CN109459452B - 有效原子序数计算方法、装置和存储介质 - Google Patents

有效原子序数计算方法、装置和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种有效原子序数计算方法、装置和存储介质。该方法包括：基于目标X射线扫描设备，确定待测物质在第一射线能量对应的第一目标衰减值以及第二射线能量对应的第二目标衰减值，其中第一射线能量低于第二射线能量；基于预设有效原子序数计算公式，根据第一目标衰减值、第二目标衰减值、计算参数对应的目标参数值以及纯水对应的有效原子序数，确定待测物质对应的有效原子序数，其中目标参数值根据与目标X射线扫描设备对应的样本数据预先对计算参数进行校准确定。通过本发明实施例的技术方案，可以提高有效原子序数计算的准确度。

Description

有效原子序数计算方法、装置和存储介质
技术领域
本发明实施例涉及医疗领域，尤其涉及一种有效原子序数计算方法、装置和存储介质。
背景技术
原子序数是指在元素周期表中的序号，用于反映原子核的电荷数。当X射线与化合物或混合物进行相互作用时，可以等效为X射线与某种单质进行相互作用，这种等效的单质的原子序数就是化合物或混合物的有效原子序数。在不同的领域中，往往可以通过计算物质的有效原子序数来识别不同的物质。
目前，在计算物质的有效原子序数时，通常将已知元素(原子序数为整数)在不同能量衰减系数的比值与有效原子序数之间的对应关系拟合成一条曲线，将待测物质在不同能量衰减系数的比值代入拟合的曲线中，便可确定待测物质对应的有效原子序数。
现有的拟合曲线方式计算有效原子序数是由元素的理论值拟合而成，然而实际计算中还受到X射线扫描设备不同、物质成分多样性等因素影响结果存在较大误差导致准确度较低，并且该方法参数调节不方便。可见当前急需一种可以准确地计算有效原子序数的方法。
发明内容
本发明实施例提供了一种有效原子序数计算方法、装置和存储介质，以提高有效原子序数计算的准确度。
第一方面，本发明实施例提供了一种有效原子序数计算方法，包括：
基于目标X射线扫描设备，确定待测物质在第一射线能量对应的第一目标衰减值以及第二射线能量对应的第二目标衰减值，其中所述第一射线能量低于所述第二射线能量；
基于预设有效原子序数计算公式，根据所述第一目标衰减值、所述第二目标衰减值、计算参数对应的目标参数值以及纯水对应的有效原子序数，确定所述待测物质对应的有效原子序数，其中所述目标参数值根据与所述目标X射线扫描设备对应的样本数据预先对所述计算参数进行校准确定。
第二方面，本发明实施例还提供了一种有效原子序数计算装置，包括：
目标衰减值获取模块，用于基于目标X射线扫描设备，确定待测物质在第一射线能量对应的第一目标衰减值以及第二射线能量对应的第二目标衰减值，其中所述第一射线能量低于所述第二射线能量；
有效原子序数确定模块，用于基于预设有效原子序数计算公式，根据所述第一目标衰减值、所述第二目标衰减值、计算参数对应的目标参数值以及纯水对应的有效原子序数，确定所述待测物质对应的有效原子序数，其中所述目标参数值根据与所述目标X射线扫描设备对应的样本数据预先对所述计算参数进行校准确定。
第三方面，本发明实施例还提供了一种设备，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明任意实施例所提供的有效原子序数计算方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任意实施例所提供的有效原子序数计算方法。
本发明实施例通过将待测物质的第一目标衰减值、第二目标衰减值和计算参数对应的目标参数值代入预设有效原子序数计算公式中，从而可以更加快速地确定待测物质对应的有效原子序数，使得计算过程更加便捷。并且计算参数对应的目标参数值是通过根据目标X射线扫描设备对应的样本数据对计算参数进行校准后确定的，从而可以准确地确定在目标X射线扫描设备下计算参数对应的目标参数值，相比于直接利用计算参数对应的元素理论值来计算有效原子序数而言，可以大大提高有效原子序数计算的准确度，以便于更加准确地识别物质。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种有效原子序数计算方法的流程图；
图2是本发明实施例二提供的一种有效原子序数计算方法的流程图；
图3是本发明实施例三提供的一种有效原子序数计算装置的结构示意图；
图4是本发明实施例四提供的一种设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种有效原子序数计算方法的流程图，本实施例可适用于计算物质对应的有效原子序数的情况，尤其是可以用于结石成分分析系统中计算相应物质对应的有效原子序数的场景，同时也可以用于真假痛风鉴别系统中计算相应物质对应的有效原子序数的应用场景中。该方法可以由有效原子序数计算装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式来实现，集成于用于识别物质的设备中。该方法具体包括以下步骤：
S110、基于目标X射线扫描设备，确定待测物质在第一射线能量对应的第一目标衰减值以及第二射线能量对应的第二目标衰减值。
其中，X射线扫描设备可以是指用于对物质进行X射线扫描的医疗设备，比如电子计算机断层扫描设备(Computed Tomography，简称CT)、数字化直接成像系统(DigitalRadiography，简称DR)、PET/CT(Positron Emission Tomography，正电子发射断层显像)等设备。本实施例中的目标X射线扫描设备是指对待测物质进行扫描所使用的X射线扫描设备。待测物质可以是指需要计算有效原子序数的任意物体。第一射线能量和第二射线能量均是指目标X射线扫描设备中的单能量扫描射线的能量值。本实施例中的第一射线能量低于第二射线能量。示例性地，第二射线能量与第一射线能量的差值大于10keV，以便可以更加准确地确定分别对应的第一目标衰减值和第二目标衰减值。第一目标衰减值可以用于表征在利用第一照射能量对待测物质进行扫描时，获得的在第一射线能量下待测物质的密度值。第二目标衰减值可以用于表征在利用第二照射能量对待测物质进行扫描时，获得的在第二射线能量下待测物质的密度值。示例性地，在利用CT设备对待测物质进行扫描时，第一目标衰减值可以是指第一射线能量对应的第一目标CT值，即第一目标CT值可以是以第一射线能量的X射线穿过待测物质被吸收后的衰减值。第二目标衰减值可以是指第二射线能量对应的第二目标CT值，即第二目标CT值可以是以第二射线能量的X射线穿过待测物质被吸收后的衰减值。
具体地，利用目标X射线扫描设备对待测物质进行扫描，可以获得第一射线能量对应的第一扫描数据以及第二射线能量对应的第二扫描数据。通过分别对第一扫描数据和第二扫描数据进行重建，可以获得对应的第一扫描图像和第二扫描图像。对第一扫描图像和第二扫描图像进行图像处理，可以确定第一射线能量对应的第一目标衰减值以及第二射线能量对应的第二目标衰减值。
需要注意的是，基于不同配置的X射线扫描设备，确定的待测物质对应的第一目标衰减值和第二目标衰减值也是不同的，从而需要预先指定一个目标X射线扫描设备，以便确定该目标X射线扫描设备对应的第一目标衰减值和第二目标衰减值。
S120、基于预设有效原子序数计算公式，根据第一目标衰减值、第二目标衰减值、计算参数对应的目标参数值以及纯水对应的有效原子序数，确定待测物质对应的有效原子序数。
其中，预设有效原子序数计算公式是预先设置的，用于计算物质对应的有效原子序数的公式。计算参数可以是指预设有效原子序数计算公式中的参数。计算参数的数量可以为一个或多个，具体根据预设有效原子序数计算公式预先确定。目标参数值可以是指在计算有效原子序数时，预设有效原子序数计算公式中的计算参数所取的数值。目标参数值可以根据与目标X射线扫描设备对应的样本数据预先对计算参数进行校准确定。样本数据可以是指基于X射线扫描设备确定的用于校准计算参数的校准数据。本实施例中不同X射线扫描设备对应的样本数据也是不同的，由于待测物质是利用目标X射线扫描设备进行扫描的，从而利用目标X射线扫描设备对应的样本数据对计算参数进行校准，使得校准后获得的目标参数值更加准确，进而提高了有效原子序数计算的准确度。本实施例中纯水对应的有效原子序数是已知的，可以设置为7.42。
具体地，本实施例可以将待测物质对应的第一目标衰减值、第二目标衰减值、校准后得到的计算参数对应的目标参数值代入预设有效原子序数计算公式中，从而基于预设有效原子序数计算公式限定的运算关系，可以方便快速地计算出待测物质对应的有效原子序数。相对于现有技术中直接利用计算参数对应的理论值来计算有效原子序数而言，本实施例通过利用目标X射线扫描设备对应的样本数据对计算参数进行校准，可以获得在目标X射线扫描设备下计算参数对应的实际参数值，从而利用精度更高的实际参数值来计算有效原子序数，大大提高了计算准确度。
本实施例的技术方案，通过将待测物质的第一目标衰减值、第二目标衰减值和计算参数对应的目标参数值代入预设有效原子序数计算公式中，从而根据待测物质在高低双能量下的衰减值可以更加快速地确定待测物质对应的有效原子序数，使得计算过程更加便捷。并且计算参数对应的目标参数值是通过根据目标X射线扫描设备对应的样本数据对计算参数进行校准后确定的，从而可以准确地确定在目标X射线扫描设备下计算参数对应的目标参数值，相比于直接利用计算参数对应的元素理论值来计算有效原子序数而言，可以大大提高有效原子序数计算的准确度，以便于更加准确地识别物质。
在上述技术方案的基础上，S110可以包括：基于目标X射线扫描设备，获得待测物质在第一照射能量下对应的第一原始扫描图像以及在第二照射能量下对应的第二原始扫描图像；基于物质分解算法，对第一原始扫描图像和第二原始扫描图像进行分解重建，确定第一射线能量对应的第一单能量扫描图像和第二射线能量对应的第二单能量扫描图像；根据第一单能量扫描图像确定待测物质在第一射线能量对应的第一目标衰减值，以及根据第二单能量扫描图像确定第二射线能量对应的第二目标衰减值。
其中，原始扫描图像可以是指对目标X射线扫描设备输出的扫描数据进行重建获得的混合能量扫描图像。原始扫描图像反映的是待测物质在混合能量下的衰减值。示例性地，若利用照射能量为80kV的射线对待测物质进行扫描，则根据扫描数据可以重建出混合能量为0-80keV的原始扫描图像。第一原始扫描图像是指在第一照射能量下获得的原始扫描图像。第二原始扫描图像是指在第二照射能量下获得的原始扫描图像。物质分解算法可以是用于对具有混合能量的原始扫描图像进行能量分解，以获得单个能量下的扫描图像的算法。单能量扫描图像可以是指仅包含单个射线能量的扫描图像。单能量扫描图像可以反映的是待测物质在单一能量下的衰减值。第一单能量扫描图像是指在第一射线能量下的单能量扫描图像。第二单能量扫描图像是指在第二射线能量下的单能量扫描图像。
示例性地，通常在X射线扫描设备中，70keV下的单能量扫描图像具有噪声低的特性，120keV下的单能量扫描图像具有较好的抑制射线硬化的特性，从而可以将第一射线能量设置为70keV，第二射线能量设置为120keV，以便可以更加准确地确定待测物质对应的第一目标衰减值和第二目标衰减值。
具体地，通过利用目标X射线扫描设备，获得待测物质在第一射线能量下的扫描数据，并根据该扫描数据确定对应的包含混合能量的第一原始扫描图像；同理，获得待测物质在第二射线能量下对应的第二原始扫描图像。利用物质分解算法，对第一原始扫描图像和第二原始扫描图像进行分解并重建，获得每个单一射线能量下对应的单能量扫描图像，从而可以挑选出第一射线能量对应的第一单能量扫描图像以及第二射线能量对应的第二单能量扫描图像。根据第一单能量扫描图像中各位置处的衰减值可以准确地确定待测物质对应的第一目标衰减值。同理，根据第二单能量扫描图像中各位置处的衰减值也可以确定待测物质对应的第二目标衰减值。
在上述技术方案的基础上，计算参数可以包括：与电子密度相关的第一计算参数、与目标X射线扫描设备相关的第二计算参数、以及用于调整修正的第三计算参数和第四计算参数，相应地，预设有效原子序数计算公式可以为：
Figure BDA0001923490280000081
其中，Z是待测物质对应的有效原子序数；H1是第一目标衰减值；H2是第二目标衰减值；Zw是纯水对应的有效原子序数；λ是第一计算参数；β是第二计算参数；A是第三计算参数；B是第四计算参数。
具体地，本实施例的预设有效原子序数计算公式中可以包括四个计算参数，其中，第一计算参数不仅与物质的有效原子序数相关，还与物质的电子密度相关。第二计算参数可以是指与目标X射线扫描设备中的探测器配置信息相关的参数。不同的探测器配置信息，对应的第二计算参数也不同。第三计算参数和第四计算参数可以用于调整修正公式，以便提高计算公式的计算精度。通常，第三计算参数和第四计算参数可以是参数值约为1000的常数。本实施例通过将预先校准后得到的每个计算参数λ、β、A和B对应的目标参数值、待测物质对应的第一目标衰减值H1、第二目标衰减值H2代入上述预设有效原子序数计算公式中，从而可以更加便捷且准确地确定待测物质对应的有效原子序数，提高了计算效率以及计算精度。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种有效原子序数计算方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上，对“根据与目标X射线扫描设备对应的样本数据对计算参数进行校准确定目标参数值”进行优化。其中与上述各实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。
参见图2，本实施例提供的有效原子序数计算方法具体包括以下步骤：
S210、基于目标X射线扫描设备，确定多个样本物质在第一射线能量下的第一样本衰减值以及在第二射线能量下的第二样本衰减值。
其中，样本物质可以是指根据模体金标准提供的已知标准电子密度和标准有效原子序数的物质。示例性地，样本物质可以为：Catphan700模体提供的10多种材料的有效原子序数和电子密度；或者Gammex双能模体提供的20多种材料的有效原子序数和电子密度。第一样本衰减值可以是指样本物质在第一射线能量对应的密度值，比如第一样本CT值。第二样本衰减值可以是指样本物质在第二射线能量对应的密度值，比如第二样本CT值。本实施例中的目标X射线扫描设备对应的样本数据可以包括每个样本物质对应的第一样本衰减值、第二样本衰减值、标准电子密度和标准有效原子序数的物质。
具体地，本实施例可以利用与确定待测物质对应的第一目标衰减值和第二目标衰减值相同的方式，确定每个样本物质对应的第一样本衰减值和第二样本衰减值。示例性地，可以基于目标X射线扫描设备，获得样本物质在第一照射能量下对应的第一原始扫描图像以及在第二照射能量下对应的第二原始扫描图像，并基于物质分解算法确定第一射线能量对应的第一单能量扫描图像和第二射线能量对应的第二单能量扫描图像，从而可以根据第一单能量扫描图像确定样本物质对应的第一目标衰减值，以及根据第二单能量扫描图像确定样本物质对应的第二目标衰减值。
S220、基于预设参数校准算法和预设电子密度计算公式，根据每个样本物质对应的标准电子密度、第一样本衰减值和第二样本衰减值，对第一计算参数进行校准，获得第一计算参数对应的第一目标参数值。
其中，预设参数校准算法可以是指用于对计算参数进行校准优化的算法。示例性地，预设参数校准算法可以是但不限于梯度下降法和牛顿法。预设电子密度计算公式可以是预先设置的，用于计算物质对应的电子密度的公式。本实施例中的预设电子密度计算公式中包含第一计算参数，从而可以基于预设电子密度计算公式对第一计算参数进行校准。示例性地，预设电子密度计算公式可以为：
Figure BDA0001923490280000101
其中，ρe是电子密度；λ为第一计算参数；H1是第一样本衰减值；H2是第二样本衰减值。
具体地，在利用预设参数校准算法对第一计算参数进行校准时，可以将第一计算参数的初始值设定为[0,1]区间内的数值。示例性地，第一计算参数的校准过程可以为：第一计算参数在取每个参数值时，通过将样本物质对应的第一样本衰减值和第二样本衰减值代入预设电子密度计算公式中，可以获得在每个参数值下样本物质对应的参考电子密度，从而根据样本物质对应的参考电子密度和标准电子密度，可以确定每个参数值对应的电子密度误差，此时可以将最小的电子密度误差对应的参数值确定为第一计算参数对应的第一目标参数值，从而完成了第一计算参数的校准过程，使得校准后获得的第一目标参数值更加准确，符合实际情况。
S230、基于预设有效原子序数计算公式和第一目标参数值，根据每个样本物质对应的标准有效原子序数、第一样本衰减值和第二样本衰减值，对第二计算参数、第三计算参数和第四计算参数进行校准，获得第二计算参数对应的第二目标参数值，第三计算参数对应的第三目标参数值以及第四计算参数对应的第四目标参数值。
具体地，本实施例通过基于预设电子密度计算公式对第一计算参数进行校准后，可以将获得的第一计算参数对应的第一目标参数值代入预设有效原子序数计算公式中，以更新预设有效原子序数计算公式，从而可以根据更新后的预设有效原子序数计算公式对第二计算参数、第三计算参数和第四计算参数进行校准。示例性地，第二计算参数的初始值可以设定为[0,10]区间内的数值，第三计算参数和第四计算参数的初始值可以均设定为1000。本实施例也可以利用梯度下降法或牛顿法等参数校准算法对第二计算参数、第三计算参数和第四计算参数进行校准。示例性地，在为第二计算参数、第三计算参数和第四计算参数进行赋值后，可以将样本物质对应的第一样本衰减值和第二样本衰减值代入更新后的预设有效原子序数计算公式中，获得样本物质对应的参考有效原子序数。根据样本物质对应的参考有效原子序数和标准有效原子序数，可以计算每次赋值后对应的有效原子序数误差，此时可以将最小的有效原子序数误差对应的第二计算参数的参数值确定为第二目标参数值，将最小的有效原子序数误差对应的第三计算参数的参数值确定为第三目标参数值以及将最小的有效原子序数误差对应的第四计算参数的参数值确定为第四目标参数值，从而可以同时对第二计算参数、第三计算参数和第四计算参数进行校准，使得校准后获得的第二目标参数值、第三目标参数值以及第四目标参数值更加准确，符合实际情况。
S240、基于目标X射线扫描设备，确定待测物质在第一射线能量下的第一目标衰减值以及在第二射线能量下的第二目标衰减值。
S250、基于预设有效原子序数计算公式，根据第一目标衰减值、第二目标衰减值、计算参数对应的目标参数值以及纯水对应的有效原子序数，确定待测物质对应的有效原子序数。
具体地，将待测物质对应的第一目标衰减值、第二目标衰减值以及校准后的第一目标参数值、第二目标参数值、第三目标参数值以及第四目标参数值代入预设有效原子序数计算公式中，从而可以更加快速且准确地确定待测物质对应的有效原子序数。
本实施例的技术方案，通过利用预设参数校准算法和预设电子密度计算公式对第一计算参数进行校准，从而可以获得更加符合实际情况的第一目标参数值，并且在确定第一目标参数值后，将第一目标参数值代入预设有效原子序数计算公式中，以更新预设有效原子序数计算公式，通过利用更新后的预设有效原子序数计算公式对第二计算参数、第三计算参数和第四计算参数进行校准，从而可以获得更加准确的第二目标参数值、第三目标参数值以及第四目标参数值，进而大大提高了计算有效原子序数的准确度。
在上述技术方案的基础上，还包括：基于预设电子密度计算公式，根据第一目标衰减值、第二目标衰减值和第一目标参数值，确定待测物质对应的电子密度。
具体地，本实施例基于图像双能量后处理算法，将物质线性衰减参数分解为光电效应和康普顿效应，从而将物质的特征分解为电子密度和有效原子序数。本实施例可以利用上述所提供的技术方案来计算待测物质对应的有效原子序数，同时也可以将待测物质对应的第一目标衰减值、第二目标衰减值以及第一目标参数值代入预设电子密度计算公式中，获得待测物质对应的电子密度，从而也提高了电子密度计算的准确度。
以下是本发明实施例提供的有效原子序数计算装置的实施例，该装置与上述各实施例的有效原子序数计算方法属于同一个发明构思，在有效原子序数计算装置的实施例中未详尽描述的细节内容，可以参考上述有效原子序数计算方法的实施例。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种有效原子序数计算装置的结构示意图，本实施例可适用于计算物质对应的有效原子序数的情况，该装置具体包括：目标衰减值获取模块310和有效原子序数确定模块320。
其中，目标衰减值获取模块310，用于基于目标X射线扫描设备，确定待测物质在第一射线能量对应的第一目标衰减值以及第二射线能量对应的第二目标衰减值，其中第一射线能量低于第二射线能量；有效原子序数确定模块320，用于基于预设有效原子序数计算公式，根据第一目标衰减值、第二目标衰减值、计算参数对应的目标参数值以及纯水对应的有效原子序数，确定待测物质对应的有效原子序数，其中目标参数值根据与目标X射线扫描设备对应的样本数据预先对计算参数进行校准确定。
可选地，目标衰减值获取模块310，具体用于：
基于目标X射线扫描设备，获得待测物质在第一照射能量下对应的第一原始扫描图像以及在第二照射能量下对应的第二原始扫描图像；基于物质分解算法，对第一原始扫描图像和第二原始扫描图像进行分解重建，确定第一射线能量对应的第一单能量扫描图像和第二射线能量对应的第二单能量扫描图像；根据第一单能量扫描图像确定待测物质在第一射线能量对应的第一目标衰减值，以及根据第二单能量扫描图像确定第二射线能量对应的第二目标衰减值。
可选地，计算参数包括与电子密度相关的第一计算参数、与目标X射线扫描设备相关的第二计算参数、以及用于调整修正的第三计算参数和第四计算参数。
可选地，预设有效原子序数计算公式为：
Figure BDA0001923490280000141
其中，Z是待测物质对应的有效原子序数；H1是第一目标衰减值；H2是第二目标衰减值；Zw是纯水对应的有效原子序数；λ是第一计算参数；β是第二计算参数；A是第三计算参数；B是第四计算参数。
可选地，该装置包括：计算参数校准模块，用于：
基于目标X射线扫描设备，确定多个样本物质在第一射线能量下的第一样本衰减值以及在第二射线能量下的第二样本衰减值；基于预设参数校准算法和预设电子密度计算公式，根据每个样本物质对应的标准电子密度、第一样本衰减值和第二样本衰减值，对第一计算参数进行校准，获得第一计算参数对应的第一目标参数值；基于预设有效原子序数计算公式和第一目标参数值，根据每个样本物质对应的标准有效原子序数、第一样本衰减值和第二样本衰减值，对第二计算参数、第三计算参数和第四计算参数进行校准，获得第二计算参数对应的第二目标参数值，第三计算参数对应的第三目标参数值以及第四计算参数对应的第四目标参数值。
可选地，预设电子密度计算公式为：
Figure BDA0001923490280000151
其中，ρe是电子密度；λ为第一计算参数；H1是第一样本衰减值；H2是第二样本衰减值。
可选地，该装置还包括：电子密度确定模块，用于：
基于预设电子密度计算公式，根据第一目标衰减值、第二目标衰减值和第一目标参数值，确定待测物质对应的电子密度。
可选地，第二射线能量与第一射线能量的差值大于10keV。
本发明实施例所提供的有效原子序数计算装置可执行本发明任意实施例所提供的有效原子序数计算方法，具备执行有效原子序数计算方法相应的功能模块和有益效果。
值得注意的是，上述有效原子序数计算装置的实施例中，所包括的各个模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
实施例四
图4是本发明实施例四提供的一种设备的结构示意图。参见图4，该设备包括：
一个或多个处理器410；
存储器420，用于存储一个或多个程序；
当一个或多个程序被一个或多个处理器410执行，使得一个或多个处理器410实现如上述实施例中任意实施例所提供的有效原子序数计算方法，该方法包括：
基于目标X射线扫描设备，确定待测物质在第一射线能量对应的第一目标衰减值以及第二射线能量对应的第二目标衰减值，其中第一射线能量低于第二射线能量；
基于预设有效原子序数计算公式，根据第一目标衰减值、第二目标衰减值、计算参数对应的目标参数值以及纯水对应的有效原子序数，确定待测物质对应的有效原子序数，其中目标参数值根据与目标X射线扫描设备对应的样本数据预先对计算参数进行校准确定。
图4中以一个处理器410为例；设备中的处理器410和存储器420可以通过总线或其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。
存储器420作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的有效原子序数计算方法对应的程序指令/模块(例如，有效原子序数计算装置中的目标衰减值获取模块310和有效原子序数确定模块320)。处理器410通过运行存储在存储器420中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的有效原子序数计算方法。
存储器420主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据设备的使用所创建的数据等。此外，存储器420可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器420可进一步包括相对于处理器410远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
本实施例提出的设备与上述实施例提出的有效原子序数计算方法属于同一发明构思，未在本实施例中详尽描述的技术细节可参见上述实施例，并且本实施例具备执行有效原子序数计算方法相同的有益效果。
实施例五
本实施例五提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任意实施例所提供的有效原子序数计算方法，该方法包括：
基于目标X射线扫描设备，确定待测物质在第一射线能量对应的第一目标衰减值以及第二射线能量对应的第二目标衰减值，其中第一射线能量低于第二射线能量；
基于预设有效原子序数计算公式，根据第一目标衰减值、第二目标衰减值、计算参数对应的目标参数值以及纯水对应的有效原子序数，确定待测物质对应的有效原子序数，其中目标参数值根据与目标X射线扫描设备对应的样本数据预先对计算参数进行校准确定。
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于：电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
本领域普通技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，他们可以用计算机装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种有效原子序数计算方法，其特征在于，包括：
基于目标X射线扫描设备，确定待测物质在第一射线能量对应的第一目标衰减值以及第二射线能量对应的第二目标衰减值，其中所述第一射线能量低于所述第二射线能量；
基于预设有效原子序数计算公式，根据所述第一目标衰减值、所述第二目标衰减值、计算参数对应的目标参数值以及纯水对应的有效原子序数，确定所述待测物质对应的有效原子序数，其中所述目标参数值根据与所述目标X射线扫描设备对应的样本数据预先对所述计算参数进行校准确定；其中，所述计算参数包括与电子密度相关的第一计算参数、与所述目标X射线扫描设备相关的第二计算参数、以及用于调整修正的第三计算参数和第四计算参数；所述预设有效原子序数计算公式为：
Figure FDA0003226851160000011
其中，Z是所述待测物质对应的有效原子序数；H1是所述第一目标衰减值；H2是所述第二目标衰减值；Zw是纯水对应的有效原子序数；λ是所述第一计算参数；β是所述第二计算参数；A是所述第三计算参数；B是所述第四计算参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于目标X射线扫描设备，确定待测物质在第一射线能量对应的第一目标衰减值以及第二射线能量对应的第二目标衰减值，包括：
基于目标X射线扫描设备，获得待测物质在第一照射能量下对应的第一原始扫描图像以及在第二照射能量下对应的第二原始扫描图像；
基于物质分解算法，对所述第一原始扫描图像和所述第二原始扫描图像进行分解重建，确定第一射线能量对应的第一单能量扫描图像和第二射线能量对应的第二单能量扫描图像；
根据所述第一单能量扫描图像确定所述待测物质在所述第一射线能量对应的第一目标衰减值，以及根据所述第二单能量扫描图像确定所述第二射线能量对应的第二目标衰减值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据与所述目标X射线扫描设备对应的样本数据对所述计算参数进行校准确定所述目标参数值，包括：
基于所述目标X射线扫描设备，确定多个样本物质在所述第一射线能量下的第一样本衰减值以及在所述第二射线能量下的第二样本衰减值；
基于预设参数校准算法和预设电子密度计算公式，根据每个所述样本物质对应的标准电子密度、所述第一样本衰减值和所述第二样本衰减值，对所述第一计算参数进行校准，获得所述第一计算参数对应的第一目标参数值；
基于所述有效原子序数计算公式和所述第一目标参数值，根据每个所述样本物质对应的标准有效原子序数、所述第一样本衰减值和所述第二样本衰减值，对所述第二计算参数、所述第三计算参数和所述第四计算参数进行校准，获得所述第二计算参数对应的第二目标参数值，所述第三计算参数对应的第三目标参数值以及所述第四计算参数对应的第四目标参数值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设电子密度计算公式为：
Figure FDA0003226851160000021
其中，ρe是电子密度；λ为所述第一计算参数；H1是所述第一样本衰减值；H2是所述第二样本衰减值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
基于所述预设电子密度计算公式，根据所述第一目标衰减值、所述第二目标衰减值和所述第一目标参数值，确定所述待测物质对应的电子密度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二射线能量与所述第一射线能量的差值大于10keV。
7.一种有效原子序数计算装置，其特征在于，包括：
目标衰减值获取模块，用于基于目标X射线扫描设备，确定待测物质在第一射线能量对应的第一目标衰减值以及第二射线能量对应的第二目标衰减值，其中所述第一射线能量低于所述第二射线能量；
有效原子序数确定模块，用于基于预设有效原子序数计算公式，根据所述第一目标衰减值、所述第二目标衰减值、计算参数对应的目标参数值以及纯水对应的有效原子序数，确定所述待测物质对应的有效原子序数，其中所述目标参数值根据与所述目标X射线扫描设备对应的样本数据预先对所述计算参数进行校准确定；其中，所述计算参数包括与电子密度相关的第一计算参数、与所述目标X射线扫描设备相关的第二计算参数、以及用于调整修正的第三计算参数和第四计算参数；所述预设有效原子序数计算公式为：
Figure FDA0003226851160000031
其中，Z是所述待测物质对应的有效原子序数；H1是所述第一目标衰减值；H2是所述第二目标衰减值；Zw是纯水对应的有效原子序数；λ是所述第一计算参数；β是所述第二计算参数；A是所述第三计算参数；B是所述第四计算参数。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一所述的有效原子序数计算方法。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113281359A (zh) * 2021-06-22 2021-08-20 国家卫生健康委职业安全卫生研究中心(国家卫生健康委煤炭工业职业医学研究中心) 一种基于ct技术进行射线安检物性识别的方法和装置
CN113866198A (zh) * 2021-09-27 2021-12-31 国家卫生健康委职业安全卫生研究中心(国家卫生健康委煤炭工业职业医学研究中心) 一种物质有效原子序数的计算方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1551745A (zh) * 2001-09-03 2004-12-01 在放射检查方法中确定密度分布和原子序数分布的方法
CN1705457A (zh) * 2003-03-14 2005-12-07 西门子公司 基于两种不同x射线频谱的成像方法
CN101629917A (zh) * 2008-07-16 2010-01-20 清华大学 一种测量物质有效原子序数的方法和装置
CN107257991A (zh) * 2015-02-25 2017-10-17 皇家飞利浦有限公司 用于使用能量解析的断层摄影的定量碘图的重建的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7366282B2 (en) * 2003-09-15 2008-04-29 Rapiscan Security Products, Inc. Methods and systems for rapid detection of concealed objects using fluorescence

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1551745A (zh) * 2001-09-03 2004-12-01 在放射检查方法中确定密度分布和原子序数分布的方法
CN1705457A (zh) * 2003-03-14 2005-12-07 西门子公司 基于两种不同x射线频谱的成像方法
CN101629917A (zh) * 2008-07-16 2010-01-20 清华大学 一种测量物质有效原子序数的方法和装置
CN107257991A (zh) * 2015-02-25 2017-10-17 皇家飞利浦有限公司 用于使用能量解析的断层摄影的定量碘图的重建的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于双能X射线的有效原子序数提取算法研究;常青青等;《计算机仿真》;20140228;第31卷(第2期);第297-301页 *
常青青等.基于双能X射线的有效原子序数提取算法研究.《计算机仿真》.2014,第31卷(第2期), *
结合全变差最小化的双能CT重建水;高洋等;《计算机应用研究》;20120331;第29卷(第3期);第1158-1161页 *

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