[发明专利]用于消除散射辐射影响的虚拟滤线栅成像方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够消除散射辐射影响的虚拟滤线栅成像方法及成像系统，尤其涉及一种可以消除X射线、伽马射线等高能射线在穿过待检物体后产生的散射辐射影响的虚拟滤线栅成像方法及成像系统，属于数字图像处理技术领域。

背景技术

包括X射线、伽马射线在内的高能射线具有很强的穿透能力，能透过许多对可见光不透明的物质，如墨纸、木料等。利用这种穿透能力，这些高能射线被用来帮助人们进行医学诊断和治疗；用于工业上的非破坏性材料的检查；在基础科学和应用科学领域内，被广泛用于晶体结构分析，及通过射线光谱和射线吸收情况进行化学分析和原子结构的研究。

利用高能射线辐照待检测物体时，在射线透过待检测物体后，不仅有初级辐射产生，而且有散射辐射产生。散射辐射会产生额外的曝光，如同“散射雾”一般叠加在射线的图像上，从而降低了射线图像的对比度和清晰度，同时也降低了图像细微处的信噪比。具体的降低程度将取决于散射辐射强度。

为了降低散射辐射所带来的不利影响，人们研究过多种技术解决方案。以目前使用最为广泛的X射线为例，国内外较普遍的是使用一种特制的抗散射格栅。这种抗散射栅格通称为滤线栅，最早由美国专利US 1,164,987所公开。它设置在待检测物体与X射线探测器之间，使发散自X射线管焦点的初级辐射通过，但可以基本上吸收来自待检测物体、以不同角度入射的散射辐射。滤线栅通常采用具有小体积和高吸收率的铅制成。吸收体之间的通道介质是纸、纤维、铝，或者一种非弹性的高电阻的泡沫材料(foam)。关于这种滤线栅的最新技术进展，可以参考中国专利申请“用于X射线装置的抗散射格栅”(申请号：02126906.8，公开日：2003年4月2日)等文献。

使用抗散射滤线栅虽然能够降低待检物体中产生的散射辐射，改善成像质量，但它本身也阻挡了部分应该射向X射线探测器的X射线。为了消除这种不利影响，必须加大X射线的辐射剂量。这样会带来两方面的不利后果，一方面是待检物体特别是患者和医务人员所受的辐射伤害会加大，另一方面也提高了对X射线管和高压发生器的要求，从而加大了X射线检测设备的制造成本。

在中国专利申请“用于CT扫描机的抗散射X射线屏蔽”(申请号：02829542.0，公开日：2005年9月21日)中，提出了一种用于吸收位于X射线探测器列间的X射线的抗散射(AS)材料；和用于吸收X射线探测器行间的X射线的抗散射(AS)材料，从而，该AS材料分别位于隔行和/或列探测器之间。进一步地，行间该箔的厚度和/或高度可以不同于列间箔的厚度和/或高度。另外，在中国专利申请“基于能量识别的X射线位相成像非相干散射消除装置”(申请号：200610024489.1，公开日：2006年8月23日)中，介绍了一种基于能量识别的X射线位相成像非相干散射消除装置，包括X射线产生及调制系统，待测物固定装置，和后端X射线调制及探测系统三部分。该发明通过选择不同的滤除材料，能保证有效X射线基本没有损失，波长不变的初级辐射几乎可以全部到达X射线探测器，而消除非相干散射对成像质量的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够有效消除散射辐射影响的“虚拟滤线栅”成像方法。该方法中，对到达探测器面的散射线不做滤过，而是全部采样散射线和直射射线数据，然后对采样后的数据进行散射线分量的分离和抑制，达到消除所成影像中散射线分量的目的。

本发明的另外一个目的是提供一种用于实现上述“虚拟滤线栅”成像方法的成像系统。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种用于消除散射辐射影响的虚拟滤线栅成像方法，用在高能射线成像中，其特征在于包括如下步骤：

(1)对于高能射线所产生的数字图像按频率分解成从高到低的多频段图像；

(2)对于其中的低频段图像，直接进行去散射处理；

(3)对于其中的高频段图像进行对比度增强处理；

(4)将步骤(2)和步骤(3)处理后的每一频段图像进行合并，形成输出图像。

其中，所述步骤(1)中，对所述数字图像采用拉普拉斯金字塔分解的方法进行分解。

或者，所述步骤(1)中，对所述数字图像采用小波变换方法进行分解。

所述步骤(1)中，所述数字图像分解的层数n满足下式：

n＝log(N)/log(2)-0.5

其中N是所述数字图像的大小。

所述步骤(2)中，利用下式对所述低频段图像进行去散射处理，