專利名稱：便攜式雙源x光并行三維工業(yè)ct系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)CT系統(tǒng)裝置領(lǐng)域，尤其是一種快速獲取投影圖像、大幅減少成像 系統(tǒng)機(jī)械旋轉(zhuǎn)角度，從而提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和降低機(jī)械旋轉(zhuǎn)成像系統(tǒng)造價(jià)的便攜式雙源χ光 并行三維工業(yè)CT系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前CT系統(tǒng)尚無采用雙光源-檢測成像并行處理，以及嵌入式系統(tǒng)、CPU-GPU并 行處理的雙并行處理技術(shù)。普通CT系統(tǒng)，圖像成像處理時(shí)間長，機(jī)械成像部分旋轉(zhuǎn)角度大， 專用圖像處理系統(tǒng)較為昂貴。不利于便攜實(shí)現(xiàn)，不利于無線網(wǎng)絡(luò)通訊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種快速獲取投影圖像、大幅減少成像系統(tǒng)機(jī)械旋轉(zhuǎn)角度， 從而提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和降低機(jī)械旋轉(zhuǎn)成像系統(tǒng)造價(jià)的便攜式雙源X光并行三維工業(yè)CT系 統(tǒng)及其控制方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是便攜式雙源X光并行三維工業(yè)CT系統(tǒng)，其特征是由筆記本 電腦(18)和CT機(jī)(1 組成，筆記本電腦(18)配置有GPU用以支持OpenCL并行處理，在 CT機(jī)(1 內(nèi)部設(shè)置有嵌入式控制系統(tǒng)和相互垂直設(shè)立的兩個(gè)光源平臺，即第一 X光源平 臺第二 X光源平臺(M)，第一 X光源平臺和第二 X光源平臺04)分別設(shè)置有X 射線管和高清CCD探測成像儀，在第一 X光源平臺和第二 X光源平臺04)光源光線 交叉點(diǎn)處設(shè)置有可以水平旋轉(zhuǎn)180度的成像物體支撐平臺；嵌入式控制系統(tǒng)分別與成 像物體支撐平臺控制板、X射線管控制板、高清CCD探測成像儀控制板以及CT機(jī)(12) 的控制按鍵(1 通過導(dǎo)線連接，筆記本電腦(18)和CT機(jī)(1 的嵌入式控制系統(tǒng)通過網(wǎng) 線(17)連接。所述第一 X光源平臺由相互垂直的立面011)和平面012)連接而成，X射 線管0 設(shè)置在立面oil)側(cè)面上，第一 X光源平臺的高清C⑶探測成像儀06)設(shè)置在 平面(21 上與X射線管0 相對的一端，在平面(21 上設(shè)置有X射線管0 鏡頭方 向平動導(dǎo)軌08)；所述第二 X光源平臺04)由相互垂直的立面(21 和平面(214)連接 而成的，第二 X光源平臺的X射線管0 設(shè)置在立面(21 側(cè)面上，第二 X光源平臺的高 清C⑶探測成像儀011)設(shè)置在平面(214)上與X射線管0 相對的一端，在平面(214) 上設(shè)置有X射線管05)鏡頭方向平動導(dǎo)軌015)，平面(212)位于平面(214)上面且與平 面(214)垂直設(shè)置，嵌入式控制系統(tǒng)分別與平動導(dǎo)軌08)和平動導(dǎo)軌(215)控制板連接。所述嵌入式控制系統(tǒng)CPU(30)和筆記本電腦(18)CPU(37)的RJ45以太網(wǎng)接口通 過以太網(wǎng)線(39)進(jìn)行連接；嵌入式控制系統(tǒng)CPU(30)由CPU內(nèi)核(31)、圖形處理加速器 GE(32)和中央專用數(shù)字信號處理器DSP(3!3)組成，CPU內(nèi)核(31)分別與圖形處理加速器 GE(32)和中央專用數(shù)字信號處理器DSP(3!3)連接；筆記本電腦(18)上設(shè)置有圖形處理芯 片GPU (38)，筆記本電腦(18) CPU (37)與圖形處理芯片GPU (38)連接。
