一种射线探测成像重建方法及系统技术方案

本说明书涉及一种射线探测成像重建方法及系统，涉及射线探测成像技术领域。该方法包括根据探测器材料、探测器尺寸参数以及能量分辨率对康普顿相机的空间分辨率的影响，搭建康普顿相机；在Geant4平台进行数值模拟，获得模拟数据；根据简单反投影算法、滤波反投影算法以及最大似然迭代算法，获得所述模拟数据对应的重建结果；根据所述重建结果，确定所述康普顿相机对应各应用场景下的优选算法。通过采用最大似然迭代算法、简单反投影算法、滤波反投影算法等方式，基于Geant4平台下数值模拟获得模拟数据，获得重建结果，以确定康普顿相机在各应用场景下的优化算法，进而提升康普顿相机通用化性能。通用化性能。通用化性能。

【技术实现步骤摘要】
一种射线探测成像重建方法及系统


[0001]本专利技术属于射线探测成像
，具体涉及一种射线探测成像重建方法及系统。

技术介绍

[0002]康普顿相机是一种基于电子准直的探测器，它是利用光子的康普顿散射动力学原理来实现γ射线产生位置的定位，具有成像效率高、灵敏度高、单角度便可实现三维成像等优点，但是，在辐射环境监测领域中应用康普顿相机进行探测成像具有难度。基于以上，提出一种射线探测成像重建方法具有重要意义。

