[发明专利]光子计数能谱CT成像中自适应能谱优化方法及其应用

权利要求书

1.一种光子计数能谱CT成像中自适应能谱优化方法，其特征在于，该方法包括：

利用不同入射能谱条件下的空气数据，结合光子计数能谱CT成像有效物理模型，获得各像素的能谱和阈值不一致性差异；

根据获得的能谱和阈值不一致差异，以及物体的线衰减系数、厚度信息，建立CT系统多色投影值与单色投影值的硬化函数关系，并依据该硬化函数关系进行逐像素的能谱优化修正；

其中，所述光子计数能谱CT成像有效物理模型，满足公式：

其中，λ_i代表经物体衰减后各像素的探测器测量值，i代表像素序号，I₀为探测器入射值，E_H和E_L分别表示探测器高低阈值，S₀(E)为射线源出射的能谱；R(E′；E)为入射能量为E的射线探测器平均能量响应函数；μ(E，x)表示物体线衰减系数，g_i(E)为探测器能谱不一致性因子，ΔE_ij为探测器阈值不一致因子，其中j表示阈值序号；

所述根据获得的能谱和阈值不一致差异，以及物体的线衰减系数、厚度信息，建立CT系统多色投影值与单色投影值的硬化函数关系，并依据该硬化函数关系进行逐像素的能谱优化修正，包括：基于建立的不一致性参数查找表，建立CT系统多能投影值与单能投影值硬化函数关系，得到硬化查找表，并依据该硬化查找表进行逐像素的能谱优化修正；所述能谱优化修正至少包括：硬化修正和物质分解。

2.根据权利要求1所述的自适应能谱优化方法，其特征在于，所述利用不同入射能谱条件下的空气数据，结合光子计数能谱CT成像有效物理模型，获得各像素的能谱和阈值不一致性差异，包括：

通过实际测量得到不同入射能谱下的空气数据；

建立包含阈值和能谱相关不一致性因子的光子计数能谱CT成像有效物理模型；

利用多组不同入射能谱下测量数据，结合上述CT成像有效物理模型，建立方程组，求解各像素的能谱和阈值不一致差异，建立不一致性参数查找表。

3.根据权利要求2所述自适应能谱优化方法，其特征在于，所述的通过实际测量得到不同入射能谱下的空气数据，包括：

通过调节X射线球管电压测量不同入射能谱下的空气数据；或者

通过加入不同厚度的滤波片，测量等效的不同入射能谱下的空气数据。

4.根据权利要求1所述的自适应能谱优化方法，其特征在于，

所述探测器能谱不一致性因子g_i(E)，采用与入射能量相关的各像素入射能谱差异的关系表达式来表示；以及

所述探测器阈值不一致性因子ΔE_ij采用各像素阈值差异的偏离来表示。

5.根据权利要求1所述的自适应能谱优化方法，其特征在于，

所述入射能量为E的射线探测器平均能量响应函数R(E′；E)通过蒙卡模拟或经验模型拟合得到；以及

所述物体线衰减系数μ(E，x)，通过NIST标准获取。

6.根据权利要求1所述的自适应能谱优化方法，其特征在于，所述的建立CT系统多色投影值与单色投影值的硬化函数关系，包括：

选取一定范围内的物体厚度值；

选取等效能量；

依据硬化函数关系计算每一个物体厚度值下的单色投影值和多色投影值；以及

建立一个从多色投影值到单色投影值的映射关系，即为硬化校正查找表；

其中，从多色投影值到单色投影值的映射关系，采用多项式拟合来实现。

7.一种光子计数能谱CT成像方法，应用权利要求1至6中任一项所述的自适应能谱优化方法，其特征在于，包括：

采用权利要求1至6中任一项所述的自适应能谱优化方法进行能谱修正，对投影数据进行逐像素硬化校正或物质分解；

基于修正后的投影数据，通过解析或迭代方法进行图像重建，得到物体断层成像。