CN110392847B - 用于光子计数边缘上x射线探测器的增加的空间分辨率 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于确定在光子计数X射线探测器的单个探测器二极管(22)中的光子交互作用的位置的方法和装置，其特征在于，基于由所述单个探测器二极管响应于所述光子交互作用而生成的脉冲的脉冲特性而确定在所述探测器二极管(22)中的光子交互作用的位置。

Description

用于光子计数边缘上X射线探测器的增加的空间分辨率
技术领域
本发明所提出的技术涉及诸如X射线成像和相关的X射线探测器系统的射线成像。特别地，本发明所提出的技术涉及用于确定在光子计数X射线探测器的单个探测器二极管中的光子交互作用的位置的装置与方法，以及相应的X射线探测器系统和X射线成像系统。
背景技术
诸如X射线成像的射线成像已经在医疗应用领域被应用多年，并且被用于无损检测。
通常，X射线成像系统包括X射线源和X射线探测器系统。X射线源发射X射线，通过待成像对象或物体，然后通过X射线探测器系统进行配准。由于一些材料比其它材料吸收更多的X射线部分，所以由此形成对象或物体的图像。
可以从说明性整体X射线成像系统的简要概述开始，这是有用的，参见图1。在这个非限制性示例中，X射线成像系统100基本上包括X射线源10、X射线探测器系统20和相关联的图像处理设备30，X射线探测器系统20被配置用于配准来自X射线源10的可能已经由可选的X射线光学器件聚焦并且通过对象或物体或其部分的辐射。X射线探测器系统20可以经由合适的模拟处理和读出电子器件(其可以集成在X射线探测器系统20中)连接到图像处理设备30，以使得图像处理装置30能够进行图像处理和/或图像重建。
X射线成像探测器的挑战是从检测到的X射线中提取最大信息以提供输入对象或物体的图像，其中在密度、组成和结构方面描述了对象或物体。通常使用胶片屏幕作为探测器，但目前的大多数探测器可提供数字图像。
现代X射线探测器通常需要将入射的X射线转换成电子，这通常是通过光吸收或通过康普顿交互作用而发生的，并且所产生的电子通常产生二次可见光，直到其能量损失并且该光又由光敏材料检测到。还存在基于半导体的探测器，并且在这种情况下，由X射线产生的电子是在通过外加电场收集的电子-空穴对方面产生电荷。
在探测器提供来自多个X射线的集成信号的意义上，存在以积分模式操作的探测器，并且该信号仅在稍后被数字化以获取在像素中的入射X射线的数量的最佳猜测。
光子计数探测器在一些应用中也已经作为一种可行的替代出现；当前那些探测器主要在乳房造影中是商业化可用的。光子计数探测器具有一个优点，因为原则上可以测量对于每个X射线的能量，这产生关于对象的组成的附加信息。该信息可以用于增加图像质量和/或减小辐射剂量。
相比于能量积分系统，光子计数CT具有以下优点。首先，通过将最低能量阈值设置在光子计数探测器中的噪声下限之上，可以拒绝由能量积分探测器积分成信号的电子噪声。其次，可以由探测器提取能量信息，这允许通过最佳能量加权来改进对噪声比，并且这也允许所谓的材料基分解，被检查的患者中的不同组件可以被识别和量化，以被有效地实现。第三，可以使用多于两种的基底材料，其有益于分解技术，例如K边缘成像，由此定量地确定造影剂的分布，例如碘或钆。第四，没有探测器余辉，意味着可以获得高的角度分辨率。可以通过使用更小的像素大小来实现更高的空间分辨率。
用于光子计数X射线探测器的最有前景的材料是碲化镉(CdTe)、碲化镉锌(CZT)和硅(Si)。然而，CdTe和CZT在几种光子计数频谱CT中被采用，以用于临床CT中使用的高能量X射线的高吸收效率。然而，这些项目由于CdTe/CZT的若干缺点而进展缓慢。CdTe/CZT具有低的电荷载流子迁移率，这导致严重的脉冲堆积，在通量速率上十倍低于在临床实践中遇到的情形。缓解此问题的一种方式是减小像素大小，而由于电荷共享和K逸出导致频谱失真增大。CdTe/CZT遭受电荷捕获，这将导致偏振，当光子通量达到某一水平以上时，偏振会导致输出计数率的快速下降。
相反，硅具有较高的电荷载流子迁移率并且没有偏振问题。成熟的制造工艺和相对低的成本也是它的优势。但是硅具有CdTe/CZT不具有的限制。因此，硅传感器必须相当厚，以补偿它的低停止功率。通常，硅传感器需要几厘米的厚度以吸收大部分入射光子，而CdTe/CZT仅需要几毫米。在另一方面，硅的长衰减路径还使得能够将探测器划分成不同的深度段，如下面将解释的。这又使得基于硅的光子计数探测器能够适当地处理在CT中的高通量。
当采用简单的半导体材料(例如硅或锗)时，康普顿散射导致许多X射线光子在转换到探测器中的电子-空穴对之前从高能量转换到低能量。这导致原始处于较高能量的大部分X射线光子，产生比预期少得多的电子-空穴对，这又导致光子通量的实质部分出现在能量分布的低端。为了尽可能地检测尽可能多的X射线光子，因此有必要检测尽可能低的能量。
实际上，光子计数X射线成像已经在最近十年得到了相当多的关注，并且在一些情况下已经成熟进入临床应用。为了提高吸收效率，可以将探测器设置为边缘上(edge-on)，在这种情况下，吸收深度可以被选择为任何长度，并且探测器仍然可以被完全耗尽而不会经历非常高的电压。例如，可以参考以下文献：M.
Figure BDA0002194275270000021
B.
Figure BDA0002194275270000022
M.Lundqvist,andM.Danielsson的“Physical characterization of a scanning photon countingdigital mammography system based on Si-strip detectors”in Med.Phys.34,2007和MG.Wallis,E.Moa,F.Zanca,K.Leifland and M.Danielsson的“Two-View and Single-ViewTomosynthesis versus Full-Field Digital Mammography:High-Resolution X-RayImaging Observer Study”，Radiology,2012Jan 31。
美国专利US 8,183,535公开了光子计数边缘上X射线探测器的一个示例。在这个专利中，提供了布置在一起以形成整体探测器区域的多个半导体探测器模块，其中每个半导体探测器模块包括面向入射X射线的X射线传感器，并且连接到用于在X射线传感器中交互作用的X射线的配准的集成电路。
基于在例如硅或锗的简单半导体探测器中的直接转换的光子计数探测器是众所周知的。例如，由于例如CZT的更有吸引力的特征，用于高性能X射线探测器的硅二极管的使用尽管不太普遍使用。然而，硅二极管实现更便宜，但是可能需要更多的信号处理。
通常，分辨率由一个维度中的二极管的间距和另一维度中通过晶片的厚度来确定。可以改变二极管的节距和晶片厚度，但是改变晶片厚度具有成本惩罚并且在某个点处改变，晶片将如此薄以至于在有源区域之间没有死空间的情况下，将难以或不可能组装边缘上探测器。
另一种可能性是查看信号到达晶片的相应侧、用于电子的阳极以及用于空穴的阴极的时间差。这一点在以下文献中进行了研究并报告：B.
