[发明专利]一种基于卷积的X射线CT系统射束硬化校正方法

说明书

技术领域

本发明属于工业CT系统应用领域，涉及一种X射线CT系统射束硬化校正方法。

背景技术

随着核物理技术的快速发展和日益成熟，根据射线与物质相互作用的原理，核技术在边缘科学、工业和医学等方面都有广泛的应用，利用射线进行物体探测扫描的方法也随之产生，该方法通过分析穿过待测材料后的射线的强度变化，得出待测材料的相关特性，此种方法采用非接触式穿透测量法，不会伤害材料，也不会受板型等因素的影响。

在工业CT成像系统中，CT扫描是通过获得穿过被测物体后的X射线强度值来重建物体内部构造，进而判断被测物体内部是否有裂纹、杂质等。但由于“射束硬化”效应的存在，使重建图像中产生杯状伪影，而图像中又没有明显的不连续性，不易被发觉。所谓“射束硬化”效应即：当X射线照射物体时，低能X光子易被物体吸收，使透射后X光子中低能量光子份额减小，射束的平均能量增大，能谱峰值右移的现象。

如上所述，CT扫描是通过获得穿过被测物体后的X射线强度值来重建物体内部构造，

定义投影值：

p＝ln(I₀/I)，

式中：I₀为X射线入射强度；I为X射线出射强度。

在物体的任意一个切片上，任意一点的线衰减系数不仅与其位置坐标(x,y)有关，还与X射线光子能量E有关，用μ(x,y,E)表示切片线衰减系数分布。

在单能谱射线源情况下，E为定值E₀，μ(x,y,E₀)为一个二维函数，由Radon反变换可知，可用一组投影

p=∫0lμ(x,y,E0)dl]]>

来恢复线衰减系数μ值，式中l为射线穿过被测物体厚度。此时的投影值为单色投影值，记为p_m，也为FBP重建的投影值。

由此，可重建出在能量E₀下，表征该切片线衰减系数μ(x,y,E₀)分布的数字图像。

特殊地，当被测物体是单一均匀材质时，物体各点的线衰减系数μ(x,y,E₀)为定值，且为μ(E₀)，由此可知，单色投影值p_m与X射线穿过被测物体的厚度l成正比。

然而，实际低能X射线工业CT系统中所用的X射线源是连续谱，能量E分布在[E_min,E_max]的范围内，I₀也是能量E的函数，设其能谱分布为S(E)。由于射束硬化效应的存在，投影值为多色投影值，也为实际获取的投影值，用p_p表示：