[发明专利]一种自由感知几何框架下的低辐射度CXT方法

说明书

本发明提供一种基于自由感知几何框架下的低辐射度CXT方法，具体为：使用多个X射线光源或一个可移动的X射线光源对目标物体进行投影照射，设定在每次照射位置与目标物体之间放置编码孔径；建立目标函数对编码孔径、光源照射位置、光源打开时刻、光源打开顺序进行联合优化；根据优化后的光源照射位置摆放或移动X射线光源，放置优化后的编码孔径，并按照优化后光源打开时刻及顺序进行目标物体照射，得到目标物体的投影测量值；利用所获得的投影测量值进行重构，获得目标物体图像。利用本发明能够在自由感知几何框架下，在降低辐射度的同时，更进一步提高目标物体的重构精度。

技术领域

本发明提供一种自由感知几何框架下的低辐射度CXT方法，属于计算成像技术领域。

背景技术

目前，X射线计算层析成像(Computed Tomography，CT)技术已经被广泛地应用于医疗诊断，铁路机场安全检测，工业探测分析以及无损检测等实际应用中。在X射线CT成像系统中，X射线穿过目标物体后照射在探测器上，利用探测器采集到的信息，由计算机算法重构出物体的内部结构，而重构过程传统上是利用滤波反投影算法(FilteredBackprojection，FBP)来实现。在传统的X射线CT成像系统中，为了计算出令人满意的图像质量，则必须要记录足够多的投影值或测量值，往往需要在围绕目标物体的各个方向上对目标物体进行密集投影测量。这样就对X射线源的放置位置提出了严格的限制，增加了测量值的获取时间以及目标物体的重构时间，测量值的增加也加大了数据处理和存储空间的负担。最为重要的是，在医学临床诊断中，X射线的多次直接照射所产生的辐射剂量较大，有可能会损伤到病人的细胞、DNA分子等，加大对病人的伤害。X射线层析合成(X-rayTomosynthesis，XT)是区别于传统的X射线CT的另一种层析成像技术。该成像技术只需从有限的几个角度对目标物体进行投影测量，不需要采集目标物体的完备测量值，其优点是对目标物体的测量时间和对光源照射位置的限制条件都相应地减少，辐射剂量相对于传统的X射线CT成像系统有所降低，但采用层析合成方法重构目标物体图像时会产生欠定问题。压缩X射线层析合成(Compressive X-ray Tomosynthesis，CXT)是一种由低维测量值重构出高维目标物体图像的计算成像技术。为进一步降低辐射剂量，该技术通常在X射线光源和目标物体之间放置编码孔径，用于调制光源并产生空间结构照明，同时降低辐射剂量。在获得测量数据之后，该技术采用压缩感知(Compressive Sensing，CS)模型和算法求解图像重构的欠定问题，获得高维度的目标物体成像。另外，通过对编码孔径进行优化，可以得到更高精度的重构图像，对层析合成的欠定问题有所改善。

发明内容

为进一步提高CXT感知系统结构自由度，在降低辐射剂量的同时提高物体重构精度，本发明提出一种自由感知几何框架下的低辐射度CXT方法。

实现本发明的技术方案如下：

一种基于自由感知几何框架下的低辐射度CXT方法，具体为：

使用多个X射线光源或一个可移动的X射线光源对的目标物体进行投影照射，设定在每次照射位置与目标物体之间放置编码孔径；

建立目标函数对编码孔径、光源照射位置、光源打开时刻、光源打开顺序进行联合优化；

根据优化后的光源照射位置，摆放或移动X射线光源，放置优化后的编码孔径，并按照优化后光源打开时刻及顺序进行目标物体照射，得到目标物体的投影测量值；利用所获得的投影测量值进行重构，获得目标物体图像。

进一步地，本发明所述目标函数的建立为：

设定在探测空间中允许放置或移动X射线光源的所有照射位置总数为P个，设定允许打开光源的时刻共计有K次；