Formación de imágenes de materiales.

Un aparato para generar y visualizar una imagen de un objeto, que comprende:

una fuente de radiación (1) y una serie de, al menos, dos detectores de radiación lineal (3a, 3b, 3c) capaces de resolver espectroscópicamente radiación incidente, separados de la misma para definir una zona de escaneo entre sí;

medios (7) para hacer que un objeto (9) se mueva con relación a la zona de escaneo y a través de la misma, en uso;

un aparato de generación de imágenes (21) configurado para generar, al menos, una primera imagen procedente de la salida de un primer detector lineal y una segunda imagen procedente de la salida de un segundo detector lineal, y caracterizado por dicho aparato de generación de imágenes (21) que comprende

un módulo de imágenes intermedias configurado para generar una tercera imagen procedente de un par adyacente de detectores lineales, al procesar la salida de dicho par de detectores y al generar una imagen representativa de una salida intermedia entre las dos salidas detectadas citadas, de manera que cada imagen de este tipo incluye una representación de radiación incidente resuelta espectroscópicamente;

y por un monitor de imagen (25) adaptado para visualizar, al menos, dichas imágenes primera, segunda y tercera sucesivamente y visualizar, así, la paralaje del movimiento monocular entre las imágenes.

Formación de imágenes de materiales

Esta invención se refiere a un método y un aparato para detectar, formar imágenes y caracterizar materiales en el espacio tridimensional.

La invención se refiere, en particular, a un aparato y un método que hacen uso de radiación de alta energía, tal como rayos X o rayos gamma, para escanear objetos en los que es deseable conseguir información sobre su composición y/o contenido internos. La invención se refiere, en particular, a un aparato y un método que funcionan según el principio de escaneo por líneas, en el que se hace que objetos tridimensionales se muevan a través de una zona de escaneo y se forman imágenes de la información recogida. Estos principios se emplean ampliamente, por ejemplo en la industria de seguridad, para escanear objetos en los que es deseable conseguir información sobre su contenido interno, pero se podrían emplear también en otras áreas, por ejemplo, sin limitación, la formación de imágenes médicas, la formación de imágenes con fines de control de calidad o fines de determinar la integridad de la estructura, o similares.

Es bien conocido un aparato de formación de imágenes que emplea el principio de escaneo por líneas. Típicamente, dicho aparato consiste en una fuente de radiación de alta energía, tal como una fuente de rayos X, y con el fin de ejemplificación en esta memoria la explicación adicional describirá, en particular, sistemas de rayos X. El haz de la fuente se puede colimar como una cortina, denominado usualmente "haz cortina", y se detecta a continuación mediante un detector de agrupación lineal que comprende, por ejemplo, una agrupación de fotodiodos lineal. Se obtiene la información de la imagen haciendo que el objeto de interés se mueva linealmente, por ejemplo en ángulo recto con respecto al haz, y almacenando escaneos sucesivos de la información de transmisión de rayos X, obtenida de la agrupación lineal, desde la que se puede compilar un cuadro de imagen completo.

Si el objeto que se está escaneando es transmisor de modo heterogéneo de radiación de rayos x y consiste en o contiene, por ejemplo, múltiples objetos y/o componentes más pequeños de materiales distintos, puede ser posible formar una imagen del objeto y, en un caso particular, del contenido o los componentes. La imagen se puede visualizar a continuación en una pantalla de visión. Esta imagen puede ser útil, por ejemplo, con relación a las posibles aplicaciones descritas anteriormente. En particular, puede ser útil para determinar el contenido de un recipiente o la estructura Interna de un objeto o cuerpo.

Incluso así, la imagen generada por dicho aparato de rayos X es limitada. En el mejor de los casos, constituye una silueta bidimensional del objeto del que se están formando imágenes. Esto puede hacer que sea difícil de interpretar.

La patente europea número 6184 describe un método para crear una imagen en "2,5 D" de un modelo macizo para su visión. Se obtiene un par estereoscópico de imágenes de rayos X usando dos haces cortina divergentes obtenidos de una fuente de rayos X. Los mismos están separados en secciones conjugadas y la imagen en 2,5 D está formada a partir de la información de secciones resultante.

La imagen resultante no es estrictamente una imagen tridimensional (aunque a menudo así se hace referencia a la misma), ya que se presenta sobre una pantalla bidimensional, en lugar de mediante un aparato estereoscópico completo. Una representación en 2,5 D de este tipo contiene, de hecho, indicaciones funcionales en profundidad tales como la perspectiva lineal, la interposición, el sombreado y el oscurecimiento, en lugar de la indicación fisiológica en profundidad completa, conocida como paralaje binocular o estereoscopia, que se requiere para una imagen tridimensional completa.

El método del documento EP6184 sigue dotando a un usuario de una imagen final que se puede hacer girar y mirar desde direcciones diferentes y que puede dar información considerable en cuanto al posicionamiento relativo de diferentes objetos o compuestos. No obstante, no da información en cuanto a la naturaleza de los artículos que están situados.

Las patentes del Reino Unido números 2329817 y 236685 son ejemplos de métodos y sistemas que se pueden usar para producir pares de imágenes estereoscópicas completas. Se obtienen, en última instancia, de los principios establecidos en el documento EP261984. En particular, están sometidos a la condición establecida en la columna 4, líneas 31 a 48, del mismo, que impone restricciones considerables sobre la forma geométrica de los detectores y los haces de la fuente. Aunque la formación de imágenes estereoscópicas puede ser una técnica relativamente potente, aprovechar las indicaciones fisiológicas completas con relación a la información en profundidad, y ofrecer, así, la posibilidad de que un usuario del aparato de rayos X identifique objetos o componentes de modo mucho más fácil y claro, puede ser complejo durante el funcionamiento práctico. Para aprovechar el efecto estereoscópico, es necesario que el observador reciba simultáneamente diferentes imágenes en cada ojo. Esto necesitará el uso de un aparato especial. Además, una técnica estereoscópica completa requiere un control preciso del proceso de recogida de imágenes habiéndose considerado las condiciones identificadas anteriormente. Si el par estereoscópico ha de ser eficaz, las imágenes respectivas se deben recoger con una paralaje que se aproxime mucho a lo que sería tolerado por los ojos del observador. Por estas razones, la formación de imágenes estereoscópicas completas no ha conseguido una amplia aceptación para máquinas de escaneo de este tipo.

No solamente los aparatos y métodos no estereoscópicos convencionales tienden a dar Información limitada en una tercera dimensión, sino que también las imágenes que producen dan asimismo información limitada sobre el contenido material. En esencia, en su forma más sencilla, todo lo que se está midiendo es la transmisibilidad de rayos X.

En la mayoría de los sistemas prácticos, incluso esto se mide indirectamente. En su forma más sencilla, un detector típico de agrupación lineal comprende, en combinación, un material centelleador sensible a los rayos X transmitidos, que se hace a continuación que emita radiación de frecuencia más baja, y, por ejemplo, luz en o alrededor de la zona visible, en combinación con un detector semiconductor, tal como un detector con base de arseniuro de silicio o de galio, que es sensible a esta radiación de frecuencia más baja. El detector simplemente recoge información de amplitudes y no discrimina espectroscópicamente.

No obstante, se sabe que la información espectroscópica procedente de los rayos X transmitidos se podría usar para dar información adicional sobre el contenido material de los objetos o los componentes que se están escaneando. Esto ha conducido al desarrollo de detectores de doble banda, que son capaces de identificar separadamente bandas de baja y de alta energía a partir del espectro completo de emisiones de rayos X. Un sensor de doble energía de este tipo comprende típicamente un par intercalado de agrupaciones de fotodiodos semiconductores o similares, junto con una configuración centelleadora que está dispuesta de manera que los detectores respectivos detectan la transmisión de rayos X de baja energía y de alta energía. Se sabe que las propiedades de absorción de los rayos X de cualquier material pueden variar espectroscópicamente, y que la cantidad que varían las propiedades de absorción depende, en particular, del número atómico. Esto es aprovechado por el detector de doble energía para diferenciar, en general, entre objetos que tienen elementos predominantes de número atómico más bajo y más alto.

Cuando se aprovecha como parte de un sistema de identificación de seguridad o de materiales, se puede realizar una aproximación muy imprecisa de que los materiales orgánicos tienden a estar en la primera categoría y la mayoría de los materiales inorgánicos en la última categoría. No obstante, incluso un sistema de este tipo confiere solamente información limitada sobre la composición. La división orgánico/inorgánico es imprecisa y aproximada, puede ser fácilmente confusa debido a objetos que se superponen en la trayectoria de rayos X, y no dará ninguna información respecto a la naturaleza cristalina o policristalina de un objeto.

La patente de EE. UU. número 5313511 describe un dispositivo de formación de imágenes de rayos X para aumentar la capacidad de reconocer, en las imágenes producidas de rayos x, materiales de bajo número atómico por visualización independiente de imágenes obtenidas de datos producidos por rayos x para... [Seguir leyendo]

1. Un aparato para generar y visualizar una imagen de un objeto, que comprende:

una fuente de radiación (1) y una serie de, al menos, dos detectores de radiación lineal (3a, 3b, 3c) capaces de resolver espectroscópicamente radiación incidente, separados de la misma para definir una zona de escaneo entre sí;

medios (7) para hacer que un objeto (9) se mueva con relación a la zona de escaneo y a través de la misma, en uso;

un aparato de generación de imágenes (21) configurado para generar, al menos, una primera imagen procedente de la salida de un primer detector lineal y una segunda imagen procedente de la salida de un segundo detector lineal, y caracterizado por dicho aparato de generación de imágenes (21) que comprende

un módulo de imágenes intermedias configurado para generar una tercera imagen procedente de un par adyacente de detectores lineales, al procesar la salida de dicho par de detectores y al generar una imagen representativa de una salida intermedia entre las dos salidas detectadas citadas, de manera que cada imagen de este tipo incluye una representación de radiación incidente resuelta espectroscópicamente;

y por un monitor de imagen (25) adaptado para visualizar, al menos, dichas imágenes primera, segunda y tercera sucesivamente y visualizar, así, la paralaje del movimiento monocular entre las imágenes.

2. Un aparato para generar y visualizar una imagen de un objeto, que comprende:

una fuente de radiación (1) y una serie lateralmente separada de, al menos, tres detectores de radiación lineal (3a, 3b, 3c) capaces de resolver espectroscópicamente radiación incidente, separados de la misma para definir una zona de escaneo entre sí;

medios (7) para hacer que un objeto (9) se mueva con relación a la zona de escaneo y a través de la misma, en uso;

un aparato de generación de imágenes (21) configurado para generar, al menos, una primera imagen procedente de la salida de un primer detector lineal, una segunda imagen procedente de la salida del segundo detector lineal y una tercera imagen procedente de la salida del tercer detector lineal, de manera que cada imagen de este tipo incluye una representación de radiación incidente resuelta espectroscópicamente;

un monitor de imagen (25) adaptado para visualizar, al menos, dichas imágenes primera, segunda y tercera sucesivamente y visualizar, así, la paralaje del movimiento monocular entre las imágenes.

3. El aparato de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende además un generador de imágenes intermedias configurado para generar una imagen intermedia procedente de, al menos, un par adyacente de detectores lineales, al procesar la salida del o de cada par de detectores citado y al generar una imagen representativa de una salida intermedia entre las dos salidas detectadas citadas.

4. El aparato de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende un generador de imágenes intermedias configurado para generar, al menos, una imagen intermedia procedente de cada par adyacente de detectores lineales, al procesar la salida del o de cada par de detectores citado y al generar una imagen representativa de una salida intermedia entre cada una de las dos salidas detectadas citadas.

5. El aparato de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que la pantalla de imagen es una pantalla monocular adaptada para visualizar sucesivamente imágenes como imágenes bidimensionales individuales.

6. El aparato de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que los detectores lineales que forman la serie lateralmente separada son generalmente paralelos.

7. El aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que los detectores lineales que forman la serie lateralmente separada están dispuestos de manera que la distancia entre los mismos cambia para mantener una separación angular constante entre cada agrupación.

8. El aparato de acuerdo con la reivindicación 7, que comprende una serie lateralmente separada de no más de cinco detectores lineales, y un generador de imágenes intermedias configurado para generar, al menos, una imagen intermedia procedente de cada par adyacente de detectores lineales y adaptado de manera que se generan, al menos, cinco imágenes en total.

9. El aparato de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el generador de imágenes intermedias está configurado para generar dos o más imágenes intermedias procedentes de, al menos, un par adyacente de detectores que muestran una transición gradual entre las imágenes producidas por el par adyacente de detectores, al procesar la salida de dicho par de detectores y al generar imágenes representativas de una transición entre las dos salidas detectadas citadas.

1. El aparato de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende además medios de control (27) para permitir que un usuario visualice imágenes sucesivas a velocidades variables a fin de permitir una transición suave para el observador humano entre cada imagen y/o en un orden hacia delante y hacia atrás.

11. El aparato de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que incluye medios de procesamiento de imágenes adaptados para representar una resolución espectroscópica del espectro de la fuente en la imagen generada, al procesar los datos resueltos espectroscópicamente en una pluralidad de bandas y al aplicar colores diferentes para representar cada banda de este tipo en la imagen generada.

12. El aparato de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el detector lineal presenta una respuesta espectroscópica directa ya que está fabricado a partir de un material seleccionado para presentar intrínsecamente como una propiedad material directa una respuesta eléctrica variable directa, y por ejemplo fotoeléctrica, a diferentes partes del espectro de la fuente.

13. El aparato de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el detector comprende un material o materiales seleccionados a partir de teluluro de cadmio, teluluro de cadmio-cinc (CZT), teluluro de cadmio-manganeso (CMT), germanio, bromuro de lantano y bromuro de torio.