所述嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)置有3G通信模塊。控制便攜式雙源X光并行三維工業(yè)CT系統(tǒng)的方法，其特征是包括下列步驟第一步、系統(tǒng)開機(jī)預(yù)熱，然后判斷是否X-光射線管預(yù)熱完畢，如沒有，則繼續(xù)預(yù) 熱，否則進(jìn)入第二步；第二步、在被攝物體云臺初始位置0度，開始第一 χ-光源和第二 X-光源的依次攝 像；第三步、依次攝像后，根據(jù)嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)置增加被攝物體云臺角度D ；第四步、在被攝物體云臺的該角度下由第一 X-光源和第二 X-光源依次攝像，然后 進(jìn)入下一步；第五步、判斷云臺是否達(dá)到180度，如沒有則回到第三步，如已經(jīng)達(dá)到180度，則進(jìn) 入下一步；第六步、采用OPENCL使用筆記本電腦上的CPU，GPU與嵌入式系統(tǒng)的GE、DSP單元 并行處理所獲得的雙源圖像信息，進(jìn)行CT三維圖像重建。圖像重建結(jié)束后，此處理工作結(jié) 束O本發(fā)明的效果是便攜式的雙源X光并行三維工業(yè)CKComputedTomography)系 統(tǒng)，配之以嵌入式系統(tǒng)的3G無線通信，使得本便攜式雙源并行X光三維工業(yè)CT可以無線與 遠(yuǎn)程主控室服務(wù)器通訊，實(shí)現(xiàn)便攜、快速、實(shí)時(shí)連接服務(wù)的三維工業(yè)CT成像。適于在作業(yè)現(xiàn) 場使用。本系統(tǒng)采用兩個(gè)互成九十度的微型X光管(mini X-ray tube)組成雙光源，與互 為九十度的兩個(gè)高清X光CCD攝像頭形成對于被測體的雙源成像系統(tǒng)，在嵌入式系統(tǒng)控制 電路的管理下，實(shí)現(xiàn)對被測物的優(yōu)化X光投影圖像獲取。其特點(diǎn)為1、快速獲取投影圖像，將獲取投影圖像速度提高一倍以上；2、大幅減少成像系統(tǒng) 機(jī)械旋轉(zhuǎn)角度，從而提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和降低了機(jī)械旋轉(zhuǎn)成像系統(tǒng)造價(jià)；3、本系統(tǒng)采用嵌 入式系統(tǒng)與便攜式服務(wù)器的中央處理器(CPU)和圖形處理器(GPU)并行處理，獲得超大型 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算功能，快速實(shí)現(xiàn)三維成像；4、配之于嵌入式系統(tǒng)的3G無線通信，使得本便攜 式雙源并行X光三維工業(yè)CT可以無線與遠(yuǎn)程主控室服務(wù)器通訊，實(shí)現(xiàn)便攜、快速、實(shí)時(shí)連接 服務(wù)的三維工業(yè)CT成像，適于在作業(yè)現(xiàn)場使用。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中光源結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的CPU連接示意圖；圖4是本發(fā)明的控制流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1中，便攜式雙源X光并行三維工業(yè)CT系統(tǒng)，由筆記本電腦18和CT機(jī)12組 成，筆記本電腦18配置有GPU (圖形處理芯片)用以支持OpenCL并行處理，在CT機(jī)12內(nèi) 部設(shè)置有嵌入式控制系統(tǒng)和相互垂直設(shè)立的兩個(gè)光源平臺，即第一 X光源平臺21第二 X光 源平臺24，第一 X光源平臺21和第二 X光源平臺M分別設(shè)置有X射線管和高清CXD探測成像儀，在第一 X光源平臺21和第二 X光源平臺M光源光線交叉點(diǎn)處設(shè)置有可以水平旋 轉(zhuǎn)180度的成像物體支撐平臺23 ；嵌入式控制系統(tǒng)分別與成像物體支撐平臺23控制板、X 射線管控制板、高清CXD探測成像儀控制板以及CT機(jī)12的控制按鍵15通過導(dǎo)線連接(參 見圖幻，嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)置有3G通信模塊，筆記本電腦18和CT機(jī)12的嵌入式控制系統(tǒng) 通過網(wǎng)線17連接，圖中14為高清IXD彩色顯示屏，16為CT機(jī)12的外機(jī)箱提手。