[发明专利]单光子级X射线空时成像方法

权利要求书

1.一种单光子级X射线空时成像方法，其特征在于，通过空时高分辨的面阵成像采集设备获取单光子X射线的到达位置信息和到达时间信息，经过对单个光子激发像素产生时间走离效应的校准实现对单个X射线光子的识别，再利用光子的泊松过程特性，从光子的到达时间信息反推目标物的强度信息，利用采集到稀疏光子满足的空时变量关联特性，通过基于泊松分布的图像重构算法，通过光子计数方式记录光子的泊松过程变化，进而实现对透过率的估计，实现在若干光子的超弱X射线光源对目标物体的超分辨图像重构；

所述的透过率是指：从源处发射的X射线受到物体各部位密度以及厚度的影响，经过目标物体的不同位置时，透过的X射线量会有所改变，根据X射线成像系统接收到光子的量，计算其透过率，从而获得物体各部位密度及厚度信息；

所述的基于泊松分布的图像重构算法是指：利用稀疏光子的飞行到达时间联合分布概率满足泊松分布凸函数的特性，经过对整张图凸优化图像重构后，获得对应像素的强度信息优化值，即对应的灰度值，具体为：求凸函数φ(I_(i，j))≡F(I_(i，j))+τ||I_(i，j)||_TV的最小值，为泊松分布统计，n_(i，j)为光子统计的数量，I_(i，j)为每个像素接收到的辐射强度，β为估计的暗计数率，其中：i,j表示像素的横纵坐标，τ是用来平衡采取的数据和稀疏条件限制的因子；

所述的到达时间联合分布概率是指：每个像素对应的光子发生的时间序列用泊松过程描述，这个过程发生的所有光子的时间用一个联合条件发生概率表示；

所述的空时高分辨的面阵成像采集设备包括：滤波模块、飞行时间记录模块和数据处理模块，其中：滤波模块根据来自X射线源的信号光子与噪声光子中筛选反映靶材特征谱的光子，飞行时间记录模块根据探测器记录光子的到达时间，比较同一时刻不同位置的光子计数得到目标物强度信息，数据处理模块根据来自探测器的稀疏光子信息，进行泊松分布的图像重构处理，得到目标物体的重构图像。

2.根据权利要求1所述的单光子级X射线空时成像方法，其特征是，所述的筛选是指：X射线管发出的是连续波长的光子，选取能量谱在靶材特征峰处光子作为信号，其余的作为噪声滤掉。

3.根据权利要求1所述的单光子级X射线空时成像方法，其特征是，所述的空时高分辨的面阵成像采集设备中进一步包括：面阵像素直接探测器或间接探测器件。