14. El aparato de acuerdo con la reivindicación 12 ó 13, en el que el detector comprende un material o materiales semiconductores formados como un cristal volumétrico que incluye un material semiconductor de los Grupos ll-VI.

15. Un método para obtener una imagen de un objeto, que comprende las etapas de:

disponer una fuente de radiación (1) y una serie de, al menos, dos detectores de radiación lineal (3a, 3b, 3c) capaces de resolver espectroscópicamente radiación incidente, separados de la misma para definir una zona de escaneo entre sí;

hacer que un objeto (9) se mueva con relación a la zona de escaneo y a través de la misma; y por ello

generar, al menos, una primera imagen procedente de la salida de un primer detector lineal, cuya imagen incluye una representación de radiación incidente resuelta espectroscópicamente;

generar, al menos, una segunda imagen procedente de la salida de un segundo detector lineal, cuya imagen incluye una representación de radiación incidente resuelta espectroscópicamente;

caracterizado por generar, al menos, una tercera imagen como una imagen intermedia procedente de un par adyacente de detectores lineales, al procesar la salida de dicho par de detectores y al generar una imagen representativa de una salida intermedia entre las dos salidas detectadas citadas, cuya imagen incluye una representación de radiación incidente resuelta espectroscópicamente;

visualizar, al menos, dichas imágenes primera, segunda y tercera sucesivamente y visualizar, así, la paralaje del movimiento monocular entre las imágenes.

16. Un método para obtener una imagen de un objeto, que comprende las etapas de:

disponer una fuente de radiación (1) y una serie lateralmente separada de, al menos, tres detectores de radiación lineal (3a, 3b, 3c) capaces de resolver espectroscópicamente radiación incidente, separados de la misma para definir una zona de escaneo entre sí;

hacer que un objeto (9) se mueva con relación a la zona de escaneo y a través de la misma; y por ello

generar, al menos, una primera imagen procedente de la salida de un primer detector lineal, cuya imagen incluye una representación de radiación incidente resuelta espectroscópicamente;

generar, al menos, una segunda imagen procedente de la salida de un segundo detector lineal, cuya imagen incluye una representación de radiación incidente resuelta espectroscópicamente;

generar, al menos, una tercera imagen procedente de la salida de un tercer detector lineal, cuya imagen incluye una representación de radiación incidente resuelta espectroscópicamente;

visualizar, al menos, dichas imágenes primera, segunda y tercera sucesivamente y visualizar, así, la paralaje del movimiento monocular entre las imágenes.

17. El método de acuerdo con la reivindicación 16, en el que el método comprende adicionalmente generar, al menos, una imagen intermedia procedente de, al menos, un par adyacente de detectores lineales, al procesar la salida de dicho par de detectores y al generar una imagen representativa de una salida intermedia entre las dos salidas detectadas citadas.

18. El método de acuerdo con la reivindicación 17, en el que el método comprende adicionalmente generar, al menos, una imagen intermedia procedente de cada par adyacente de detectores lineales, al procesar la salida de

cada par de detectores citado y al generar una imagen representativa de una salida intermedia entre cada una de las dos salidas detectadas citadas.

19. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones 15 a 18, que comprende disponer una serie lateralmente separada de no más de cinco detectores de rayos X lineales, una imagen directa desde la salida de cada detector

lineal;

generar, al menos, una imagen intermedia procedente de cada par adyacente de detectores lineales; de manera que se generan, al menos, cinco imágenes en total.

2. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones 15 a 19, en el que las Imágenes sucesivas se visualizan en frecuencias de refresco y direcciones definibles a medida, bajo el control de un observador, para facilitar la

interpretación.

21. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones 15 a 2, en el que se usa una correspondencia de bandas para representar una resolución espectroscopia en la imagen generada ya que el espectro de la fuente se divide en una pluralidad de bandas y se usan diferentes colores para representar cada banda de este tipo en la imagen visualizada.

22. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones 15 a 21, que comprende:

en un primer modo de funcionamiento, generar una pluralidad de imágenes procedentes de una serie lateralmente separada de agrupaciones lineales de detectores de manera similar a una de las reivindicaciones 15 a 21; y además

en un segundo modo de funcionamiento, generar un único haz cortina principal colimado, dirigido a un detector lineal particular dentro de la serie de detectores,

usar los otros detectores para detectar haces secundarios difractados, procesando esta información procedente de los otros detectores para dar información adicional respecto a la radiación dispersada,

en el que ambos modos de funcionamiento se aplican de manera secuencial o muy sucesiva o eficazmente simultánea.