一种康普顿相机光子空间作用位置校正方法及产品技术

本申请实施例涉及康普顿相机成像领域，提供了一种康普顿相机光子空间作用位置校正方法及产品，包括：获取光子事件信息；基于光子事件信息生成候选空间作用位置和候选光子计数；若候选空间作用位置的二维概率分布对应的光子计数大于候选光子计数，将候选空间作用位置作为校正后的光子空间作用位置，替换所述原始光子空间作用位置。本申请的方法通过构建空间作用位置的二维概率分布，并采用像素区间内的均匀分布随机数对二维概率分布进行采样，获取空间作用位置的校正值，通过此方法获得的校正精度高，泛用性广、计算复杂度低，有效地提升了康普顿相机成像的精度。康普顿相机成像的精度。康普顿相机成像的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种康普顿相机光子空间作用位置校正方法及产品


[0001]本申请实施例涉及康普顿相机成像领域，具体而言，涉及一种康普顿相机光子空间作用位置校正方法及产品。

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。
[0003]然而，现有的康普顿相机探测器光子空间作用位置校正的方法主要分为两大类：一类是通过成像分辨率的退化进行隐性表达，该方法存在计算复杂度大、耗时冗长(可达数几小时乃至数天)、泛化能力差的缺点；另一类是基于空间作用位置的假设概率分布与马尔科夫链蒙特卡罗方法(MCMC)抽样方法进行校正，该方法因其复杂的计算过程和随机校正中较低的接收概率，难以在实际的康普顿成像中使用。因此，如何有效提升康普顿相机的成像精度，成为当前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本申请实施例在于提供一种康普顿相机光子空间作用位置校正方法及产品，旨在解决如何有效提升康普顿相机的成像精度的问题。
[0005]本申请实施例第一方面提供一种康普顿相机光子空间作用位置校正方法，包括：
[0006]获取光子事件信息，所述光子事件信息包括原始光子空间作用位置、像素区间和像素的光子计数信息；
[0007]基于所述像素区间生成均匀分布随机数，作为候选空间作用位置；基于所述像素的光子计数信息生成均匀分布随机数，作为候选光子计数；
[0008]若所述候选空间作用位置的二维概率分布对应的光子计数大于所述候选光子计数，将所述候选空间作用位置作为校正后的光子空间作用位置，替换所述原始光子空间作用位置。
[0009]在一种可选的实施方式中，所述像素的光子计数信息包括像素上边界的光子计数、像素下边界的光子计数以及像素中心位置的光子计数，基于所述像素的光子计数信息生成均匀分布随机数，作为候选光子计数，包括：
[0010]获取所述像素上边界的光子计数、所述像素下边界的光子计数以及所述像素中心位置的光子计数中的最小值，作为分布下限值；
[0011]获取所述像素上边界的光子计数、所述像素下边界的光子计数以及所述像素中心位置的光子计数中的最大值，作为分布上限值；
[0012]根据所述分布上限值和所述分布下限值，生成光子计数均匀分布；
[0013]在所述光子计数均匀分布的范围内获取随机数，作为所述候选光子计数。
[0014]在一种可选的实施方式中，在所述候选空间作用位置的二维概率分布对应的光子计数大于所述候选光子计数的情况下，所述方法还包括：
[0015]根据所述原始光子空间作用位置，获取针对于所述原始光子空间作用位置的第一权重；
[0016]根据所述候选空间作用位置，获取针对于所述候选空间作用位置的第二权重；
[0017]若所述第一权重与所述第二权重之间满足预设判断条件，将所述候选空间作用位置作为所述校正后的光子空间作用位置，其中，所述预设判断条件具体如下：
[0018][0019]其中，n
s+1
为所述第二权重，n
s
为所述第一权重；α为随机生成的0至1之间均匀分布的随机数。
[0020]在一种可选的实施方式中，所述二维概率分布，按照如下公式构建：
[0021][0022][0023]其中，N
i,j
为像素(i,j)的光子计数；N
i
‑
1,j
、N
i+1,j
分别为像素(i,j)横向相邻的像素的光子计数；N
i,j
‑1、B
i,j+1
分别为像素(i,j)纵向相邻的像素的光子计数；p
x
(x)为横向概率分布；p
y
(y)为纵向概率分布；f为概率函数。
[0024]在一种可选的实施方式中，在所述像素区间为方形像素区间的情况下，所述二维概率分布对应的光子计数，按照如下公式构建：
[0025][0026][0027][0028][0029]其中，B
i,j
为像素(i,j)的光子计数；B
i
‑
1,j
、N
i+1,j
分别为像素(i,j)横向相邻的像素的光子计数；N
i,j
‑1、N
i,j+1
分别为像素(i,j)纵向相邻的像素的光子计数；p
x
(x)为横向概率分布；p
y
(y)为纵向概率分布；l为像素(i,j)的尺寸；N
Xmin
