压缩成像方法和系统技术方案

本申请公开了一种用于入射辐射的压缩感测的掩模，该掩模包括：由调制感兴趣的入射辐射的强度的材料形成的主体。主体具有多个掩膜孔口区域，每个掩膜孔口区域包括至少一个掩膜孔口，该掩膜孔口相对于相应掩膜孔口区域的其他部分允许辐射的更高的透射，该相对透射足以允许重建压缩感测测量；掩模具有关于掩模孔口区域的一个或多个旋转对称轴线；掩模孔口具有在绕着一个或多个旋转对称轴线旋转之后提供对称性的形状；并且由相应掩模孔口区域的旋转产生的感测矩阵的互相干小于1。还提供了一种包括该掩模的用于入射辐射的压缩感测的成像系统。

Compression imaging method and system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压缩成像方法和系统相关申请本申请要求2017年10月20日提交的澳大利亚专利申请号2017904259的提交和优先权日期的权益，其内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及压缩成像方法和系统，该压缩成像方法和系统特别是但绝不意味着排他地应用于放射性源或材料的伽马射线成像中。
技术介绍
WO2015/176115公开了一种用于入射辐射(诸如伽马射线辐射)的压缩感测的掩模装置。该掩模装置包括一个或多个编码掩模，每个掩模具有调制入射辐射的强度的材料的主体。掩模具有多个掩模孔口区域，其相对于一个或多个编码掩模的其他部分允许辐射的更高的透射，该更高的透射足以允许压缩感测测量。WO2015/176115举例说明了一对嵌套的球形、半球形或圆柱形掩模，以及嵌套在半球形掩模内的球形掩模。
技术实现思路
根据本专利技术的第一广泛方面，提供了一种用于入射辐射的压缩感测的掩模，包括：由调制感兴趣的入射辐射的强度(诸如通过衰减入射辐射或通过散射至少一些入射辐射)的材料形成的主体；并且其中主体具有多个掩模孔口区域(诸如面或面的部分)，每个掩模孔口区域包括至少一个掩模孔口(或窗)，该至少一个掩模孔口相对于相应掩模孔口区域的其他部分允许辐射的更高的透射，相对透射足以允许重建压缩感测测量；掩模具有关于掩模孔口区域的一个或多个旋转对称轴线；掩模孔口具有在绕着一个或多个旋转对称轴线旋转之后提供对称性的形状；并且由相应掩模孔口区域的旋转产生的感测矩阵的互相干小于1。应当理解，掩模孔口(即，孔口位置“打开的”地方)仍可以包括(掩模主体或其他的)某种材料，但是构成孔口，因为其相比于“闭合的”孔口位置提供辐射的更高的透射。这可以通过提供与靠近“闭合的”孔口的材料相同但更薄的材料来实现，或者通过提供更能透射入射辐射的不同材料来实现。在这样的实施例中，可以将孔口比作玻璃窗——即至少部分地透射。然而，在其他实施例中，可以通过完全省略或去除任何材料来提供掩模孔口(参见无玻璃窗)。在本文中，这两个都称为“孔口”或“打开的”孔口位置。因此，具有一个或多个(并且通常是多个)旋转对称轴线的几何形状提供了优于现有方法的优点。在各种实施例中，仅需要单个掩模，并且可以在所有方向上进行成像(即有效地4π或全向成像)。单个掩模意味着制造成像设备的成本节省和降低的系统重量。互相干可以表示为其中：其中是包含M×N2行的感测矩阵的矩阵，其由M次测量和N2个像素图像产生。可替代地，互相干可以表示为其中：其中是包含M×N2行的感测矩阵的矩阵，其由M次测量和N2个像素图像产生，和是的列。在一个实施例中，掩模孔口的互相干是最小的互相干，即，已经通过适当的技术被最小化。掩模可以是立方(具有三个旋转对称轴线)或其他柏拉图固体(即四面体、八面体、十二面体或二十面体)。可替代地，掩模可以是截头二十面体或其他阿基米德固体(即具有两种或更多种常规多边形的面)。实际上，在一个实施例中，掩模是球形，其中掩模孔口区域被限定为使得掩模具有关于掩模孔口区域的一个或多个旋转对称轴线。根据本专利技术的第二广泛方面，提供了一种用于入射辐射的压缩感测的检测器，该检测器包括：根据上述第一方面的掩模；一个或多个辐射传感器，其在所述掩模内并且对入射辐射敏感；以及驱动器，其用于使掩模绕着所述一个或多个旋转对称轴线中的至少一个旋转。在一个实施例中，检测器包括多个辐射传感器和被布置为相互屏蔽辐射传感器的辐射屏蔽件。根据该方面，还提供了一种辐射检测方法，包括利用根据该方面的检测器进行压缩感测测量。该方面还提供了一种用于入射辐射的压缩感测的成像系统，该成像系统包括：根据上述第一方面的掩模；一个或多个辐射传感器，其在所述掩模内并且对入射辐射敏感；以及驱动器，其用于使掩模绕着所述一个或多个旋转对称轴线中的至少一个旋转。成像系统可以包括多个辐射传感器和被布置为相互屏蔽辐射传感器的辐射屏蔽件。成像系统可以包括一个或多个光学和/或红外相机。根据该方面，还提供了一种成像方法，包括利用根据第二方面的成像系统成像。成像方法还可以包括制作成像系统的视场或其一部分的光学和/或红外图像，以及将光学和/或红外图像与利用成像系统生成的图像叠加。根据第三广泛方面，本专利技术提供了一种核反应堆拆除(decommissioning)、辐射安全监测或调查、放射性废物表征、安全或防卫监测、医学成像、放射疗法、粒子疗法、伽马射线天文学、X射线天文学、远程表征或检测带电粒子加速器光束或辐射诱导光束中的未对准或边界安全的方法，该方法包括根据第二广泛方面的辐射检测方法或成像方法。根据该方面，本专利技术还提供了一种用于核反应堆拆除、辐射安全监测或调查、放射性废物表征、安全或防卫监测、医学成像、放射疗法、粒子疗法、伽马射线天文学、X射线天文学、远程表征或检测带电粒子加速器光束或放射线诱导光束中的未对准或边界安全的系统，该系统包括根据第二广泛方面的检测器或成像系统。应当注意，本专利技术的每个上述方面的任何各种单独的特征，以及包括权利要求在内的在本文描述的实施例的任何各种单独的特征都可以根据需要适当地组合。另外，可以通过适当地组合所公开的实施例中公开的多个部件来提供各种实施例。例如，可以从公开的实施例中删除一些部件。此外，不同实施例的部件可以适当地组合。附图说明为了可以更好地确定本专利技术，现在将通过示例并参考附图来描述实施例，其中：图1是根据本专利技术的实施例的辐射成像系统的示意图；图2A和图2B是根据本专利技术的实施例的图1的系统的掩模的示意图，该掩模用于入射辐射的压缩感测；图3是根据本专利技术的实施例的用于入射辐射的压缩感测的截头二十面体掩模的示意图；图4是根据本专利技术的实施例的用于入射辐射的压缩感测的圆柱形掩模的示意图；图5是在图1的成像系统中支撑掩模(例如截头二十面体掩模)的示例性万向架的视图；图6是用于图1的辐射成像系统中的具有多个相互屏蔽的辐射传感器的多个传感器几何形状的示意图；图7A、图7B和图7C是利用根据图1的实施例的成像系统测量的点源的重建图像，其中传感器分别等于或小于掩模孔口的尺寸，大于掩模孔口的尺寸，以及大于掩模孔口的尺寸但是通过在压缩感测重建期间或之后发生的反卷积处理已经消除了由PSF引起的降晰(blurring)；图8A至图8C为了清楚性起见以相反形式再现了图7A至图7C的图像；图9A和图9B示出了针对点辐射源的不同位置的图1的成像系统的图像响应的差异，图9A描绘了当点源(点)位于孔口的中心时的图像PSF/降晰(灰色)，图9B描绘了当点源(点)位于孔口的拐角处时的图像PSF/降晰(灰色)；图10描绘了图1的成像系统所采用的phi矩阵集合的相变图；并且图11A和图11B示出了流程图，该流程图示出了根据本专利技术的实施例的可以如何在自适应测量过程的控制中使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于入射辐射的压缩感测的掩模，包括：/n由调制感兴趣的入射辐射的强度的材料形成的主体；并且/n其中所述主体具有多个掩模孔口区域，每个掩模孔口区域包括至少一个掩模孔口，所述至少一个掩模孔口相对于相应掩模孔口区域的其他部分允许所述辐射的更高的透射，相对透射足以允许重建压缩感测测量；/n所述掩模具有关于所述掩模孔口区域的一个或多个旋转对称轴线；/n所述掩模孔口具有在绕着所述一个或多个旋转对称轴线旋转之后提供对称性的形状；并且/n由所述相应掩模孔口区域的所述旋转产生的感测矩阵的互相干小于1。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171020 AU 20179042591.一种用于入射辐射的压缩感测的掩模，包括：
由调制感兴趣的入射辐射的强度的材料形成的主体；并且
其中所述主体具有多个掩模孔口区域，每个掩模孔口区域包括至少一个掩模孔口，所述至少一个掩模孔口相对于相应掩模孔口区域的其他部分允许所述辐射的更高的透射，相对透射足以允许重建压缩感测测量；
所述掩模具有关于所述掩模孔口区域的一个或多个旋转对称轴线；
所述掩模孔口具有在绕着所述一个或多个旋转对称轴线旋转之后提供对称性的形状；并且
由所述相应掩模孔口区域的所述旋转产生的感测矩阵的互相干小于1。


