[发明专利]用于双能量x射线成像的设备和方法

摘要

使用二维检测器来进行双能量x射线成像的设备和方法。按照实际顺序，该设备由x射线源14、前二维x射线检测器16、光束选择器18和后二维x射线检测器26构成。对象12位于x射线源与前检测器之间。光束选择器阻止原始x射线32到达后检测器的选中位置。在后检测器处获得一对原始双能量图像。使用双能量数据分解方法，计算低分辨率原始x射线前检测器图像，从中计算高分辨率原始双能量图像对。此外，数据分解方法可用来计算一对空间分辨率高的材料组成图像。

主权项

1.一种使用具有二维x射线检测器的成像系统对对象进行双能量x射线成像的方法，所述对象基本上由与x射线产生不同的相互作用的两种材料MA和MB构成，所述材料MA具有二维投影质量密度A，所述材料MB具有二维投影质量密度B，按照从前到后的实际顺序，所述成像系统包括双能量x射线源、具有由标记(x，y)来识别的多个前检测位置的前二维x射线检测器、光束选择装置以及具有由标记(i，j)来识别的多个选中的后检测位置和由标记(i′，j′)来识别的多个被遮蔽的后检测位置的后二维x射线检测器，所述选中的后检测位置和所述被遮蔽的后检测位置各不相同，所述对象位于所述x射线源与所述前检测器之间，所述x射线源适用于发出两个不同平均能级H和L的x射线穿过所述对象，所述x射线包括其行进方向不会与所述对象发生相互作用而改变的原始x射线，所述x射线还包括其行进方向与所述对象发生相互作用而改变的散射x射线，所述前检测器具有由标记(x(i)，y(j))来识别的选中的检测位置，它们与从所述x射线源延伸到所述选中的后检测位置(i，j)的x射线投影线相交，所述光束选择装置允许所述原始x射线和所述散射x射线通过所述选中的后检测位置，而阻止所述原始x射线通过所述被遮蔽的后检测器位置，并允许所述散射x射线通过所述被遮蔽的后检测位置，所述方法包括以下步骤：(a)以所述平均能级H的x射线来照射所述对象；(b)从所述前检测位置(x，y)获取高分辨率图像IfHh，处理所述图像IfHh使之归一化并减去黑信号，产生由所述原始x射线和所述散射x射线构成的图像DfHh(x，y)；(c)从所述图像DfHh(x，y)中产生代表所述选中的前检测位置(x(i)，y(j))的低分辨率图像DfHl(x(i)，y(j))；(d)从所述选中的后检测位置(i，j)获取低分辨率图像IrHl，处理所述图像IrHl使之归一化并减去黑信号，产生图像DrHl(i，j)；(e)从所述被遮蔽的后检测位置(i′，j′)获取低分辨率散射图像IrHsl，处理所述图像IrHsl使之归一化并减去黑信号，产生图像DrHsl(i′，j′)；(f)以所述平均能级L的x射线照射所述对象；(g)从所述前检测位置(x，y)获取高分辨率图像IfLh，处理所述图像IfLh使之归一化并减去黑信号，产生由所述原始x射线和所述散射x射线构成的图像DfLh(x，y)；(h)从所述图像DfLh(x，y)中产生代表所述选中的前检测位置(x(i)，y(j))的低分辨率图像DfLl(x(i)，y(j))；(i)从所述选中的后检测位置(i，j)获取低分辨率图像IrLl，处理所述图像IrLl使之归一化并减去黑信号，产生图像DrLl(i，j)；(j)从所述被遮蔽的后检测位置(i′，j′)获取低分辨率散射图像IrLsl，处理所述图像IrLsl使之归一化并减去黑信号，产生图像DrLsl(i＇，j′)；(k)通过内插法把所述低分辨率散射图像DrHsl(i′，j′)扩展到所述选中的后检测位置(i，j)来计算低分辨率散射图像DrHsl(i，j)，通过内插法把所述低分辨率散射图像DrLsl(i′，j′)扩展到所述选中的后检测位置(i，j)来计算低分辨率散射图像DrLsl(i，j)；(l)通过从所述图像DrHl(i，j)中减去所述图像DrHsl(i，j)来产生DrHpl(i，j)并从所述图像DrLl(i，j)中减去所述图像DrLsl(i，j)来产生DrLpl(i，j)，从而来计算低分辨率原始x射线图像对DrHpl(i，j)和DrLpl(i，j)；(m)从所述低分辨率双能量原始x射线图像对DrHpl(i，j)和DrLpl(i，j)来计算低分辨率原始x射线图像对DfHpl(x(i)，y(j))和DfLpl(x(i)，y(j))；(n)通过从所述图像DfHl(x(i)，y(j))中减去所述图像DfHpl(x(i)，y(j))来计算低分辨率散射x射线图像DfHsl(x(i)，y(j))，从所述图像DfLl(x(i)，y(j))中减去所述图像DfLpl(x(i)，y(j))来计算低分辨率散射x射线图像Dfsl(x(i)，y(j))；(o)通过内插法把所述低分辨率散射图像DfHsl(x(i)，y(j))扩展到所述前检测器的整个图像区来计算高分辨率散射图像DfHsh(x，y)，通过内插法把所述低分辨率散射图像DfLsl(x(i)，y(j))扩展到所述前检测器的所述整个图像区来计算高分辨率散射图像DfLsh(x，y)；(p)通过从所述图像DfHh(x，y)中减去所述图像DfHsh(x，y)来计算所述前检测器处的高分辨率原始x射线图像DfHph(x，y)，通过从所述图像DfLh(x，y)中减去所述图像DfLsh(x，y)来计算所述前检测器处的高分辨率原始x射线图像DfLph(x，y)；(q)从而在已基本上消除所述散射x射线后，所述图像DfHph(x，y)和DfLph(x，y)在所述前检测器处形成所述对象的高分辨率二维双能量原始x射线图像对，所述图像对所具有的空间分辨率基本上等于从所述前检测器可获得的最高空间分辨率。