[发明专利]基于多能量系统响应矩阵的放射源定位重建方法

权利要求书

1.一种基于多能量系统响应矩阵的放射源定位重建方法，采用编码孔径成像系统进行测量，所述编码孔径成像系统包括编码板和探测器组，其中探测器组为A×A个呈矩阵分布的探测器，探测器组经编码板探测的放射源平面为M×M个像素位置，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将编码孔径成像系统所能探测的能量范围，划分为N个能量窗，为每个能量窗开辟一大小为A×A的内存空间，用于存储A×A个探测器的计数数据，且探测器计数初值为零；

在每个能量窗中选取一能量值，作为该能量窗下的特征能量值；

（2）构建一与编码孔径成像系统完全相同的模型，通过模型获取每个特征能量值条件下的系统响应矩阵，作为该能量窗的系统响应矩阵，每个系统响应矩阵的维度为A×A×M×M；

（3）在探测区域内设置编码孔径成像系统，进行一段时间数据采集，获得多个事例数据，每个事例数据包括能量沉积信息和位置信息，判断该事例数据的能量沉积信息位于哪个能量窗，再判断位置信息对应哪个探测器，将该能量窗对应的内存空间中，与该探测器对应的探测器计数加一；

最终形成N组与能量窗对应的投影数据；

（4）结合系统响应矩阵，采用最大似然期望最大化算法重建各能量窗的重建图像；

（5）将所有能量窗下的重建图像相加，得到最终的重建图像；

所述步骤（2）中模型为蒙特卡洛模型，获取每个特征能量值条件下的系统响应矩阵具体为：

（a1）采用蒙特卡罗模拟方法建立一与编码孔径成像系统完全相同的蒙特卡洛模型，所述蒙特卡洛模型包括编码板和探测器，编码板远离探测器的一端为放射源平面，并将放射源平面划分为M×M个像素；

（a2）在放射源平面内设置一发射伽马射线的单点源；

（a3）单点源以第一个特征能量值作为发射能量，历遍M×M个像素位置发射伽马射线，探测器组探测伽马射线，得到第一个特征能量值条件下的系统响应矩阵，将其作为第一个能量窗的系统响应矩阵，所述系统响应矩阵的维度为A×A×M×M；

（a4）按照（a3）的方法，得到其余所有能量窗的系统响应矩阵。

2.根据权利要求1所述的基于多能量系统响应矩阵的放射源定位重建方法，其特征在于：步骤（1）中，在每个能量窗选取一能量值，作为该能量窗下的特征能量值，具体为，在每个能量窗中值处或靠近中值处选取。

3.根据权利要求1所述的基于多能量系统响应矩阵的放射源定位重建方法，其特征在于：所述步骤（4）具体为：

（41）建立以尺寸为M×M的全一矩阵，将其作为第一次的估计放射源图像；

（42）将估计放射源图像与第一个能量窗的系统响应矩阵进行正投影计算，得到正投影估计图像；

（43）将（42）中的正投影估计图像与步骤（3）的投影数据进行对比，得到误差项；

（44）将误差项与系统响应矩阵进行反投影计算得到矫正项；

（45）将矫正项归一化后，与上一次迭代输出的估计放射源图像相乘，得到本次迭代的估计放射源图像；

（46）重复步骤（42）-（45），直到收敛，得到第一个能量窗下的重建图像；

（47）根据步骤（41）-（46），得到所有能量窗下的重建图像。

4.根据权利要求1所述的基于多能量系统响应矩阵的放射源定位重建方法，其特征在于：所述编码孔径成像系统的编码方式包括随机编码、非冗余编码、均匀冗余编码、改进均匀冗余编码、自支持编码。