基于双能X射线成像的物质分层成像算法研究

摘要

基于双能X射线成像的物质识别能力,双能成像方法被广泛应用在医疗、工业和安检领域.然而,对于当前的双能物质识别算法,只有在射线路径上仅存在单一物质的时候,算法才能获得正确的物质识别结果.否则,在多种物质的重叠情况下,重叠物质会被等效为一种物质,算法的输出结果为其等效原子量,从而导致物质的误识别.为了解决重叠材料的物质识别问题,本文提出了一种可以用于双能和多能X射线成像方法中的物质分层成像算法(material stratification imaging,MSI).该算法分为三个步骤:材料预分类、材料分解和材料识别.通过标定,建立重叠材料的标定数据库后,MSI算法能将投影按照材料分解为多层,每层仅包含单种材料的投影信息.从而,在材料重叠的情况下,能通过MSI算法获得更准确的材料分解结果.本文通过数值模拟,对MSI算法正确性和有效性进行了验证.