CN103918005A - 具有能量敏感探测的差分相位对比成像 - Google Patents

Abstract

为了校正差分相位图像数据52，接收利用处于不同能量水平的辐射采集的差分相位图像数据52，其中，所述差分相位图像数据52包括像素60，每个像素60具有针对每个能量水平的相位梯度值62a、62b、62c。其后从所述像素60的所述相位梯度值62a、62b、62c以及针对所述相位梯度值62a、62b、62c的能量相关性的模型，来确定像素60的相位梯度值62a、62b、62c的能量相关行为和确定针对所述像素60的校正相位梯度值68。

Description

具有能量敏感探测的差分相位对比成像

技术领域

本发明涉及差分相位对比成像。具体而言，本发明涉及用于校正差分相位图像数据的方法、用于生成经校正的差分相位图像数据的方法、计算机程序、计算机可读介质以及差分相位成像系统。

背景技术

X射线辐射摄影和断层摄影是用于多种应用的重要方法，例如对大件样品的非破坏性探查、对工业产品的质量检测以及对患者身体内部的感兴趣解剖结构及组织区域的无创检查。

在诸如骨的高吸收性解剖结构被嵌入在相对弱吸收性材料的组织中的地方，基于X射线的衰减的X射线成像可以产生优异的结果。这是因为以下事实，即硬X射线束的穿透深度可以相当高，这允许记录衰减系数的锐利投影。

当具有类似吸收横截面的不同种类的组织经受检查时(例如在乳房摄影或血管造影中)，X射线吸收的对比度可能相对较差。在该情况中，可以采用相位对比X射线辐射摄影和断层摄影，在其中检查穿透所述感兴趣对象的X射线的相位的改变。获得相位对比信息的一种方法是如下文中所描述的所谓差分相位对比成像。

在差分相位对比X射线辐射摄影和断层摄影中，可能发生相位缠绕。如果相位波前的梯度在每光栅周期[-π；π]的范围以外，则所述梯度被缠绕到该区间内。这种情形尤其可能出现在目标的边缘处，例如由于空气与组织之间折射率的大的跳跃。对于己针对目标大小已在1mm以下的相位栅极，所述相位缠绕可以在2μm的合理光栅节距的情况下而发生。尤其地，在差分相位对比X射线断层摄影中，这可能导致在所重建的图像中的强盖帽伪影(capping artifact)。

发明内容

本发明的目标是提供用差分相位对比X射线成像(尤其是断层摄影)记录的清楚和准确地图示和表示所成像的感兴趣对象的图像。

该目标通过独立权利要求的主题得以实现。根据从属权利要求及以下描述，另外的示范性实施例是明显的。

本发明的第一个方面涉及一种用于校正差分相位图像数据的方法。例如，所述方法可以被应用于X射线相位对比成像，尤其是乳房摄影。

根据本发明的实施例，所述方法包括以下步骤：接收利用处于不同能量水平的辐射采集的差分相位图像数据，其中，所述差分相位图像数据包括像素，每个像素具有针对每个能量水平的相位梯度值；确定像素的相位梯度值的能量相关行为；从所述像素的所述相位梯度值和针对所述相位梯度值的所述能量相关性的模型，确定针对所述像素的校正相位梯度值。用所述方法，通过使用能量敏感探测来在差分相位对比CT中进行相位解缠是可能的。可以逐个像素地，即局部地执行所述方法。

例如，利用针对所述相位梯度值的所述能量相关性的模型，可以从所述能量相关行为确定所述像素处的缠绕数。通过使用在不同能量水平(即不同波长的辐射)采集的所述差分相位图像数据，可以确定所述缠绕数，即在所述相位的位置处完成将所述辐射的所述相位移动2π的次数。所述差分相位图像数据的每个像素都与相位梯度值(例如至少三个值)相关联，从所述相位梯度值可以确定所述相位处的所述相位梯度的所述能量相关行为。由于所述能量相关行为以所述缠绕数为特征，因此可以确定在所述像素处的所述缠绕数。利用所述缠绕数，可以确定选择的参考能量处的校正的相位梯度值，并且可以从所述校正像素来生成校正的差分相位图像数据。