2.根据权利要求1所述的掩模，其中所述互相干表示为其中：



其中是包含M×N2行的感测矩阵的矩阵，其由M次测量和N2个像素图像产生。


3.根据权利要求1所述的掩模，其中，所述互相干表示为其中：



其中是包含M×N2行的感测矩阵的矩阵，其由M次测量和N2个像素图像产生，和是的列。


4.根据前述权利要求中任一项所述的掩模，其中所述掩模孔口的所述互相干是最小的互相干。


5.根据前述权利要求中任一项所述的掩模，其中所述掩模是(i)立方或其他柏拉图固体，或(ii)截头二十面体或其他阿基米德固体，或(iii)圆柱形。


6.根据权利要求1至4中任一项所述的掩模，其中所述掩模是球形的，其中所述掩模孔口区域被限定为使得所述掩模具有关于所述掩模孔口区域的所述一个或多个旋转对称轴线。


7.一种用于入射辐射的压缩感测的检测器，所述检测器包括：
根据前述权利要求中任一项所述的掩模；
一个或多个辐射传感器，其在所述掩模内并且对所述入射辐射敏...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·博德曼，M·格内特，A·弗林，A·萨布特，L·查蒂尔，J·伊尔特，D·普罗科波维奇，G·瓦特，
申请(专利权)人：澳大利亚核科学和技术组织，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU