[go: up one dir, main page]

CN109100775B - 一种双层探测器的能量谱校正方法与装置 - Google Patents

一种双层探测器的能量谱校正方法与装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109100775B
CN109100775B CN201810736805.0A CN201810736805A CN109100775B CN 109100775 B CN109100775 B CN 109100775B CN 201810736805 A CN201810736805 A CN 201810736805A CN 109100775 B CN109100775 B CN 109100775B
Authority
CN
China
Prior art keywords
energy
layer material
photo
segment
charge amount
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810736805.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109100775A (zh
Inventor
孟庆振
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhengzhou Yunhai Information Technology Co Ltd
Original Assignee
Zhengzhou Yunhai Information Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhengzhou Yunhai Information Technology Co Ltd filed Critical Zhengzhou Yunhai Information Technology Co Ltd
Priority to CN201810736805.0A priority Critical patent/CN109100775B/zh
Publication of CN109100775A publication Critical patent/CN109100775A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109100775B publication Critical patent/CN109100775B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T7/00—Details of radiation-measuring instruments
    • G01T7/005—Details of radiation-measuring instruments calibration techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/046—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

本发明公开了一种双层探测器的能量谱校正方法与装置包括：根据双能量CT的配置和额定参数确定射线能量谱分布、能量段阈值、和双层探测器的上层材料厚度，其中能量段阈值将射线能量谱分布划分为低能量段和高能量段；根据射线能量谱分布和能量段阈值确定平均线性衰减系数；根据上层材料的光生电荷量、下层材料的光生电荷量、平均线性衰减系数、和上层材料厚度，确定低能量段的光生电荷量。本发明能够针对不同双层探测器或不同类型的双层探测器进行能量谱校正，移除高能拖尾效应在上层探测器产生的冗余电荷，获得准确的光生电荷量与探测结果，提高图像重建的质量。

Description

一种双层探测器的能量谱校正方法与装置
技术领域
本发明涉及成像领域，更具体地，特别是指一种双层探测器的能量谱校正方法与装置。
背景技术
双能量CT(计算机断层扫描)设备利用两种不同能量的X射线在被检测物体内的衰减信息进行投影成像，结合双能量重建算法可以准确地获得被扫描物质的原子序数及电子密度，实现更加精确的物质分离和定性分析。目前双能量CT已被广泛应用于安全检查、医学诊断、无损探伤(尤其是PCB(印刷电路板)焊点缺陷检查及BGA(焊球阵列封装)、CSP(芯片尺寸封装)等元件封装质量检测)等领域。X射线探测器是双能量CT精准成像的关键部分，探测器对不同能量的射线区别探测的能力直接决定了CT成像的精度。双层探测器是目前应用较广泛的X射线能量谱探测器。双层探测器由上下两层不同类型的闪烁体材料组成，每一层探测器仅对一定能量范围的X射线光子产生激发作用。在双能量成像过程中，球管发射一定kVp(千伏峰值)的连续能量分布的X射线，经过物体后首先会激发上层探测器，射线中的低能量区域的X射线光子被吸收，并成比例地释放出光生电荷，下层探测器吸收射线中部分高能光子并同样释放出光生电荷。利用各层的光生电荷信息可以解析得到高、低能量谱段投影数据并用于双能量成像。
双层探测器获取的高低能投影信息在时间和空间上具有严格一致性，但是由于X射线在探测器中吸收的“高能拖尾效应”。“高能拖尾效应”是指高能量段内的X射线光子虽然主要集中在下层探测器中被吸收，但是当其穿过上层探测器时也会存在衰减并激发出光生电荷(在本公开中简称为“冗余电荷”)的现象。双能量CT成像的高、低能投影数据来源于探测器各层中的光生电荷量，高能光子在上层探测器的吸收将会降低低能量段X射线能量谱的解析精度。
针对现有技术中高能拖尾效应使得上层探测器中产生冗余电荷因而降低双能量CT成像精度的问题，目前尚未有有效的解决方案。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种双层探测器的能量谱校正方法与装置，能够针对不同双层探测器或不同类型的双层探测器进行能量谱校正，移除高能拖尾效应在上层探测器产生的冗余电荷，获得准确的光生电荷量与探测结果。
基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种双层探测器的能量谱校正方法，包括以下步骤：
根据双能量CT的配置和额定参数确定射线能量谱分布、能量段阈值、和双层探测器的上层材料厚度，其中能量段阈值将射线能量谱分布划分为低能量段和高能量段；
根据射线能量谱分布和能量段阈值确定平均线性衰减系数；
根据上层材料的光生电荷量、下层材料的光生电荷量、平均线性衰减系数、和上层材料厚度，确定低能量段的光生电荷量。
在一些实施方式中，双层探测器包括上层材料和下层材料，上层材料吸收低能量段射线和部分高能量段射线，下层材料吸收其余的部分高能量段射线。
在一些实施方式中，根据射线能量谱分布和能量段阈值确定平均线性衰减系数包括以下步骤：
确定高能量段的范围区间，其中高能量段的上限是根据射线能量谱分布确定的能量极大值，高能量段的下限是能量段阈值；
确定能量为能量极大值和能量段阈值的射线光子在探测器中的线性衰减系数，并对能量为能量极大值和能量段阈值的射线光子在探测器中的线性衰减系数求平均以确定平均线性衰减系数；或对能量极大值和能量段阈值求平均值，并根据能量为平均值的射线光子在探测器中的线性衰减系数来确定平均线性衰减系数。
在一些实施方式中，根据上层材料的光生电荷量、下层材料的光生电荷量、平均线性衰减系数、和上层材料厚度，确定低能量段的光生电荷量包括以下步骤：
通过实际探测来获取上层材料的光生电荷量和下层材料的光生电荷量；
根据平均线性衰减系数和上层材料厚度确定电荷量比值，电荷量比值为高能量段的射线在上层材料中激发的电荷与高能量段的射线在下层材料中激发的电荷的比值；
根据上层材料的光生电荷量、下层材料的光生电荷量、和电荷量比值来确定低能量段的光生电荷量。
在一些实施方式中，电荷量比值
Figure BDA0001722234210000031
低能量段的光生电荷量Q1＝Q′1-Q′2＝Q′1-kQ2；
其中，
Figure BDA0001722234210000032
为平均线性衰减系数，l为上层材料厚度，Q′1为上层材料的光生电荷量，Q′2为高能量段的射线在上层材料中产生的光生电荷量，Q2为下层材料的光生电荷量。
在一些实施方式中，双能量CT使用的射线为X射线，双能量CT使用球管来发射X射线，双层探测器使用至少两种不同类型的闪烁体材料来接收光生电荷。
本发明实施例的另一方面，还提供了一种双层探测器的能量谱校正装置，使用了上述方法。
本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的双层探测器的能量谱校正方法与装置，通过确定射线能量谱分布、能量段阈值、和双层探测器的上层材料厚度，使用线性拟合法确定平均线性衰减系数，确定低能量段的光生电荷量的技术方案，能够针对不同双层探测器或不同类型的双层探测器进行能量谱校正，移除高能拖尾效应在上层探测器产生的冗余电荷，获得准确的光生电荷量与探测结果，提高图像重建的质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的双层探测器的能量谱校正方法的流程示意图；
图2为本发明提供的X射线能量谱分布曲线的一个示意图；
图3为本发明提供的双层探测器的结构与对不同能量段射线的吸收情况与区域示意图；
图4为本发明提供的执行所述双层探测器的能量谱校正方法的计算机设备的一个实施例的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种能够针对不同双层探测器或不同类型的双层探测器进行能量谱校正方法的第一个实施例。图1示出的是本发明提供的双层探测器的能量谱校正方法的第一个实施例的流程示意图。
所述双层探测器的能量谱校正方法，包括以下步骤：
步骤S101，根据双能量CT的配置和额定参数确定射线能量谱分布、能量段阈值、和双层探测器的上层材料厚度，其中能量段阈值将射线能量谱分布划分为低能量段和高能量段；
步骤S103，根据射线能量谱分布和能量段阈值确定平均线性衰减系数；
步骤S105，根据上层材料的光生电荷量、下层材料的光生电荷量、平均线性衰减系数、和上层材料厚度，确定低能量段的光生电荷量。
在一些实施方式中，双层探测器包括上层材料和下层材料，上层材料吸收低能量段射线和部分高能量段射线，下层材料吸收其余的部分高能量段射线。
双能量CT发射的同于探测物体的能量谱分布射线是连续的。在射线经过物体时，射线中的一部分能量会被物体吸收，被吸收的谱线(就射线的光子能量而言)与被检测物体的理化性质相关，例如具有特定能量的光子能够使特定物质中位于特定轨道的特定电子跃升至另一轨道。关于被吸收的谱线与被检测物体的理化性质是在现有技术中已知的和/或可通过有限次的实验测量得出的，因而不在此进一步阐述。
本发明实施例将射线能量谱分布划分为低能量段和高能量段两段。这两段本质上指的双能量CT的“双能量”。相对应地，双层探测器也是针对“双能量”而设置的。在本发明实施例中，双层探测器的上层材料设计为适于吸收低能量段的射线光子，而下层材料则相反地设计为适于吸收高能量段的射线光子，如图3所示。射线光子首先穿过上层材料，然后穿过下层材料，这导致部分高能量段的射线光子被上层材料吸收，因而出现本发明实施例要解决的技术问题。本发明实施例提出的能谱校正按照射线的吸收规律近似估算并移除由于“高能拖尾效应”在上层材料中产生的冗余电荷，以获得更精确的低能量谱信息。
