[發(fā)明專利]一種基于卷積的X射線CT系統(tǒng)射束硬化校正方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310092214.1
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103134823A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高富強;周欽;蔡玉芳;陳赟飛;馮永;李嶺;蘭揚;嚴強;安康
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工業(yè)CT系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種X射線CT系統(tǒng)射束硬化校正方法。

背景技術(shù)

隨著核物理技術(shù)的快速發(fā)展和日益成熟，根據(jù)射線與物質(zhì)相互作用的原理，核技術(shù)在邊緣科學、工業(yè)和醫(yī)學等方面都有廣泛的應(yīng)用，利用射線進行物體探測掃描的方法也隨之產(chǎn)生，該方法通過分析穿過待測材料后的射線的強度變化，得出待測材料的相關(guān)特性，此種方法采用非接觸式穿透測量法，不會傷害材料，也不會受板型等因素的影響。

在工業(yè)CT成像系統(tǒng)中，CT掃描是通過獲得穿過被測物體后的X射線強度值來重建物體內(nèi)部構(gòu)造，進而判斷被測物體內(nèi)部是否有裂紋、雜質(zhì)等。但由于“射束硬化”效應(yīng)的存在，使重建圖像中產(chǎn)生杯狀偽影，而圖像中又沒有明顯的不連續(xù)性，不易被發(fā)覺。所謂“射束硬化”效應(yīng)即：當X射線照射物體時，低能X光子易被物體吸收，使透射后X光子中低能量光子份額減小，射束的平均能量增大，能譜峰值右移的現(xiàn)象。

如上所述，CT掃描是通過獲得穿過被測物體后的X射線強度值來重建物體內(nèi)部構(gòu)造，

定義投影值：

p＝ln(I₀/I)，

式中：I₀為X射線入射強度；I為X射線出射強度。

在物體的任意一個切片上，任意一點的線衰減系數(shù)不僅與其位置坐標(x,y)有關(guān)，還與X射線光子能量E有關(guān)，用μ(x,y,E)表示切片線衰減系數(shù)分布。

在單能譜射線源情況下，E為定值E₀，μ(x,y,E₀)為一個二維函數(shù)，由Radon反變換可知，可用一組投影

p=∫0lμ(x,y,E0)dl]]>

來恢復(fù)線衰減系數(shù)μ值，式中l(wèi)為射線穿過被測物體厚度。此時的投影值為單色投影值，記為p_m，也為FBP重建的投影值。

由此，可重建出在能量E₀下，表征該切片線衰減系數(shù)μ(x,y,E₀)分布的數(shù)字圖像。

特殊地，當被測物體是單一均勻材質(zhì)時，物體各點的線衰減系數(shù)μ(x,y,E₀)為定值，且為μ(E₀)，由此可知，單色投影值p_m與X射線穿過被測物體的厚度l成正比。

然而，實際低能X射線工業(yè)CT系統(tǒng)中所用的X射線源是連續(xù)譜，能量E分布在[E_min,E_max]的范圍內(nèi)，I₀也是能量E的函數(shù)，設(shè)其能譜分布為S(E)。由于射束硬化效應(yīng)的存在，投影值為多色投影值，也為實際獲取的投影值，用p_p表示：