X射線ct成像系統的制作方法
【專利摘要】X射線CT成像系統，涉及X射線成像。設有PC端、高壓發(fā)生器、X射線球管、伺服系統、X射線探測器；PC端與高壓發(fā)生器的一端相連，另一端和X射線球管相連；伺服系統設有三軸伺服運動平臺和三軸伺服控制器，三軸伺服運動平臺設有升降臺、平移臺和載物臺，三軸伺服控制器的一端和PC端相連，三軸伺服控制器控制三軸伺服運動平臺的運動；X射線探測器固定在升降臺上，升降臺固定在平移臺上，升降臺跟隨平移臺一起運動；X射線探測器對信號進行采集，將信號傳輸回PC端，被測樣品放置在載物臺上，跟隨載物臺一起旋轉運動；PC端對探測器采集到的數據進行錐形束半圓周采樣CT三維重建算法計算，可得被測樣品的CT圖像，分辨率高，對比度好。
【專利說明】
X射線CT成像系統
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及X射線成像，尤其是涉及一種低成本X射線CT成像系統。
【背景技術】
[0002] 當今生物醫(yī)學上的X射線成像系統主要是DR成像系統和CT成像系統，而DR成像是 生成二維圖形，CT成像是生成三維立體圖形。利用X射線CT成像技術及系統作為一種圖形成 像的手段，它對一些生物醫(yī)學疾病的診斷發(fā)揮著舉足輕重的作用。
[0003] 中國專利CN 104545963 A公開相鄰雙X射線源CT成像系統及其應用，該系統包括X 光源和探測器;所述X光源為相鄰雙X光源，所述相鄰雙X光源與所述探測器正相對設置;所 述相鄰雙X光源發(fā)射的光子劑量相同；所述相鄰雙X光源平行于旋轉平面。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種CT圖像分辨率高、低成本的X射線CT成像系統。
[0005] 本發(fā)明設有PC端、高壓發(fā)生器、X射線球管、伺服系統、X射線探測器;PC端與高壓發(fā) 生器的一端相連，高壓發(fā)生器的另一端和X射線球管相連，由X射線球管發(fā)出X射線；伺服系 統設有三軸伺服運動平臺和三軸伺服控制器，三軸伺服運動平臺設有升降臺、平移臺和載 物臺，三軸伺服控制器的一端和PC端相連，三軸伺服控制器控制三軸伺服運動平臺的運動； X射線探測器固定在升降臺上，升降臺固定在平移臺上，升降臺跟隨平移臺一起運動;X射線 探測器對信號進行采集，并將信號傳輸回PC端，被測樣品放置在載物臺上，跟隨載物臺一起 旋轉運動;PC端對探測器采集到的數據進行錐形束半圓周采樣CT三維重建算法計算，可得 到被測樣品的CT圖像，且CT圖像的分辨率高，對比度好。
[0006] 所述X射線探測器可采用單/少像素 X射線探測器，單/少像素 X射線探測器采用16 像素點陣，即單列16像素均勻分布的形式進行布局，單/少像素的概念即在這里。單/少像素 X射線探測器跟隨升降臺和平移臺一起運動，可以在大面積的范圍內進行二維掃描，采集到 豐富的投影信息和點陣信號，可以實現低成本、高分辨率的CT成像。
[0007] 所述單/少像素 X射線探測器包括傳感器與數據采集控制電路兩部分。
[0008] 所述傳感器可采用日本濱松集團制造的16元素硅光電二極管作為傳感器，通過感 應不同X射線強度將光信號轉換為電信號，型號為S5668-121。雖然單純的娃光電二極管波 長響應范圍在X射線波長之外，但將該16元素硅光電二極管與CsI(TI)閃爍體結合起來，就 能夠運用于X射線檢測與CT成像中。
