安检中原子序数图像的处理方法技术

本发明专利技术涉及一种安检中原子序数图像的处理方法，属于辐射成像技术领域，解决了现有技术中算法复杂且数据处理耗时长的问题。通过采集高/低能投影图像，对该图像进行投影分解处理，获取分解系数；基于分解系数，经处理，获取有效原子序数图像；其中，投影分解处理指利用基效应模型或基材料模型，对高/低能投影图像进行投影分解；基于高/低能投影图像，经处理，得到断层图像；将断层图像和有效原子图像进行融合处理，得到更新后的有效原子序数图像。实现了以简洁的处理过程，提高原子序数图像质量，耗时短，节约计算资源。节约计算资源。节约计算资源。

【技术实现步骤摘要】
安检中原子序数图像的处理方法


[0001]本专利技术涉及辐射成像
，尤其涉及一种安检中原子序数图像的处理方法。

技术介绍

[0002]现有的X射线多能CT(computed tomography)成像技术，通过将不同能量对应的投影数据采用投影分解的方法获取到相应的分解数据，进而经过CT重建等其他处理获取到扫描物体的材料信息
‑
物质的电子密度和等效原子序数。该技术可以有效的判断扫描物体的种类，从而可以用于行李物品的安全检查中。然而由于投影分解所用的投影数据包含噪声、分解模型的误差、能谱信息的不准确等问题，使得原子序数图像的图像质量较投影数据的重建图像差，数值波动较大；其中，由于原子序数代表着物质的属性信息，在物质识别和三维显示中都起着至关重要的作用。
[0003]目前常用的方法包含：分解所用数据的图像处理、修正分解模型(例如采用多个基材料的方法)等方法。然而，这些方法大多聚焦在投影分解上，处理过程比较复杂且数据处理比较耗时。
[0004]综上，目前的现有技术存在算法复杂且数据处理耗时长的问题。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种安检中原子序数图像的处理方法，用以解决现有技术存在算法复杂且数据处理耗时长的问题。
[0006]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0007]本专利技术实施例提供了一种安检中原子序数图像的处理方法，包括如下步骤：
[0008]S1.采集高/低能投影图像，对该图像进行投影分解处理，获取分解系数；基于分解系数，经处理，获取有效原子序数图像；其中，投影分解处理包括利用基效应模型或基材料模型，对高/低能投影图像进行投影分解；
[0009]S2.基于高/低能投影图像，经处理，得到断层图像；
[0010]S3.将断层图像和有效原子序数图像进行融合处理，得到更新后的有效原子序数图像。
[0011]基于上述方法的进一步改进，所述融合处理包括：
[0012]步骤A1：将断层图像和有效原子图像中对应相同位置的一个像素点作为处理点，使用断层图像中该处理点位置及其周围位置的像素值做为权重，并将该权重与有效原子图像中对应位置的像素值相乘后求和的结果，再除以断层图像中该处理点位置及其周围位置的像素值之和，作为更新后的有效原子序数图像该处理点的数值；其中，若断层图像中该处理点位置及其周围位置的像素值之和为小于等于0的数值，则将该位置数值赋值为0。
[0013]步骤A2：遍历断层图像和有效原子图像中对应相同位置的像素点，进行步骤A1的处理，获得更新后的有效原子序数图像。
[0014]基于上述方法的进一步改进，所述融合处理包括：
[0015]步骤B1：计算获得有效原子序数图像该处理点的数值S(u,v)，其更新过程如下：
[0016][0017]其中，
[0018]W
u,v
、H
d
和H
r
分别为权重总和、空域权重函数和值域权重函数，u为处理点在原子序数图像中的横坐标，v为处理点在原子序数图像中的纵坐标，(u，v)为处理点的位置；i、j为像素位置坐标变量，K为区域大小的一半；T(u,v)表示断层图像在处理点上的像素值。
[0019]步骤B2：遍历断层图像和有效原子图像中对应相同位置的像素点，进行步骤B1的处理，获得更新后的有效原子序数图像。
[0020]基于上述方法的进一步改进，基于高/低能投影图像，经处理，得到断层图像，包括：
[0021]基于高/低能投影图像，先使用重建算法重建得到高/低能投影图像的初始断层图像，再对重建后的初始断层图像做降噪、高/低能图像融合处理，更新初始断层图像，得到更新后的断层图像；或者，
[0022]在重建前对高/低能投影图像进行环状伪影校正或风车伪影处理，然后使用重建算法重建出高/低能投影图像的断层图像；或者，
[0023]在重建前对高/低能投影图像进行金属伪影校正处理，重建后再次进行金属伪影校正处理，得到断层图像。
[0024]基于上述方法的进一步改进，所述分解系数为基效应分解系数或基材料分解系数；
[0025]基于分解系数，经处理，获取有效原子序数图像，包括：
[0026]基于基效应分解系数进行重建和处理得到有效原子序数图像；或者，
[0027]基于基材料分解系数进行重建和处理得到有效原子序数图像。
[0028]基于上述方法的进一步改进，所述基效应分解系数包括康普顿散射基效应分解系数和光电效应基效应分解系数，通过如下方式得到：
[0029]构建A
c
＝∫a
c
dl，A
p
＝∫a
p dl；其中，l为采集高/低能投影图像时双能探测器发出的射线穿过的路径；a
c
、a
p
