【技术实现步骤摘要】
一种基于方程正交化修正的能谱CT多基材料快速迭代分解方法
本专利技术涉及X射线CT成像
，特别是关于一种基于方程正交化修正的能谱CT多基材料快速迭代分解方法。
技术介绍
X射线计算机断层成像技术(XrayComputedTomography，简称X射线CT)可以在不破坏或损伤物体的情况下呈现物体的内部细节，已广泛应用于医学、生物、工业、材料、古化石、航天等众多领域。传统CT成像理论假设X射线由单一能量的光子组成，忽略了X射线的多色性，因此利用传统单能量CT重建算法重建实采数据时会产生射束硬化伪影，如杯状伪影和条状伪影，严重影响成像质量。能谱CT使用多个能量下的X射线能谱扫描被测物体，能够测得比传统单能谱CT更多的被测物体信息。利用这些信息可以重建被测物体的等效原子序数和电子密度或是基材料的密度图像，具有更好的物质区分能力，因此有广泛的应用前景。能谱CT多色投影数据获取方式主要有以下几种：全扫描模式、慢电压切换的扫描模式和基于光子计数型探测器的扫描模式。全扫描模式采用同一套射线源设备进行多次扫描，...
【技术保护点】
1.一种基于方程正交化修正的能谱CT多基材料快速迭代分解方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，采用多个不同的X射线能谱对含有多种基材料的被测物体进行X射线扫描，获得被测物体在各个能谱下的真实多色投影数据；/n步骤2，根据步骤1获得的多色投影数据，为被测物体的各基材料密度图像赋初值，作为各基材料密度图像的估计值；/n步骤3，对各基材料密度图像的估计值进行正投影，获得各基材料的投影估计值，并根据X射线能谱信息和物质的质量衰减系数信息，获得各个能谱下的多色投影估计值；/n步骤4，计算步骤3获得的多色投影估计值与步骤1获得的真实多色投影数据之间的误差，并利用正交修正求解各基材...
【技术特征摘要】
1.一种基于方程正交化修正的能谱CT多基材料快速迭代分解方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，采用多个不同的X射线能谱对含有多种基材料的被测物体进行X射线扫描，获得被测物体在各个能谱下的真实多色投影数据；
步骤2，根据步骤1获得的多色投影数据，为被测物体的各基材料密度图像赋初值，作为各基材料密度图像的估计值；
步骤3，对各基材料密度图像的估计值进行正投影，获得各基材料的投影估计值，并根据X射线能谱信息和物质的质量衰减系数信息，获得各个能谱下的多色投影估计值；
步骤4，计算步骤3获得的多色投影估计值与步骤1获得的真实多色投影数据之间的误差，并利用正交修正求解各基材料投影残差；
步骤5，将步骤3获得的各基材料的投影残差进行反投影操作，获得各基材料的图像残差，并更新被测物体的各基材料密度图像的估计值；
步骤6，重复步骤3至步骤5，直到满足终止条件。
2.如权利要求1所述的基于方程正交化修正的能谱CT多基材料快速迭代分解方法，其特征在于，步骤4具体包括：
步骤4.1，计算预设能量下的未插值的真实多色投影数据与由其获得的多色投影估计值之间的误差，并按照下式(3)更新基材料的投影估计值：
式中，表示第k次迭代过程中第i次的计算结果，ft(k)分别表示第k次迭代得到的第m、t个基材料的投影估计值，pi为步骤1获得的多色投影数据，表示第k次迭代获得的第i个能谱对应的多色投影估计值，E表示能量变量，Si，n(E)为第i个归一化能量谱的离散形式，θm(E)、θt(E)分别表示第m、t个基材料的质量衰减系数的离散形式，h＝1，2，…，M，i＝1，2，…，I，I表示能谱的个数，M表示被测物体的待分解基材料的个数；
步骤4.2，根据下式(4)，利用更新正交修正矩阵：
式中，Pi称为正交修正矩阵，初值P1设为单位阵，α为正交修正矩阵的参数；
步骤4.3，计算第i且i≥2个能量下的多色投影估计值与相应的真实多色投影数据之间的误差，按照下式(5)更新基材料的投影估计值：
式中，为下降方向，为下降步长，lr为松弛因子；
步骤4.4，重复步骤4.2-4.3，直到遍历完所有能量的多色投影数据，根据下式(6)，获得第k+1迭代的各基材料的投影残差：
3.根据权利要求2所述的基于方程正交化修正的能谱...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘慧莹，赵树森，赵星，
申请(专利权)人：首都师范大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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