[0009] 所述數據采集控制電路可采用ST意法半導體生產的STM32F407作為微控制器M⑶， 以ADI亞德諾生產的AD轉換芯片作為AD模數轉換器，利用MCU自帶的FSMC接口依次讀取 S5668-121硅光電二極管傳感器轉換出的16元素探測點信號，并通過RS-232串行接口實時 發(fā)送至PC端，以供后續(xù)CT三維重建算法使用。
[0010]所述單/少像素 X射線探測器軟件算法部分主要包括AD轉換芯片初始化與MCU的 FSMC接口初始化兩部分。MCU對AD轉換芯片的采樣頻率、過采樣倍數、采樣信號輸入范圍等 參數設定好后，就可以啟動AD轉換芯片對傳感器輸出信號進行采樣與轉換。MCU對其自帶的 FSMC接口分別設定好地址建立、保持時間、數據建立時間、時鐘分頻系數、FSMC訪問模式等 參數后，就可以使用FSMC接口快速穩(wěn)定讀取AD轉換芯片轉換后的數據，并經由RS-232串口 發(fā)送至PC機。
[0011] 本發(fā)明用錐形束半圓周采樣CT三維重建算法對采集到的數據進行計算分析，得到 CT圖像。本算法為逆投影重建，僅需進行略大于180°的旋轉拍照，載物臺只需旋轉略大于 180°即可。半圓周采樣算法可以在0~3Ι+2Θ的范圍內得到足夠的重建數據，其中Θ為扇角。半 圓周采樣算法明顯減少了掃描的數據量。在同樣的間隔角下，半軌道掃描將大大減少掃描 劑量并不會對重建圖像造成影響，是可以實際使用的算法。
[0012] 本發(fā)明的技術效果在于:本發(fā)明提供一種低成本X射線CT成像系統，該系統的使用 16像素點陣X射線探測器，造價的成本低，而且可以實現大面積二維掃描，使用方便。本發(fā)明 利用獨創(chuàng)特有的信號采集系統和錐形束半圓周采樣CT三維重建算法進行圖像重現，所計算 呈現出的CT圖像分辨率高。本發(fā)明可以推動X射線成像技術和系統的進步和改革，提高CT圖 像的對比度和分辨率。
[0013] 本發(fā)明無疑對現有X射線成像技術的發(fā)展具有重大的革命性的意義。本發(fā)明利用 單/少像素 X射線探測器的二維掃描實現大面積高分辨的成像，為解決生物醫(yī)學CT圖像成本 高、分辨率低、對比度差等問題提供一種可行的解決方案。X射線CT成像系統的低成本、數字 化，成為了本發(fā)明所關注的重點。
[0014] 本發(fā)明采用相鄰雙X射線源同時工作，一方面可以降低每個光源的工作功率從而 延長射線管的使用壽命，另一方面可以有效減少圖像的運動偽影。本發(fā)明的實現成本低，不 需要對現有的CT設備做很大的結構改進;可以應用于醫(yī)療CT或放射曝光劑量較大的工業(yè)CT 中。
[0015] 本發(fā)明利用單/少像素 X射線探測器進行信號采集，之后利用錐形束半圓周采樣CT 三維重建算法生成CT圖像，所呈現的CT圖像分辨率高。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明實施例的結構組成示意圖。
[0017] 圖2為半圓周采樣算法說明。
【具體實施方式】
[0018] 參見圖1，本發(fā)明實施例設有PC端1、高壓發(fā)生器2、X射線球管3、伺服系統、X射線探 測器5; PC端1與高壓發(fā)生器2的一端相連，高壓發(fā)生器2的另一端和X射線球管3相連，由X射 線球管3發(fā)出X射線；伺服系統設有三軸伺服運動平臺和三軸伺服控制器44,三軸伺服運動 平臺設有升降臺41、平移臺42和載物臺43,三軸伺服控制器44的一端和PC端1相連，三軸伺 服控制器控制三軸伺服運動平臺的運動;X射線探測器5固定在升降臺41上，升降臺41固定 在平移臺42上，升降臺41跟隨平移臺42-起運動;X射線探測器5對信號進行采集，并將信號 傳輸回PC端1，被測樣品放置在載物臺43上，跟隨載物臺一起旋轉運動;PC端對探測器采集 到的數據進行錐形束半圓周采樣CT三維重建算法計算，可得到被測樣品的CT圖像，且CT圖 像的分辨率高，對比度好。