Figure BDA0002194275270000031
M.Danielsson,M.Lundqvist and D.Nygren的“High resolution x-ray imaging using the signaltime dependence on a double-sided silicon detector”，Nucl.Instr.and Meth,423(1),pp.135-145,1999。
参考文献Xuejin Liu于2015年发表的“Energy Calibration of a Silicon-Strip Detector for Photon-Counting Spectral CT by Direct Usage of the X-rayTube Spectrum”涉及通过调整来自已知源的能量水平并测量参考水平以用于比较，可以通过该方法校准探测器以用于硅二极管的物理特性的变化
然而，关于增加光子计数X射线探测器的分辨率的问题，仍然有改进的空间。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于确定在光子计数X射线探测器的单个探测器二极管中的光子交互作用的位置的方法。
本发明的另一个目的是提供一种装置，其被配置为确定在光子计数X射线探测器的单个探测器二极管中的光子交互作用的位置。
另一个目标是提供一种X射线探测器系统，包括这样的装置。
再一个目的是提供一种X射线探测器系统，包括这样的装置。
这些目的是通过本发明的具体实施方式来实现的。
根据第一个方面，提供了一种用于确定在光子计数X射线探测器的单个探测器二极管中的光子交互作用的位置的方法，其特征在于：基于由所述单个探测器二极管响应于所述光子交互作用而生成的脉冲的脉冲特性而确定在所述探测器二极管中的光子交互作用的位置。
根据第二个方面，提供了一种装置，被配置为确定光子计数X射线探测器的单个探测器二极管中的光子交互作用的位置，其特征在于，所述装置是被配置为基于由所述单个探测器二极管响应于所述光子交互作用所生成的脉冲的脉冲特性来确定在所述探测器二极管中的光子交互作用的位置。
根据第三个方面，提供了一种包括这样的装置的X射线探测器系统。
根据第四个方面，提供了一种包括这样的装置的X射线成像系统。
因此，基础概念是确定哪里(例如，在哪一侧)光子进入/撞击/交互作用于二极管，基于由该二极管响应光子交互作用而产生的脉冲的脉冲特性。该交互作用的位置可以从在某一侧(也就是，正极侧或负极侧)产生的脉冲所估计。
通过检测哪种类型的脉冲是来源于二极管，关于光子撞击的位置性的附加信息能被获得，该附加信息将会增加分辨率。
优选地，通过基于至少一个匹配的滤波器来进行脉冲的信号处理，可以确定交互作用的位置，正如后面所解释的。
通过示例，所述交互作用的位置可以通过基于至少两个匹配的滤波器来执行脉冲的信号处理而被确定，这两个滤波器是被配置用于模仿对于在探测器二极管内的光子交互作用的不同位置或者子区域的特征性反应。
当阅读下面的说明书时，其他方面和/或优势将会清楚知晓。
附图说明
图1是显示一个完整的X射线成像系统的一个实施例的示意图。
图2是显示一个完整的X射线成像系统的另一个实施例的示意图。
图3是显示用于三个不同X射线管电压的能量谱的实施例的示意图。
图4是显示光子计数机制的一个实施例的示意图。
图5是显示根据一个示例性实施例的半导体探测器模块的一个例子的示意图。
图6是显示根据另一个示例性实施例的半导体探测器模块的一个例子的示意图。
图7是显示根据再一个示例性实施例的半导体探测器模块的一个例子的示意图。
图8是显示具有多个电极或探测器元件的探测器(模块)的一个实施例的示意图。
图9是显示探测器元件或像素或二极管的横截面的一个实施例的示意图。
图10是显示用于不同物理和电子属性的二极管的不同类型的脉冲的形状的一个实施例的示意图。
图11是显示一种用于确定在根据一个具体实施例的光子计数X射线探测器的单个探测器二极管内的光子交互作用的位置的方法的一个实施例的简化示意图。
图12是显示被配置为确定在根据一个具体实施例的光子计数X射线探测器的单个探测器二极管内的光子交互作用的位置的装置的一个实施例的示意图。
图13是显示用于X射线像素或者探测器二极管的接收器前端的简化版本的一个实施例的示意图。
图14是显示用于根据一个具体实施例的三个处理途径的一个实施例的一组滤波器的更详细描述版本的一个实施例的示意图。
图15是显示采用图14所示的比较器所产生的波形与它的数字化波形的一个实施例的示意图。
图16显示了当在适用于慢(后侧)脉冲的慢途径(采用慢途径模板滤波器)中处理三个不同脉冲类型(快脉冲、中脉冲和慢脉冲)时匹配的滤波器反应。
图17显示了当在适用于中(后侧)脉冲的中途径(采用中途径模板滤波器)中处理三个不同脉冲类型(快脉冲、中脉冲和慢脉冲)时匹配的滤波器反应。
图18显示了当在适用于快(前侧)脉冲的快途径(采用快途径模板滤波器)中处理三个不同脉冲类型(快脉冲、中脉冲和慢脉冲)时匹配的滤波器反应。
图19是显示在存在明显噪声时采用慢途径模板滤波器的匹配的滤波器响应的一个实施例的示意图。
图20是显示在存在明显噪声时采用中途径模板滤波器的匹配的滤波器响应的一个实施例的示意图。
图21是显示在存在明显噪声时采用快途径模板滤波器的匹配的滤波器响应的一个实施例的示意图。
图22显示了在以下三种模板滤波器的每个滤波器中的快前侧脉冲的滤波器反应：前侧滤波器(快途径)、中滤波器(中途径)和后侧滤波器(慢途径)。
图23显示了在以下三种模板滤波器的每个滤波器中的中脉冲的滤波器反应：前侧滤波器(快途径)、中滤波器(中途径)和后侧滤波器(慢途径)。
图24显示了在以下三种模板滤波器的每个滤波器中的慢后侧脉冲的滤波器反应：前侧滤波器(快途径)、中滤波器(中途径)和后侧滤波器(慢途径)。
图25是显示无噪声存在的模拟探测的结果的一个实施例的示意图。
图26是显示有噪声加入到输入脉冲和滤波途径的探测的结果的一个实施例的示意图。
图27是显示具有比输入信号水平更高的噪声水平的探测的结果的一个实施例的示意图。
图28是显示用于所提出的方法学和比较性参考的调制传递函数(MTF)的示意图。
图29是显示根据一个具体实施例所述的计算机实施方式的一个实施例的示意图。
具体实施方式
为了更好地理解，开始稍微更详细的概述X射线成像系统和X射线探测器是很有用的。
图2是示出X射线成像系统的另一个实施例的示意图。在该实施例中，X射线成像系统100包括X射线源10，其发射X射线；X射线探测器系统20，其在X射线穿过对象之后检测X射线；模拟处理电路25，其处理来自探测器的原始电信号并将其数字化；数字处理电路40，其可以对所测量的数据执行进一步的处理操作，诸如应用校正，将其临时存储或过滤；以及计算机50，其存储经处理的数据并且可以执行进一步的后处理和/或图像重建。
整体探测器可以被视为X射线探测器系统20或者结合有关联的模拟处理电路25的X射线探测器系统20。
现代X射线探测器通常包括一个或多个半导体器件，其在被光子激发时吸收光子并且在短的时间段内生成通过二极管的电流。
包括数字处理电路40和/或计算机50的数字部分可以被视为数字图像处理系统30，数字图像处理系统30基于来自X射线探测器的图像数据执行图像重建。图像处理系统30因此可以被视为计算机50，或者替代地，被视为数字处理电路40和计算机50的组合系统，如果数字处理电路还专门用于图像处理和/或重建，则可能是数字处理电路40本身。
通常使用的X射线成像系统的示例是计算机断层摄影术(CT)系统，其可包括产生X射线的扇形束或锥形束的X射线源以及相对的X射线探测器系统，用于配准通过患者或对象传输的X射线的分数。X射线源和探测器系统通常安装在围绕成像对象旋转的台架中。
因此，X射线源10和在图2中所示的X射线探测器系统20可以被配置为CT系统的一部分，例如可安装在CT构台内。
图3是显示用于三个不同X射线管电压的能量谱的实施例的示意图。通过来自不同类型的交互作用的混合的沉积能量来建立能量谱，包括在较低能量范围处的康普顿事件和在较高能量范围处的光电吸收事件。
X射线成像的进一步发展是能量分辨的X射线成像(也称为谱X射线成像)，其中针对若干不同的能级测量X射线透射。可以这样获得：通过使源开关在两个不同发射光谱之间快速切换，通过采用发射不同X射线频谱的两个或更多个X射线源，或者通过使用测量两个或更多个能量水平(也被称为能量仓)中的入射的辐射的能量辨别探测器。
在下面，参考图4给出了能量识别光子计数机制的一个实施例的简要描述。在这个实施例中，每个校准的光子产生电流脉冲，它与一组阈值相比较，因而计数入射在多个能量仓的每个能量仓中的光子的数量。
总体上，包括康普顿散射之后的光子在内的X射线光子被转换成半导体探测器内部的电子-空穴对，其中电子-空穴对的数目通常与光子能量成比例。然后，电子和空穴朝向探测器电极漂移，然后离开探测器。在该漂移期间，电子和空穴在电极中感应电流，电流可以例如通过电荷灵敏放大器(CSA)，之后是整形滤波器，如图4中示意性示出的。
当来自一个X射线事件的电子和空穴的数量与X射线能量成比例时，在一个感应电流脉冲中的总电荷与该能量成比例。该电流脉冲在CSA中被放大并且随后被SF滤波器滤波。通过选择SF滤波器的适当的整形时间，滤波之后的脉冲幅度与电流脉冲中的总电荷成比例，并且因此与X射线能量成比例。在SF滤波器之后，通过将其值与一个或多个比较器(COMP)中的一个或几个阈值(Thr)进行比较来测量脉冲幅度，当脉冲大于阈值时，计数器被引入，例子的数量可以被配准。以这种方式，可以计数和/或配准这样的X射线光子的数量，该光子具有的能量超过对应于在特定时间帧内检测到的相应阈值(Thr)的能量。
当使用多个不同的阈值时，获得所谓的能量识别探测器，其中检测到的光子可以被分类为对应于各种阈值的能量仓。有时，这种类型的探测器也被称为多仓探测器。
通常，能量信息允许创建新类型的图像，其中新信息是可用的，并且可以去除传统技术固有的图像伪影。
换言之，对于能量鉴别探测器，将脉冲高度与比较器中的多个可编程阈值进行比较并且根据脉冲高度进行分类，该脉冲高度进而与能量成比例。
图5是显示根据一个示例性实施例的半导体探测器模块的一个例子的示意图。这是半导体探测器模块的示例，其中传感器区域21被分成对应于像素的探测器元件22，其中每个探测器元件或像素通常基于二极管。X射线通过该半导体传感器的边缘进入。
图6是显示根据另一个示例性实施例的半导体探测器模块的一个例子的示意图。在该示例中，半导体传感器区域21在深度方向上被进一步分割成所谓的深度段22，然后假设X射线通过边缘进入。
半导体传感器可以被实现为所谓的多芯片模块(MCM)，在该意义上，半导体传感器是用作电布线的基底，以及用于多个专用集成电路(ASIC)，这些电路优选地通过所谓的倒装芯片技术来附接。路由将包括用于从每个像素到ASIC输入的信号的连接，以及从ASIC到外部存储器和/或数字数据处理的连接。通过考虑到这些连接中的大电流所需的横截面的增加，可以通过类似的布线来提供给ASIC的功率，但是也可以通过单独的连接来提供电力。ASIC可以被定位在有源传感器的侧面，这意味着：如果吸收盖是被放置在顶部，它可被保护免受入射的X射线，并且还可以通过在这个方向上定位吸收器，它也可以被保护免受来自侧面的散射X射线。
图7是示出一种半导体探测器模块的一个实施例的示意图。在该实施例中，示出了半导体探测器(模块)20的传感器区域21如何也可以在多芯片模块(MCM)中具有基底的功能，类似于美国专利US 8,183,535中的实施例。信号由信号路径23从像素22路由到位于有源传感器区域旁边的并行处理电路24(例如，ASIC)的输入。应当理解的是，术语“专用集成电路(ASIC)”应被广义地解释为用于特定应用的任何通用集成电路并且被配置用于特定应用。ASIC处理从每个X射线产生的电荷并将其转换成可用于检测光子的数字数据和/或估计光子的能量。所述系统可以被配置用于连接到位于所述MCM之外的数字处理电路和/或存储器，并最终数据将被用作重建图像的输入。
通常，像素是探测器的单个X射线敏感子元件。每个像素测量入射X射线通量作为一组帧。帧是在指定的时间间隔(通常称为帧时间)期间测量的数据。
图8是示出具有多个电极或探测器元件的探测器(模块)的示例的示意图。在该示例中，电极或探测器元件(也被称为二极管22)被并行布置，其中每个探测器元件由探测器二极管组成。图8示出了X射线如何从顶部进入并且击中对应于像素(图像元素)的一个(或多个)探测器元件22中的有源探测器区域。我们参考探测器(模块)的前侧(F)和后侧(B)。在前侧，探测器(模块)连接到接地电位(0V)。在后侧，探测器(模块)连接到高得多的电势(例如，范围从100V到500V，并且在这里被指示为300V)。
图9是示出探测器二极管的横截面的一个示例的示意图。探测器二极管22可以被划分为从前侧(F)到后侧(B)的任意数量n≥2的区段的，例如前区段(FS)、中间区段(MS)和后区段(BS)。应当理解的是，根据需要，区段的选择数量N可以是两个或任何更高的数量。前区段(FS)可以与前侧(F)重合，而后区段(BS)可以与后侧(B)重合。
在这个特定示例中，光子激发空穴和电子对，并且撞击/吸收发生在中间区段(MS)，但通常可以在前侧(F)和后侧(B)之间的任何地方发生。晶圆的厚度由参数Δx表示。
