CN106687825A - 谱ct探测器中的基于窗口的谱测量 - Google Patents

Abstract

一种分辨器(118)，包括比较器(120、202₁、202₂、202₃、……、202_N)的集合、窗口宽度生成器(124、214、214₁、……、214_N)，以及参考信号生成器(122、212₁、212₂、212₃、……、212_N)的集合。响应于所述分辨器处于基于窗口的谱测量模式中，用于第一比较器的第一参考信号生成器生成参考信号，所述参考信号被供应给所述第一比较器并且与所述窗口宽度相加，其中，相加结果被供应给所述第二比较器。所述第一比较器将指示探测到的辐射的能量的脉冲的峰值高度与所供应的参考信号进行比较，并且产生指示所述峰值高度或所述参考信号中的哪个更大的第一输出。所述第二比较器将所述峰值高度与所供应的相加结果进行比较，并且产生指示所述峰值高度或相加结果中的哪个更大的第二输出。

Description

谱CT探测器中的基于窗口的谱测量

技术领域

下文总体上涉及光子计数探测器，并且具体应用于计算机断层摄影(CT)来进行描述；然而，下文还适用于其他成像模态。

背景技术

计算机断层摄影(CT)扫描器通常包括可旋转地安装到固定机架的旋转机架。旋转机架支撑X射线管并且关于纵轴或Z轴围绕检查区域旋转。探测器阵列被定位为跨检查区域与X射线管相对。X射线管被配置为发射穿过检查区域(以及检查区域上的目标或对象的部分)并撞击在探测器阵列上的辐射。探测器阵列包括探测器像素的一维或二维阵列，所述探测器像素探测辐射并产生指示其的信号。每个像素传达对应的信号以用于进一步处理。重建器重建所述信号，从而产生体积图像。

针对谱CT，探测器像素能够包括直接转换材料，所述直接转换材料被设置在阴极与阳极之间，跨阴极与阳极施加有电压。光子碰撞阴极，将能量传递到直接转换材料中的电子，这创建了电子/空穴对，其中，电子朝向阳极漂移。阳极产生由探测器阵列输出的电信号。脉冲整形器处理所述信号并产生具有指示探测到的辐射的能量的峰值高度的脉冲。分辨器利用比较器将这些高度与能量阈值的集合进行比较。针对每个阈值，计数器对脉冲高度跨阈值的次数进行计数。分箱器将计数分箱在能量范围中。分解器将经分箱的数据分解为例如谱分量。重建器重建谱分量。

例如使用Alvarez-Macovsky分解的对测量的光子计数数据的基于前向模型的评价技术要求对探测器像素的探测器响应的准确估计，即，针对不同的单个激励能量，要求吸收的能量的谱。使用针对探测器像素的光子计数读出通道，能够通过区分利用可获得的比较器中的一个获得的阈值扫描来获得探测器响应。遗憾的是，这种测量是高度嘈杂的，这是因为区分放大了阈值扫描数据内的固有噪声。例如，离散的区分隐含对两个在统计上独立的嘈杂泊松随机变量的相减，使得得到的方差等于个体方差的总和。

通过使用两个不同的比较器，能够实施基于窗口的谱测量。通过测量在由两个比较器定义的能量窗口内的(泊松分布的)计数，得到的噪声被显著降低，至少因为在窗口内的计数数量比高于阈值中的一个的计数数量小得多。然而，两个比较器之间的增益不匹配导致跨所有阈值水平的范围变化的窗口宽度或者将不是恒定的窗口宽度。因此，测量要求显著的校正，导致复杂的测量流程。

本文描述的各方面解决了上述问题和其他问题。

发明内容

在一方面中，成像系统的探测器阵列信号处理器包括分辨器。所述分辨器包括：比较器的集合；窗口宽度生成器，其生成用于基于窗口的谱测量的窗口宽度；以及参考信号生成器的集合，每个参考信号生成器对应于所述比较器中的不同的一个，所述参考信号生成器生成不同的参考信号。响应于所述分辨器处于基于窗口的谱测量模式中，用于第一比较器的第一参考信号生成器生成参考信号，所述参考信号被供应给所述第一比较器，并且与所述窗口宽度相加，其中，相加结果被供应给所述第二比较器。所述第一比较器将指示探测到的辐射的能量的脉冲的峰值高度与所供应的参考信号进行比较，并且产生指示所述峰值高度或所述参考信号中的哪个更大的第一输出。所述第二比较器将所述峰值高度与所供应的相加结果进行比较，并且产生指示所述峰值高度或相加结果中的哪个更大的第二输出。

