【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及中子成像领域，尤其涉及一种应用于能量分辨中子成像的图像三维重建算法。
技术介绍
1、能量分辨中子成像是当前中子成像发展的一个重要方向，通过在时间和空间上同时分辨中子，可以用于分析材料的应力分布、晶体结构、内部微观结构等。在脉冲型散裂中子源,飞行时间法(tof)是一种根据中子的飞行距离来测量中子的飞行速度的方法。利用飞行时间法可以在一次实验中实现对样品的全能量扫描中子成像和bragg边成像成像过程需要使用内置timepix3芯片的高速相机tpx3cam。成像过程中子击中闪烁屏后形成的光斑，经过光学镜头放大和像增强器增强后，光斑尺寸会进一步扩大，导致无法找到中子的精确。图1展示了tpx3cam记录的像素的特征。通常情况下，对于一个中子信号，tpx3cam会有多个像素同时响应；对于只有一个像素响应的信号可以认为是噪声。通过重建算法对图像中光子的进行处理，可以更好的反映中子的真实位置。将重建后的位置信息转换为一幅中子图像，绘出的中子图像具有更高的空间分辨。
2、目前在这个领域还没有专门的重建算法，使用dbscan算法直接对数据进行处理，这种方法忽视了数据中的时间特征，在平面特征上相距较近，在时间特征上相距较远的光子数据有可能会被分为同一个中子，导致图像重建的不准确，无法更进一步提高中子图像的分辨率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种应用于能量分辨中子成像的图像三维重建算法，对tpx3cam相机所拍摄的中子图像进行处理，通过把属于同一个中子的光子进行聚类
2、为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种应用于能量分辨中子成像的图像三维重建算法，包括如下步骤：
3、步骤一、通过散裂反应产生脉冲中子束，每次脉冲中子束产生的时间被作为tpx3cam的触发信号，记为t0，tpx3cam采集记录的信息包括每个响应像素的坐标(x，y)、到达时间(toa)和强度(tot)，每个像素对应的数据被称为一个光子事例；
4、步骤二、将tpx3cam采集的光子事例数据重建为为中子事例，主要包括聚类和中子事例重建两个部分；之后绘制出中子图像。
5、优选的，在事例聚类过程中，光子事例的坐标(x，y)和tof用于描述其在空间中的位置，通过对光子事例进行聚类，将可能由同一中子事例所激发的光子事例聚合成一个簇，簇内的光子事例视为由同一中子引起，而那些与其他光子事例在空间或时间上没有直接相关性的单个光子事例被视为噪声，不被分入任何簇中。
6、优选的，中子事例重建的过程中，通过质心法用于近似重建中子事例的位置；在微通道板内加速的电子持续时间越长，获得的能量就越多，因此timepix3芯片记录的tot值也会较高；能量较高的电子更有可能在离中子事例较近的位置产生，对于同一个簇内的光子事例，利用质心法根据不同光子事例的tot值计算其对应的权重以计算簇所对应的中子事例的坐标，将位置信息转换为一幅中子图像。
7、本专利技术的技术效果为：
8、1、对tpx3cam相机所拍摄的中子图像进行处理，通过把属于同一个中子的光子进行聚类，找到中子的更确切位置；聚类过程中会不仅考虑光子的平面特征，还会考虑光子的时间特征，使聚类更加准确，以实现能量分辨中子图像的优化，以提高其分辨率。
9、2、图像三维重建算法在对tpx3cam的图像数据进行处理的过程中，把数据的时间特征加入到聚类的考虑过程，而不是以往的直接套用dbscan算法进行处理。此方法可以有效地提高算法中聚类过程的精确度，从而更准确地重建出中子的位置，进而提高中子图像的分辨率。
10、3、使用图像三维重建算法对tpx3cam相机所拍摄的中子图像进行处理后，可以有效地提高中子图像的空间分辨率，观察到空间分辨率从150um/line width提高到100um/line width。
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1.一种应用于能量分辨中子成像的图像三维重建算法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种应用于能量分辨中子成像的图像三维重建算法，其特征在于，在事例聚类过程中，光子事例的坐标(x，y)和ToF用于描述其在空间中的位置，通过对光子事例进行聚类，将可能由同一中子事例所激发的光子事例聚合成一个簇，簇内的光子事例视为由同一中子引起，而那些与其他光子事例在空间或时间上没有直接相关性的单个光子事例被视为噪声，不被分入任何簇中。
3.根据权利要求2所述的一种应用于能量分辨中子成像的图像三维重建算法，其特征在于，中子事例重建的过程中，通过质心法用于近似重建中子事例的位置；在微通道板内加速的电子持续时间越长，获得的能量就越多，因此Timepix3芯片记录的ToT值也会较高；能量较高的电子更有可能在离中子事例较近的位置产生，对于同一个簇内的光子事例，利用质心法根据不同光子事例的ToT值计算其对应的权重以计算簇所对应的中子事例的坐标，将位置信息转换为一幅中子图像。
【技术特征摘要】
1.一种应用于能量分辨中子成像的图像三维重建算法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种应用于能量分辨中子成像的图像三维重建算法，其特征在于，在事例聚类过程中，光子事例的坐标(x，y)和tof用于描述其在空间中的位置，通过对光子事例进行聚类，将可能由同一中子事例所激发的光子事例聚合成一个簇，簇内的光子事例视为由同一中子引起，而那些与其他光子事例在空间或时间上没有直接相关性的单个光子事例被视为噪声，不被分入任何簇中。...
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