以这种方式，可以从所述图像数据中减少或消除所述探测过程期间所述图像数据中基于相位缠绕的伪影。

本发明的另一方面是用于生成经校正的差分相位图像数据的方法。

根据本发明的实施例，所述方法包括积分所述差分数据以获得所述对象的平扫相位对比图像(放射成像)或者与所述衰减对比图像的方便图像融合。

根据本发明的实施例，所述方法包括以下步骤：生成不同能量水平的辐射；探测穿透感兴趣对象的所生成的辐射；从所探测辐射采集或记录差分相位图像数据；以及执行如在上文和下文中所描述的用于校正差分相位图像数据的方法的步骤。

本法的另外一方面涉及一种差分相位成像系统，例如CT系统。

根据本发明的实施例，所述系统包括辐射源、探测器和控制器，其中，所述辐射源适于生成不同能量水平的辐射，其中，所述探测器适于探测被所述辐射穿透的感兴趣对象的差分相位图像数据，其中，所述控制器适于实施如在上文和下文中所描述的方法。

本发明的另外的方面为用于校正差分相位图像数据或用于生成经校正的差分相位图像数据的计算机程序，以及在其上存储有这样的计算机程序的计算机可读介质。

必须理解，如在上文和下文中所描述的方法的特征可以是如在上文和下文中所描述的系统、计算机程序以及计算机可读介质的特征。

通过下文中描述的实施例，本发明的这些以及其他方面将变得显而易见，并将参考下文中描述的实施例对本发明的这些以及其他方面进行阐述。

附图说明

下面，参考附图更加详细地描述本发明的实施例。

图1示意性地示出了根据本发明的实施例的差分相位成像系统。

图2示出了根据本发明的实施例的具有绝对相位梯度值的曲线图。

图3示出了根据本发明的实施例具有缠绕的相位梯度值的曲线图。

图4示意性地示出了根据本发明的实施例的图像数据。

图5的流程图示出了根据本发明的实施例的用于生成和校正差分相位图像数据的方法。

原则上，附图中相同的部分被提供有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示意性地示出具有辐射源10、探测器12和控制器14的差分相位成像系统10。

辐射源10可以包括非相干X射线源16(例如X射线管18)，以及用于实现空间光束相干的源光栅20。辐射源10可以适于生成辐射的空间相干光束。

探测器12可以包括相位光栅22、吸收器光栅24以及适于从从所述辐射源辐射通过感兴趣对象28的X射线探测图像数据的X射线探测器元件26。

源光栅20、相位光栅22和吸收器光栅24具有多个等距X射线吸收(源光栅和吸收器光栅)或相移(相位光栅)条纹，所述条纹在垂直于成像系统10的光轴A的方向平行延伸。

相位光栅22充当相移分束器，所述相移分束器将所述X射线束的相位波前的变化变换成强度调制，即，在吸收器光栅24的位置处的具有相位光栅22的节距的一半的典型长度尺度的干涉图样。吸收器光栅24从离开相位光栅22的所述X射线生成摩尔干涉图样。探测器元件26上的摩尔干涉图样包含关于在通过对象28和相位光栅22两者之后被偏转和被相移的X射线的相移信息。

控制器16包括处理器30，其用于记录或采集来自探测器元件26的所述图像数据，并且用于命令和/或控制电机32来在正交于光栅22、24的所述条纹的所述延伸的方向移动吸收器光栅24。由于吸收器光栅26的所述移动，在探测器元件26上生成不同的摩尔图样。这些不同的摩尔图样可以被处理器30记录，并被变换成差分相位图像数据，其可以被存储在控制器14的存储器34中。

控制器16并且尤其是处理器30还可以适于以生成不同能量水平的X射线的方式控制非相干X射线源16。例如，X射线管16的管电压可以被调节为使得生成不同能量水平的X射线。

总结，差分相位成像系统10可以包括辐射源12、探测器14和控制器16。辐射源10可以适于生成不同能量水平的辐射，探测器14可以适于探测被所述辐射穿透的感兴趣对象28的数据。所述数据可以被控制器16变换成差分相位图像数据。

此外，差分相位成像系统10适于在所述X射线辐射的不同能量水平下采集图像数据。换言之，对所述图像数据的所述采集可以是能量敏感的。

一方面，这可以通过控制辐射源12在不同时间点生成不同能量水平的X射线来实现，例如通过利用控制器16改变所述管电压并且利用对所有生成的能量水平敏感的探测器。在该情况中，可以利用针对所述管电压和/或束滤波的不同设置进行几次测量(在不同时间点)，用于生成所述图像数据。

另一方面，可以利用同时生成不同能量水平的辐射的辐射源12和适于在不同能量水平之间区分的探测器14(例如光谱探测器)实现能量敏感采集。

有可能系统10为X射线差分相位对比辐射摄影系统10和/或X射线差分相位对比断层摄影系统10。在后一种情况中，系统10可以从图像数据计算来自对象18的切片或三维表示，所述图像数据为已通过移动辐射源12和探测器14和对象28相对于彼此的布置而从不同方向采集的。

所生成的辐射摄影或断层摄影图像可以被显示在系统10的显示器36上。

由于对象28的折射率δ(x，y，z)的空间变化，通过对象28的两束不同的X射线可能经历其相位的不同相位改变，这可以用探测器12探测到，并且可以用处理器30从所探测的原始数据计算差分相位图像数据并将其存储在存储器34中。

然而，用探测器14以及以下对所述原始数据的变换过程，不能毫无疑义地确定所述相位梯度。换言之，当实际相位梯度在区间[-π，π]以外时，所确定的相位梯度被缠绕到该区间，即，仅可以确定实际相位梯度模2π。

可以通过使用能量敏感采集结合测量过程的光谱模型，来解决所确定的相位梯度的不确定性，这将在下文中得以解释。

可以使用电势定律来描述折射率δ的实部的相关性

$\mathrm{\δ}\left(E\right)={\left(\frac{E_0}{E}\right)}^2\mathrm{\δ}\left(E_0\right).$

由于沿z方向的辐射的波束的波前的相位大致为

因而波前的绝对相位梯度g具有对能量(即波长)的以下相关性

这可以被视为所述相位梯度的能量行为的模型。

图2示出了针对不同能量的真实相位梯度值的曲线图，并且示出了所述相位梯度的能量相关性。该曲线图的x轴表示以keV为单位的能量，y轴为以rad为单位的绝对相位梯度。图2图示了针对不同值的相位梯度的相关性。图示了五条曲线40a、40b、40c、40d和40d，它们选择为使得设计能量E₀＝20keV处的梯度g(E₀)为：

g(E₀)＝(1+nπ)/(相位网格22的网格间距)

其中n＝0、2、4、6、8。曲线40a属于n＝0，曲线40b属于n＝2，以此类推。由于针对曲线40a、40b、40c、40d、40e对以上公式的选择，在E₀＝20keV的相位梯度值g(E₀)相差2π。

然而，所探测(测量)并确定的差分相位图像数据不包括绝对(真实)相位梯度值，但所述值被缠绕到区间[-π，π]。

关于图3对此进行描述，图3示出了具有缠绕的相位梯度值的曲线图。所述图表的x轴描绘能量，单位为keV，y轴为缠绕相位梯度，单位为rad。出于图示的目的，用线连接涉及相同n值的缠绕相位梯度值。

在图3中，来自图2的真实相位梯度40a、40b、40c、40d、40e每个光栅周期被缠绕到区间[-π；π]中，成为相对相位梯度44a、44b、44c、44d、44e、44f、44g。曲线44a、44b、44c、44d、44e、44f、44g分别属于数n＝0、2、4、6、8、10、12。

在该曲线图中，数字点或曲线44a涉及在其中不发生缠绕的情况。曲线44a示出在为1rad/网格周期的相位梯度附近的期望E₀/E尺度。数据点或曲线44b涉及在20keV为(1+2π)/网格周期的真实相位梯度，其被缠绕至1rad/网格周期。由于所述相位梯度在20keV与例如22keV之间的差异是基于真实梯度，因而缠绕相位梯度随能量改变更快，这使得解缠成为可能。

由于所述相位梯度g(E₀)被选择为相差2π，所述缠绕引起在E₀处，所有缠绕(即，测量的)相位梯度42均相同。尽管缠绕曲线44a、44b、44c、44d、44e、44f、44g(它们代表测量值)在针对n>0的其他能量处也受相位缠绕影响，但明显可见不同数n的缠绕得到缠绕相位梯度46在所示的能量范围内大不相同的分布。

尤其地，针对几个梯度曲线44a、44b、44c、44d、44e、44f、44g，所有曲线44a、44b、44c、44d、44e、44f、44g均在不同能量水平(例如16keV、18keV、22keV、24keV)具有不同缠绕相位梯度46，所述梯度曲线均在设计能量或参考能量(例如20keV)被映射为相同的值42。

即便三个数据点42、46(并且因此在三个不同能量水平的三个测量结果)也可以足以区分图3中所示的所有情况(即，曲线44a、44b、44c、44d、44e、44f、44g)，例如能量水平E_-1、E₀和E₁的数据点对应于18、20和22keV。

图4示意性地示出了可以在控制器16的存储器34中，并且尤其被处理器30接收、处理和存储的图像数据50。

图像数据50可以包括差分相位图像数据52，包括分别在不同能量水平E_-1、E₀、E₁采集的差分相位图像数据54a、54b、54c和/或可以包括衰减图像数据58。

图像数据50由像素60构成，并且每个像素可以具有针对每个能量水平E_-1、E₀和E₁的相位梯度值62a、62b、62c和/或衰减值64.

根据本发明的实施例，像素60具有对应于至少三个能量水平E_-1、E₀和E₁的相位梯度值62a、62b、62c。

根据本发明的实施例，像素60具有衰减值64。

图像数据50可以包括可以通过如在上文及在下文中所描述所述方法而从图像数据52、58生成经校正的差分相位图像数据66。尤其地，每个像素60可以包括可以通过所述方法从值62a、62b、62c、64确定的经校正的相位梯度值68。

必须指出，图像数据50不必表示二维图像。其他表示，例如，线数据可以是可能的。换言之，探测器元件26可以为二维探测器或线探测器。

图5的流程图示出了用于生成和校正差分相位图像数据52的方法。

在步骤S10中，辐射源12受控制器16控制，以生成第一能量水平E_-1的辐射，例如18keV的X射线辐射。所述辐射穿透对象28并落到探测器26上。

根据本发明的实施例，所述辐射为电磁辐射，例如X射线辐射。

在步骤S12中，控制器16控制探测器14，并且尤其是光栅24，使得不同的摩尔干涉图样被探测器元件26探测到。

根据本发明的实施例，所述方法包括探测所生成的穿透感兴趣对象28的辐射的步骤。

在步骤S14中，所述摩尔干涉图样被处理器30变换成差分相位图像数据52a和衰减图像数据58。这些图像数据52a、58可以被存储在存储器34中。

根据本发明的实施例，所述方法包括从所探测的辐射采集差分相位图像数据52的步骤。

针对每个另外的能量水平E₀、E_-1重复步骤S10至S14。可以仅针对一个能量水平，例如基础能量水平E₀，采集衰减图像数据58。

根据本发明的实施例，所述方法包括生成不同能量水平E_-1、E₀、E₁的辐射的步骤。

根据本发明的实施例，所述辐射的能量水平E_-1、E₀、E₁包括参考能量水平E₀和与所述参考能量水平E₀相差约8％至12％的两个相邻能量水平E_-1、E₁，例如18、20和22keV。

有可能在不同时间点生成一个能量水平的所述辐射，并且在这些不同时间点探测所述辐射，如上文所解释。然而，也有可能具有不同能量水平的所述辐射是被同时生成和探测的，例如用多色辐射源12和光谱探测器14。

在步骤S16中，由处理器30从存储器34(例如逐个像素地)接收图像数据50。

根据本发明的实施例，所述方法包括接收用不同能量水平E_-1、E₀、E₁的辐射采集的差分相位图像数据52的步骤，其中，所述差分相位图像数据52包括像素60，每个像素60具有针对每个能量水平E_-1、E₀、E₁的相位梯度值62a、62b、62c以及任选地衰减值64。