[0019] 所述X射線探測器可采用單/少像素 X射線探測器，單/少像素 X射線探測器采用16 像素點陣，即單列16像素均勻分布的形式進行布局，單/少像素的概念即在這里。單/少像素 X射線探測器跟隨升降臺和平移臺一起運動，可以在大面積的范圍內進行二維掃描，采集到 豐富的投影信息和點陣信號，可以實現低成本、高分辨率的CT成像。
[0020] 所述單/少像素 X射線探測器包括傳感器與數據采集控制電路兩部分。
[0021] 所述傳感器可采用日本濱松集團制造的16元素硅光電二極管作為傳感器，通過感 應不同X射線強度將光信號轉換為電信號，型號為S5668-121。雖然單純的娃光電二極管波 長響應范圍在X射線波長之外，但將該16元素硅光電二極管與CsI(TI)閃爍體結合起來，就 能夠運用于X射線檢測與CT成像中。
[0022]所述數據采集控制電路可采用ST意法半導體生產的STM32F407作為微控制器M⑶， 以ADI亞德諾生產的AD轉換芯片作為AD模數轉換器，利用MCU自帶的FSMC接口依次讀取 S5668-121硅光電二極管傳感器轉換出的16元素探測點信號，并通過RS-232串行接口實時 發(fā)送至PC端，以供后續(xù)CT三維重建算法使用。
[0023]所述單/少像素 X射線探測器軟件算法部分主要包括AD轉換芯片初始化與MCU的 FSMC接口初始化兩部分。MCU對AD轉換芯片的采樣頻率、過采樣倍數、采樣信號輸入范圍等 參數設定好后，就可以啟動AD轉換芯片對傳感器輸出信號進行采樣與轉換。MCU對其自帶的 FSMC接口分別設定好地址建立、保持時間、數據建立時間、時鐘分頻系數、FSMC訪問模式等 參數后，就可以使用FSMC接口快速穩(wěn)定讀取AD轉換芯片轉換后的數據，并經由RS-232串口 發(fā)送至PC機。
[0024] 本發(fā)明用錐形束半圓周采樣CT三維重建算法對采集到的數據進行計算分析，得到 CT圖像。本算法為逆投影重建，僅需進行略大于180°的旋轉拍照，載物臺只需旋轉略大于 180°即可。半圓周采樣算法可以在0~3Ι+2Θ的范圍內得到足夠的重建數據，其中Θ為扇角。半 圓周采樣算法明顯減少了掃描的數據量。在同樣的間隔角下，半軌道掃描將大大減少掃描 劑量并不會對重建圖像造成影響，是可以實際使用的算法。
[0025] 圖2是半圓周采樣算法說明。x，y是被重建像素的坐標，β是CT的旋轉角，γ是穿過 被重建像素的射線扇角，Θ是β和γ的角度之和，R是X射線點光源到旋轉中心的距離，L是X射 線點光源到被重建像素的距離，U是L在R方向上的投影，a是與R方向垂直的坐標系，t是與L 方向垂直的坐標系，P是這條光線上材料對X射線的吸收強度，P是這條光線抵達探測器上的 最終強度，ymax是探測器邊緣的最大張角，F t是投影光線的權值，ω (β，γ )是窗函數。
[0026] 高壓電源是給X射線球管提供直流高電壓及電流并保持電壓電流穩(wěn)定的裝置，一 般由升壓變壓器、燈絲變壓器、高壓整流濾波、電壓電流調整及穩(wěn)定、冷卻及相關安全保護 等部件構成。對于X射線管來說，有三個需要控制的物理量，分別是管電壓、管電流和照射時 間:Χ射線管的管電流大小直接影響X射線單位時間內的量，X射線管的管電壓大小影響X射 線的穿透力。管電壓、管電流和照射時間共同決定X射線劑量的大小，因此保持管電流和管 電壓的穩(wěn)定對與保證出射X射線的質量以及劑量管控是至關重要的。