分别为康普顿散射和光电效应的基效应分解系数；
[0030]按如下方式表示出基于基效应模型下的高能投影图像和低能投影图像：
[0031][0032]其中，S
L
(E)、S
H
(E)分别为低能能谱和高能能谱，P
L
、P
H
分别为低能投影图像和高能投影图像；解上述方程可获取A
c
，A
p
；
[0033]基于A
c
，A
p
，使用重建算法计算得到a
p
、a
c
；其中，所述基效应模型，包括：
[0034]将物质的线性衰减系数μ(E)分解为康普顿散射和光电效应的组合，表示为：
[0035]μ(E)＝a
c f
KN
(E)+a
p
f
p
(E)
[0036]其中，E表示射线能量；f
KN
(E)、f
p
(E)分别表示康普顿散射和光电效应中只和射线能量相关的部分；a
c
、a
p
分别为康普顿散射和光电效应的基效应分解系数，且a
c
、a
p
与射线能量无关；以上参数满足：
[0037][0038][0039]α＝E/511keV
[0040][0041]其中，l1,l2为常系数；ρ为电子密度；α为射线能量和电子能量的比值；n为系数，数值在4到5之间；A为相对原子质量；Z为原子序数。
[0042]基于上述方法的进一步改进，基于基效应分解系数进行重建和处理得到有效原子序数图像，包括：
[0043]基于基效应分解系数a
p
、a
c
，计算获取原子序数Z：
[0044][0045]其中，K1为基效应模型原子序数计算常数；
[0046]得到原子序数后，将其作为扫描物体的图像中对应各像素点的值，得到有效原子序数图像。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种安检中原子序数图像的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.采集高/低能投影图像，对该图像进行投影分解处理，获取分解系数；基于分解系数，经处理，获取有效原子序数图像；其中，投影分解处理包括利用基效应模型或基材料模型，对高/低能投影图像进行投影分解；S2.基于高/低能投影图像，经处理，得到断层图像；S3.将断层图像和有效原子序数图像进行融合处理，得到更新后的有效原子序数图像。2.根据权利要求1所述的安检中原子序数图像的处理方法，其特征在于，所述融合处理包括：步骤A1：将断层图像和有效原子图像中对应相同位置的一个像素点作为处理点，使用断层图像中该处理点位置及其周围位置的像素值做为权重，并将该权重与有效原子图像中对应位置的像素值相乘后求和的结果，再除以断层图像中该处理点位置及其周围位置的像素值之和，作为更新后的有效原子序数图像该处理点的数值；其中，若断层图像中该处理点位置及其周围位置的像素值之和为小于等于0的数值，则将该位置数值赋值为0。步骤A2：遍历断层图像和有效原子图像中对应相同位置的像素点，进行步骤A1的处理，获得更新后的有效原子序数图像。3.根据权利要求1所述的安检中原子序数图像的处理方法，其特征在于，所述融合处理包括：步骤B1：计算获得有效原子序数图像该处理点的数值S(u,v)，其更新过程如下：其中，W
u,v
、H
d
和H
r
分别为权重总和、空域权重函数和值域权重函数，u为处理点在原子序数图像中的横坐标，v为处理点在原子序数图像中的纵坐标，(u，v)为处理点的位置；i、j为像素位置坐标变量，K为区域大小的一半；T(u,v)表示断层图像在处理点上的像素值。步骤B2：遍历断层图像和有效原子图像中对应相同位置的像素点，进行步骤B1的处理，获得更新后的有效原子序数图像。4.根据权利要求1所述的安检中原子序数图像的处理方法，其特征在于，基于高/低能投影图像，经处理，得到断层图像，包括：基于高/低能投影图像，先使用重建算法重建得到高/低能投影图像的初始断层图像，再对重建后的初始断层图像做降噪、高/低能图像融合处理，更新初始断层图像，得到更新后的断层图像；或者，在重建前对高/低能投影图像进行环状伪影校正或风车伪影处理，然后使用重建算法重建出高/低能投影图像的断层图像；或者，在重建前对高/低能投影图像进行金属伪影校正处理，重建后再次进行金属伪影校正处理，得到断层图像。5.根据权利要求4所述的安检中原子序数图像的处理方法，其特征在于，所述分解系数
为基效应分解系数或基材料分解系数；基于分解系数，经处理，获取有效原子序数图像，包括：基于基效应分解系数进行重建和处理得到有效原子序数图像；或者，基于基材料分解系数进行重建和处理得到有效原子序数图像。6.根据权利要求5所述的安检中原子序数图像的处理方法，其特征在于，所述基效应分解系数包括康普顿散射基效应分解系数和光电效应基效应分解系数，通过如下方式得到：构建A
c
＝∫a
c
dl，A
p
＝∫a
p
dl；其中，l为采集高/低能投影图像时双能探测器发出的射线穿过的路径；a
c
、a
p
分别为康普顿散射和光电效应的基效应分解系数；按如下方式表示出基于基效应模型下的高能投影图像和低能投影图像：其中，S
L
(E)、S
H
(E)分别为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李保磊，孙翠丽，魏增辉，牛素鋆，莫阳，徐圆飞，刘念，
申请(专利权)人：北京航星机器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：