圖2中，第一 X光源平臺21由相互垂直的立面211和平面212連接而成，X射線管 22設(shè)置在立面211側(cè)面上，第一 X光源平臺的高清CXD探測成像儀沈設(shè)置在平面212上與 X射線管22相對的一端，在平面212上設(shè)置有X射線管22鏡頭方向平動導(dǎo)軌觀；所述第二 X光源平臺M由相互垂直的立面213和平面214連接而成的，第二 X光源平臺的X射線管 25設(shè)置在立面213側(cè)面上，第二 X光源平臺的高清CXD探測成像儀211設(shè)置在平面214上 與X射線管25相對的一端，在平面214上設(shè)置有X射線管25鏡頭方向平動導(dǎo)軌215，平面 212位于平面214上面且與平面214垂直設(shè)置，嵌入式控制系統(tǒng)分別與平動導(dǎo)軌觀和平動 導(dǎo)軌215控制板連接，四為支撐可以水平旋轉(zhuǎn)180度的成像物體支撐平臺的基座，27為支 撐對應(yīng)第一 X光源高清CCD探測成像儀的平臺，210為支撐對應(yīng)第二 X光源高清CCD探測成 像儀的平臺。圖3中，嵌入式控制系統(tǒng)CPU30和筆記本電腦18CPU37的RJ45以太網(wǎng)接口通過以 太網(wǎng)線39進(jìn)行連接；嵌入式控制系統(tǒng)CPU30由CPU內(nèi)核31、圖形處理加速器GE32和中央專 用數(shù)字信號處理器DSP33組成，CPU內(nèi)核31分別與圖形處理加速器GE32和中央專用數(shù)字信 號處理器DSP33連接；筆記本電腦18上設(shè)置有圖形處理芯片GPU38，筆記本電腦18CPU (37) 與圖形處理芯片GPU38連接。圖4中，控制便攜式雙源X光并行三維工業(yè)CT系統(tǒng)的方法，其特征是包括下列步 驟第一步、系統(tǒng)開機(jī)預(yù)熱，然后判斷是否X-光射線管預(yù)熱完畢，如沒有，則繼續(xù)預(yù) 熱，否則進(jìn)入第二步；第二步、在被攝物體云臺初始位置0度，開始第一 X-光源和第二 X-光源的依次攝 像；第三步、依次攝像后，根據(jù)嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)置增加云臺角度D ；第四步、在云臺的該角度下由第一 X-光源和第二 X-光源依次攝像，然后進(jìn)入下一
止
少；第五步、判斷云臺是否達(dá)到180度，如沒有則回到第三步，如已經(jīng)達(dá)到180度，則進(jìn) 入下一步；第六步、采用OPENCL使用筆記本電腦上的CPU，GPU與嵌入式系統(tǒng)的GE、DSP單元 并行處理所獲得的雙源圖像信息，進(jìn)行CT三維圖像重建。圖像重建結(jié)束后，此處理工作結(jié) 束O
權(quán)利要求
1.便攜式雙源X光并行三維工業(yè)CT系統(tǒng)，其特征是由筆記本電腦(18)和CT機(jī)(12) 組成，筆記本電腦(18)配置有GPU用以支持OpenCL并行處理，在CT機(jī)(1 內(nèi)部設(shè)置有嵌 入式控制系統(tǒng)和相互垂直設(shè)立的兩個(gè)光源平臺，即第一 X光源平臺第二 X光源平臺 (M)，第一 X光源平臺和第二 X光源平臺04)分別設(shè)置有X射線管和高清CCD探測 成像儀，在第一 X光源平臺和第二 X光源平臺04)光源光線交叉點(diǎn)處設(shè)置有可以水 平旋轉(zhuǎn)180度的成像物體支撐平臺；嵌入式控制系統(tǒng)分別與成像物體支撐平臺03) 控制板、X射線管控制板、高清CCD探測成像儀控制板以及CT機(jī)(1 的控制按鍵(15)通 過導(dǎo)線連接，筆記本電腦(18)和CT機(jī)(12)的嵌入式控制系統(tǒng)通過網(wǎng)線(17)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式雙源X光并行三維工業(yè)CT系統(tǒng)，其特征是所述第一X 光源平臺由相互垂直的立面(211)和平面(21 連接而成，X射線管0 設(shè)置在立面 (211)側(cè)面上，第一 X光源平臺的高清C⑶探測成像儀06)設(shè)置在平面(21 上與X射線 管0 相對的一端，在平面(21 上設(shè)置有X射線管0 鏡頭方向平動導(dǎo)軌08)；所述第 二 X光源平臺04)由相互垂直的立面(21 和平面(214)連接而成的，第二 X光源平臺的 X射線管0 設(shè)置在立面(21 側(cè)面上，第二 X光源平臺的高清C⑶探測成像儀011)設(shè) 置在平面(214)上與X射線管0 相對的一端，在平面(214)上設(shè)置有X射線管05)鏡 頭方向平動導(dǎo)軌015)，平面(21 位于平面(214)上面且與平面(214)垂直設(shè)置，嵌入式 控制系統(tǒng)分別與平動導(dǎo)軌08)和平動導(dǎo)軌(215)控制板連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的便攜式雙源X光并行三維工業(yè)CT系統(tǒng)，其特征是所述嵌 入式控制系統(tǒng)CPU(30)和筆記本電腦(IS)CPU(37)的RJ45以太網(wǎng)接口通過以太網(wǎng)線(39) 進(jìn)行連接；嵌入式控制系統(tǒng)CPU(30)由CPU內(nèi)核(31)、圖形處理加速器GE(3 和33為中 央專用數(shù)字信號處理器DSP(3 組成，CPU內(nèi)核(31)分別與圖形處理加速器GE(3》和中 央專用數(shù)字信號處理器DSP(3 連接；筆記本電腦(18)上設(shè)置有圖形處理芯片GPU(38)， 筆記本電腦(18)CPU(37)與圖形處理芯片GPU(38)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的便攜式雙源X光并行三維工業(yè)CT系統(tǒng)，其特征是所述嵌 入式控制系統(tǒng)設(shè)置有3G通信模塊。
5.一種控制上述各權(quán)利要求所述的便攜式雙源X光并行三維工業(yè)CT系統(tǒng)的方法，其特 征是包括下列步驟第一步、系統(tǒng)開機(jī)預(yù)熱，然后判斷是否X-光射線管預(yù)熱完畢，如沒有，則繼續(xù)預(yù)熱，否 則進(jìn)入第二步；第二步、在被攝物體支撐平臺初始位置O度，開始第一 X-光源和第二 X-光源的依次攝像；第三步、依次攝像后，根據(jù)嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)置增加被攝物體支撐平臺角度D ；第四步、在被攝物體支撐平臺的該角度下由第一 X-光源和第二 X-光源依次攝像，然后 進(jìn)入下一步；第五步、判斷被攝物體支撐平臺是否達(dá)到180度，如沒有則回到第三步，如已經(jīng)達(dá)到 180度，則進(jìn)入下一步；第六步、采用OPENCL使用筆記本電腦上的CPU，GPU與嵌入式系統(tǒng)的GE(圖形處理引 擎,graphics-processing engine)、DSP (數(shù)字/[言號處理，DigitalSignal Processing)單 元并行處理所獲得的雙源圖像信息，進(jìn)行CT三維圖像重建。圖像重建結(jié)束后，此處理工作結(jié)束。
全文摘要
一種快速獲取投影圖像、大幅減少成像系統(tǒng)機(jī)械旋轉(zhuǎn)角度的便攜式雙源X光并行三維工業(yè)CT系統(tǒng)。技術(shù)方案是其特征是由筆記本電腦(18)和CT機(jī)(12)組成，筆記本電腦(18)配置有GPU用以支持OpenCL并行處理，在CT機(jī)(12)內(nèi)部設(shè)置有嵌入式控制系統(tǒng)和相互垂直設(shè)立的兩個(gè)光源平臺，即第一X光源平臺(21)第二X光源平臺(24)，第一X光源平臺(21)和第二X光源平臺(24)分別設(shè)置有X射線管和高清CCD探測成像儀，在第一X光源平臺(21)和第二X光源平臺(24)光源光線交叉點(diǎn)處設(shè)置有可以水平旋轉(zhuǎn)180度的成像物體支撐平臺(23)；嵌入式控制系統(tǒng)分別與成像物體支撐平臺(23)控制板、X射線管控制板、高清CCD探測成像儀控制板以及CT機(jī)(12)的控制按鍵(15)通過導(dǎo)線連接，筆記本電腦(18)和CT機(jī)(12)的嵌入式控制系統(tǒng)通過網(wǎng)線(17)連接。本發(fā)明還公開了其控制方法。
文檔編號G03B42/02GK102128842SQ20101054935
公開日2011年7月20日 申請日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者徐立中, 李華 申請人:徐立中, 李華