【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及辐射成像，特别涉及一种基于分布式射线源的编码孔xrd成像系统及方法。
技术介绍
1、目前，x射线已经被广泛应用于安检与医疗领域，通常通过对被检测物体进行dr成像或者ct成像，能够方便快捷并且较为准确地获取物体内部的信息，例如在安检中判断箱包内是否藏有违禁品，或者在医疗中检查骨骼形态等。然而，这两种成像方式只对物质的衰减系数敏感，虽然能够较好区分高密度物质与低密度物质，例如安检中的枪支刀具与日用品，医疗中的软组织与骨骼，但不易筛查出拥有相似衰减系数的不同物质。安检或医疗领域的相关工作人员往往需要通过经验判断，大大降低了检查效率与准确率。这为物质识别与检测带来了新的挑战。
2、x射线衍射(xrd)是一种新型的x射线检查技术，利用x射线与原子之间的瑞利散射对物质进行检测。与物质原子相互作用并发生瑞利散射的x射线还会进一步互相干涉，从而形成具有一定空间分布规律的衍射信号。衍射信号强度随空间位置而变化，反映了被扫描物质的原子或分子排布规律，包含了物质的微观结构信息，具有较强的特异性，能够用于物质识别。在安检和医疗领域中，虽然部分不同物质拥有相似的元素组成、密度以及衰减系数，例如毒品与日用品、癌组织与脂肪等，但完全不同的分子结构使得这些物质的衍射信号具有明显差异，因而在理论上xrd能够实现对于毒品、爆炸物、乳腺癌等的准确检测与识别。
3、为满足高精度高效检测的需求，适用于安检和医疗领域的xrd系统应当能够同时对被扫描区域的多个点进行成像，主要包括如下两种：快照式编码孔成像系统、旋转扫描编码孔成像系统。快
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于分布式射线源的编码孔xrd成像系统及方法，以解决现有快照式编码孔成像系统数据条件差、求解困难，现有旋转扫描编码孔成像系统复杂度高、扫描时间长等问题。
2、本专利技术第一方面实施例提供一种基于分布式射线源的编码孔xrd成像系统，包括：分布式射线源，用于根据目标需求构成不同排列的x射线源，以发射多束多能x射线；前准直器，所述前准直器设置在所述多束多能x射线的传播路径上，用于将每束多能x射线整形为扇束多能x射线，并确保所有扇束多能x射线均能完整覆盖被扫描物体的待重建区域，以产生衍射信号；透射探测器，所述透射探测器设置在所述多束多能x射线的传播路径上，用于对所述衍射信号进行衰减校正；编码板，所述编码板平行于像素化谱仪的接收面设置，用于对所述衍射信号进行编码，以得到编码后的衍射信号；像素化谱仪，所述像素化谱仪设置在所述编码后的衍射信号的传播路径上，用于测量所述编码后的衍射信号，以构成衍射数据；图像重建模块，用于利用所述衍射数据对预设目标函数进行迭代优化，以得到所述待重建区域的重建图像。
3、可选地，所述分布式射线源包含多个焦点，所述多个焦点的排布方式根据所述被扫描物体的结构特性确定，且每个焦点独立设置工作电压、电流以及出束时间。
4、可选地，所述编码板为高吸收材料制成的薄板，所述薄板上设有多个通孔，所述多个通孔的排布方式根据所述被扫描物体的结构特性确定。
5、可选地，所述预设目标函数的表达式为：
6、
7、其中，为待估计的被扫描物体衍射谱，ωt为对应依序出束每个焦点的数据的权重因子，h(t)为每一次出束所对应的系统矩阵，i(t)为像素化谱仪采集的衍射数据，其元素表示一个探测器像素在一个能量通道下采集的光子计数值，r(f)为正则项。
8、可选地，还包括：承载设备，用于承载所述分布式射线源、所述前准直器、所述透射探测器、所述编码板和所述像素化谱仪。
9、可选地，还包括：运送设备，用于运送所述被扫描物体进入或离开成像区域。
10、本专利技术第二方面实施例提供一种基于分布式射线源的编码孔xrd成像方法，包括以下步骤：根据目标需求确定分布式射线源的第一排布方式和扫描角度、编码板的第二排布方式、像素化谱仪的第三排布方式；根据所述第一排布方式和所述扫描角度向被扫描物体发射多束多能x射线；将每束多能x射线整形为扇束多能x射线，并确保每束扇束多能x射线完整覆盖被扫描物体的待重建区域，以产生衍射信号；根据第二排布方式对所述衍射信号进行编码，得到编码后的衍射信号；根据第三排布方式探测所述编码后的衍射信号，以构成衍射数据；利用所述衍射数据对预设目标函数进行迭代优化，以得到所述待重建区域的重建图像。
11、本专利技术第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的基于分布式射线源的编码孔xrd成像方法。
12、本专利技术第四方面实施例提供一种计算机程序产品，该计算机程序/指令被处理器执行时实现如上的基于分布式射线源的编码孔xrd成像方法。
13、本专利技术第五方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的基于分布式射线源的编码孔xrd成像方法。
14、本专利技术实施例提出的基于分布式射线源的编码孔xrd成像系统及方法，引入分布式射线源，在不引入机械运动结构的条件下便利高效实现对物体的多角度扫描，丰富了采集的衍射数据，改善了数据条件，缓解了重建被扫描物体衍射谱的病态性，实现了更好的重建效果；在实际应用中，可以根据被扫描物体的特点，灵活设计分布式射线源的排布方式，合理选择扫描角度，从而优化物体的衍射谱重建效果；可应用于安全检查，高效高准确率地排查毒品、爆炸物等违禁品，也可应用于医疗领域，以进行乳腺癌等疾病的快速检查。
15、本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于分布式射线源的编码孔XRD成像系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于分布式射线源的编码孔XRD成像系统，其特征在于，所述分布式射线源包含多个焦点，所述多个焦点的排布方式根据所述被扫描物体的结构特性确定，且每个焦点独立设置工作电压、电流以及出束时间。
3.根据权利要求1所述的基于分布式射线源的编码孔XRD成像系统，其特征在于，所述编码板为高吸收材料制成的薄板，所述薄板上设有多个通孔，所述多个通孔的排布方式根据所述被扫描物体的结构特性确定。
4.根据权利要求1所述的基于分布式射线源的编码孔XRD成像系统，其特征在于，所述预设目标函数的表达式为：
5.根据权利要求1所述的基于分布式射线源的编码孔XRD成像系统，其特征在于，还包括：
6.根据权利要求1所述的基于分布式射线源的编码孔XRD成像系统，其特征在于，还包括：
7.一种基于分布式射线源的编码孔XRD成像方法，其特征在于，采用权利要求1-6中任一项所述的基于分布式射线源的编码孔XRD成像系统，包括以下步骤：
8.一种电子设
9.一种计算机程序产品，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求7所述的基于分布式射线源的编码孔XRD成像方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求7所述的基于分布式射线源的编码孔XRD成像方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于分布式射线源的编码孔xrd成像系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于分布式射线源的编码孔xrd成像系统，其特征在于，所述分布式射线源包含多个焦点，所述多个焦点的排布方式根据所述被扫描物体的结构特性确定，且每个焦点独立设置工作电压、电流以及出束时间。
3.根据权利要求1所述的基于分布式射线源的编码孔xrd成像系统，其特征在于，所述编码板为高吸收材料制成的薄板，所述薄板上设有多个通孔，所述多个通孔的排布方式根据所述被扫描物体的结构特性确定。
4.根据权利要求1所述的基于分布式射线源的编码孔xrd成像系统，其特征在于，所述预设目标函数的表达式为：
5.根据权利要求1所述的基于分布式射线源的编码孔xrd成像系统，其特征在于，还包括：
6.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：邢宇翔，赵晟梓，张丽，沈乐，陈志强，王振天，高河伟，邓智，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。