在另一方面中，一种方法包括顺序地接收多个脉冲，接收用于基于窗口的谱测量的窗口宽度，并且接收针对第一比较器的参考信号的集合，其中，每个脉冲具有指示不同的探测到的辐射的能量的峰值高度。所述方法还包括将所述脉冲提供给所述第一比较器并顺序地将所述集合的所述参考信号中的每个提供给所述第一比较器，并且将所述脉冲提供给第二比较器并顺序地将被添加到所述窗口宽度的所述参考信号中的每个提供给第二比较器。所述方法还包括对所述第一比较器的第一输出超过所述参考信号的第一次数进行计数，并且对所述第二比较器的第二输出超过被添加到所述窗口宽度的所述参考信号的第二次数进行计数。所述方法还包括通过确定针对对应的参考信号的所述第一次数与所述第二次数之间的差异来确定针对不同的参考信号中的每个的基于窗口的谱测量结果。

在另一方面中，一种方法包括顺序地接收多个脉冲，接收用于基于窗口的谱测量的窗口宽度，并且接收针对第一比较器的参考信号的集合，每个脉冲具有指示不同的探测到的辐射的能量的峰值高度。所述方法还包括将所述脉冲提供给第一比较器并顺序地将所述集合的所述参考信号中的每个提供给所述第一比较器，并且将所述脉冲提供给第二比较器并顺序地将被添加到所述窗口宽度的所述参考信号中的每个提供给所述第二比较器。所述方法还包括对所述第一比较器的第一输出超过所述参考信号的第一次数进行计数，并且对所述第二比较器的第二输出超过被添加到所述窗口宽度的所述参考信号的第二次数进行计数。所述方法还包括基于所述基于窗口的谱测量结果来校准所述第一比较器或所述第二比较器中的至少一个的能量阈值。

附图说明

本发明可以采取各种部件和部件布置的形式，以及各种步骤和步骤的安排的形式。附图仅出于图示优选实施例的目的，而不应被解释为对本发明的限制。

图1示意性图示了具有被配置为在基于窗口的谱测量模式中操作的分辨器的范例成像系统。

图2示意性图示了在非基于窗口的谱测量模式中的分辨器的范例。

图3示意性图示了在基于窗口的谱测量模式中的分辨器的范例。

图4图示了用于进行基于窗口的谱测量的范例方法。

图5示意性图示了具有N个比较器的分辨器的范例。

图6示出了其中在单次测量中校准多个阈值通道的实施例。

具体实施方式

首先参考图1，示意性图示了诸如计算机断层摄影(CT)扫描器的成像系统100。

成像系统100包括固定机架102和由固定机架102可旋转地支撑的旋转机架104。旋转机架104关于纵轴或Z轴108围绕检查区域106旋转。辐射源110发射穿过检查区域106和被定位在检查区域106中的对象或目标的部分的电离(X射线)辐射。

探测器阵列112相对于辐射源110以角度弧对着检查区域106。探测器阵列112包括光子计数像素的一维或二维阵列，所述光子计数像素包括直接转换材料，例如，碲化镉(CdTe)、碲锌镉(CZT)、硅(Si)、砷化镓(GaAs)和/或其他直接转换材料。探测器阵列112探测穿过检查区域106的辐射并生成指示所述辐射的能量的电信号。

预处理器114处理该信号。在一个实例中，处理包括放大电信号。在变型中，预处理器114被省略。脉冲整形器116接收经放大的(或未经放大的)电信号并生成具有指示探测到的辐射的能量的峰值高度或峰值幅度的脉冲(例如，电压、电流等)。

分辨器118包括多个比较器120、对应的参考信号生成器122、一个或多个窗口宽度生成器124，以及控制器126。比较器120基于脉冲的峰值高度和由对应的参考信号生成器122生成的相应参考信号(能量水平)来对脉冲进行能量分辩。所图示的分辨器118被配置为在至少基于窗口的谱测量模式中操作。在该模式中，执行阈值扫描，其中，当参考信号水平被扫掠通过时，针对多个不同的参考信号水平中的每个，针对两个不同的比较器120之间的能量窗口采取测量结果。如下文更加详细描述的，控制器126控制分辨器118，使得针对特定阈值水平的基于窗口的谱测量，参考信号生成器122中的单个参考信号生成器生成由比较器120中的至少两个使用的单个参考信号，并且窗口宽度生成器124确定其间的窗口宽度。

计数器128针对每个能量范围对落入所述能量范围内的脉冲的数量进行计数。

当分辨器118处于基于窗口的谱测量模式中时，基于窗口的谱测量结果确定器130确定基于窗口的谱测量结果。如在下文更加详细地描述的，在一个实例中，测量结果是通过两个比较器120的计数值的差异来确定的。通过使用单个参考信号生成器122和窗口宽度生成器124，而不是使用针对两个比较器120的两个不同的参考信号生成器122，参考信号生成器122之间的性能差异偏移和增益不匹配被减轻，并且窗口宽度被良好定义。因此，基于窗口的谱测量结果非常适于采用探测器像素的响应的估计的能量分量分解。此外，所述谱测量结果非常适于校准比较器120中的每个的阈值能量水平。针对校准，基于针对比较器120的不同对的测量结果来检查和调谐针对比较器120中的每个的能量阈值水平。

分箱器132将计数以及因此探测到的辐射能量分箱或分配给能量窗口，从而能量解析探测到的辐射。

分解器134分析经能量解析的探测到的辐射。例如，分解器134可以将经能量解析的探测到的辐射分解成光电分量、康普顿散射分量，和/或其他分量。合适的分解方法的范例在Alvarez等人的“Energy-selective reconstructions in x-ray computerizedtomography”(Phys.Med.Biol，1976年，第21卷，第733-744页)中进行了描述。基于窗口的谱测量结果和/或指示探测器阵列112的响应的其他信息能够与该方法一起使用。本文也预期了其他方法。

要认识到，分解器134能够利用(一个或多个)计算机处理器(例如，微处理器、中央处理单元等)来实施，所述(一个或多个)计算机处理器运行被编码或被嵌入在诸如物理存储器的计算机可读存储介质(其不包括瞬态介质)上的(一个或多个)计算机可读指令。额外地或备选地，(一个或多个)计算机可读指令中的至少一个由载波、信号或其他非计算机可读存储介质瞬态介质来承载。

要认识到，在一些实施例中，预处理器114、整形器116、分辨器118、计数器128、分箱器132、基于窗口的谱测量结果确定器130、分解器134被认为是探测器阵列信号处理器。

重建器136重建经分解的分量中的一个或多个，从而产生谱体积图像数据。备选地，组合并重建经分解的分量以产生非谱体积图像数据。诸如卧榻的对象支撑物138将目标或对象支撑在检查区域106中。这包括在对象或目标的扫描之前、期间和/或之后对目标或对象进行定位。

计算系统充当操作者控制台140，并且包括诸如显示器的输出设备和诸如键盘、鼠标等的输入设备。驻留在控制台140上的软件允许操作者与系统100交互。这可以包括选择成像协议、初始化扫描、调用比较器校准例程等。

图2和图3示意性图示了与整形器116和计数器128连接的分辨器118的非限制性范例。

出于简洁和清楚的目的，结合三个比较器120来讨论该范例。在一个实例中，这种能量水平包括对应于至少两个不同的能量水平(例如，低能量水平和高能量水平)的能量水平，例如，光电效应和康普顿散射、噪底等。然而，应当理解，在其他实施例中，本文预期其他能量水平，包括超过三个能量水平。例如，图5图示了具有针对N个不同的能量水平的N个比较器120的变型。

N个比较器120包括多个比较器202₁、202₂和202₃，每个比较器包括第一输入端子204₁、204₂和204₃、第二输入端子206₁、206₂和206₃，以及输出端子208₁、208₂和208₃。参考信号生成器122包括多个参考信号生成器212₁、212₂、和212₃。第一输入端子204₁、204₂和204₃中的每个与整形器116的输出端子210电通信。第二输入端子206₁、206₂和206₃中的每个与相应参考信号生成器212₁、212₂、和212₃电通信。

备选地，生成器212₁、212₂和212₃中的每个能够独立于其他参考信号生成器212₁、212₂、和212₃而生成多个不同的参考信号中的一个。类似于由脉冲整形器116所生成的脉冲，参考信号是诸如电压、电流等的电信号。在一个实例中，参考信号生成器212₁、212₂、和212₃包括数模转换器(DAC)，所述DAC产生毫伏范围中的电压，其对应于特定的kV水平。kV水平能够通过对应的毫伏设置以十分之一kV(例如，0.5kV、1.0kV等)的步幅或以更大的步幅进行增大和/或减小。

比较器202₁、202₂和202₃分别将来自整形器116的脉冲的峰值高度与由参考信号生成器212₁、212₂和212₃生成的对应的参考信号进行比较，并且输出指示这两个信号(即，脉冲信号或参考信号)中哪个具有更大的幅度的信号。参考信号中的每个对应于不同的已知能量水平或阈值。通过非限制性范例的方式，来自参考信号生成器212₂的参考信号可以对应于80kV，而参考信号生成器212₃可以对应于120kV。本文也预期其他kV值。

窗口宽度生成器124包括窗口宽度生成器214，其能够生成针对特定谱测量的预定窗口宽度，并且能够在测量之间维持或改变宽度。类似于由脉冲整形器116生成的脉冲，窗口宽度是诸如电压、电流等的电信号。类似于参考信号生成器212₁、212₂、和212₃，窗口宽度生成器214可以包括DAC，所述DAC产生毫伏范围中的电压。然而，在该实例中，电压对应于特定的kV步幅。步幅能够小至十分之一kV(例如，0.5kV、1.0kV等)。

第一开关216₂驻留在第二输入端子206₂与参考信号生成器212₂之间。第一开关216₂被配置为将第二输入端子206₂在参考信号生成器202₂与窗口宽度生成器214之间进行切换。第二开关218₃驻留在第二输入端子206₃与窗口参考信号宽度生成器214之间。第二开关218₃被配置为打开和关闭在第二输入端子206₃与窗口宽度生成器214之间的电连接。

控制器126控制参考信号生成器212₁、212₂和212₃、窗口宽度生成器214，以及开关216₂和218₃。这种控制可以包括控制参考信号生成器212₁、212₂和212₃来生成针对比较器202₁、202₂和202₃的特定阈值能量水平，针对阈值扫描循环通过用于比较器202₁、202₂和202₃中的一个或多个的预定参考信号的集合，生成特定的窗口宽度，改变窗口宽度，切入和切出基于窗口的谱测量模式等。

计数器128包括多个子计数器220₁、220₂和220₃。多个子计数器220₁、220₂和218₃分别与比较器202₁、202₂和202₃的输出端子208₁、208₂和208₃电通信。多个子计数器220₁、220₂和220₃中的每个每当脉冲的峰值高度大于对应的参考信号时基于比较器202₁、202₂和202₃的输出来对计数值进行增大，所述比较器202₁、202₂和202₃的所述输出指示脉冲的峰值高度是否大于对应的参考信号。

利用图2中示出的位置中的开关216₂和218₃(其中，开关216₂将第二输入部206₂电连接到参考信号生成器212₂，并且将第二输入部206₂与窗口宽度生成器214断开电连接，并且开关218₃将第二输入部206₃与窗口宽度生成器214断开电连接)，分辨器118在非基于窗口的谱测量模式中操作。

图3示出了处于基于窗口的谱测量模式中的分辨器118的范例。为此，开关216₂将第二输入部206₂与窗口宽度生成器214电连接，并且将第二输入部206₂与参考信号生成器212₂断开电连接，并且开关218₃将第二输入部206₃和参考信号生成器212₃电连接到窗口宽度生成器214。

当窗口宽度生成器214生成宽度“w1”的窗口并且参考信号生成器212₃生成具有水平“n1”的参考信号时，应用到比较器202₃的参考信号为“n1”，并且应用到比较器202₂的参考信号为“n1+w1”。能够通过控制应用到比较器202₃的参考信号来针对比较器202₂和202₃两者同时改变参考信号水平。当参考信号从“n1”改变到“n2”(例如，“n2”＞“n1”或“n2”＜“n1”)时，应用到比较器202₂的参考信号为“n2+w1”。

由于相同的参考信号参考信号生成器212₃生成针对比较器202₂和202₃两者的参考信号，因此针对比较器202₂和202₃两者的参考信号经历相同的参考信号生成器增益和偏移。此外，窗口宽度“w”不会由于两个不同的参考信号生成器之间的不同的参考信号生成器增益中的差异而变化。在窗口宽度从“w1”改变到“w2”(例如，“w2”＞“w1”或“w2”＜“w1”)时，应用到比较器202₂的参考信号为“n1+w2”。

针对在阈值扫描期间应用的每个参考信号，子计数器220₂和子计数器220₃累积相应计数值。基于窗口的谱测量结果确定器130通过计算子计数器220₂与子计数器220₃的累积的计数值之间的差异值(例如，子计数器220₂的计数值小于子计数器220₃的计数值)来确定窗口宽度内的计数的数量。计数值表示相关的测量值，这是因为它们是在相同的测量周期内采取的。

再一次，图3的范例并非限制性的。亦即，在另一实施例中，可以存在多于三个比较器120。此外，比较器120的不同对能够被用于基于窗口的谱测量。此外，多个单个对的比较器120能够被用于基于窗口的谱测量。针对不同对和/或额外的比较器120，能够如图2和图3所示电连接和利用比较器120。

图4图示了用于采集基于窗口的谱测量结果以用于分解采集到的数据的方法。

要认识到，本文描述的方法中的动作的顺序并非限制性的。这样一来，本文中预期其他顺序。此外，可以省略一个或多个动作和/或可以包括一个或多个额外的动作。

在402处，激活基于窗口的谱测量模式。

在404处，如本文所描述的，设置预定窗口宽度。

在406处，如本文所描述的，使用相同的参考信号生成器122来针对两个比较器120设置当前参考能量阈值水平。

在408处，如本文所描述的，计数器128针对两个比较器120中的每个进行计数。

在410处，通过确定针对比较器120中的每个的计数值中的差异来确定基于窗口的谱测量结果。

在412处，确定是否存在下一参考信号水平。

响应于存在另一参考信号水平，重复动作406-410，其中，当前阈值水平被设置到下一阈值水平。

响应于不存在另一参考信号水平，在414处，将基于窗口的谱测量结果被传达给分解器134，所述分解器134使用基于窗口的谱测量结果作为针对探测器的响应的估计来分解经分箱的计数。

以上至少部分可以经由一个或多个处理器来实施，所述一个或多个处理器运行被编码或被嵌入在诸如物理存储器的计算机可读存储介质上的一个或多个计算机可读指令，所述计算机可读指令令一个或多个处理器执行各种动作和/或其他功能和/或动作。额外地或备选地，一个或多个处理器能够运行由诸如信号或载波的瞬态介质承载的指令。

在变型中，维持参考信号生成器122的参考信号水平，并且窗口宽度生成器124改变窗口宽度。这允许表征窗口宽度。

图5示出了其中N个比较器120包括比较器202₁、202₂、202₃、……、202_N(其中，N是正整数)的范例。比较器202₁、202₂、202₃、……、202_N分别具有N个第一输入部204(包括第一输入部204₁、204₂、204₃、……、204_N)和N个输出部208(包括输出部208₁、208₂、208₃、……、208_N)。窗口宽度生成器124包括窗口宽度生成器214(包括窗口宽度生成器214₁、214₂、214₃、……、214_N)。

参考信号生成器122包括N个参考信号生成器212(包括参考信号生成器212₁、212₂、212₃、……、212_N)。第一开关216(包括第一开关216₁、216₂、216₃、……、216_N，)将N个第二输入部206₁、206₂、206₃、……、206_N连接到参考信号生成器212₁、212₂、212₃、……、212_N或者窗口宽度生成器214₁、214₂、214₃、……、214_N-1。第二开关(包括第二开关218₁、218₂、218₃、……、218_N)处于窗口宽度生成器214₁、214₂、214₃、……、214_N-1与N个参考信号生成器212₁、212₂、212₃、……、212_N之间。

在图5中，出于清楚的目的，单个窗口宽度生成器214被示为位于比较器202中的每个之间，并且窗口宽度生成器214串联。利用所述配置，针对比较器202₁和202₃的基于窗口的谱测量能够使用窗口宽度生成器214₁、214₂或214₁和214₂两者来设置窗口宽度。

在图5的变型中，针对比较器120的每个对利用单个且不同的窗口宽度生成器124。在任一实例中，基于窗口的谱测量结果能够由分解器134使用和/或被用于校准针对比较器120中的每个的参考信号生成器122中的每个的阈值水平。

在图5的另一变型中，比较器120中的至少一个未被配置用于基于窗口的谱测量，类似于图3的比较器202₁。

在另一实施例中，在单次测量(而不是顺序的多次测量)中校准全部N个阈值通道。例如，在一个实例中，针对N个阈值中的每个，将具有逻辑电路的比较器120中的两个与窗口宽度生成器124中的N个一起使用。由参考生成器122中的一个提供针对两个比较器120中的第一个的参考信号。而针对两个比较器120中的第二个的参考信号是该参考信号与由N个窗口宽度生成器124提供的窗口宽度的总和。

利用逻辑电路，仅在两个比较器120中的第一个跳变(trip)而比较器120中的第二个未跳变时对事件进行计数。利用该配置，仅在由窗口宽度生成器124定义的窗口内的计数被记录。此外，切换网络能够被用于允许出于校准目的的基于窗口的谱测量(涉及两个比较器和逻辑电路)或者正常操作(涉及两个比较器中的仅第一个而不需要逻辑电路，即，只要两个比较器中的第一个跳变时就记录计数)。

为了得到针对所有N个通道的可比较的谱，由N个窗口宽度生成器124提供的窗口宽度彼此类似。这可以通过根据控制窗口宽度的DAC值表征窗口宽度并且存储得到非常类似的窗口宽度值的那些DAC值来实现一次。为了得到足够类似的窗口宽度，利用较大数量的位元(例如，6位元)来实施DAC，使得最不显著的位元(LSB)对应于例如想要的窗口宽度的1/64(能够排除0宽度)。

图6示出了其中在单次测量而不是顺序的多次测量中校准多个(例如，至少两个，所有的等)阈值通道的实施例。在该范例中，比较器202由两个比较器替换。例如，202₁由202₁₁和202₁₂替换，202₂由202₂₁和202₂₂替换、……、202_N由202_N1和202_N2替换。比较器202₁₂和202₂₂、……、202_N2的输入通道的第一集合直接电连接到整形器116的输出部。开关702₁、702₂、……、702_N的第一集合分别将整形器116的输出部与比较器202₁₁和202₂₁、……、202_N1的第一输入通道的集合进行电连接和断开电连接。

比较器202₁₂和202₂₂、……、202_N2的输入通道的第二集合分别电连接到参考信号生成器212₁、212₂、……、212_N。比较器202₁₁和202₂₁、……、202_N1的输入通道的第二集合分别电连接到窗口宽度生成器214₁、214₂、……、214_N。开关704₁、704₂、……、704_N的第二集合分别将窗口宽度生成器214₁、214₂、……、214_N与参考信号生成器212₁、212₂、……、212_N进行电连接和断开电连接。逻辑电路包括子逻辑电路706₁、706₂、……、706_N。开关708₁、708₂、……、708_N的第三集合将比较器202₁₁和202₂₁、……、202_N1的输出部与子逻辑电路706₁、706₂、……、706_N进行电连接和断开电连接。比较器202₁₂和202₂₂、……、202_N2的输出部电连接到子逻辑电路706₁、706₂、……、706_N。

针对校准，开关702₁、702₂、……、702_N的第一集合被闭合且将整形器116的输出部与比较器202₁₁和202₂₁、……、202_N1电连接。开关704₁、704₂、……、704_N的第二集合被闭合且将窗口宽度生成器214₁、214₂、……、214_N与参考信号生成器212₁、212₂、……、212_N电连接。开关的第三集合708₁、708₂、……、708_N被闭合且将比较器202₁₁、202₂₁、……、202_N1的输出部与子逻辑电路706₁、706₂、……、706_N电连接。在该配置中，仅当脉冲具有这样的高度时逻辑电路700才输出脉冲：所述高度不大于参考信号生成器212₁、212₂、……、212_N的值加上窗口宽度生成器214₁、214₂、……、214_N的值，并且大于参考信号生成212₁、212₂、……、212_N的值，换言之，所述高度在这两个水平之间。

针对非校准(或正常)操作，开关702₁、702₂、……、702_N的第一集合被断开且将整形器116的输出部与比较器202₁₁和202₂₁、……、202_N1断开电连接。开关704₁、704₂、……、704_N的第二集合被断开且将窗口宽度生成器214₁、214₂、……、214_N与参考信号生成器212₁、212₂、……、212_N断开电连接。开关708₁、708₂、……、708_N的第三集合被断开且将比较器202₁₁、202₂₁、……、202_N1的输出部与子逻辑电路706₁、706₂、……、706_N断开电连接。在该配置中，比较器202₁₁和202₂₁、……、202_N1的第一集合被停用，并且逻辑电路700输出比较器202₁₂和202₂₂、……、202_N2的输出。

为了得到针对所有N个通道的可比较的谱，由N个窗口宽度生成器124提供的窗口宽度彼此类似。这可以通过根据控制窗口宽度的DAC值表征窗口宽度并存储得到非常类似的窗口宽度值的那些DAC值来实现一次。为了得到足够类似的窗口宽度，利用较大数量的位元(例如，6位元)来实施DAC，使得最不显著的位元(LSB)对应于例如想要的窗口宽度的1/64(能够排除0宽度)。

可以在空气扫描期间进行基于窗口的谱测量，其目的是确定在给定X射线能量处针对每个像素的探测器响应。为此，能够使用多个K边缘滤波器(例如，针对89keV的Pb、针对60keV的Gd)。测量进行的频率例如取决于探测器响应的稳定性。此外，谱测量结果也能够用于在定期维护会话期期间进行管和探测器表征。在该实例中，并不使用K边缘滤波器。也可以使用或不使用在固定能量处进行辐照的放射源。

已经参考优选实施例描述了本发明。他人在阅读和理解了前面的具体描述后可以想到修改和变化。本发明旨在被解释为包括所有这样的修改和变化，只要它们落入权利要求书或其等价方案的范围内。

Claims (20)

1.一种成像系统(100)的探测器阵列信号处理器，包括：

分辨器(118)，其包括：

比较器(120、202₁、202₂、202₃、……、202_N)的集合；

窗口宽度生成器(124、214、214₁、……、214_N)，其被配置为生成用于基于窗口的谱测量的窗口宽度；以及

参考信号生成器(122、212₁、212₂、212₃、……、212_N)的集合，每个参考信号生成器对应于所述比较器中的不同的一个，所述参考信号生成器被配置为生成不同的参考信号；

其中，响应于所述分辨器处于基于窗口的谱测量模式中，用于第一比较器的第一参考信号生成器被配置为生成第一参考信号，所述第一参考信号被供应给所述第一比较器并且与所述窗口宽度相加以创建第二参考信号，所述第二参考信号要被供应给所述第二比较器，

其中，所述第一比较器被配置为将指示探测到的辐射的能量的脉冲的峰值高度与所述第一参考信号进行比较，并且产生指示所述峰值高度或所述第一参考信号中的哪个更大的第一输出；并且

其中，所述第二比较器被配置为将所述峰值高度与所述第二参考信号进行比较，并且产生指示所述峰值高度或所述第二参考信号中的哪个更大的第二输出。

2.根据权利要求1所述的探测器阵列信号处理器，还包括：

整形器(116)，其被配置为处理由直接转换探测器像素响应于所述直接转换探测器像素探测到由所述成像系统发射的辐射而产生的信号，并且生成所述脉冲。

3.根据权利要求2所述的探测器阵列信号处理器，还包括：

预处理器(114)，其被配置为放大由所述直接转换探测器像素产生的所述信号，其中，所述整形器被配置为处理经放大的信号。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的探测器阵列信号处理器，还包括：

计数器(128、220₁、220₂、220₃、……、220_N)，其被配置为响应于所述峰值高度超过所述第一参考信号而增大第一计数值，并且响应于所述峰值高度超过所述第二参考信号而增大第二计数值。

5.根据权利要求4所述的探测器阵列信号处理器，还包括：

控制器(126)，其被配置为调用所述第一参考信号生成器以扫掠通过不同的参考信号的集合，每个不同的参考信号被顺序地供应给所述第一比较器，并且每个不同的参考信号顺序地与所述窗口宽度相加，其中，相加结果被顺序地供应给所述第二比较器，

其中，所述计数器被配置为响应于所述峰值高度分别超过所述不同的参考信号中的每个而针对所述集合的所述不同的参考信号中的每个分别增大所述第一计数值，并且

其中，所述计数器被配置为响应于所述峰值高度分别超过与所述窗口宽度相加的所述不同的参考信号中的每个而针对所述集合的所述不同的参考信号中的每个分别增大所述第二计数值。

6.根据权利要求5所述的探测器阵列信号处理器，还包括：

基于窗口的谱测量结果确定器(130)，其被配置为通过计算针对所述第二比较器的计数值与针对所述第一比较器的计数值之间的差异来确定基于窗口的谱测量结果。

7.根据权利要求6所述的探测器阵列信号处理器，其中，响应于所述分辨器未处于所述基于窗口的谱测量模式中，所述第一参考信号生成器被配置为将第三参考信号供应给所述第一比较器，所述第一比较器被配置为生成第三输出，并且第二参考信号生成器被配置为生成不同的第四参考信号并且将所述不同的第四参考信号供应给所述第二比较器，所述第二比较器被配置为生成第四输出，并且所述计数器被配置为对多个不同的输入脉冲的峰值高度超过所述第三参考信号的次数和所述多个不同的输入脉冲的所述峰值高度超过所述第三参考信号的次数进行计数。

8.根据权利要求7所述的探测器阵列信号处理器，还包括：

分箱器(132)，其被配置为将针对所述第三参考信号的所述计数和针对所述第四参考信号的所述计数分箱到对应的能量范围中。

9.根据权利要求8所述的探测器阵列信号处理器，还包括：

分解器(134)，其被配置为使用所述基于窗口的谱测量结果将经分箱的计数分解为不同的能量分量。

10.根据权利要求9所述的探测器阵列信号处理器，其中，所述不同的能量分量包括对应于第一能量的第一能量分量和对应于第二能量的第二能量分量，其中，所述第一能量大于所述第二能量。

11.根据权利要求9所述的探测器阵列信号处理器，还包括：

重建器(136)，其被配置为重建所述第一能量分量并生成对应于所述第一能量分量的第一图像，并且重建所述第二能量分量并生成对应于所述第二能量分量的第二图像。

12.根据权利要求5至11中的任一项所述的探测器阵列信号处理器，其中，所述控制器被配置为维持所述第一参考信号并且调用所述基于窗口的谱测量结果确定器来改变所述窗口宽度的值。

13.根据权利要求1至5中的任一项所述的探测器阵列信号处理器，其中，所述控制器被配置为基于所述基于窗口的谱测量结果来校准所述第一比较器的能量阈值。

14.一种方法，包括：

顺序地接收多个脉冲，每个脉冲具有指示不同的探测到的辐射的能量的峰值高度；

接收用于基于窗口的谱测量的窗口宽度；

接收针对第一比较器的参考信号的集合；

将所述脉冲提供给第一比较器，并且顺序地将所述集合的所述参考信号中的每个提供给所述第一比较器；

将所述脉冲提供给第二比较器，并且顺序地将被添加到所述窗口宽度的所述参考信号中的每个提供给第二比较器；

对所述第一比较器的第一输出超过所述参考信号的第一次数进行计数；

对所述第二比较器的第二输出超过被添加到所述窗口宽度的所述参考信号的第二次数进行计数；并且

通过确定针对对应的参考信号的第一数量与第二数量之间的差异来确定针对不同的参考信号中的每个的基于窗口的谱测量结果。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括：

在使用光子计数探测器的响应的估计对光子计数数据的分解中采用所述基于窗口的谱测量结果。

16.根据权利要求14至15中的任一项所述的方法，其中，参考信号的所述集合对应于kV值并且以十分之一kV的量级的增量增加。

17.根据权利要求15至16中的任一项所述的方法，还包括：

基于一步幅来改变所述窗口宽度的值，其中，所述步幅对应于预定kV值并且以十分之一kV的量级的增量增加。

18.根据权利要求15至17中的任一项所述的方法，还包括：

针对所述比较器中的所有比较器来确定基于窗口的谱测量结果。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：

利用对应的基于窗口的谱测量结果来校准比较器的能量阈值。

20.一种方法，包括：

顺序地接收多个脉冲，每个脉冲具有指示不同的探测到的辐射的能量的峰值高度；

接收用于基于窗口的谱测量的窗口宽度；

接收针对第一比较器的参考信号的集合；

将所述脉冲提供给所述第一比较器，并且顺序地将所述集合的所述参考信号中的每个提供给所述第一比较器；

将所述脉冲提供给第二比较器，并且顺序地将被添加到所述窗口宽度的所述参考信号中的每个提供给所述第二比较器；

对所述第一比较器的第一输出超过所述参考信号的第一次数进行计数；

对所述第二比较器的第二输出超过被添加到所述窗口宽度的所述参考信号的第二次数进行计数；并且

基于所述基于窗口的谱测量结果来校准所述第一比较器的能量阈值。