技术实现思路

[0003]本说明书的目的是提供一种射线探测成像重建方法，解决在辐射环境监测领域中应用康普顿相机进行探测成像具有难度的问题。
[0004]为实现上述目的，本说明书采用如下技术方案：一方面，本说明书提供一种射线探测成像重建方法，主要包括：根据探测器材料、探测器尺寸参数以及能量分辨率对康普顿相机的空间分辨率的影响，搭建康普顿相机；在Geant4平台进行数值模拟，获得模拟数据；根据简单反投影算法、滤波反投影算法以及最大似然迭代算法，获得所述模拟数据对应的重建结果；根据所述重建结果，确定所述康普顿相机对应各应用场景下的优选算法。
[0005]另一方面，本说明书还提供一种射线探测成像重建系统，主要包括：搭建模块，用于根据探测器材料、探测器尺寸参数以及能量分辨率对康普顿相机的空间分辨率的影响，搭建康普顿相机；模拟模块，用于在Geant4平台进行数值模拟，获得模拟数据；重建模块，用于根据简单反投影算法、滤波反投影算法以及最大似然迭代算法，获得所述模拟数据对应的重建结果；分析模块，用于根据所述重建结果，确定所述康普顿相机对应各应用场景下的优选算法。
[0006]基于上述任一技术方案，本说明书能够获得如下技术效果：该方法通过采用最大似然迭代算法、简单反投影算法、滤波反投影算法等方式，基于Geant4平台下数值模拟获得模拟数据，获得重建结果，以确定康普顿相机在各应用场景下的优化算法，进而提升康普顿相机通用化性能。另外，针对应用场景，可提高辐射源数据的实时捕获、识别、定位和分析水平，同样可对辐射环境进行监测，使用价值较高。
附图说明
[0007]图1是本说明书实施例1提供的一种射线探测成像重建方法的流程示意图；图2为本说明书提供的康普顿相机的散射角展宽的影响分析图；图3是本说明书提供的一种射线探测成像重建系统的示意图；
具体实施方式
[0008]以下结合附图和具体实施例对本说明书作进一步详细说明，根据下面说明和权利要求书，本说明书的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均适用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本说明书实施例的目的。
[0009]需要说明的是，为了清楚地说明本说明书的内容，本专利技术特举多个实施例以进一步阐释本专利技术的不同实现方式，其中，该多个实施例是列举式而非穷举式。此外，为了说明的简洁，前实施例中已提及的内容往往在后实施例中予以省略，因此，后实施例中未提及的内容可相应参考前实施例。
[0010]请参照图1，图1所示为本说明书的一实施例提供的一种射线探测成像重建方法的流程示意图。
[0011]该方法主要包括：步骤102、根据探测器材料、探测器尺寸参数以及能量分辨率对康普顿相机的空间分辨率的影响，搭建康普顿相机；步骤104、在Geant4平台进行数值模拟，获得模拟数据；步骤106、根据简单反投影算法、滤波反投影算法以及最大似然迭代算法，获得所述模拟数据对应的重建结果；步骤108、根据所述重建结果，确定所述康普顿相机对应各应用场景下的优选算法。
[0012]本实施例中，可通过上述影响，确定像素尺寸为2.5
×
2.5
×
5mm3的CZT探测器与像素尺寸为5
×5×
10mm3的NaI探测器搭建康普顿相机，该搭建获得的康普顿相机的几何尺寸参数、能量分辨率与材料多普勒效应对重建散射角不确定度的影响如图2所示，图2中
△
ω几何为几何尺寸参数对应的散射角不确定度，
△
ω分辨率为能量分辨率对应的散射角不确定度，
△
ω多谱勒为多谱勒效应对应的散射角不确定度，
△
ω总计为综合散射角不确定度，半峰全宽，度数为散射角角度。
[0013]本实施例中，还可进一步定量分析探测器厚度、像素尺寸以及能量分辨率对康普顿相机整体灵敏度与空间分辨率影响，以优化康普顿相机。
[0014]基于以上，可见，该方法能够通过搭建康普顿相机，根据上述算法获得的重建结果，获得各应用场景下的优化算法，从而使得上述康普顿相机的通用性能较好，利于全国产化。同时，针对应用场景，可提高辐射源数据的实时捕获、识别、定位和分析水平，同样可对辐射环境进行监测，使用价值较高。
[0015]本实施例中，所述优选算法包括简单反投影算法、滤波反投影算法以及最大似然迭代算法。
[0016]本实施例中，步骤106的一种实现方式如下：步骤110、计算完全投影数据的似然函数在所述模拟数据及当前参数估计值下的
期望；步骤112、确定使期望最大化的参数估计值。
[0017]本实施例中，最大似然迭代算法是基于泊松统计模型的最大贝叶斯后验概率的图像复原方法，通过上述方式能够进一步使得重建结果的精度和准确度提高。
[0018]本实施例中，步骤108的一种实现方式如下：步骤120、根据所述重建结果，确定康普顿相机于空间分辨率评价场景时的优选算法为滤波反投影算法；步骤122、根据所述重建结果，确定康普顿相机于测量场景辐射分布时的优选算法为最大似然迭代算法。
[0019]通过确定重建结果，确定康普顿相机对应于各应用场景下的优化算法，不仅可使得康普顿相机的使用性能更好，还可提升其适用性。
[0020]在步骤108之前，还包括以下步骤：步骤130、以所述模拟数据对应的重建结果为第一重建结果；步骤132、根据L形分布137Cs源，获得与滤波反投影算法和最大似然迭代算法对应的第二重建结果；步骤134、结合所述第一重建结果和第二重建结果，获得所述重建结果。
[0021]本实施例中，结合上述第一重建结果和第二重建结果能够进一步提升重建结果的准确性和适用性，实用性更强。请参照图3，图3所示为本说明书又一实施例提供的一种射线探测成像重建系统，主要包括：搭建模块202，用于根据探测器材料、探测器尺寸参数以及能量分辨率对康普顿相机的空间分辨率的影响，搭建康普顿相机；模拟模块204，用于在Geant4平台进行数值模拟，获得模拟数据；重建模块206，用于根据简单反投影算法、滤波反投影算法以及最大似然迭代算法，获得所述模拟数据对应的重建结果；分析模块208，用于根据所述重建结果，确定所述康普顿相机对应各应用场景下的优选算法。
[0022]上述系统采用最大似然迭代算法、简单反投影算法、滤波反投影算法等方式，基于Geant4平台下数值模拟获得模拟数据，获得重建结果，以确定康普顿相机在各应用场景下的优化算法，进而提升康普顿相机通用化性能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种射线探测成像重建方法，其特征在于，包括：根据探测器材料、探测器尺寸参数以及能量分辨率对康普顿相机的空间分辨率的影响，搭建康普顿相机；在Geant4平台进行数值模拟，获得模拟数据；根据简单反投影算法、滤波反投影算法以及最大似然迭代算法，获得所述模拟数据对应的重建结果；根据所述重建结果，确定所述康普顿相机对应各应用场景下的优选算法。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述优选算法包括简单反投影算法、滤波反投影算法以及最大似然迭代算法。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据简单反投影算法、滤波反投影算法以及最大似然迭代算法，获得所述模拟数据对应的重建结果，包括：计算完全投影数据的似然函数在所述模拟数据及当前参数估计值下的期望；确定使期望最大化的参数估计值。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述重建结果，确定所述康普顿相机对应各应用场景下的优选算法，包括：根据所述重建结果，确定康普顿相机于空间分辨率评价场景时的优选算法为滤波反投影算法；根据所述重建结果，确定康普顿相机于测量场景辐射分布时的优选算法为最大似然迭代算法。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述重建结果，确定所述康普顿相机对应各应用场景下的优选算法之前，还包括：以所述模拟数据对应的重建结果为第一重建结果；根据L形分布137Cs源，获得与滤波反投影算法和最大似然迭代算法对应的第二重建...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨德波，王芳，薛青树，刘康纯，罗转连，孙春梅，
申请(专利权)人：四川科瑞达电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：