能量段阈值如前所述地将射线能量谱分布划分为低能量段和高能量段。参见图2，本发明实施例的射线能量谱区间为[0,En]，能量段阈值为Em，因此低能量段区间为[0,Em]，高能量段区间为[Em,En]。不过应当注意，图2示出的曲线只是一个示意图，示出可以具有波峰和波谷，并不代表其实际的吸收谱线，也不用于对其实际吸收谱线的定性判断。
在一些实施方式中，根据射线能量谱分布和能量段阈值确定平均线性衰减系数包括以下步骤：
确定高能量段的范围区间，其中高能量段的上限是根据射线能量谱分布确定的能量极大值，高能量段的下限是能量段阈值；
确定能量为能量极大值和能量段阈值的射线光子在探测器中的线性衰减系数，并对能量为能量极大值和能量段阈值的射线光子在探测器中的线性衰减系数求平均以确定平均线性衰减系数；或对能量极大值和能量段阈值求平均值，并根据能量为平均值的射线光子在探测器中的线性衰减系数来确定平均线性衰减系数。
所谓“平均线性衰减系数”是将线性衰减系数近似为定值的处理方法。已经确定，线性衰减系数与光子能量之间的关系可以(例如利用最小二乘法等数学手段而)被线性拟合，即生成衰减系数-射线能量直线。在高能量段足够短的情况下，相对应的衰减系数可以被确定在一个很小的范围内或直接被视为一个定值。本发明实施例将平均线性衰减系数确定为定值一方面大大减少了计算量(后文中多次使用了线性衰减系数的负指数函数)，另一方面不会对双能量CT的探测精度造成较大的影响。
应当理解，如果将线性衰减视作函数的话，本发明实施例中使用了先计算衰减再取平均和先取平均再计算衰减两种形式(即
Figure BDA0001722234210000061
或
Figure BDA0001722234210000062
其中μ(·)为衰减函数)。在前述的直线模型下，二者是等价的，本领域技术人员可以根据计算力限制或计算设备因素而自由取用各种形式。另外，取平均也可以包括多种平均(算数平均、几何平均、调和平均、对数平均等)以及定比分点。
在一些实施方式中，根据上层材料的光生电荷量、下层材料的光生电荷量、平均线性衰减系数、和上层材料厚度，确定低能量段的光生电荷量包括以下步骤：
通过实际探测来获取上层材料的光生电荷量和下层材料的光生电荷量；
根据平均线性衰减系数和上层材料厚度确定电荷量比值，电荷量比值为高能量段的射线在上层材料中激发的电荷与高能量段的射线在下层材料中激发的电荷的比值；
根据上层材料的光生电荷量、下层材料的光生电荷量、和电荷量比值来确定低能量段的光生电荷量。
应当明确，所谓光生电荷是指(经过被测物体之后的)射线光子在被双层探测器吸收之后产生的电荷(即光电效应的溢出电荷)。根据光电效应，光生电荷量与射线光子的被吸收量也呈线性关系，因此可以用来计算射线光子的被吸收量。
电荷量比值是冗余电荷量与下层材料的光生电荷量之比，表征的是高能量段的射线光子在上层材料和下层材料中被吸收的比例。同时，电荷量比值还是平均线性衰减系数与上层材料厚度之积的指数函数。因此，本发明实施例将以上层材料的光生电荷量和下层材料的光生电荷量(这两者直接由测量得到)的形式表示低能量段的光生电荷量。
在一些实施方式中，电荷量比值
Figure BDA0001722234210000071
低能量段的光生电荷量Q1＝Q′1-Q′2＝Q′1-kQ2；
其中，
Figure BDA0001722234210000072
为平均线性衰减系数，l为上层材料厚度，Q′1为上层材料的光生电荷量，Q′2为高能量段的射线在上层材料中产生的光生电荷量，Q2为下层材料的光生电荷量。
然后，可以进一步根据低能量段的光生电荷量的光生电荷量推算被检测物体的吸收谱线，并推断出被检测物体的真实理化性质。
在一些实施方式中，双能量CT使用的射线为X射线，双能量CT使用球管来发射X射线，双层探测器使用至少两种不同类型的闪烁体材料来接收光生电荷。
除上述实施方式以外，本发明实施例还可以用于分层的单光子计数型X射线探测器，通过移除高能量光子在其他浅层探测器中被吸收而激发的光生电荷数据来提升各层的探测精度。
从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的双层探测器的能量谱校正方法，通过确定射线能量谱分布、能量段阈值、和双层探测器的上层材料厚度，使用线性拟合法确定平均线性衰减系数，确定低能量段的光生电荷量的技术方案，能够针对不同双层探测器或不同类型的双层探测器进行能量谱校正，移除高能拖尾效应在上层探测器产生的冗余电荷，获得准确的光生电荷量与探测结果，提高图像重建的质量。
基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种能够针对不同双层探测器或不同类型的双层探测器进行能量谱校正方法的第二个实施例。
在本发明实施例中，双能量CT的发射源提供的射线能量范围具体定为0keV-140keV(千电子伏)，其中0keV-80keV为低能量段X射线，主要在上层探测器中被吸收并激发出光生电荷量Q1；80keV-140keV为高能量段X射线，主要在下层探测器中被吸收并激发出光生电荷量为Q2；由高能段X射线光子在上层探测器中激发出的光生电荷量为Q′2；高能量段X射线激发出的总光生电荷量为Q3；上层探测器闪烁体材料的厚度为l。
本发明实施例定义“平均线性衰减系数
Figure BDA0001722234210000081
以统一地表征高能量段的射线光子在闪烁体探测器中的平均衰减情况：
Figure BDA0001722234210000082
或
Figure BDA0001722234210000083
则电荷量比值k可以表示为：
Figure BDA0001722234210000091