为像素(i,j)的横向下边界的光子计数；N
Xmax
为像素(i,j)的横向上边界的光子计数；N
Ymin
为像素(i,j)的纵向下边界的光子计数；N
Ymax
为像素(i,j)的纵向上边界的光子计数；x为横向空间位置，y为纵向空间位置。
[0030]在一种可选的实施方式中，在所述候选空间作用位置的二维概率分布对应的光子计数小于或等于所述候选光子计数的情况下，所述方法，包括：
[0031]基于所述像素区间生成新的均匀分布随机数，作为新的候选空间作用位置；基于
所述像素的光子计数信息生成新的均匀分布随机数，作为新的候选光子计数；
[0032]若所述新的候选空间作用位置的二维概率分布对应的光子计数大于所述新的候选光子计数，将所述新的候选空间作用位置作为校正后的光子空间作用位置，替换所述原始光子空间作用位置。
[0033]本申请实施例第二方面提供了一种康普顿相机光子空间作用位置校正装置，包括：
[0034]获取模块，用于获取光子事件信息，所述光子事件信息包括原始光子空间作用位置、像素区间和像素的光子计数信息；
[0035]生成模块，基于所述像素区间生成均匀分布随机数，作为候选空间作用位置；基于所述像素的光子计数信息生成均匀分布随机数，作为候选光子计数；
[0036]校正模块，用于若所述候选空间作用位置的二维概率分布对应的光子计数大于所述候选光子计数，将所述候选空间作用位置作为校正后的光子空间作用位置，替换所述原始光子空间作用位置。
[0037]其中，所述生成模块，包括：
[0038]下限值获取子模块，用于获取所述像素上边界的光子计数、所述像素下边界的光子计数以及所述像素中心位置的光子计数中的最小值，作为分布下限值；
[0039]上限值获取子模块，用于获取所述像素上边界的光子计数、所述像素下边界的光子计数以及所述像素中心位置的光子计数中的最大值，作为分布上限值；
[0040]光子计数分布生成子模块，用于根据所述分布上限值和所述分布下限值，生成光子计数均匀分布；
[0041]候选光子计数生成子模块，用于在所述光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种康普顿相机光子空间作用位置校正方法，其特征在于，包括：获取光子事件信息，所述光子事件信息包括原始光子空间作用位置、像素区间和像素的光子计数信息；基于所述像素区间生成均匀分布随机数，作为候选空间作用位置；基于所述像素的光子计数信息生成均匀分布随机数，作为候选光子计数；若所述候选空间作用位置的二维概率分布对应的光子计数大于所述候选光子计数，将所述候选空间作用位置作为校正后的光子空间作用位置，替换所述原始光子空间作用位置。2.根据权利要求1所述的一种康普顿相机光子空间作用位置校正方法，其特征在于，所述像素的光子计数信息包括像素上边界的光子计数、像素下边界的光子计数以及像素中心位置的光子计数，基于所述像素的光子计数信息生成均匀分布随机数，作为候选光子计数，包括：获取所述像素上边界的光子计数、所述像素下边界的光子计数以及所述像素中心位置的光子计数中的最小值，作为分布下限值；获取所述像素上边界的光子计数、所述像素下边界的光子计数以及所述像素中心位置的光子计数中的最大值，作为分布上限值；根据所述分布上限值和所述分布下限值，生成光子计数均匀分布；在所述光子计数均匀分布的范围内获取随机数，作为所述候选光子计数。3.根据权利要求1所述的一种康普顿相机光子空间作用位置校正方法，其特征在于，在所述候选空间作用位置的二维概率分布对应的光子计数大于所述候选光子计数的情况下，所述方法还包括：根据所述原始光子空间作用位置，获取针对于所述原始光子空间作用位置的第一权重；根据所述候选空间作用位置，获取针对于所述候选空间作用位置的第二权重；若所述第一权重与所述第二权重之间满足预设判断条件，将所述候选空间作用位置作为所述校正后的光子空间作用位置，其中，所述预设判断条件具体如下：其中，n
S+1
为所述第二权重，n
s
为所述第一权重；α为随机生成的0至1之间均匀分布的随机数。4.根据权利要求1所述的一种康普顿相机光子空间作用位置校正方法，其特征在于，所述二维概率分布，按照如下公式构建：述二维概率分布，按照如下公式构建：其中，N
i,j
为像素(i,j)的光子计数；N
i
‑
1,j
、N
i+1,j
分别为像素(i,j)横向相邻的像素的光子计数；N
i,j
‑1、N
i,j+1
分别为像素(i,j)纵向相邻的像素的光子计数；p
x
(x)为横向概率分布；p
y
(y)为纵向概率分布；f为概率函数。
5.根据权利要求4所述的一种康普顿相机光子空间作用位置校正方法，其特征在于，在所述像素区间为方形像素区间的情况下，所述二维概率分布对应的光子计数，按照如下公式构建：式构建：式构...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖永顺，姚志阳，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：