[发明专利]伪双能欠采样物质识别系统和方法有效

专利信息
申请号: 201110349492.1 申请日: 2009-05-27
公开(公告)号: CN102519989A 公开(公告)日: 2012-06-27
发明(设计)人: 张丽;陈志强;刘圆圆;邢宇翔;赵自然 申请(专利权)人: 清华大学;同方威视技术股份有限公司
主分类号: G01N23/04 分类号: G01N23/04
代理公司: 中科专利商标代理有限责任公司 11021 代理人: 王波波
地址: 100084*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 伪双能欠 采样 物质 识别 系统 方法
【说明书】:

本申请是2009年5月27日提交给中国专利局的名称为“伪双能欠采样物质识别系统和方法”的第200910085924.5号发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及辐射成像技术领域,具体涉及一种伪双能欠采样物质识别系统和优化方法,能够快速,低成本进行物质识别中的成像过程,为安全检查等领域节省时间和成本。

背景技术

近年来,由于双能CT成像技术能够获得最佳的检测精度,有效的对被检测物体重建并进行物质识别,使其在安全检查,无损检测,医疗诊断等领域中有着十分重要的意义。

目前,双能CT成像技术主要有两种实现方式:一种是利用专门设计的双层探测器实现双能成像的伪双能系统,如图1所示。按照图1所示的方法,扫描时,射线穿过物体之后先到达第一层的低能探测器,接着穿过滤波片,最后再到达第二层的高能探测器,此时两个透射图像上的像素自动对应相同的射线路径。

另一种是利用不同能量的射线源对物体进行两次圆周扫描的真双能系统,如图2A和2B所示。如图2A所示,在第一周扫描过程中,使用第一能量的射线对物体进行扫描。然后将射线能量从第一能量切换到第二能量。如图2B所示,在第二周扫描过程中,使用第二能量的射线对物体进行扫描。按照图2A和2B所示的方法,辐射剂量和扫描时间大概相当于单次扫描的两倍。而且需要对低能和高能透射图像进行配准,确保两个图像上相同坐标的象素对应相同的射线路径。

实际中,由于伪双能系统比真双能系统节约了大概一半的扫描时间使其更易被接受。但是又由于伪双能系统需要两层探测器同时进行采集,所以相对于真双能系统一层探测器而言,成本是十分昂贵的,不易普及。

发明内容

本发明的目的在于提出一种伪双能欠采样物质识别系统和及其方法,解决在利用双能物质识别成像技术中低成本,快速度进行物质识别的难题。和传统的伪双能CT全采样成像系统相比,根据本发明实施例的系统仅使用少量几个探测器替换双能探测器中第二层的整层探测器,有效的降低系统成本,提高识别速度。所以本发明实施例的系统可以应用于安全检查,无损检测,医疗诊断等诸多领域。

在本发明的一个方面,提出了一种伪双能系统中的欠采样物质识别方法,包括:对被检查物体进行CT扫描,通过第一层阵列探测器获得第一投影数据以重建被检查物体的CT图像,以及通过设置在部分第一层阵列探测器后的第二层阵列探测器获得第二投影数据;组合第一投影数据和第二投影数据,以获得部分角度下的双能欠采样数据;根据双能欠采样数据采用查表的方法获得光电系数积分值和康普顿系数积分值;对被检查物体的CT图像进行区域分割,得到分割后的多个区域并且计算射线穿过各个区域的长度;根据射线穿过各个区域的长度,光电系数积分值和康普顿系数积分值,利用双能前处理双效应分解重建方法求解康普顿系数和光电系数;基于康普顿系数和光电系数至少计算各分割的区域中物质的原子序数;至少基于原子序数对被检查物体的物质进行识别。

所述基于康普顿系数和光电系数至少计算各分割的区域中物质的原子序数的步骤包括计算各分割区域中物质的原子序数和电子密度,以及所述至少基于原子序数对被检查物体的物质进行识别的步骤包括基于原子序数和计算的电子密度对被检查物体的物质进行识别。

对被检查物体的物质进行识别的步骤包括:利用查找表来确定被检查物体的各个分割区域中的物质。

对被检查物体的物质进行识别的步骤包括:利用事先创建的分类曲线来确定被检查物体的各个分割区域中的物质。

所述第二层探测器获得的投影数据是单个投影角度下的投影数据。

所述第二层探测器单元获得的投影数据是多个投影角度下的投影数据,并且所述多个投影角度下的投影数据之间的相关度小于预定的阈值。

所述的方法还包括对分割的区域进行标记的步骤。

所述对被检测物体的CT图像进行区域分割,得到分割后的多个区域并且计算投影射线穿过各个区域的长度的步骤包括:

将扫描360度一周后的第二层探测器单元获得的投影数据与其对应的第一层探测器单元获得的投影数据组成的双能投影数据对应的射束经过每块区域的长度矩阵中所有特征相同的射线进行分类;以及

在每类中只取出一条直线代表所有的和这条射线特征相同的直线信息,得到由新的条数组成的矩阵,

所述根据射线穿过各个区域的长度,光电系数积分值和康普顿系数积分值,利用双能前处理双效应分解重建方法求解康普顿系数和光电系数的步骤包括:

用最小二乘的方法对新的条数组成的方程组进行求解,从而求出康普顿系数和光电系数。

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