Q1可以表示为：
Q1＝Q′1-Q′2＝Q′1-kQ2
经过上述步骤，混杂在Q′1中的Q′2被移除，因而可以准确地获得由低能段光子在上层探测器中激发产生的光生电荷信息。
从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的双层探测器的能量谱校正方法，通过确定射线能量谱分布、能量段阈值、和双层探测器的上层材料厚度，使用线性拟合法确定平均线性衰减系数，确定低能量段的光生电荷量的技术方案，能够针对不同双层探测器或不同类型的双层探测器进行能量谱校正，移除高能拖尾效应在上层探测器产生的冗余电荷，获得准确的光生电荷量与探测结果，提高图像重建的质量。
需要特别指出的是，上述双层探测器的能量谱校正方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于双层探测器的能量谱校正方法也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。
基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种能够针对不同双层探测器或不同类型的双层探测器进行能量谱校正的装置的实施例。所述双层探测器的能量谱校正装置使用了上述的双层探测器的能量谱校正方法。
从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的双层探测器的能量谱校正装置，通过确定射线能量谱分布、能量段阈值、和双层探测器的上层材料厚度，使用线性拟合法确定平均线性衰减系数，确定低能量段的光生电荷量的技术方案，能够针对不同双层探测器或不同类型的双层探测器进行能量谱校正，移除高能拖尾效应在上层探测器产生的冗余电荷，获得准确的光生电荷量与探测结果，提高图像重建的质量。
需要特别指出的是，上述双层探测器的能量谱校正装置的实施例采用了所述双层探测器的能量谱校正方法的实施例来具体说明各模块的工作过程，本领域技术人员能够很容易想到，将这些模块应用到所述双层探测器的能量谱校正方法的其他实施例中。当然，由于所述双层探测器的能量谱校正方法实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于所述双层探测器的能量谱校正装置也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。
基于上述目的，本发明实施例的第三个方面，提出了一种执行所述双层探测器的能量谱校正方法的计算机设备的一个实施例。
所述执行所述双层探测器的能量谱校正方法的计算机设备包括存储器、至少一个处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时执行上述任意一种方法。
如图4所示，为本发明提供的执行所述双层探测器的能量谱校正方法的计算机设备的一个实施例的硬件结构示意图。
以如图4所示的计算机设备为例，在该计算机设备中包括一个处理器401以及一个存储器402，并还可以包括：输入装置403和输出装置404。
处理器401、存储器402、输入装置403和输出装置404可以通过总线或者其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。
存储器402作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的所述双层探测器的能量谱校正方法对应的程序指令/模块。处理器401通过运行存储在存储器402中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的双层探测器的能量谱校正方法。
存储器402可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据双层探测器的能量谱校正装置的使用所创建的数据等。此外，存储器402可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器402可选包括相对于处理器401远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至本地模块。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置403可接收输入的数字或字符信息，以及产生与双层探测器的能量谱校正装置的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置404可包括显示屏等显示设备。
所述一个或者多个双层探测器的能量谱校正方法对应的程序指令/模块存储在所述存储器402中，当被所述处理器401执行时，执行上述任意方法实施例中的双层探测器的能量谱校正方法。
所述执行所述双层探测器的能量谱校正方法的计算机设备的任何一个实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。所述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
此外，典型地，本发明实施例公开所述的装置、设备等可为各种电子终端设备，例如手机、个人数字助理(PDA)、平板电脑(PAD)、智能电视等，也可以是大型终端设备，如服务器等，因此本发明实施例公开的保护范围不应限定为某种特定类型的装置、设备。本发明实施例公开所述的客户端可以是以电子硬件、计算机软件或两者的组合形式应用于上述任意一种电子终端设备中。