然后可以针对图像数据50的每个像素60重复以下步骤S18至S22。

在步骤S18中，借助于图3中所示的缠绕曲线44a至44g，确定选定像素60的相位梯度值62a、62b、62c的能量相关行为。

根据本发明的实施例，所述方法包括确定像素60的相位梯度值62a、62b、62c的能量相关行为44a到44g的步骤。

可以用数据点41、46在存储器30中表示缠绕曲线44a至44g。例如，针对每个曲线44a至44g，可以存储至少三个预先计算的数据值42、46。

根据本发明的实施例，缠绕曲线44a至44g由与能量水平E_-1、E₀、E₁相关联的相位梯度值42、46表示。

根据本发明的实施例，缠绕曲线44a至44g的相位梯度值42、46被预先计算和/或存储在控制器16(例如存储器34)中。

根据本发明的实施例，缠绕曲线44a至44g的相位梯度值42、46被确定为使得在参考能量水平E₀的相位梯度值42相等。相位梯度值62a、62b、62c可以然后，被处理器30，映射到被存储在控制器16中的每个缠绕曲线。例如，针对每个缠绕曲线44a至44g，计算最佳拟合值，其指示所述像素的相位梯度值62a、62b、62c对应于缠绕曲线44a至44g的程度。尤其地，像素60的相位梯度值62_a、62b、62_c可以被映射到缠绕曲线的对应相位梯度值42、46。其后，可以从映射值62_a、62b、62_c、42、46计算数值拟合。

根据本发明的实施例，所述能量相关行为是通过将像素60的相位梯度值62a、62b、62c拟合到多个相位缠绕曲线44a至44g而确定的。

根据本发明的实施例，将缠绕曲线44a至44g的能量水平E_-1、E₀、E₁的相位梯度值42、46与像素60在该能量水平的相位梯度值62a、62b、62c拟合。

根据本发明的实施例，所述拟合为数值拟合，例如使用均方根度量的拟合。

在步骤S18中，处理器30可以借助于相位梯度值62a、62b、62c到缠绕曲线44a至44g的最佳拟合，确定针对像素60的缠绕数。由于每个缠绕曲线均可以与缠绕数相关联，针对所述像素的缠绕数n可以被选为具有最佳拟合的缠绕曲线的缠绕数。

根据本发明的实施例，所述方法包括从所述能量相关行为确定像素60的缠绕数n的步骤。

根据本发明的实施例，像素60的缠绕数n是通过确定具有对像素60的拟合相位梯度值62a、62b、62c的最佳拟合的缠绕曲线44a至44g，并且通过选择与所确定的缠绕曲线44a至44g相关联的所述缠绕数来确定的。

可选地或额外地，所述相位梯度值可以直接从所述相位梯度的所述能量行为的模型得以确定。

根据本发明的实施例，E₀处的相位梯度值42被表示为g₀，并且是通过最小二乘法拟合来计算的

$g=\arg \mathrm{mi}{n}_{\tilde{g}}\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\frac{1}{{\mathrm{\σ}}_i^2}\left|\right|\mathrm{\ω}\left(\frac{E_0}{E_i}\tilde{g}\right)-g_i|{|}_{\mathrm{\π}}^2$

其中σ²为所测量的缠绕相位梯度值g_i在能量E_i的差异，w表示缠绕运算，并且||||_π表示专用距离运算，即

总结，针对每个有意义的缠绕数n(例如0、2、4、…、12)，可以进行数值拟合，以获得最佳拟合g(E₀)，假设在E₀相位缠绕n/2次。最终，可以在这些结果中挑取或选择具有最佳整体拟合的一个(例如使用均方根度量)。

在步骤S20中，处理器30从所确定的缠绕数n确定绝对或校正的相位梯度值68。例如，对于在参考能量水平E₀的相位梯度值62b，可以增加nπ，用于计算值68。

根据本发明的实施例，所述方法包括从像素60的相位梯度值62a、62b、62c和像素60的所述缠绕数，确定针对像素60的校正相位梯度值68。

根据本发明的实施例，校正的相位梯度值68是通过以像素60的所确定的缠绕数，移动像素60的与参考能量水平E₀相关联的相位梯度值62b，来确定的。

当没有预先选择所述多个缠绕曲线44a至44g时，所述方法可以仅允许在针对可能的缠绕值n合理的小的值之间进行区分。然而，如果n变得过大，则结果可能再次变得含糊。在这种情形中，衰减图像58可以提供对缠绕数n的粗略估计。衰减图像58可以然后被用于求解剩下的不确定性。

