置：
由成像***生成第一系列图像中的相应的第一阶段图像，所述相应的第一阶段图像是当所述测试对象处于所述相应的第一阶段旋转位置时生成的；
由所述成像***标识所述相应的第一阶段图像中的关注区(ROI)，所述ROI与被评估的测试对象的一部分相对应；以及
由所述成像***基于所述相应的第一阶段图像中的所述标识的ROI来确定针对所述相应的第一阶段旋转位置的准直器叶片位置，其中，辐射由辐射发生器发射并穿过准直器的孔，所述准直器位于所述辐射发生器与辐射检测器之间，所述测试对象位于所述辐射发生器与所述辐射检测器之间，并且所述准直器包括可移动以改变所述准直器的孔的大小和形状的多个准直器叶片；
对于一组两个或更多个第二阶段旋转位置中的每个相应的第二阶段旋转位置：
由所述成像***基于针对所述第一阶段旋转位置的准直器叶片位置来确定针对所述相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置；以及
由所述成像***生成第二系列图像中的相应的第二阶段图像，所述相应的第二阶段图像是当所述测试对象处于所述相应的第二阶段旋转位置时并且当所述准直器叶片处于针对所述相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置时基于由所述辐射检测器检测到的辐射图案生成的射线照片；以及
由所述成像***基于所述第二系列图像来计算被评估的测试对象的所述部分的断层摄影数据。
2.如权利要求1所述的方法，其中：
所述准直器位于所述辐射发生器与所述测试对象之间并且所述测试对象位于所述准直器与所述辐射检测器之间，或者
所述准直器位于所述辐射检测器与所述测试对象之间并且所述测试对象位于所述准直器与所述辐射发生器之间。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述一组第一阶段旋转位置和所述一组第二阶段旋转位置由相同的旋转位置组成。
4.如权利要求1所述的方法，其中：
标识所述相应的第一阶段图像中的所述ROI包括：
由所述成像***标识所述相应的第一阶段图像中的与被评估的测试对象的所述部分的边缘相对应的位置；以及
由所述成像***确定包含所述标识的位置的矩形边界框，并且
确定针对所述相应的第一阶段旋转位置的准直器叶片位置包括：由所述成像***将针对所述相应的第一阶段旋转位置的准直器叶片位置确定为使得所述准直器的孔的边缘到所述辐射检测器中的投影与所述确定的矩形边界框相对应。
5.如权利要求1所述的方法，其中，确定针对所述相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置包括：
基于所述相应的第二阶段旋转位置与所述一组第一阶段旋转位置中的第一阶段旋转位置相同，由所述成像***确定针对所述相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置与针对所述第一阶段旋转位置的准直器叶片位置相同；以及
基于所述相应的第二阶段旋转位置不同于所述一组第一阶段旋转位置中的任何第一阶段旋转位置，由所述成像***基于针对所述第一阶段旋转位置中的两个或更多个第一阶段旋转位置的准直器叶片位置来确定针对所述相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置。
6.如权利要求1所述的方法，其中，对于所述第一阶段旋转位置和所述第二阶段旋转位置，所述测试对象关于旋转轴线不对称。
7.如权利要求1所述的方法，其中：
所述准直器是第一准直器，
针对所述相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置是针对所述相应的第二阶段旋转位置的第一准直器叶片位置，
所述第一准直器位于所述测试对象与所述辐射发生器之间，
第二准直器位于所述测试对象与所述辐射检测器之间，
所述方法进一步包括，对于所述一组第二阶段旋转位置中的每个相应的第二阶段旋转位置，由所述成像***基于针对所述第一阶段旋转位置的准直器叶片位置来确定针对所述相应的第二阶段旋转位置的第二准直器叶片位置；并且
生成所述相应的第二阶段图像包括：当所述测试对象处于所述相应的第二阶段旋转位置时、当所述第一准直器的准直器叶片处于针对所述相应的第二阶段旋转位置的第一准直器叶片位置时并且当所述第二准直器的准直器叶片处于针对所述相应的第二阶段旋转位置的第二准直器叶片位置时，基于由所述辐射检测器检测到的辐射图案来生成所述相应的第二阶段图像。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一系列图像中的每个相应的图像是射线照片。
9.一种成像***，包括：
辐射发生器；
辐射检测器；
准直器，其中，由所述辐射发生器发射的辐射穿过所述准直器的孔，所述准直器位于所述辐射发生器与所述辐射检测器之间，测试对象位于所述辐射发生器与所述辐射检测器之间，并且所述准直器包括可移动以改变所述准直器的孔的大小和形状的多个准直器叶片；以及
处理***，所述处理***被配置为：
对于一组两个或更多个第一阶段旋转位置中的每个相应的第一阶段旋转位置：
生成第一系列图像中的相应的第一阶段图像，所述相应的第一阶段图像是当所述测试对象处于所述相应的第一阶段旋转位置时生成的；
标识所述相应的第一阶段图像中的关注区(ROI)，所述ROI与被评估的测试对象的一部分相对应；以及
基于所述相应的第一阶段图像中的所述标识的ROI来确定针对所述相应的第一阶段旋转位置的准直器叶片位置；
对于一组两个或更多个第二阶段旋转位置中的每个相应的第二阶段旋转位置：
基于针对所述第一阶段旋转位置的准直器叶片位置来确定针对所述相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置；以及
生成第二系列图像中的相应的第二阶段图像，所述相应的第二阶段图像是当所述测试对象处于所述相应的第二阶段旋转位置时并且当所述准直器叶片处于针对所述相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置时基于由所述辐射检测器检测到的辐射图案生成的射线照片；以及
基于所述第二系列图像来计算被评估的测试对象的所述部分的断层摄影数据。
10.如权利要求9所述的成像***，其中，所述准直器位于所述辐射发生器与所述测试对象之间并且所述测试对象位于所述准直器与所述辐射检测器之间。
11.如权利要求9所述的成像***，其中，所述准直器位于所述辐射检测器与所述测试对象之间并且所述测试对象位于所述准直器与所述辐射发生器之间。
12.如权利要求9所述的成像***，其中，所述一组第一阶段旋转位置和所述一组第二阶段旋转位置由相同的旋转位置组成。
13.如权利要求9所述的成像***，其中：
作为标识所述相应的第一阶段图像中的所述ROI的一部分，所述处理***被配置为使得所述处理***：
标识所述相应的第一阶段图像中的与被评估的测试对象的所述部分的边缘相对应的位置；以及
确定包含所述标识的位置的矩形边界框，并且
作为确定针对所述相应的第一阶段旋转位置的准直器叶片位置的一部分，所述处理***被配置为使得所述处理***将针对所述相应的第一阶段旋转位置的准直器叶片位置确定为使得所述准直器的孔的边缘到所述辐射检测器中的投影与所述确定的矩形边界框相对应。
14.如权利要求9所述的成像***，其中，作为确定针对所述相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置的一部分，所述处理***被配置为使得所述处理***：
基于所述相应的第二阶段旋转位置与所述一组第一阶段旋转位置中的第一阶段旋转位置相同，确定针对所述相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置与针对所述第一阶段旋转位置的准直器叶片位置相同；以及
基于所述相应的第二阶段旋转位置不同于所述一组第一阶段旋转位置中的任何第一阶段旋转位置，基于针对所述第一阶段旋转位置中的两个或更多个第一阶段旋转位置的准直器叶片位置来确定针对所述相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置。
15.如权利要求9所述的成像***，
所述准直器是第一准直器，
针对所述相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置是针对所述相应的第二阶段旋转位置的第一准直器叶片位置，
所述第一准直器位于所述测试对象与所述辐射发生器之间，
第二准直器位于所述测试对象与所述辐射检测器之间，
所述处理***被进一步配置为，对于所述一组第二阶段旋转位置中的每个相应的第二阶段旋转位置，基于针对所述第一阶段旋转位置的准直器叶片位置来确定针对所述相应的第二阶段旋转位置的第二准直器叶片位置，并且
所述处理***被配置为当所述测试对象处于所述相应的第二阶段旋转位置时、当所述第一准直器的准直器叶片处于针对所述相应的第二阶段旋转位置的第一准直器叶片位置时并且当所述第二准直器的准直器叶片处于针对所述相应的第二阶段旋转位置的第二准直器叶片位置时基于由所述辐射检测器检测到的辐射图案来生成所述相应的第二阶段图像。
16.如权利要求9所述的成像***，其中，所述第一系列图像中的每个相应的图像是可见光图像。
17.一种其上存储有指令的非暂态计算机可读存储介质，所述指令在被执行时使一个或多个处理器：
对于一组两个或更多个第一阶段旋转位置中的每个相应的第一阶段旋转位置：
生成第一系列图像中的相应的第一阶段图像，所述相应的第一阶段图像是当测试对象处于所述相应的第一阶段旋转位置时生成的；
标识所述相应的第一阶段图像中的关注区(ROI)，所述ROI与被评估的测试对象的一部分相对应；以及
基于所述相应的第一阶段图像中的所述标识的ROI来确定针对所述相应的第一阶段旋转位置的准直器叶片位置，其中，辐射由辐射发生器发射并穿过准直器的孔，所述准直器位于所述辐射发生器与辐射检测器之间，所述测试对象位于所述辐射发生器与所述辐射检测器之间，并且所述准直器包括可移动以改变所述准直器的孔的大小和形状的多个准直器叶片；
对于一组两个或更多个第二阶段旋转位置中的每个相应的第二阶段旋转位置：
基于针对所述第一阶段旋转位置的准直器叶片位置来确定针对所述相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置；以及
生成第二系列图像中的相应的第二阶段图像，所述相应的第二阶段图像是当所述测试对象处于所述相应的第二阶段旋转位置时并且当所述准直器叶片处于针对所述相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置时基于由所述辐射检测器检测到的辐射图案生成的射线照片；以及
基于所述第二系列图像来计算被评估的测试对象的所述部分的断层摄影数据。
18.如权利要求17所述的非暂态计算机可读介质，其中：
作为使所述一个或多个处理器标识所述相应的第一阶段图像中的所述ROI的一部分，所述指令的执行使所述一个或多个处理器：
标识所述相应的第一阶段图像中的与被评估的测试对象的所述部分的边缘相对应的位置；以及
确定包含所述标识的位置的矩形边界框，并且
作为使所述一个或多个处理器确定针对所述相应的第一阶段旋转位置的准直器叶片位置的一部分，所述指令的执行使所述一个或多个处理器将针对所述相应的第一阶段旋转位置的准直器叶片位置确定为使得所述准直器的孔的边缘到所述辐射检测器中的投影与所述确定的矩形边界框相对应。
19.如权利要求17所述的非暂态计算机可读介质，其中，作为使所述一个或多个处理器确定针对所述相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置的一部分，所述指令的执行使所述一个或多个处理器：
基于所述相应的第二阶段旋转位置与所述一组第一阶段旋转位置中的第一阶段旋转位置相同，确定针对所述相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置与针对所述第一阶段旋转位置的准直器叶片位置相同；以及
基于所述相应的第二阶段旋转位置不同于所述一组第一阶段旋转位置中的任何第一阶段旋转位置，基于针对所述第一阶段旋转位置中的两个或更多个第一阶段旋转位置的准直器叶片位置来确定针对所述相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置。
20.如权利要求15所述的非暂态计算机可读介质，其中：
所述准直器是第一准直器，
针对所述相应的第二阶段旋转位置的准直器叶片位置是针对所述相应的第二阶段旋转位置的第一准直器叶片位置，
所述第一准直器位于所述测试对象与所述辐射发生器之间，
第二准直器位于所述测试对象与所述辐射检测器之间，
对于所述一组第二阶段旋转位置中的每个相应的第二阶段旋转位置，所述指令的执行进一步使所述一个或多个处理器基于针对所述第一阶段旋转位置的准直器叶片位置来确定针对所述相应的第二阶段旋转位置的第二准直器叶片位置；并且
当所述测试对象处于所述相应的第二阶段旋转位置时、当所述第一准直器的准直器叶片处于针对所述相应的第二阶段旋转位置的第一准直器叶片位置时并且当所述第二准直器的准直器叶片处于针对所述相应的第二阶段旋转位置的第二准直器叶片位置时，所述指令的执行使所述一个或多个处理器基于由所述辐射检测器检测到的辐射图案来生成所述相应的第二阶段图像。
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