此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由CPU执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被CPU执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。上述方法步骤以及系统单元也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。
本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现所述的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以利用被设计成用于执行这里所述功能的下列部件来实现或执行：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但是可替换地，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP和/或任何其它这种配置。
在一个或多个示例性设计中，所述功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则可以将所述功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质来传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，该通信介质包括有助于将计算机程序从一个位置传送到另一个位置的任何介质。存储介质可以是能够被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为例子而非限制性的，该计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁性存储设备，或者是可以用于携带或存储形式为指令或数据结构的所需程序代码并且能够被通用或专用计算机或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。此外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或诸如红外线、无线电和微波的无线技术来从网站、服务器或其它远程源发送软件，则上述同轴线缆、光纤线缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波的无线技术均包括在介质的定义。如这里所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(CD)、激光盘、光盘、数字多功能盘(DVD)、软盘、蓝光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘利用激光光学地再现数据。上述内容的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双层探测器的能量谱校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据双能量CT的配置和额定参数确定射线能量谱分布、能量段阈值、和双层探测器的上层材料厚度，其中所述能量段阈值将所述射线能量谱分布划分为低能量段和高能量段；
根据所述射线能量谱分布和所述能量段阈值确定平均线性衰减系数；
根据上层材料的光生电荷量、下层材料的光生电荷量、所述平均线性衰减系数、和所述上层材料厚度，确定所述低能量段的光生电荷量，具体包括以下步骤：
通过实际探测来获取所述上层材料的所述光生电荷量和所述下层材料的所述光生电荷量；
根据所述平均线性衰减系数和所述上层材料厚度确定电荷量比值，所述电荷量比值为高能量段的射线在上层材料中激发的电荷与高能量段的射线在下层材料中激发的电荷的比值；
根据所述上层材料的所述光生电荷量、所述下层材料的所述光生电荷量、和所述电荷量比值来确定所述低能量段的所述光生电荷量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双层探测器包括所述上层材料和下层材料，所述上层材料吸收低能量段射线和部分高能量段射线，所述下层材料吸收其余的部分高能量段射线。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述射线能量谱分布和所述能量段阈值确定平均线性衰减系数包括以下步骤：
确定所述高能量段的范围区间，其中所述高能量段的上限是根据所述射线能量谱分布确定的能量极大值，所述高能量段的下限是所述能量段阈值；
确定能量为所述能量极大值和所述能量段阈值的射线光子在所述探测器中的线性衰减系数，并对能量为所述能量极大值和所述能量段阈值的射线光子在所述探测器中的所述线性衰减系数求平均以确定所述平均线性衰减系数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述射线能量谱分布和所述能量段阈值确定平均线性衰减系数包括以下步骤：
确定所述高能量段的范围区间，其中所述高能量段的上限是根据所述射线能量谱分布确定的能量极大值，所述高能量段的下限是所述能量段阈值；
对所述能量极大值和所述能量段阈值求平均值，并根据能量为所述平均值的射线光子在所述探测器中的所述线性衰减系数来确定所述平均线性衰减系数。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电荷量比值
Figure FDA0002382773740000021
Figure FDA0002382773740000022
其中，
Figure FDA0002382773740000023
为所述平均线性衰减系数，l为所述上层材料厚度，Q′2为所述高能量段的射线在所述上层材料中产生的所述光生电荷量，Q2为所述下层材料的所述光生电荷量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述低能量段的光生电荷量Q1＝Q′1-Q′2＝Q′1-kQ2；
其中，Q′1为所述上层材料的所述光生电荷量，Q′2为所述高能量段的射线在所述上层材料中产生的所述光生电荷量，Q2为所述下层材料的所述光生电荷量。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双能量CT使用的射线为X射线，所述双层探测器使用至少两种不同类型的闪烁体材料来接收光生电荷。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述双能量CT使用球管来发射所述X射线。
9.一种分层探测器的能量谱校正装置，其特征在于，所述能量谱校正装置配置为使用如权利要求1-8中任意一项所述的方法来执行能量谱校正。
CN201810736805.0A 2018-07-06 2018-07-06 一种双层探测器的能量谱校正方法与装置 Active CN109100775B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810736805.0A CN109100775B (zh) 2018-07-06 2018-07-06 一种双层探测器的能量谱校正方法与装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810736805.0A CN109100775B (zh) 2018-07-06 2018-07-06 一种双层探测器的能量谱校正方法与装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109100775A CN109100775A (zh) 2018-12-28
CN109100775B true CN109100775B (zh) 2020-05-29

Family

ID=64845628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810736805.0A Active CN109100775B (zh) 2018-07-06 2018-07-06 一种双层探测器的能量谱校正方法与装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109100775B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111090943B (zh) * 2019-12-18 2021-10-12 北京科技大学 一种快中子反应堆全堆子通道几何建模方法及系统
CN111413357B (zh) * 2020-04-20 2022-01-07 中国科学院高能物理研究所 X射线吸收边探测信号增强方法、装置、设备及存储介质
CN114488253A (zh) * 2021-12-29 2022-05-13 西安电子科技大学芜湖研究院 放射线检测器及其使用方法和放射线检查装置
CN114359569B (zh) 2022-03-09 2022-06-03 中国科学院地质与地球物理研究所 岩石的层理识别方法、装置、设备及存储介质
CN117372287B (zh) * 2023-12-06 2024-03-15 赛诺威盛科技(北京)股份有限公司 探测器能谱响应的补偿校正、装置、设备和介质

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8199874B2 (en) * 2009-12-11 2012-06-12 General Electric Company System and method of mitigating low signal data for dual energy CT
FR2961904B1 (fr) * 2010-06-29 2012-08-17 Commissariat Energie Atomique Procede d'identification de materiaux a partir de radiographies x multi energies
US9128584B2 (en) * 2013-02-15 2015-09-08 Carl Zeiss X-ray Microscopy, Inc. Multi energy X-ray microscope data acquisition and image reconstruction system and method
JP2016516072A (ja) * 2013-03-15 2016-06-02 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア 低ｚ原子による腸管ｃｔ造影材料
WO2014191958A1 (en) * 2013-05-31 2014-12-04 Landauer, Inc. Geometry layout and filter packaging for system for wireless, motion and position-sensing, integrating radiation sensor for occupational and environmental dosimetry
CN105806856B (zh) * 2014-12-30 2019-02-19 清华大学 双能射线成像方法和系统