因此，在探测器元件中生成的相应电荷流被称为脉冲。通常，这些脉冲的形状、持续时间和振幅通常取决于入射X射线的能量、位置(角度)和强度。
如前所述，电流可以以不同方式由敏感模拟电路检测。根据本发明的一个方面，提供了一种用于检测和放大由光子产生的电流的测量设备，所述测量设备包括：用于检测和放大由光子产生的电流的测量设备。可将放大电流与一个或多个阈值电平进行比较，然后数字地指示光子的发生。
所述探测器也可被设计为根据以下函数整合在电容上的电流以形成电压：
v(t)＝C·∫idiode(t)dt (1)
使得能够使用电压模式检测电路，所述电压模式检测电路在标准可用硬件中通常更容易实现。还可以存在这两种概念性方法的混合体，其中，例如，将脉冲与多个阈值水平进行比较，或参考电平，使得脉冲的能量水平可以被确定并用于分析脉冲。使用混合体的另一个原因是能够在噪声免疫力和速度之间进行交易。
正如图9所示，存在二极管或晶片的厚度线中的探测器二极管中的吸收性的概念，例如，如由图9中得后区段(BS)、中间段(MS)和前区段(FS)所指示的。发明人已经认识到，在二极管中的光子吸收时产生的电流脉冲描述不同的电特性/脉冲形状，特别取决于光子在探测器二极管中被吸收的位置(例如，二极管/像素的哪一侧)。
图10是显示用于不同物理和电子属性的二极管的不同类型的脉冲的形状的一个实施例的示意图。换言之，这些是探测器脉冲(电流)的典型波形的示例，当它们进入X射线探测器读出电路时。绝对数字在本上下文中并不重要，但是对于典型的探测器实施方式，脉冲持续时间可以跨越一些40ns。对于跨二极管施加的不同电压的九个模拟波形(150V：虚线；250V：点划线；500V：固体)和对于三个不同的吸收位置(MS：中间部分，菱形；FS：前区段/前侧，正方形；BS：后区段/后侧，圆形)。
在垂直轴上，我们以fC/ns显示每秒的电荷流，也就是电流，并且在水平轴上，我们显示时间。前侧脉冲显示出比后侧脉冲更快的行为。前侧脉冲(图中最左边的和最上的脉冲)具有到其峰值幅度(最大电流)的急剧过渡，然后相当快速地减小。后侧脉冲在该脉冲的结尾处显示出朝向峰值的相对缓慢的增加。
需注意的是，对于相同电压的所有脉冲，总电荷(也就是整合的脉冲)是相同的。该总电荷随着电压(在图中为150V、250V、500V)增加而增加。电荷的总量是相同的，取决于撞击在二极管上的位置。
给定上面的认知，即这些脉冲的不同地表现取决于吸收的位置，我们可以从系统中提取更多的信息。通过检测由二极管产生的哪种类型的脉冲，可以获得关于光子冲击的局部性的附加信息。这样将信息添加到图像重建过程。给定这种情况，接收链可以被进一步优化，并且可以获得附加的分辨率。
图11是显示一种用于确定在根据一个具体实施例的光子计数X射线探测器的单个探测器二极管内的光子交互作用的位置的方法的一个实施例的简化示意图。
基本地，所述方法的特征在于，基于由所述单个探测器二极管响应于所述光子交互作用所生成的脉冲的脉冲特性来确定(S1)所述探测器二极管中的光子交互作用的位置。
通过示例，通过基于至少一个匹配的滤波器对脉冲进行信号处理来确定光子交互作用的位置。
在一个特定示例中，确定探测器二极管中的光子交互作用位置的步骤包括：
通过应用至少一个匹配的滤波器对所述脉冲进行信号处理，所述匹配的滤波器适用于对应在所述探测器二极管中的光子交互作用的特定位置或子区域的特定脉冲类型，以及
基于匹配的滤波器的滤波输出信号来识别脉冲是否匹配脉冲类型，以决定所述光子交互作用的位置是否对应于匹配的滤波器适合的特定脉冲类型的特定位置或子区域。
应当理解的是，术语“脉冲”包括表示脉冲的任何信号，如先前所讨论的。
作为一个示例，如果存在根据诸如与脉冲幅度有关的阈值的一个或多个条件的匹配，可以推断出交互作用的位置对应于特定位置或子区域(诸如前侧)与匹配的滤波器相关联。如果不存在，例如，可以例如确定交互作用的位置对应于相反的或相反的位置(诸如后侧)与匹配的滤波器相关联的特定位置或子区域进行比较。
可替代地，所述交互作用的位置是通过基于至少两个匹配的滤波器来执行所述脉冲的信号处理来确定的，所述至少两个匹配的滤波器被配置用于模仿对于在所述探测器二极管中的光子交互作用的不同位置或子区域的特征响应。
因此，这里的基本构思是对来自探测器二极管的进入的脉冲执行信号处理，以将脉冲分类为多个不同特征的脉冲类型中的一个脉冲类型，并且由此确定进入光子的吸收位置。
在一个特定实施例中，确定在探测器二极管中的交互作用的位置的步骤包括：
通过应用至少两个匹配的滤波器来执行所述脉冲的信号处理，所述匹配的滤波器是适用于对应在所述探测器二极管中的光子交互作用的不同位置或子区域的不同脉冲类型，以及
基于匹配的滤波器的经滤波的输出信号来识别在所述探测器二极管中的光子交互作用的位置。
正如先前所指示的，确定在探测器二极管中光子交互作用的位置的步骤可包括：识别在所述二极管的至少两个不同的子区域的其中一个子区域中基于脉冲的脉冲特性所发生的光子交互作用。
例如，探测器二极管的厚度对应于二极管的宽度，且至少两个不同的子区域是定位在二极管的不同的宽度区段内。
通过示例，如先前所解释的，所述至少两个不同区域可包括二极管的前侧或前区段以及后侧或后区段。
可替代地，所述至少两个不同区域包括前侧或前区段、中区段以及后侧或后区段。
应当理解的是，探测器二极管可以被划分为二极管在宽度方向上任意数量N的区段，每个区段是与特征脉冲类型相关联的。
还应当理解的是，可以根据在探测器二极管的阴极侧或阳极侧处生成的脉冲的脉冲特性来估计交互作用的位置。不需要合并来自两侧的脉冲。
作为一个示例，在探测器二极管中的光子交互作用的位置可以基于脉冲幅度、脉冲宽度和/或脉冲定时来确定。
图12是显示被配置为确定在根据一个具体实施例的光子计数X射线探测器的单个探测器二极管内的光子交互作用的位置的装置的一个实施例的示意图。进一步地，所述装置被配置为基于由所述单个探测器二极管响应于所述光子交互作用所生成的脉冲的脉冲特性来确定在所述探测器二极管中的光子交互作用的位置。
例如，这可以通过匹配的滤波器技术来实现，其中该装置是被配置为基于至少一个匹配的滤波器对所述脉冲进行信号处理以确定所述交互作用的位置。
在一个特定实施例中，所述装置是被配置为通过应用适用于对应在所述探测器二极管中的光子交互作用的特定位置或子区域的特定脉冲类型的至少一个匹配的滤波器来执行所述脉冲的信号处理，以及基于匹配的滤波器的经滤波的输出信号来识别所述脉冲是否匹配所述脉冲类型，以决定所述交互作用的位置是否对应于所述特定脉冲类型的特定位置或子区域，所述匹配的滤波器是适用于所述特定脉冲类型。
可替代地，所述装置是被配置为通过基于至少两个匹配的滤波器来对所述脉冲进行信号处理，所述至少两个匹配的滤波器是被配置用于模仿对于在所述探测器二极管中的光子交互作用的不同位置或子区域的特征响应。
根据另一个实施例，所述装置是被配置为通过应用至少两个匹配的滤波器来执行所述脉冲的信号处理，所述匹配的滤波器是适用于对应在所述探测器二极管中的光子交互作用的不同位置或子区域的不同脉冲类型，以及基于匹配的滤波器的经滤波的输出信号来识别在所述探测器二极管中的光子交互作用的位置。
作为一个示例，所述装置可以被配置为识别在所述二极管的至少两个不同的子区域的其中一个子区域中基于脉冲的脉冲特性所发生的光子交互作用来确定在所述探测器二极管中的光子交互作用的位置。
例如，所述探测器二极管的厚度对应于所述二极管的宽度，且至少两个不同的子区域是定位在所述二极管的不同的宽度区段内。宽度区段通常位于二极管的阳极侧和阴极侧之间。这可以包括二极管的前侧或前区段以及后侧或后区段。可替代地，所述至少两个不同区域包括二极管的前侧或区段部、中区段和后侧或后区段。
如前所述，所述装置可以被配置为从在所述探测器二极管的阳极或阴极处所产生的脉冲的脉冲特性来确定所述交互作用的位置。
此外，作为一个示例，所述装置可以被配置为基于脉冲幅度、脉冲宽度和/或脉冲定时来确定在所述探测器二极管中的所述交互作用的位置。
在一个特定实施例中，X射线探测器是光子计数边缘上探测器。
根据另一个方面，提供了诸如在图1和图2所示的X射线探测器系统，包括这样所述的装置。
根据另一个方面，提供了诸如在图1和图2所示的X射线成像系统，包括这样所述的装置。
参考文献Xuejin Liu于2015年发表的“Energy Calibration of a Silicon-Strip Detector for Photon-Counting Spectral CT by Direct Usage of the X-rayTube Spectrum”描述了可以针对硅二极管的物理特性的变化对接收器进行校准的方法。然而，本文中所描述的方法不聚焦于源自不同区段的脉冲形状的差异。
为了更好地理解本发明所提出的技术，将在下文中描述一组非限制性示例实施例。检测上述脉冲的建议程序如下。在该特定示例中，可以在适于捕获或检测对应于光子冲击/交互作用的不同位置的不同脉冲类型的存在的至少两个并行处理路径中执行信号处理。因此，设计具有至少两个不同信号处理路径的滤波器组，其范围从快响应时间到慢响应时间，也可能通过可选的中间路径。快路径将更快地对传入脉冲作出反应。这将具有针对前侧类型的脉冲而优化的具有信号处理的电滤波器。慢路径将更慢地对进入脉冲作出反应，并且将具有针对后侧类型的脉冲而优化的具有信号处理的电滤波器。
图13是显示用于X射线像素或者探测器二极管的接收器前端的简化版本的一个示例的示意图。
换句话说，图13的电路表示每个探测器二极管的读出电路的松弛版本。应当理解的是，可以在读出路径中使用附加的滤波和增益调整。在该示例中，由探测器二极管生成的电流通过集成在电容器上借助于有源跨阻抗放大器(TIA)而被转换成电压。然后通过不同的路径复制和过滤电压。黑色实线指示传入的前侧脉冲类型(与图10进行比较)。
在这个示例中，我们使用具有两种不同类型的滤波器的两个不同的路径。这两个滤波器被设计成具有两种不同类型的脉冲响应(传输特性)，适用于前侧脉冲和后侧脉冲。这些特性基于来自图10的典型行为。
在这个示例中，建议使用匹配的滤波器，其中已经模拟了所选类型的电流脉冲(诸如前侧脉冲和后侧脉冲)的特性。通过模仿脉冲波形并且利用输入脉冲波形执行卷积(滤波器)，可以生成在最大似然感测中最优的滤波器响应。假设我们使用以下脉冲响应来生成一组典型的滤波器：
h(t)＝q(T-t) (2)。
其中，q(t)是由二极管生成的脉冲p(t)的模板，试图看起来尽可能是相等的。在理想情况下，q(t)＝p(t)。在线性滤波器之间，已知匹配的滤波器是最优的，以在存在噪声的情况下增加信噪比(SNR)。
匹配的滤波器的输出y(t)将由卷积结果给出：
y(t)＝∫h(τ)·p(t-τ)dτ＝∫q(T-τ)·p(t-τ)dτ (3)。
如果q和p对准好，则这将是具有相对不同的峰值振幅的对称函数，在时间点T(在脉冲到达探测器输入之后)处的最高电压/电流。线性滤波操作对脉冲执行自动相关操作，也就是，输入脉冲与模板波形相关/匹配。如果它们匹配，则在T处的y(t)的幅度将越高。在另一个实施例中，所述方法还包括：基于所述比较结果，确定所述峰值与所述峰值之间的匹配，定时-峰值将是较短的。在图13的示意图中，这被指示为最上路径的峰值，其中滤波器的脉冲响应更好地匹配传入脉冲。另一路径示出了更平滑的响应。在该示例中，用于检测前侧脉冲的处理路径将至少基于振幅来检测经滤波的前侧脉冲的峰值，但是可能还基于脉冲定时，而适用于检测后侧脉冲的处理路径将可能不检测经滤波的前侧脉冲的任何区别性峰值。因此，前侧处理路径将反应并提供肯定的响应，其指示所考虑的脉冲是前侧脉冲。因此，可以确定在探测器元件的二极管的前侧发生相应的光子交互作用。
在实践中，这意味着通过使用适合于所选择的脉冲类型的适当配置的匹配的滤波器和随后的脉冲识别模块(例如，采用一个或多个电平探测器)，可以通过比正常更高的分辨率来确定光子吸收的局部性。
不仅振幅是相关的，而且脉冲定时和/或脉冲长度也是相关的，这意味着可以通过基于脉冲幅度、脉冲定时和/或脉冲长度的信号处理来执行特定类型的脉冲的检测。例如，可以从图10中所示的特征脉冲中提取关于峰值幅度、峰化时间和/或脉冲长度的一定量的信息。
这意味着不同的路径将给出明非常显不同的信号(电压/电流)，本发明人已经认识到检测路径之间的差异的可能性，以使得能够确定哪个接收到的脉冲是最可能的。诸如匹配的滤波器的适当滤波器的使用将强调区别，并且使其更容易检测不同类型的脉冲。
图14是显示用于根据一个具体实施例的三个处理途径的一个实施例的一组滤波器的更详细描述版本的一个实施例的示意图。一组比较器用于将脉冲与不同阈值进行比较，以提供能量分辨多仓操作。在比较器的帮助下，我们能够检测每个脉冲中的能量和持续时间的量。所述比较器将以产生表示所述脉冲的对应的一组数字化波形的多个电平的脉冲来对所述脉冲进行“切片”。
进一步地，我们能够对结果进行局部比较，从而判断哪一个是最可能接收的脉冲，并将该信息与基本计数和级别数据一起转发到数字图像处理系统和/或处理器。从仅一个路径中选择数据可能是足够的。
图14的实施例是通过具有不同类型的滤波器的信号路径的复制实现的示例。然而，复制路径将伴随硬件成本的增加。特别是高速比较器在面积和功耗方面是昂贵的。
图15是显示采用图14所示的比较器所产生的波形与它的数字化波形的一个实施例的示意图。
图16，图17和图18是示出原始波形(前、中、后)的曲线图的示意图，正如由三个不同的滤波器所过滤的，例如对应于图14的装置。总体上，存在九个典型的不同波形。瞬时地，仅一种类型的脉冲进入读出电路并且通过所有三个路径进行滤波。输入脉冲已经被归一化，也就是，示出相同量的电荷。注意，在三个图中，y轴不是相同的标度。
图16显示了当在适用于慢(背侧)脉冲的慢途径(采用慢途径模板滤波器)中处理三个不同脉冲类型(快脉冲、中脉冲和慢脉冲)时匹配的滤波器反应。
图17显示了当在适用于中(背侧)脉冲的中途径(采用中途径模板滤波器)中处理三个不同脉冲类型(快脉冲、中脉冲和慢脉冲)时匹配的滤波器反应。
图18显示了当在适用于快(前侧)脉冲的快途径(采用快途径模板滤波器)中处理三个不同脉冲类型(快脉冲、中脉冲和慢脉冲)时匹配的滤波器反应。
用于慢(后侧)脉冲的匹配的滤波器响应由虚线指示，而用于中区段脉冲的匹配的滤波器响应由点划线指示，并且快速(前侧)脉冲的匹配的滤波器响应由虚线指示。
例如，对于图16，慢回侧脉冲通过慢路径滤波器发送以产生虚线曲线，并且通过同一慢速路径滤波器发送中间段脉冲以产生虚曲线，并且通过相同的慢路径滤波器发送快速前侧脉冲以产生半固态曲线。
在每个图中，我们看到经滤波的信号如何示出不同的行为，当其特征化时，这些行为在区分不同的脉冲类型时可能是有用的。
在图16中，注意到脉冲是相似的(但是在不同的时间点取它们的最大值)。然而，慢后侧脉冲的匹配响应(虚线702)在脉冲定时，脉冲宽度和脉冲幅度方面与其他不同。用于确定不同脉冲类型的过程可以例如基于脉冲幅度、脉冲宽度和/或脉冲定时。
在图17中，慢后侧脉冲(点线)在形状、幅度和位置上再次明显不同。中间脉冲的匹配响应(点划线702)示出了比快速前脉冲(虚线)更尖锐的峰值行为。在此，可以使用脉冲幅度、宽度和/或定时来区分不同的脉冲类型。
在图18中，快速前侧脉冲的匹配响应明显不同(虚线18)与其他波形相比。所有三个经滤波的脉冲易于通过振幅、宽度和/或定时来区分。
图19、图20和图21是显示在存在明显噪声时匹配的滤波器响应的示例性实施例的示意图。
图19是显示在存在明显噪声时匹配的滤波器响应的示例性实施例的示意图。慢回侧脉冲的匹配响应显示了在所测量的时间间隔之后的较晚部分中的较高振幅。
图20是显示在存在明显噪声时采用中途径模板滤波器的匹配的滤波器响应的一个示例示意图。
图21是显示在存在明显噪声时采用快途径模板滤波器的匹配的滤波器响应的一个示例示意图。
噪声被添加到输入信号，模拟二极管中的噪声，而不是匹配的滤波器，也就是，假定电路噪声为零，这是为什么我们看到波形的一侧上的“干净”的信号的原因。我们已经针对所有类型的输入脉冲增加了相同的电流噪声，以便能够对它们进行比较。
类似于上述内容，在快速和慢速情况的行为中存在差异，即使在存在显著噪声的情况下，也可以用快速滤波器检测快脉冲，而用慢滤波器检测慢脉冲。在本文中显示的测试信号的情况下，识别像素的中间部分中的任何图案似乎更难以识别。
采用匹配的滤波器，我们增加了抗噪声性，相比于仅采用一组具有不同时间常数的滤波器组，虽然应当理解的是，后者也可以是可接受的解决方案。
因为我们同时访问来自所有路径的信息，所以也可能组合它们以提取已经通过哪些路径。在上面讨论的图表中，中间和前侧脉冲在慢速路径中看起来非常类似。然而，它们在其他路径中看起来越来越不同。它与慢后侧脉冲相同；注意，在快速路径中看起来像噪声更多或更少，但是在慢路径中示出了不同的峰值。后侧脉冲的经滤波的匹配响应通常比具有较大脉冲宽度的其它脉冲在稍后时间点处较慢峰化。前侧脉冲的经滤波的匹配响应通常较快，具有较高的振幅及较窄的不同的峰值。利用这种类型的分析，通过设计最大似然探测器的类型，该探测器观察由参考比较器生成的数据(也就是，脉冲的形状)。
需要理解的是，如果参考电平比较器的组件大小较大，则硬件将显著增加。因此可能期望通过在路径之间主动切换并共享比较器(连接到参考)来减少硬件。
图22、图23和图24是示出来自三个滤波器的数字化输出的示例的示意图，用于三种不同类型的输入信号。噪声同时加入在二极管(探测器输入)上以及在滤波器中(模拟电路噪声)。针对所述路径动态地调整所述比较器的阈值。用于这些阈值的处理被提供给主机处理器，该主机处理器基于图像质量来控制阈值。
图22显示了在以下三种模板滤波器的每个滤波器中的快前侧脉冲的滤波器反应：前侧滤波器(快途径)、中滤波器(中途径)和背侧滤波器(慢途径)。
图23显示了在以下三种模板滤波器的每个滤波器中的中脉冲的滤波器反应：前侧滤波器(快途径)、中滤波器(中途径)和背侧滤波器(慢途径)。
图24显示了在以下三种模板滤波器的每个滤波器中的慢背侧脉冲的滤波器反应：前侧滤波器(快途径)、中滤波器(中途径)和背侧滤波器(慢途径)。
示例伪代码
以下给出了用于识别脉冲的简单伪算法的说明性示例。在该示例中，决定是基于脉冲幅度的，但是应当理解的是，也可以使用脉冲定时和/或脉冲宽度。决策参数是模糊的，但是算法在这种情况下被设计为给出布尔型响应。然而，其可以被设计为向主机提供所检测到的脉冲的概率而不会显著增加复杂度。
Figure BDA0002194275270000151
仿真结果
使用上面具有三个并行滤波器的简单伪码，我们能够将事件的原点检测到一定程度。图25、图26和图27的模拟结果示出改进的探测器如何识别位置。
沿着X轴，我们找到入射光子(参见图9)的位置，其中，“0”表示探测器二极管的较近端，而“1”表示探测器二极管的远端。
沿着y轴，我们找到给定上述伪码的估计位置。在模拟示例中，我们使用可以识别三个位置的探测器，也就是，在0至33％之间(前部)，在33％至67％之间(中部)，以及在67％至100％之间(后部段)。
图25是显示无噪声存在的模拟探测的结果的一个实施例的示意图。在图25的示例中，我们没有向信号或滤波器添加任何噪声。我们特意向图中的点的位置添加高斯随机偏差，以允许用于云的厚度/强度，以指示检测到的位置的概率。
图26是显示有噪声加入到输入脉冲和滤波途径的探测的结果的一个实施例的示意图。与输入脉冲的振幅相比，噪声水平相当大；噪声与输入信号电平同位。我们看到检测中的一些错误被找到。在这里，云的强度指示它们被正确地检测到的频率。
图27是显示具有比输入信号水平更高的噪声水平的探测的结果的一个实施例的示意图。在图27中，我们进一步增加了噪声，并且我们看到，即使检测变得不太有效，检测过程仍然可以达到确定探测器中的位置的某个概率。
图28是显示用于所提出的方法学和比较性参考的调制传递函数(MTF)的示意图。
在图28中，针对上面讨论的示例仿真结果示出了MTF。MTF是从在探测器中的探测器元件(二极管、像素)重建的图像的调制传递函数)。MTF描述分辨率在图片中的怎样的良好程度。沿着x轴，我们具有空间频率，也就是，可以如何解决从黑色到白色像素的完全转变。例如，3000值表示每米可以解决3000个循环的黑色/白色像素。y轴表示我们如何偏离全刻度值。100％的值表示我们完全达到黑色水平和白色水平。0％的值表示我们将在平均灰度级中被卡住，并且将不存在刚好是灰色平均值的像素白色与像素黑之间的差。理想行为在所有频率上都将是100％。视觉系统的最实际的实现从100％下降到0％。
在模拟中，我们已经使用高于σ＝1的归一化噪声水平的值，其中存在使用伪码算法的显著量的有缺陷的检测，也就是，在模拟中并入有显著的误差源。
假设我们对于每个读出电路具有一个探测器元件(二极管、像素)和每个探测器元件(二极管、像素)，且没有子区域标识，也就是全维的像素，该硬件场景将给出作为最左边曲线的MTF，即对于f＝2000，MTF下降到0％(虚线全像素宽度)。这将用作与本发明相比较的原始参考。
现在假设我们可以将探测器元件(二极管、像素)分成三个探测器元件(二极管、像素)(也就是，更多的硬件和更小的像素)，并且每个具有一个读出电路，也就是，我们定义了具有三倍分辨率的新探测器。对硬件的影响在许多方面是重要的，并且如果可能的话，是非常昂贵的解决方案。然而，该场景被模拟并绘制为实线(“像素宽度为的1/3”)，并且也被用作与其他的比较。
利用本发明中所建议的方法，我们得到虚线、虚点线和最右边的点线(“前部”、“中部”和“后部”)。需注意，点线、最右边的线与的实线“1/3的像素宽度”是几乎重叠的。
从图28中显而易见的是，新的估计(“前部”、“中部”和“后部”)与原始的、最左边的点线(也就是，“完整的像素宽度”)相比，分辨率方面更准确。)。平均上(假设我们观察“前部”+“后部”+“中部”)/3，尽管没有明确地绘制在图28中)，该性能是接近于期望的物理1/3性能。
取得40％的MTF品质值，我们看到所提出的方法将像素分辨率提高2-3倍(200-300％)，相比于原始场景，并且受益于不必实现太小的像素的益处。这是真正意义上的改进。
有一些已知的系统设计概念性地接近类似的问题，但是具有不同的解决方案。
例如，美国专利US 6,169,287涉及用于使用来自电极阵列中的相邻电极的信号来获得空间、能量和/或定时信息的X射线探测器方法和装置。探测器和对应的方法是基于具有多个探测器条，并且对于每个X射线入射，来自若干条带的电流用于推断位置。
美国专利US 7,009,183涉及伽马射线探测器，并提及基于来自探测器中的若干条带的结果检测交互作用位置，但未公开用于这样做的任何特定方法。
在清楚的对比中，本发明仅调查来自单独的探测器元件的信号(仅一个条带)，并且通过采用模仿针对不同入射位置的特征响应的匹配的滤波器以非常不同的方式分析信号。在具有相对高的计数率的应用中，不可能使用来自若干条带的信号，因为将存在来自若干事件的堆积，并且接收器将是饱和的。一种补救方法将是使用小得多的条带(以最小化同一条带中的许多事件的概率)，但是从视点的具体实施方式来说将是不切实际的。
美国专利US 7,208,740涉及一种用于PET或SPECT应用的三维辐射探测器。三维空间分辨率是通过具有许多小的探测器体素并检测它们中的每一个中的信号来获得的。
然而，这与本发明相反，其中信号处理用于确定探测器中的光子交互作用的位置，特别是将所需的体素的数量保持为低。太多的体素显著地增加了功耗，并且也会增加生产成本。
美国专利US 7,692,155涉及通过观察和研究所检测的信号的时间漂移来检测三维、位置敏感的辐射。它们聚焦于通过找到特征延迟时间来校准系统。
本发明的目的在于检测位置和用于增强的图像处理的应用。
应当理解的是，本文中所描述的方法和设备可以以各种方式组合和重新布置。
例如，具体实施例可以在硬件中实现，或者在由合适的处理电路执行的软件，或者它们的组合中实现。
在此描述的步骤、功能、过程和/或框块可以使用任何常规技术在硬件中实现，例如分立电路或集成电路技术，包括通用电子电路和专用电路。
特定实施例包括一个或多个适当配置的数字信号处理器和其他已知的电子电路，例如，互连以执行专用功能的离散逻辑门，或专用集成电路(ASIC)。还应当理解的是，可以使用模拟和数字处理电路的组合。
替代地或作为补充，这些步骤、功能、过程中的至少一些步骤、功能、过程，本文中所描述的框块可以在例如用于由诸如一个或多个处理器或处理单元之类的合适的处理电路执行的计算机程序之类的软件中实现。
处理电路的示例包括但不限于：一个或多个微处理器、一个或多个数字信号处理器(DSP)、一个或多个中央处理单元(CPU)、加速硬件和/或诸如一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)之类的任何合适的可编程逻辑电路，或者一个或多个可编程逻辑控制器(PLC)。
还应当理解的是，可以重新使用任何常规设备或单元的一般处理能力，在其中实现所提出的技术。还可以通过例如重新编程现有软件或通过添加新软件组件来重新使用现有软件。
通过示例，所提议的技术因此可以在模拟处理电路25、数字处理电路40和/或计算机50中实现，参见图2。
图29是显示根据一个具体实施例所述的计算机实施方式的一个实施例的示意图。在该特定示例中，系统200包括处理器210和存储器220，存储器包含可由处理器执行的指令，由此处理器可操作以执行本文描述的步骤和/或动作。指令通常被组织为计算机程序225、235，其可以被预配置在存储器220中，或者可选地从外部存储器设备230下载。可选地，系统200包括可以互连到处理器210的输入/输出接口240和/或存储器220，以使得能够输入和/或输出诸如输入参数和/或结果输出参数的相关数据。
术语“处理器”应以一般意义来解释为能够执行程序代码或计算机程序指令以执行特定处理，确定或计算任务的任何系统或设备。
因此，包括一个或多个处理器的处理电路被配置为在执行计算机程序时执行明确定义的处理任务，诸如本文所描述的那些任务。
处理电路不必专用于仅执行上述步骤、功能、过程和/或框块，但也可以执行其他任务。
所提出的技术还提供了一种计算机程序产品，其包括计算机可读介质220、230，其上存储有这样所述的计算机程序。
通过示例，软件或计算机程序225、235可以被实现为计算机程序产品，其通常携带或存储在计算机可读介质220、230，特别是非易失性介质上。计算机可读介质可以包括一个或多个可移动或不可移动存储器设备，包括但不限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、光盘、数字多功能盘(DVD)、蓝光光盘、通用串行总线(USB)存储器、硬盘驱动器(HDD)存储设备、闪存、磁带或任何其他常规存储器设备。计算机程序因此可以被加载到计算机或等效处理设备的操作存储器中以由其处理电路运行。
当由一个或多个处理器运行时，本文中所呈现的方法流可被视为计算机动作流。相应的设备、系统和/或装置可以被定义为一组功能模块，其中由处理器执行的每个步骤对应于功能模块。在这种情况下，功能模块被实现为在处理器上运行的计算机程序。因此，所述设备、系统和/或装置可替代地被定义为一组功能模块，其中所述功能模块被实现为在至少一个处理器上运行的计算机程序。
驻留在存储器中的计算机程序因此可以被组织为适当的功能模块，其被配置为当由处理器执行时执行本文描述的步骤和/或任务的至少一部分。
可替代地，它有可能主要由硬件模块或者替代地通过硬件来实现模块。软件对硬件的范围纯粹是具体实施方式选择。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等均应包含在本发明的保护范围之内。本领域普通技术人员应当理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以在不脱离由所附权利要求限定的本发明范围的情况下对本发明的具体实施方式进行各种修改、组合和改变。具体地，在技术上可能的情况下，不同实施例中的不同部分解决方案可以组合在其它配置中。

Claims (10)

1.一种用于确定在光子计数边缘上X射线探测器(20)的单个探测器二极管中的光子交互作用的位置的方法，其特征在于：所述探测器二极管(22)在光子计数边缘上探测器的深度方向上延伸，假设X射线通过边缘进入，并且在基本上垂直于深度方向的方向上具有厚度，对应于所述二极管的宽度，通过识别在所述二极管的至少两个不同的子区域的位于二极管的阳极与阴极之间的不同宽度区段的其中一个子区域中基于在单个探测器二极管的阴极侧或阳极侧处生成的脉冲的脉冲特性所发生的光子交互作用而确定(S1)在所述探测器二极管的厚度线中的光子交互作用的位置，所述脉冲是由所述单个探测器二极管响应于所述光子交互作用而生成的，
所述确定(S1)在所述探测器二极管中的光子交互作用的位置的步骤包括：
通过应用匹配的滤波器对所述脉冲进行信号处理，所述匹配的滤波器适用于对应在所述探测器二极管中的光子交互作用的特定位置或子区域的特定脉冲类型，以产生匹配的滤波器的经滤波的输出信号，以及
基于匹配的滤波器的滤波输出信号识别脉冲是否匹配脉冲类型，以决定所述光子交互作用的位置是否对应于匹配的滤波器适合的特定脉冲类型的特定位置或子区域，由此根据在探测器二极管的阴极侧或阳极侧处生成的脉冲的脉冲特性来估计交互作用的位置，不需要合并来自两侧的脉冲。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述交互作用的位置是通过基于至少两个匹配的滤波器来执行所述脉冲的信号处理来确定的，所述至少两个匹配的滤波器被配置用于模仿对于在所述探测器二极管中的光子交互作用的不同位置或子区域的特征脉冲响应。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述确定(S1)在所述探测器二极管中的光子交互作用的位置的步骤包括：
通过应用至少两个匹配的滤波器来执行所述脉冲的信号处理，所述匹配的滤波器是适用于对应在所述探测器二极管中的光子交互作用的不同位置或子区域的不同脉冲类型，以产生相应的经滤波的输出信号，以及
基于所述至少两个匹配的滤波器的经滤波的输出信号来识别在所述探测器二极管中的光子交互作用的位置。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于：在所述探测器二极管中的所述交互作用的位置是基于脉冲幅度、脉冲宽度和/或脉冲定时来确定的。
5.一种装置(25、40、50、200)，被配置为确定光子计数边缘上X射线探测器(20)的单个探测器二极管(22)中的光子交互作用的位置，其特征在于，所述探测器二极管(22)在光子计数边缘上探测器的深度方向上延伸，假设X射线通过边缘进入，并且在基本上垂直于深度方向的方向上具有厚度，对应于所述二极管的宽度，所述装置被配置为通过识别在所述二极管的至少两个不同的子区域的位于二极管的阳极与阴极之间的不同宽度区段的其中一个子区域中基于在单个探测器二极管的阴极侧或阳极侧处生成的脉冲的脉冲特性所发生的光子交互作用而确定在所述探测器二极管的厚度线中的光子交互作用的位置，所述脉冲是由所述单个探测器二极管响应于所述光子交互作用而生成的；
所述装置(25、40、50、200)是被配置为：
通过应用匹配的滤波器对所述脉冲进行信号处理，所述匹配的滤波器适用于对应在所述探测器二极管中的光子交互作用的特定位置或子区域的特定脉冲类型，以产生匹配的滤波器的经滤波的输出信号，以及
基于匹配的滤波器的滤波输出信号来识别脉冲是否匹配脉冲类型，以决定所述光子交互作用的位置是否对应于匹配的滤波器适合的特定脉冲类型的特定位置或子区域，
由此所述装置(25、40、50、200)被配置为根据在探测器二极管的阴极侧或阳极侧处生成的脉冲的脉冲特性来估计交互作用的位置，不需要合并来自两侧的脉冲。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述装置(25、40、50、200)是被配置为通过基于至少两个匹配的滤波器来对所述脉冲进行信号处理，所述至少两个匹配的滤波器是被配置用于模仿对于在所述探测器二极管中的光子交互作用的不同位置或子区域的特征脉冲响应。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于：所述装置(25、40、50、200)是被配置为通过应用至少两个匹配的滤波器来执行所述脉冲的信号处理，所述匹配的滤波器是适用于对应在所述探测器二极管中的光子交互作用的不同位置或子区域的不同脉冲类型，以产生相应的经滤波的输出信号，以及基于所述至少两个匹配的滤波器的经滤波的输出信号来识别在所述探测器二极管中的光子交互作用的位置。
8.根据权利要求5至7之一所述的装置，其特征在于：所述装置(25、40、50、200)是被配置为基于脉冲幅度、脉冲宽度和/或脉冲定时来确定在所述探测器二极管中的所述交互作用的位置。
9.一种X射线探测器系统(20)，包括权利要求5至8任意之一所述的装置。
10.一种X射线成像系统(100)，包括权利要求5至8任意之一所述的装置。
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