一种X射线能谱成像方法技术

本发明专利技术公开了一种X射线能谱成像方法，以X射线能谱合成技术为基础，实现多个能量区域具有窄带能谱的X射线，对检测物体进行透照，得到不同能量区域对应的透照图像，完成X射线能谱成像。由于本发明专利技术实施例在以X射线能谱合成技术时，X射线出束设备只是通过不同的滤波参数及不同的出束管电压实现，从而对设备的工艺要求不高，实现简单，易于应用推广。且由于得到的X射线都是不同能量区域的且具有窄带能谱，在后续成像时效果很好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及X射线成像技术，特别涉及一种X射线能谱成像方法。
技术介绍
在传统的X射线成像检测系统中，射线源由高能电子轰击靶面产生韧致辐射，该辐射线具有连续且能谱分布带宽较宽的特点；X射线的探测器一般采用间接测量模式，是将不同能量的X射线光子激发荧光材料得到的可见光光子进行积分测量，反映X射线的统计衰减特性。采用这种测量模式，X射线的成像过程中能谱的相关信息大量损失，不利于对被检测物体材料的物理性质进行精确判断。在医疗和工业检测领域，传统的X射线成像检测系统检测灵敏度偏低，对于较小对比度差异的物质难以区分，更无法利用X射线能谱的信息对材料物理性质进行后续分析。从物理学角度分析，不同能量的X射线在穿透不同的物质过程中表现出不同的衰减特性，在一定程度上反映被检物体材料的物体性质。因此，如果在成像过程中能够有效的对X射线束的能量进行区分，则X射线透照图像中将携带更加丰富的谱信息，大大提升X射线成像检测系统的检测性能。经过多年的研究积累，出现了一些分辨不同能量的X射线成像检测技术。其中，可以采用双能电子计算机断层扫描(CT)技术实现X射线成像检测，过程为：利用两个X射线源，即采用具有不同的能谱分布的两个X射线对物体进行扫描重建，获得被扫描物体等效原子序数和电子密度的分布，从而使X射线程序检测系统具有了物质识别能力。在此基础上，为了避免复杂的扫描和计算，在牺牲掉一定的物质识别精度的前提下，提出了双能X射线透视程序技术。另外，利用大型同步辐射装置可以有效地产生单色X射线，利用探测器与同步辐射装置相结合，可以分析不同能量X射线光子与物质的相互作用规律，提升了CT图像的能量分辨率。近年来随着半导体技术和光电探测技术的发展，出现了一种能够分别X射线能量的光子探测器技术-X射线光子计数探测器，该种探测器依靠能量选通阈值选择性的记录X射线光子，从而达到分辨不同能量X射线光子的目的。综上，X射线能谱成像的实现方法主要有两种：X射线源为基的方法及以探测器为基的方法。X射线源为基的方法就是改善X射线的单色性，克服X射线源发射能谱较宽而损失能谱信息的问题；以探测器为基的方法是提升探测器的能谱分辨能力，提高其对X射线源发生能谱的精确分辨。无论采用上述哪种方法，都存在缺陷：以探测器为基的方法对设备的工艺要求较高且大多处于研制阶段，无法进行推广应用；以X射线源为基的方法通常采用工艺性要求高的同步辐射装置获取，只能在实验室完成，且由于X射线源有很大的辐射危害，无法进行推广应用。因此，研发出采用滤波方式或反射膜滤镜的方式实现X射线源为基的方法，但是由于采用滤波方式受到滤波材料自身性质的限制，X射线能谱形态的调制能力有限，导致经滤波后的能谱仍然具有较宽的能谱分布，信噪比比较差，从而影响能谱成像的效果；而反射膜滤镜的方式则设备工艺制备复杂，应用推广受到很大限制。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种X射线能谱成像的实现方法，该方法能够简便实现多个能量区域具有窄带能谱的X射线用于成像。根据上述目的，本专利技术是这样实现的：(等到权利要求确定后复制权利要求)由上述方案可以看出，本专利技术实施例以X射线能谱合成技术为基础，实现多个能量区域具有窄带能谱的X射线，对检测物体进行透照，得到不同能量区域对应的透照图像，完成X射线能谱成像。由于本专利技术实施例在以X射线能谱合成技术时，X射线出束设备只是通过不同的滤波参数及不同的出束管电压实现，从而对设备的工艺要求不高，实现简单，易于应用推广。且由于得到的X射线都是不同能量区域的且具有窄带能谱，在后续成像时效果很好。附图说明图1为本专利技术实施例提供的X射线能谱成像方法流程图；图2为本专利技术实施例得到不同能量区域具有窄带能谱的X射线的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的多能量区域能谱合成过程的示意图，结合图3。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本专利技术作进一步详细说明。由常规的X射线出束设备机理可知：一定出束管电压对应的X射线能谱呈连续分布特性，并且分布带宽较大，不利于透照图像中能谱信息的有效利用。在X射线成像系统中，当采用多个X射线源设置不同出束管电压参数并行激励或单个源变管电压参数串行激励程序时，综合成像的效果相当于多个X射线束能谱合成谱对应的X射线束作用于X射线探测器的结果。本专利技术实施例就应用上述原理，以X射线能谱合成技术为基础，实现多个能量区域具有窄带能谱的X射线，对检测物体进行透照，得到不同能量区域对应的透照图像，完成X射线能谱成像。具体地说，首选，对X射线能量区域进行分割，X射线出束设备通过不同的滤波参数及不同的出束管电压，得到不同能量区域的具有能谱分布特性的子射线束序列；其次，对得到的子射线束序列对应的激励时长进行组合，得到组合的X射线束，所述组合的X射线束对应能谱具有所设置的能量区域的窄带分布特性；最后，对组合的X射线束进行对应能量区域的线束强度均衡及对应能谱的重叠，得到多个能量区域具有窄带能谱的X射线。后续就可以采用所述的X射线对检测物体进行透照后成像。这样，就可以大大提升X射线能谱的利用效率，通过不同能量区域具有窄带能谱的X射线对应的透照图像可以对检测物体进行有效识别。采用本专利技术实施例提供的方法对物体进行CT扫描，可以获取不同能量区域对应的检测物体的CT切片图像，可以达到采集CT重建的效果。图1为本专利技术实施例提供的X射线能谱成像方法流程图，其具体步骤为：步骤101、划分X射线能量区域，产生不同能量区域的X子射线序列；在本步骤中，可以采用X射线出束设备通过调整不同的滤波参数、X射线束的加载时长及不同的出束管电压，产生不同能量区域的X子射线序列；步骤102、对于每个能量区域的X子射线序列对应的激励时长进行组合，得到每个能量区域具有窄带分布特征的X射线；在本步骤中，采用子谱的分布函数加权求和得到每个能量区域具有窄带分布特征的X射线；步骤103、将每个能量区域具有窄带分布特征的X射线进行对应能量区域的线束强度均衡及能谱的重叠，得到每个能量区域具有窄带能谱的X射线；步骤104、采用设定能量区域具有窄带能谱的X射线对检测物体进行透照，得到检测物体的X射线成像。图2为本专利技术实施例得到不同能量区域具有窄带能谱的X射线的结构示意图。按照本专利技术实施例提供的方法，能量区域I～N中对应的窄带能谱是由该能量区域内具有能谱分布特征的若干子谱的能谱分布函数进行加权求和得到，为了使得子谱分布函数通过一定的运算获取与目标窄带能谱相匹配的合成能谱，需要对子谱分布特征参数进行优化设置。为此，在图2中，设置了子谱参数优化模块，该模块按照一定的规则，对不同能量区域的子谱的能谱分布参数进行预设。在这里，子谱就是X子射线序列的能量谱，简称子谱。在特定能量区域内子谱分布参数预设后，需要利用子谱合成该能量区域的窄带能谱。由于目标窄带能谱的分布函数由子谱的分布函数加权求和得到，各子谱的权值如何选取是决定合成能谱与目标能谱匹配度的关键，图2中的窄谱能谱优化合成模块用于合成过程中子谱函数权系数的优化求解，并通过反馈模块对字谱参数优化模块中的子谱分布函数进行微调，使得合成能谱分布函数与目标能谱达到一定的相关程度。在能量区域I～N中目标窄带能谱合成过程中，还需要对不同能量区域合称能谱的能谱交叠率和各能量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X射线能谱成像的方法，其特征在于，包括：划分X射线能量区域，产生不同能量区域的X子射线序列；对于每个能量区域的X子射线序列对应的激励时长进行组合，得到每个能量区域具有窄带分布特征的X射线；将每个能量区域具有窄带分布特征的X射线进行线束强度均衡及能谱的重叠，得到每个能量区域具有窄带能谱的X射线；采用设定能量区域具有窄带能谱的X射线对检测物体进行透照，得到检测物体的X射线成像。

【技术特征摘要】
1.一种X射线能谱成像的方法，其特征在于，包括：划分X射线能量区域，产生不同能量区域的X子射线序列；对于每个能量区域的X子射线序列对应的激励时长进行组合，得到每个能量区域具有窄带分布特征的X射线；将每个能量区域具有窄带分布特征的X射线进行线束强度均衡及能谱的重叠，得到每个能量区域具有窄带能谱的X射线；采用设定能量区域具有窄带能谱的X射线对检测物体进行透照，得到检测物体的X射线成像。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述产生不同能量区域的X子射线序列为：X射线出束设备通过调整不同的滤波参数、X射线束的加载时长及不同的出束管电压，产生不同能量区域的X子射线序列。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述X子...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宾，魏交统，韩焱，王黎明，陈平，潘晋孝，苏新彦，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：北京;11