CN106154306B (zh) * 2016-07-29 2018-11-27 东北大学 一种检测ct光子计数型探测器准确性的方法
CN106405624B (zh) * 2016-08-30 2019-02-22 天津大学 面向医用ct的重构解析x射线能谱的方法
CN107884806B (zh) * 2017-10-19 2020-05-08 天津大学 面向双能ct成像的x射线能谱探测及重构解析方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109100775A (zh) 2018-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109100775B (zh) 一种双层探测器的能量谱校正方法与装置
Taguchi et al. An analytical model of the effects of pulse pileup on the energy spectrum recorded by energy resolved photon counting x‐ray detectors
He et al. Optimization of K‐edge imaging with spectral CT
JP6482815B2 (ja) Ｘ線コンピュータ断層撮影装置及びリファレンス補正プログラム
Salvagnini et al. Quantification of scattered radiation in projection mammography: four practical methods compared
US10521936B2 (en) Device and method for image reconstruction at different X-ray energies, and device and method for X-ray three-dimensional measurement
CN105188545B (zh) X射线ct装置以及处理方法
Sellerer et al. Quantitative dual-energy micro-CT with a photon-counting detector for material science and non-destructive testing
WO2007092224A8 (en) Dental image quality and dose analyzer
CN106154306B (zh) 一种检测ct光子计数型探测器准确性的方法
Myronakis et al. A novel multilayer MV imager computational model for component optimization
CN115993102B (zh) 基于单光子探测器的重叠物厚度检测方法、装置及其应用
CN114594113A (zh) 一种单源双射线成像检测方法及装置
US10646186B2 (en) X-ray CT apparatus, information processing device and information processing method
JP5201355B2 (ja) 放射線検出装置の効率較正方法および放射線検出装置
CN107202805A (zh) 基于卷积核的锥束ct散射伪影校正方法
TWI400470B (zh) 決定晶體穿透效應與偵檢效率以及偵檢效率校正之方法
Kalyvas et al. A theoretical study of CsI: Tl columnar scintillator image quality parameters by analytical modeling
JP2016154837A (ja) Ｘ線ｃｔ装置および画像再構成方法
CN101629917B (zh) 一种测量物质有效原子序数的方法和装置
Liaparinos et al. Overestimations in zero frequency DQE of x‐ray imaging converters assessed by Monte Carlo techniques based on the study of energy impartation events
Gopal et al. Validity of the line‐pair bar‐pattern method in the measurement of the modulation transfer function (MTF) in megavoltage imaging
Ghammraoui et al. Feasibility of estimating volumetric breast density from mammographic x‐ray spectra using a cadmium telluride photon‐counting detector
Rink et al. Investigating the feasibility of photon‐counting K‐edge imaging at high x‐ray fluxes using nonlinearity corrections
CN116563413B (zh) 校正参数确定方法、图像重建方法、装置、设备及介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant