CN114063138B - 扫描成像系统有效能量的测定方法、设备和扫描成像系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种扫描成像系统有效能量的测定方法、设备和扫描成像系统，其中，该扫描成像系统有效能量的测定方法包括：确定光子计数探测器对X射线的谱响应曲线，其中，X射线来自于扫描成像系统的X射线源，谱响应曲线用于表示光子在不同能量下的分布情况；确定预设的能量仓以及能量仓的阈值范围；根据能量仓的阈值范围和光子计数探测器对X射线的谱响应曲线计算能量仓的有效能量，其中，有效能量用于确定基物质的质量衰减系数。通过本申请，解决了相关技术中通过能量积分型探测器进行有效能量的计算，会导致有效能量计算准确率较低的问题，提高了能量仓有效能量计算的准确度，同时也提高了计算效率。

Description

扫描成像系统有效能量的测定方法、设备和扫描成像系统

技术领域

本申请涉及扫描成像领域，特别是涉及扫描成像系统有效能量的测定方法、设备和扫描成像系统。

背景技术

基于X射线进行成像的扫描成像系统包括X射线源和X射线探测器，其中，X射线源用于发射X射线，X射线探测器用于获取通过扫描对象的X射线。由于不同的物质对X射线的吸收不同，所以能够基于X射线对扫描对象的身体部位进行扫描，以判断扫描对象的身体部位是否存在异常。

在相关技术中，X射线探测器通常为能量积分型探测器，能量积分型探测器通过使用99％纯度的铝球进行断层成像实验，并与理论计算值对比，进而确定扫描成像系统中X射线的有效能量。但是通过铝球进行断层成像实验，在进行有效能量计算时未将能量积分型探测器的谱响应考虑在内，因此会导致最终得到的有效能量准确率较低。

目前针对相关技术中通过能量积分型探测器进行有效能量的计算，会导致有效能量计算准确率较低的问题，尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请实施例提供了一种扫描成像系统有效能量的测定方法、设备、扫描成像系统和存储介质，以至少解决相关技术中通过能量积分型探测器进行有效能量的计算，会导致有效能量计算准确率较低的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种扫描成像系统有效能量的测定方法，包括：

确定光子计数探测器对X射线的谱响应曲线，其中，所述X射线来自于扫描成像系统的X射线源，所述谱响应曲线用于表示光子在不同能量下的分布情况；

确定预设的能量仓以及所述能量仓的阈值范围；

根据所述能量仓的阈值范围和所述光子计数探测器对X射线的谱响应曲线计算所述能量仓的有效能量，其中，所述有效能量用于确定基物质的质量衰减系数。

在其中一些实施例中，所述确定预设的能量仓以及所述能量仓的阈值范围包括：

根据需要进行分解的基物质的数量确定所述能量仓的数量；

根据扫描对象的扫描参数确定所述能量仓的阈值范围。

在其中一些实施例中，所述根据所述能量仓的阈值范围和所述光子计数探测器对X射线的谱响应曲线计算所述能量仓的有效能量包括：

获取所述谱响应曲线的曲线函数；

在所述阈值范围内，对所述曲线函数进行能量积分运算；

根据所述能量积分运算的计算结果确定所述能量仓的有效能量。

在其中一些实施例中，所述确定光子计数探测器对X射线的谱响应曲线包括：

确定所述光子计数探测器的多个扫描阈值；

在每个所述扫描阈值下，通过所述光子计数探测器获取大于或者等于所述扫描阈值的光子数量作为扫描记录；

依次获取多个扫描记录，根据多个所述扫描记录得到所述光子计数探测器对X射线的谱响应曲线。

在其中一些实施例中，在所述根据所述能量仓的阈值范围和所述光子计数探测器对X射线的谱响应曲线计算所述能量仓的有效能量之后，所述方法包括：

根据基物质的质量衰减系数曲线确定所述基物质在所述有效能量下的质量衰减系数；

根据所述有效能量下的质量衰减系数进行基物质分解。

在其中一些实施例中，所述根据所述有效能量下的质量衰减系数进行基物质分解包括：

基于所述光子计数探测器获取扫描对象在各个所述能量仓的扫描图像；

基于所述扫描图像和所述有效能量下的质量衰减系数，获取各个所述能量仓的衰减图像；

根据多个所述衰减图像进行基物质分解。

在其中一些实施例中，所述根据多个所述衰减图像进行基物质分解包括：

对所述衰减图像中的像素进行图像阈的物质分解，得到多个基物质图像；

根据所述基物质图像获取基物质的材料信息，其中，所述材料信息至少包括密度图或者有效原子序数图中的一个。

第二方面，本申请提供了一种扫描成像系统有效能量的测定设备，包括获取模块、确定模块和计算模块：

所述获取模块，用于确定光子计数探测器对X射线的谱响应曲线，其中，所述X射线来自于扫描成像系统的X射线源，所述谱响应曲线用于表示光子在不同能量下的分布情况；

所述确定模块，用于确定预设的能量仓以及所述能量仓的阈值范围；

所述计算模块，用于根据所述能量仓的阈值范围和所述光子计数探测器对X射线的谱响应曲线计算所述能量仓的有效能量，其中，所述有效能量用于确定基物质的质量衰减系数。

第三方面，本申请提供了一种扫描成像系统，包括X射线源，用于发射X射线；

光子计数探测器，用于对所述X射线进行响应，以确定所述光子计数探测器对X射线的谱响应曲线，所述谱响应曲线用于表示光子在不同能量下的分布情况；

处理器，用于确定预设的能量仓以及所述能量仓的阈值范围；根据所述能量仓的阈值范围和所述光子计数探测器对X射线的谱响应曲线计算所述能量仓的有效能量，其中，所述有效能量用于确定基物质的质量衰减系数。

第四方面，本申请实施例提供了一种电子装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的扫描成像系统有效能量的测定方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的扫描成像系统有效能量的测定方法。

相比于相关技术，本申请实施例提供的扫描成像系统有效能量的测定方法，确定光子计数探测器对X射线的谱响应曲线，其中，X射线来自于扫描成像系统的X射线源，谱响应曲线用于表示光子在不同能量下的分布情况；确定预设的能量仓以及能量仓的阈值范围；根据能量仓的阈值范围和光子计数探测器对X射线的谱响应曲线计算能量仓的有效能量，其中，有效能量用于确定基物质的质量衰减系数，解决了相关技术中通过能量积分型探测器进行有效能量的计算，会导致有效能量计算准确率较低的问题，提高了能量仓有效能量计算的准确度，同时也提高了计算效率。

本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的扫描成像系统有效能量的测定方法的应用环境示意图；

图2是根据本申请实施例的扫描成像系统有效能量的测定方法的流程图；

图3是根据本申请实施例的谱响应曲线的示意图；

图4是根据本申请实施例的谱响应曲线获取方法的流程图；

图5为根据本申请实施例的基物质的质量衰减系数曲线的示意图；

图6是根据本申请实施例的基物质分解的方法的流程图；

图7为本申请实施例的扫描成像系统有效能量的测定方法的终端的硬件结构框图；

图8是根据本申请实施例的扫描成像系统有效能量的测定设备的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

本申请提供的扫描成像系统有效能量的测定方法，可以应用于如图1所示的应用环境中，图1是根据本申请实施例的扫描成像系统有效能量的测定方法的应用环境示意图，如图1所示，扫描成像系统100包括固定支架102和旋转机架104，旋转机架104由固定机架102可旋转地支撑，并且围绕检查区域106旋转。辐射源108由旋转机架104可旋转地支撑，并且随转机架104旋转，辐射源108可以为X射线源，能够发射贯穿检查区域106的多能量辐射。光子计数探测器110跨检查区域106以弧形与辐射源108相对。光子计数探测器110包括一行或多行探测器，能够探测贯穿检查区域106的辐射，并生成表示辐射的投影数据。本申请中提供的扫描成像系统有效能量的测定方法，可以应用于医学扫描成像领域，也可以应用于临床前领域进行生命科学研究。

本实施例提供了一种扫描成像系统有效能量的测定方法。图2是根据本申请实施例的扫描成像系统有效能量的测定方法的流程图，如图2所示，该方法包括如下步骤：

步骤S210，确定光子计数探测器对X射线的谱响应曲线。

其中，光子计数探测器可以通过在探测器专用读出电路中添加信号幅度分析器件来分辨不同能量的光子，从而得到不同能量区间的光子计数，所以光子计数探测器具备分辨宽光谱X射线能量的能力。目前的光子计数探测器多是基于半导体材料制备的，诸如GaAs、CdTe、CdZnTe等。本实施例中X射线来自于扫描成像系统的X射线源，谱响应曲线用于表示光子在不同能量下的分布情况。