任选地，在步骤S18中，可以用处理器30确定在衰减图像数据58的像素60处的梯度值。从所述梯度值，可以确定有意义的缠绕数(例如n＝20至30)。例如，在存储器34中存储函数或表，可以用所述函数或表将梯度值映射到对缠绕数的估计区域。

然后将所述多个缠绕曲线划定到与该区域中的缠绕数相关联的缠绕曲线。

根据本发明的实施例，所述相位梯度是通过最小二乘法拟合获得的：

$g=\arg \mathrm{mi}{n}_{\tilde{g}}\left(\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\frac{1}{{\mathrm{\σ}}_i^2}\right||\mathrm{\ω}\left(\frac{E_0}{E_i}\tilde{g}\right)-g_i|{|}_{\mathrm{\π}}^2+P\left(\tilde{g}\right))$

其中，惩罚函数P被用于定义针对所述结果的容许范围–g_最大至g_最大，例如通过针对大的m值使用离散惩罚：

或者

以使所述离散惩罚近似平滑函数。在前面提及的情况中，其中从所述衰减图像将所述缠绕数估计为，例如大约为n₀，其相当于g大约为nπ，所述惩罚可以被选择为：

或者

根据本发明的实施例，所述方法包括确定像素60处的衰减值64的所述梯度的步骤。

根据本发明的实施例，所述方法包括选择缠绕数的估计区域的步骤。

然后在步骤S20中，任选地仅有所选择的缠绕曲线被用于像素60的相位梯度值62a、62b、62c的所述拟合。

根据本发明的实施例，所述方法包括将像素60的相位梯度值62a、62b、62c拟合到与所估计区域中的缠绕数相关联的多个缠绕曲线44a至44g的步骤。

如果系统10为断层摄影系统10，则所述系统可以生成示出对象28的切片或三维视图的图像数据。所述图像数据可以被显示在控制器16的显示器36上。

在该情况中，可以在相对于目标18的不同方向中采集差分相位图像数据52。

因此，在步骤S24中，控制器16可以相对于对象改变光轴，例如通过绕目标18旋转辐射源12和探测器14的步骤，并且可以关于所改变的方向重复对图像数据50的采集。

在已采集并校正了足够的图像数据50之后，控制器16并且尤其是处理器30可以在步骤S26中生成断层摄影图像数据。

根据本发明的实施例，所述方法包括从校正的差分相位图像数据66生成断层摄影图像数据的步骤。

必须理解，图5中的步骤不需要按如关于图5所描述的顺序执行。

还要注意，不同值62a、62b、62c、42、46之间的差别可以要求信噪比必须大体上足够大，以在不同数据点之间正确区分。更具体地，针对在设计能量E₀的测量，以及在E₀+ΔE的另外的测量，所述相位梯度相差

$g\left(E\right)-g\left(E_0\right)=\frac{E_0}{E_0+\mathrm{\ΔE}}g\left(E_0\right)-g\left(E_0\right)\≈\frac{\mathrm{\ΔE}}{E_0}g\left(E_0\right).$

由于要通过所提出的方法区分的所述梯度可以相差2π/每光栅周期，所述信噪比可能必须允许对以下(缠绕)相位梯度差异的区分

$\mathrm{\Δg}\≈-\frac{\mathrm{\ΔE}}{E_0}2\mathrm{\π}$

依赖于对象28，可以调谐所述方法中使用的能量水平E_-1、E₀、E₁之间的能量间距，以实现该目的。

如在上文和下文中描述的所述方法可以为在处理器30中被运行并被存储在存储器34中的计算机程序。所述计算机程序可以被存储在计算机可读介质中，例如软盘、硬盘、USB(通用串行总线)存储设备、RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)和EPROM(可擦除可编程只读存储器)。计算机可读介质也可以为数据通信网络，例如互联网，其允许下载程序代码。

尽管以在附图和前文的描述中详细图示并描述了本发明，这样的图示和描述应被视为示例性或示范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求书，在实践要求保护的本发明时，可以理解并实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且定语“一”或“一个”不排除复数。单个处理器或控制器或其他单元可以履行权利要求书中所记载的几个项目的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地组合这些措施。权利要求书中的任何附图标记都不应被解释对范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于校正差分相位图像数据(52)的方法，所述方法包括以下步骤：

接收利用处于不同能量水平(E_-1、E₀、E₁)的辐射采集的差分相位图像数据(52)，其中，所述差分相位图像数据(52)包括像素(60)，每个像素(60)具有针对每个能量水平(E_-1、E₀、E₁)的相位梯度值(62a、62b、62c)；

确定像素(60)的相位梯度值(62a、62b、62c)的能量相关行为(44a至44g)；

从所述像素(60)的所述相位梯度值(62a、62b、62c)和针对所述相位梯度值(62a、62b、62c)的能量相关性的模型，来确定针对所述像素(60)的经校正的相位梯度值(68)。

2.如权利要求1所述的方法，

其中，所述能量相关行为是通过将所述像素(60)的所述相位梯度值(62a、62b、62c)拟合到多个相位缠绕曲线(44a至44g)来确定的，每个缠绕曲线都与缠绕数相关联；

其中，所述像素(60)的所述缠绕数是通过确定具有所述像素(60)的所拟合的相位梯度值(62a、62b、62c)的最佳拟合的缠绕曲线(44a至44g)并且通过选择与所确定的缠绕曲线(44a至44g)相关联的所述缠绕数来确定的。

3.如权利要求2所述的方法，

其中，缠绕曲线(44a至44g)由与能量水平(E_-1、E₀、E₁)相关联的相位梯度值(42、46)表示；

其中，针对能量水平(E_-1、E₀、E₁)的缠绕曲线(44a至44g)的相位梯度值(42、46)与处于该能量水平的所述像素(60)的相位梯度值(62a、62b、62c)相拟合。

4.如权利要求3所述的方法，

其中，所述缠绕曲线(44a至44g)的所述相位梯度值(42、46)被确定为使得处于参考能量水平(E₀)的相位梯度值(42)相等。

5.如前述权利要求中的一项所述的方法，

其中，所述像素(60)具有衰减值(64)；

其中，所述方法包括以下步骤：

确定所述像素(60)处的所述衰减值(64)的所述梯度；

选择缠绕数的估计的区域；

将像素(60)的所述相位梯度值(62a、62b、62c)拟合到与所述估计的区域中的缠绕数相关联的多个缠绕曲线(44a至44g)。

6.如前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，所述经校正的相位梯度值(68)是通过利用所述相位(60)的所确定的缠绕数，来移动与参考能量水平(E₀)相关联的所述像素(60)的所述相位梯度值(62b)而确定的。

7.如前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，像素具有对应于至少三个能量水平(E_-1、E₀、E₁)的相位梯度值(62a、62b、62c)。

8.如前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，所述辐射为电磁辐射。

9.如前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，所述辐射的所述能量水平E_-1、E₀、E₁包括参考能量水平(E₀)以及与所述参考能量水平(E₀)相差8％至12％的两个相邻能量水平(E_-1、E₁)。

10.一种用于生成经校正的差分相位图像数据(66)的方法，所述方法包括以下步骤：

生成处于不同能量水平(E_-1、E₀、E₁)的辐射；

探测穿透感兴趣对象(28)的所生成的辐射；

从所探测到的辐射采集差分相位图像数据(52)；

利用所生成的差分相位图像数据(52)执行如权利要求1至9中的一项所述的方法的步骤。

11.如权利要求10所述的方法，

其中，所述差分相位图像数据是在相对于所述感兴趣对象的不同方向采集的；

其中，所述方法包括以下步骤：

从所述经校正的差分相位图像数据生成断层摄影图像数据。

12.一种用于校正差分相位图像数据(52)的计算机程序，所述计算机程序在由处理器(30)执行时，适于实施如权利要求1至11中的一项所述的方法的步骤。

13.一种存储有根据权利要求12所述的计算机程序的计算机可读介质(34)。

14.一种差分相位成像系统(10)包括：

辐射源(12)；

探测器(14)；以及

控制器(16)；

其中，所述辐射源(12)适于生成不同能量水平的辐射；

其中，所述探测器(14)适于探测被所述辐射穿透的感兴趣对象(28)的差分相位图像数据(52)；

其中，所述控制器(16)适于实施根据权利要求1至11中的一项所述的方法。

15.如权利要求14所述的差分相位成像系统(10)，

其中，所述差分相位成像系统为X射线CT系统(10)。