高分辨率康普顿相机成像方法、装置、电子设备及介质制造方法及图纸

本申请涉及一种高分辨率康普顿相机成像方法、装置、电子设备及介质，方法包括：获取康普顿相机的光子事件信息；在概率模型中引入探测器能量分辨率、探测器空间分辨率、多普勒展宽效应的影响，利用预设的系统矩阵数值计算公式求解系统矩阵；以及将光子事件信息、系统矩阵代入极大似然期望最大化算法的迭代重建公式，重建得到康普顿相机的高分辨图像。由此，解决了康普顿相机在多普勒展宽等因素中带来的分辨率损失及在相关算法中重建空间的分辨率差且耗时长等问题，通过引入具有分辨率校正的高分辨率图像重建方法，以实现康普顿相机系统的快速系统矩阵求解及高分辨迭代重建，有效的提高了康普顿相机等特殊结构的相机分辨率。提高了康普顿相机等特殊结构的相机分辨率。提高了康普顿相机等特殊结构的相机分辨率。

【技术实现步骤摘要】
高分辨率康普顿相机成像方法、装置、电子设备及介质


[0001]本申请涉及相机成像
，特别涉及一种高分辨率康普顿相机成像方法、装置、电子设备及介质。

技术介绍

[0002]康普顿相机是一种通过探测在探测器发生的康普顿事件，来定位入射伽马射线空间位置的成像模式，与其它伽马成像模式相比，康普顿相机无需机械准直结构，有着探测视野大、探测效率高、单视角三维成像等优良特性，因此康普顿相机已经被普遍应用于天文、辐射检测、重粒子治疗及医学成像等多个领域。在康普顿相机结构设计中，一般分为两种，传统的双层/多层探测器结构，以及新型的单层探测器结构。其中单层康普顿相机的结构更简单、体积更小，使用更灵活，使用场景更广泛，但由于散射事件和吸收事件均发生在同一晶体内，晶体的厚度就限制了深度方向距离上限，这就使得深度位置信息获取的相对误差较大，从而使成像分辨率变差，重建高分辨率图像的难度也更大。
[0003]康普顿相机没有机械准直，因此该种成像模式的高分辨率成像一直是一个挑战性的问题，此外，由于康普顿相机成像从物理原理上受到多普勒展宽、探测器分辨率等因素的限制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高分辨率康普顿相机成像方法，其特征在于，包括以下步骤：获取康普顿相机的光子事件信息；在概率模型中引入探测器能量分辨率、探测器空间分辨率、多普勒展宽效应的影响，利用预设的系统矩阵数值计算公式求解系统矩阵；以及将所述光子事件信息、所述系统矩阵代入极大似然期望最大化算法的迭代重建公式，重建得到所述康普顿相机的高分辨图像。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取康普顿相机的光子事件信息，包括：通过面阵列探测器的响应像素位置确定散射事件和吸收事件的二维空间坐标，沉积能量确定所述散射事件和所述吸收事件的能量；通过探测缪子径迹标定半导体晶体中的载流子漂移速度，将所述散射事件和所述吸收事件的真实探测时间差转化成为深度方向距离差；基于所述散射事件和所述吸收事件的能量及所述深度方向距离差获取所述光子事件信息，并使用列表模式记录。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统矩阵数值计算公式为：其中，t
ij
为系统矩阵的元素，i为事件数索引，j为体素索引，v
j
为体素j的内部空间，为散射位置与体素位置连线，为与探测器法线夹角，K(β|E0)为康普顿散射截面，β为真实散射角，E0为入射光子能量，σ
sr
、σ
er
、σ
db
分别为探测器空间分辨率、探测器能量分辨率、多普勒展宽效应引入的角分辨率不确定度，θ为测量散射角。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中，所述探测器能量分辨率的计算公式为：其中，θ为散射角，E0为入射光子能量，E1为反冲电子能量，E2为散射光子能量，m
e
为电子静止质量，ΔE
s
和ΔE
a
为散射层探测器和吸收层探测器的能量分辨率。所述探测器空间分辨率的计算公式为：其中，为散射位置与体素位置连线，D2′
D1′
为吸收位置和散射位置连线，Δr
s
和Δr
a
为散射层探测器和吸收层探测器的空间分辨率。所述多普勒展宽效应的影响的计算公式为：
其中，a＝E0/m
e
c2，Δp
z
为康普顿剖面线。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述高分辨图像的重建公式为：其中，i为事件索引，N为事件数，j为体素索引，M为体素数，λ
(l)
为经过l轮迭代后图像，t
ij
为系统矩阵，s
j
为灵敏度矩阵。6.一种高分辨率康普顿相机成像装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取康普顿相机的光子事件信息；计算模块，用于在概率模型中引入探测器能量分辨率、探测器空间分辨率、多普勒展宽效应的影响，利用预设的系统矩阵数值计算公...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亮，陈志强，张丽，高河伟，邢宇翔，邓智，武传鹏，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：