[发明专利]用于估计转换器的相对增益和偏移的方法和系统

说明书

公开了用于估计转换器(200)的增益和偏移的度量的方法、系统、装置和计算机程序。该转换器用于基于数字设置生成参考电压，该参考电压将被x射线成像系统中的光子计数检测器中的比较器(10，20)用作阈值。该方法包括选择(S1)第一转换器充当参考转换器(100)和第二转换器充当目标转换器(200)的步骤。该方法还包括将不同的数字设置分配(S2)给参考转换器(100)以便通过与参考转换器(100)相关联的比较器生成至少两个不同的参考电压(R)以用作阈值的步骤。该方法还包括以下步骤：基于光子计数测量，获得(S3)表示在与比较器(20)相关联的光子计数器中登记的光子数量的信息，该比较器(20)的参考电压由目标转换器(200)生成。基于所获得的表示光子数量的信息和至少两个数字设置，该方法确定目标转换器相对于参考转换器的增益和偏移的估计。

技术领域

所提出的技术一般涉及用于估计转换器的增益和偏移的方法、系统、装置和计算机程序，用于基于数字设置生成参考电压，该参考电压将被x射线成像系统中的光子计数检测器中的比较器用作阈值。

背景技术

诸如x射线成像的射线照相成像已经在医学应用和非破坏性测试中使用多年。

通常，x射线成像系统包括x射线源和x射线检测器阵列，x射线检测器阵列由包括一个或多个检测器元件(即测量x射线强度/能量密度的独立装置)的多个检测器组成。x射线源发射x射线，x射线穿过要成像的对象或物体，并且然后由检测器阵列记录。由于一些材料比其他材料吸收更大部分的x射线，因此形成对象或物体的图像。

具有光子计数和能量分辨能力的x射线检测器在医学x射线应用中变得普遍。通常，光子计数x射线检测器通过比较由检测器材料中的光子相互作用生成的电脉冲的高度与一组比较器电压来确定光子的能量。这些比较器电压也称为能量阈值。通常，比较器中的模拟电压由数模转换器DAC设置。DAC将由控制器发送的数字设置转换为模拟电压，相对于该模拟电压可以比较光子脉冲的高度。为了确定光子的能量，有必要知道发送到DAC的数字设置和光子能量之间的转换。该关系可以表示为：E＝g×DS+m，其中E是光子的能量，DS是数字设置，g被称为增益，并且m被称为偏移。

确定光子计数检测器上的能量阈值的增益和偏移对于避免重建图像中的伪像是必要的。避免的伪像包括环形伪像，其由于能量阈值的不同位置而在信道计数不同数量的x射线时产生，即使输入的x射线光谱相同。可以通过估计所有信道上的每个阈值的增益和偏移来减轻环形伪像，并以keV将能量阈值定位相同位置上。如果阈值以keV处于相等位置，则相同输入对于不同信道给出相同输出。

此外，未校准的能量阈值可以在执行材料基础分解时引入偏差，使得难以执行定量材料分解，即估计重建图像中的某个像素中的某种材料的量。

此外，以keV的最低阈值的位置对检测器的整体检测效率具有很大影响。检测到的光谱对于低keV具有大的含量，并且将最低阈值设置为较低意味着可以计数更多的光子。然而，每个信道都具有电子噪声，并且将阈值设置得太低可以导致信道计数大量噪声计数。计数噪声会降低信号质量，并且如果包含太多噪声，则无法使用信号。因此，在包括噪声和包括更多真实光子之间的最低阈值的位置存在折衷，并且通过获得增益和偏移的准确值，可以将最低阈值定位在最佳位置，这可以将检测效率增加百分之几。

有几种已知的方法来估计用于为比较器创建阈值的转换器的增益和偏移。最常见的是使用单能量x射线源或同步加速器x射线束并执行数字设置扫描以定位检测到的x射线谱中峰值的位置，参见参考文献[1]、[2]、[3]。其他方法包括执行数字设置的扫描和识别检测到的光谱中的特征，参见参考文献[4]和[5]，将模型拟合到检测的数据[6]或改变x射线管的千伏峰值kVp，并识别登记计数的最高数字设定值[7]。现有技术中所有方法的共同之处在于它们旨在单独校准信道上的所有转换器。

尽管已经提出了几种方法来改进转换器的增益和偏移的估计，但是在该领域内仍然需要提供机制，以进一步改进转换器的增益和偏移的估计以便例如在x射线成像期间获得有效且可靠的图像重建。

发明内容