[0027] 所述高壓電源采用威斯曼高壓電源提供的XRB系列150W高壓電源，能提供高壓輸 出、完整的控制信號和多種輔助功能，可輸出穩(wěn)定的小紋波電壓和電流。該型高壓電源具有 外部互鎖功能，能夠與輻射防護裝置和測溫組件配合，在防護裝置被人為開啟以及X射線管 溫度過高時切斷供電。
[0028] X射線球管包含有陽極和陰極兩個電極，分別用于接受電子轟擊的靶材和發(fā)射電 子的燈絲。X射線球管是用于產生X射線的裝置。
[0029]所述X射線球管采用上海科顧維電子提供的KYW800型小功率固定陽極正負電壓X 射線球管:功率80W，陽極電壓80kV，陽極電流1mA，焦點尺寸1mm，鈹窗厚度200μπι，Χ射線輻射 角20°，燈絲電壓約2.5V，燈絲電流約2Α;采用黃銅外殼封裝，提高了散熱性能和輻射屏蔽性 能，采用風冷方式，內灌絕緣油用于高壓絕緣和冷卻。
[0030] 所述伺服系統用于調整單/少像素 X射線探測器和樣品的空間位置，由三軸伺服運 動平臺和三軸伺服控制器組成。
[0031] 所述伺服系統采用賽凡光電提供的7S系列三軸伺服運動平臺及7SC3系列三軸伺 服控制器，7S系列三軸伺服運動平臺包括7STA04A牧馬系列電動平移臺、7SVA160千斤頂系 列升降臺、7SRA1蝸輪系列電動載物臺。7S系列三軸伺服運動平臺通過RS-232串口與7SC3系 列三軸伺服控制器連接通訊，可自動實現位移調整：利用控制器的微步進電路設計細分步 距角，提高位移分辨率;可以設置多種自動運行方案，控制一個或多個平臺以不同的速度、 位移量、延時量自動重復完成設定的動作。
[0032] 所述單/少像素 X射線探測器包含硬件電路與軟件算法兩部分內容。所述單/少像 素 X射線探測器硬件部分包括傳感器與數據采集控制電路兩部分。
[0033] 所述單/少像素 X射線探測器傳感器部分采用日本濱松集團制造的16元素硅光電 二極管作為傳感器，通過感應不同X射線強度將光信號轉換為電信號，型號為S5668-121。雖 然單純的娃光電二極管波長響應范圍在X射線波長之外，但將該16兀素娃光電二極管與Cs I (TI)閃爍體結合起來，就能夠運用于X射線檢測與CT成像中。
[0034]單/少像素 X射線探測器所用硅光電二極管的波長響應范圍為340-1100nm，峰值敏 感波長為960nm，峰值波長光靈敏度為0.54-0.66A/W。所用CsI (TI)閃爍體的X射線敏感度為 6·8ηΑ。每個元素具有1.175mm*2.0mm的有效探測面積，相鄰間距為1.575mm，整體16元素線 性排列在25.4mm長的PCB電路板上，相當于共具備了 16個探測點。
[0035]所述單/少像素 X射線探測器數據采集控制電路部分采用ST意法半導體生產的 STM32F407作為微控制器MCU，以ADI亞德諾生產的AD轉換芯片作為AD模數轉換器，利用MCU 自帶的FSMC接口依次讀取S5668-121硅光電二極管傳感器轉換出的16元素探測點信號，并 通過RS-232串行接口實時發(fā)送至PC端，以供后續(xù)CT重建算法使用。
[0036] S5668-121娃光電二極管傳感器轉換出的16兀素探測點信號經過信號調理、米樣 保持(S/H)、多路復用(MUX)等過程將信號輸出連接至AD轉換芯片模數轉換器的輸入接口， AD轉換芯片將輸入接口上的模擬信號轉換為數字信號，同時并行傳送給MCU以供后續(xù)處理。 MCU利用自帶的FSMC(可變靜態(tài)存儲控制器)接口快速穩(wěn)定讀取AD轉換芯片轉換后的傳感器 信號，數據傳送效率高，實時性強。MCU將讀取到的傳感器信號通過RS-232串行接口實時發(fā) 送至PC機。
[0037] AD轉換芯片內置有模擬輸入箝位保護、跟蹤保持放大器、二階抗混疊濾波器、16位 逐次逼近型ADC、數字濾波器、2.5V基準電壓源、基準電壓緩沖以及高速并行和串行接口。采 用單電源5V供電，可處理± 5V和± IOV真雙極性輸入信號，同時6個通道均能以200kSPS的吞 吐速率采樣。輸入箝位保護電路可承受高達± 16.5V的電壓。AD轉換芯片具有片內濾波和高 輸入阻抗，無需驅動運算放大器和外接雙極性電源供電等特性?？够殳B濾波器的3dB截止頻 率為22kHz;當采樣速率為200kSPS時，其具有40dB抗混疊抑制特性。AD轉換芯片封裝采用64 腳LQFP形式，具有體積小、重量輕、可工作于-40~+80°C內的惡劣環(huán)境、抗干擾性強等特點。 [0038] FSMC(Flexible Static Memory Controller，可變靜態(tài)存儲控制器）是MCU系列中 特有的存儲控制機制。之所以稱為"可變"，是由于通過對特殊功能寄存器的設置，FSMC能夠 根據不同的外部存儲器類型，發(fā)出相應的數據/地址/控制信號類型以匹配信號的速度，從 而使得STM32系列微控制器不僅能夠應用各種不同類型、不同速度的外部靜態(tài)存儲器，而且 能夠在不增加外部器件的情況下同時擴展多種不同類型的靜態(tài)存儲器，滿足系統設計對存 儲容量、產品體積以及成本的綜合要求。
[0039] MCU對AD轉換芯片的采樣頻率、過采樣倍數、采樣信號輸入范圍等參數設定好后， 就可以啟動AD轉換芯片對傳感器輸出信號進行采樣與轉換。我們將AD轉換芯片內部模數轉 換后暫存數據的數據寄存器看成一種存儲器，通過MCU的FSMC接口與AD轉換芯片輸出接口 相連，分別設定好地址建立、保持時間、數據建立時間、時鐘分頻系數、FSMC訪問模式等參數 后，就可以使用FSMC接口快速穩(wěn)定讀取轉換后的數據，并經由RS-232串口發(fā)送至PC機。 [0040] 通過上述高壓電源、X射線球管、伺服系統(三軸伺服運動平臺、三軸伺服控制器）、 單/少像素 X射線探測器的系統我們可以得到利用單/少像素 X射線探測器的二維掃描實現 大面積高分辨率CT圖像成像的方法，具體如下所述：
[0041 ]高壓電源與X射線球管相連，使X射線球管產生X射線，X射線照射在待測樣品上，經 樣品吸收衰減后在單/少像素探測器傳感器上形成不同強度的光強。單/少像素探測器通過 RS-232串口線與PC機的RS-232串口相連，將得到的某時刻光強經過處理后轉換為數字信號 并經由RS-232串口發(fā)送至PC機。PC機上再執(zhí)行半圓周采樣重建算法得到CT圖像。
[0042]由于單/少像素探測器只具備16個探測點，為了得到常用的256*256或512*512乃 至更多像素點的CT圖像，我們需要利用伺服系統(三軸伺服運動平臺、三軸伺服控制器)對 單/少像素探測器與待測樣品放置位置進行控制，以形成完整圖像。
[0043] 三軸伺服運動平臺與三軸伺服控制器相連，三軸運動控制器通過RS-232串口線與 PC機相連，通過配套的上位機軟件可以實現對三軸伺服運動平臺的控制，包括旋轉、平移、 升降。我們將單/少像素探測器放置于7SVA160千斤頂系列升降臺上，7SVA160千斤頂系列升 降臺放置于7STA04A牧馬系列電動平移臺上，這樣就可以通過控制器實現單/少像素探測器 平移與升降的動作，最終得到某一探測角度下完整的256*256圖像。另外，根據CT圖像成像 原理的要求，我們將待測樣本放置于7SRA1蝸輪系列電動載物臺上，通過控制器控制待測樣 本的旋轉，這樣就可以得到不同探測角度下的圖像。重復此步驟，最終可以得到多個探測角 度下的256*256圖像，再經由PC機上的半圓周采樣重建算法得到CT圖像。
[0044] 所述半圓周采樣重建算法具體內容如下：
[0045] 在平行光束的重建算法中，我們發(fā)現其積分域在0~π之間。而對于扇形束而言，〇 ~的范圍不足以重建準確的斷層圖像。因此扇形束重建的積分域在0~2π之間。其實，〇~2 積分范圍中，明顯有重疊的射束。如果考慮到以最少的非重疊射線束重建斷層圖像，可以 用少于0~2π的范圍重建。這就是半圓周采樣算法的產生的原因。
[0046] 半圓周采樣算法可以在0~π+2θ的范圍內得到足夠的重建數據，其中Θ為扇角。半 圓周采樣算法明顯減少了掃描的數據量。在同樣的間隔角下，半軌道掃描將大大減少掃描 劑量并不會對重建圖像造成影響，是可以實際使用的算法。而且半圓周采樣算法也是螺旋 算法基礎。因此半軌道FDK算法是通用算法中必須研究的內容。下面先介紹扇形束半圓周采 樣算法。
[0047]平行光束和扇形束的算法可以分別由兩類參數來表示（0，t)和(β，γ )，如圖2所 不。
[0048] 可以得到如下關系：
[0049] θ=β+ γ ,t = R sin γ
[0050] 或者等價為
[0051] β = θ-γ , γ =arcsin(t/R)
[0052] 在平面探測器中，如果是扇形光源，則有γ =arctan(a/R)。
[0053] 由濾波逆投影的公式
[0054]
[0055] 平行束在區(qū)間θε[0，π]內就可以完成完備的數據重建。而從我們可以把扇形束重 建區(qū)間變?yōu)棣耬 [- γ max，π+ γ max]，這樣，相對于原始算法的βe [0，231]的全軌道算法，可稱之 為半圓周采樣算法。半圓周采樣算法可以以任意角度為起始位置，只要其行程滿足Ji+2y max 這個條件即可;半圓周采樣算法在采集數據的起始和終止位置會產生冗余數據，其數據范 圍在扇角土 Ymax內。
[0056]對于二維算法的理解是有助于理解錐束光算法的。通常把半圓周采樣重建用光滑 窗濾波。半圓周采樣數據可以在逆投影之前做一次篩選，這樣測量兩次的投影數據乘以相 應的權值并分類統一化。最簡單的窗函數就是二值函數，把冗余數據濾除。但是這樣會產生 大量的偽影。
[0057]介紹如下窗函數來消除偽影
[0058]
[0059] 經過上述利用單/少像素 X射線探測器的二維掃描實現大面積高分辨率CT圖像成 像原理及算法的詳細介紹說明，可以理解本發(fā)明具體的實施方式。
[0060] 所述少像素 X射線探測器軟件算法部分主要包括MCU接口初始化與AD轉換芯片初 始化兩部分。
[0061] FSMC(Flexible Static Memory Controller，可變靜態(tài)存儲控制器)是MCU系列中 特有的存儲控制機制。之所以稱為"可變"，是由于通過對特殊功能寄存器的設置，FSMC能夠 根據不同的外部存儲器類型，發(fā)出相應的數據/地址/控制信號類型以匹配信號的速度，從 而使得MCU系列微控制器不僅能夠應用各種不同類型、不同速度的外部靜態(tài)存儲器。
[0062]微控制器MCU對AD轉換芯片的采樣頻率、過采樣倍數、采樣信號輸入范圍等參數設 定好后，就可以啟動AD轉換芯片對傳感器輸出信號進行采樣與轉換。我們將AD轉換芯片內 部模數轉換后暫存數據的數據寄存器看成一種存儲器，通過MCU的FSMC接口與AD轉換芯片 輸出接口相連，分別設定好地址建立、保持時間、數據建立時間、時鐘分頻系數、FSMC訪問模 式等參數后，就可以使用FSMC接口快速穩(wěn)定讀取轉換后的數據，并經由RS-232串口發(fā)送至 PC機。
[0063]本錐形束半圓周采樣及對應重建算法可以在0~π+2θ的范圍內得到足夠的重建數 據，其中Θ為扇角。本算法明顯縮短采樣時間、減少了掃描的數據量。在同樣的間隔角下，半 軌道掃描將大大減少掃描劑量并不會對重建圖像造成影響，是可以實際使用的算法。
[0064]本發(fā)明利用單/少像素 X射線探測器在二維平面上進行大面積的掃描，之后利用獨 創(chuàng)特有的信號采集系統將數據傳輸至PC機上，再利用錐形束半圓周采樣CT三維重建算法進 行圖像重現。本發(fā)明提供的一種低成本X射線CT成像系統成本低，所呈現的CT圖像分辨率 尚。
【主權項】
1. X射線CT成像系統，其特征在于設有PC端、高壓發(fā)生器、X射線球管、伺服系統、X射線 探測器;PC端與高壓發(fā)生器的一端相連，高壓發(fā)生器的另一端和X射線球管相連，由X射線球 管發(fā)出X射線;伺服系統設有三軸伺服運動平臺和三軸伺服控制器，三軸伺服運動平臺設有 升降臺、平移臺和載物臺，三軸伺服控制器的一端和PC端相連，三軸伺服控制器控制三軸伺 服運動平臺的運動;X射線探測器固定在升降臺上，升降臺固定在平移臺上，升降臺跟隨平 移臺一起運動;X射線探測器對信號進行采集，并將信號傳輸回PC端，被測樣品放置在載物 臺上，跟隨載物臺一起旋轉運動;PC端對探測器采集到的數據進行錐形束半圓周采樣CT三 維重建算法計算，得到被測樣品的CT圖像。2. 如權利要求1所述X射線CT成像系統，其特征在于所述X射線探測器采用單/少像素 X 射線探測器。3. 如權利要求2所述X射線CT成像系統，其特征在于所述單/少像素 X射線探測器采用16 像素點陣。4. 如權利要求2所述X射線CT成像系統，其特征在于所述單/少像素 X射線探測器包括傳 感器與數據采集控制電路。5. 如權利要求4所述X射線CT成像系統，其特征在于所述傳感器采用日本濱松集團制造 的16元素硅光電二極管作為傳感器。6. 如權利要求4所述X射線CT成像系統，其特征在于所述數據采集控制電路采用ST意法 半導體生產的STM32F407作為微控制器M⑶，以ADI亞德諾生產的AD轉換芯片作為AD模數轉 換器，利用MCU自帶的FSMC接口依次讀取S5668-121硅光電二極管傳感器轉換出的16元素探 測點信號，并通過RS-232串行接口實時發(fā)送至PC端，以供后續(xù)CT三維重建算法使用。7. 如權利要求2所述X射線CT成像系統，其特征在于所述單/少像素 X射線探測器軟件算 法部分主要包括AD轉換芯片初始化與M⑶的FSMC接口初始化兩部分。MCU對AD轉換芯片的采 樣頻率、過采樣倍數、采樣信號輸入范圍參數設定后，啟動AD轉換芯片對傳感器輸出信號進 行采樣與轉換;MCU對其自帶的FSMC接口分別設定好地址建立、保持時間、數據建立時間、時 鐘分頻系數、FSMC訪問模式參數后，使用FSMC接口快速穩(wěn)定讀取AD轉換芯片轉換后的數據， 并經由RS-232串口發(fā)送至PC機。
【文檔編號】G01N23/083GK105943071SQ201610352174
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】方正, 曾富榮, 江建烽, 陳文斌
【申請人】廈門大學