优选地，包括X射线源的扫描成像系统可以为电子计算机断层扫描(ComputedTomography，简称为CT)设备、X射线机等。

步骤S220，确定预设的能量仓以及能量仓的阈值范围。

其中，能量仓为不同的能量区间，能量仓的阈值范围由低能量阈值和高能量阈值确定，例如，在0到140keV的能量区间上，可以设置两个能量仓，第一个能量仓为20keV到60keV，第二个能量仓为60keV到140keV，则20keV为第一个能量仓的低能量阈值，60keV为第一个能量仓的高能量阈值，第一个能量仓的阈值范围由20keV和60keV共同确定。优选地，在一个更大的能量区间里，能量最高的能量仓，其高能量阈值视为无穷大。本实施例中的能量仓可以为出厂设置中已经设置好的能量仓范围，也可以为用户根据需求重新设置的能量仓。

步骤S230，根据能量仓的阈值范围和光子计数探测器对X射线的谱响应曲线计算能量仓的有效能量，其中，有效能量用于确定基物质的质量衰减系数。

本实施例中的有效能量为能量仓阈值范围内能量的等效值，可以根据谱响应曲线确定阈值范围内各能量值对应的分布情况，最后通过数学计算获取能量的等效值。

对于基物质，物理实验表明，任何一种物质对X射线的吸收都可用任何另外两个物质的吸收来表达，这两个物质为基物质。基物质的质量衰减系数随能量增大而降低，因此，在确定基物质具体的质量衰减系数时，需要先确定有效能量的数值。

通过上述步骤S210至步骤S230，本实施例确定光子计数探测器对X射线的谱响应曲线，提高了谱响应曲线的准确度，在此基础上计算有效能量，解决了相关技术中通过能量积分型探测器进行有效能量的计算，会导致有效能量计算准确率较低的问题，提高了能量仓有效能量计算的准确度，同时也提高了计算效率。

进一步地，本实施例中图像域的材料分解方法取决于与基物质在能量仓中的有效能量对应的质量衰减系数，而该质量衰减系数根据能量仓的有效能量和质量衰减系数曲线得到，所以本实施例中的方法具有较强的基础性。

在其中一些实施例中，能量仓的确定方法具体为：根据需要进行分解的基物质的数量确定能量仓的数量，根据扫描对象的扫描参数确定能量仓的阈值范围。具体地，基物质的数量小于或者等于能量仓的数量，例如，若需要分解2种基物质，可以设置2个以上的能量仓，若需要分解3种基物质，可以设置3以上的能量仓。在设置能量仓的阈值范围时，涉及到的扫描参数包括：球管电压、球管电流、扫描时间、包括头部、腹部、胸部等的扫描对象部位、滤过材料和厚度、准直大小等。示例性的，根据扫描对象的扫描部位和球管电压来确定能量仓的阈值范围，具体为，扫描头部等含有较多骨头的部位时，建议球管电压用高电压，相应阈值设置更高些；扫描含有低密度对比度的软组织时，建议球管电压用低电压，阈值设置更低些。本实施例中可以根据基物质的数量和扫描参数灵活设置能量仓，以提高有效能量计算方法的场景适应性。

在其中一些实施例中，有效能量的具体计算方法为：先获取谱响应曲线的曲线函数，具体地，通过光子计数探测器对一定能量的光子进行计数从而获取谱响应曲线，图3是根据本申请实施例的谱响应曲线的示意图，如图3所示，光子的分布随能量变化而变化。在获取到谱响应曲线之后，可以得到相应的曲线函数，记为R(E)，能量仓设置方式为，能量仓B₁：Th₁<E≤Th₂，能量仓B₂：Th₂<E≤Th₃，……，能量仓B_M：E>Th_M，其中，M为能量仓的数量，E为光子能量，Th₁、Th₂、……、Th_M为用户或厂家设定的低能量阈值或者高能量阈值，E_efi为能量仓B_i的有效能量，1≤i≤M。进一步地，对于能量最高的能量仓B_M，Th_M+1认为是无穷大。

图3中同时给出了多个能量仓以及阈值范围，例如，能量仓B₁从20keV到40keV，能量仓B₂从40keV到60keV，能量仓B_m从120keV到140keV，在确定阈值范围之后，即可在阈值范围内，对曲线函数进行能量积分运算，具体为，根据如下公式(1)进行能量积分运算：

在公式(1)中，E_efi表示与第i个能量仓对应的有效能量，Th_i为第i个能量仓的低能量阈值，Th_i+1为第i个能量仓的高能量阈值，R(E)为谱响应曲线的曲线函数，E表示X射线光子能量。最后，根据能量积分运算的计算结果确定能量仓的有效能量，例如，图3中的E_ef1、E_ef2、E_efm分别表示第1个、第二个和第m个能量仓的有效能量。本实施例中，基于谱响应曲线的曲线函数进行能量积分运算而得到能量仓的有效能量，可以进一步提高有效能量计算的准确度。

在其中一些实施例中，图4是根据本申请实施例的谱响应曲线获取方法的流程图，如图4所示，该方法包括如下步骤：

步骤S410，确定光子计数探测器的多个扫描阈值。

本实施例中的扫描阈值为光子的能量值，光子计数探测器的多个扫描阈值可以分别设定，也可以先设定一个初始的扫描阈值，然后根据预设的步长依次获取多个扫描阈值。例如，初始的扫描阈值为Th₀，步长为s，则扫描阈值依次为Th₀+s、Th₀+2s、Th₀+3s……。

步骤S420，在每个扫描阈值下，通过光子计数探测器获取大于或者等于扫描阈值的光子数量作为扫描记录。

由于光子计数探测器具有分辨不同能量光子的功能，所以对于每个扫描阈值，都可以利用光子计数探测器获取一次扫描结果，得到扫描记录。

步骤S430，依次获取多个扫描记录，根据多个扫描记录得到光子计数探测器对X射线的谱响应曲线。

具体地，在得到多个扫描记录之后，可以利用数值差分方法将阈值扫描的扫描记录进行差分处理和归一化，最终获得光子计数探测器对X射线的谱响应曲线。

通过上述步骤S410至步骤S430，通过阈值扫描的方式获取谱响应曲线，可以有效提高谱响应曲线的准确度，同时，避免了相关技术中采用铝球确定有效能量时未考虑到能量积分型探测器的谱响应，从而造成谱响应曲线出现误差的情况。

进一步地，本实施例中的方法只需通过一个完整的阈值扫描过程和数值差分就可以获得扫描成像系统对X射线的谱响应曲线，进而可以计算出光子计数探测器各能量仓的有效能量，即使能量仓的范围被调节，仍可根据谱响应曲线重新计算更新后各能量仓的有效能量，无需重新实验，因此具备一定的便捷性。

在其他实施例中，还可以在每个扫描阈值下进行一次图像扫描，根据不同扫描阈值下的扫描图像确定扫描结果，然后对扫描结果进行数值差分，最终得到谱响应曲线。

在其中一些实施例中，在获取到有效能量之后，还可以根据获取到的有效能量进行基物质分解，具体地，首先根据基物质的质量衰减系数曲线确定基物质在有效能量下的质量衰减系数，质量衰减系数是指每平方厘米每克厚的吸收物质所减少的X射线强度的百分数，也即每克质量物质对X射线衰减的程度。图5为根据本申请实施例的基物质的质量衰减系数曲线的示意图，如图5所示，质量衰减系数的单位为cm²/g，基物质的质量衰减系数随光子能量的增大而减小，所以在进行基物质分解之前，需要先根据有效能量确定相应的质量衰减系数。图5中，(μ/ρ)_ef1、(μ/ρ)_ef2、(μ/ρ)_efm分别为对应于E_ef1、E_ef2、E_efm的质量衰减系数。在得到对应的质量衰减系数之后，根据有效能量下的质量衰减系数进行基物质分解，示例性地，基物质分解可以为水/骨分解、水/钙分解或者水/碘分解等分解方式。本实施例中，在得到有效能量之后进行基物质分解，可以为有效能量提供更多的应用场景，为基物质分解提供更多的计算方法。

在其中一些实施例中，图6是根据本申请实施例的基物质分解的方法的流程图，如图6所示，该方法包括如下步骤：

步骤S610，基于光子计数探测器获取扫描对象在各个能量仓的扫描图像。

在基物质分解时，首先需要获取扫描对象的扫描图像，以确定需要进行分解的扫描物质。本实施例中基于包括光子计数探测器的扫描成像系统进行扫描，在扫描时，需要预先确定光子的能量范围。

步骤S620，基于扫描图像和有效能量下的质量衰减系数，获取各个能量仓的衰减图像。

具体地，可以根据有效能量下的质量衰减系数对扫描图像中的像素进行线性计算，从而得到衰减图像。例如，假设能量仓B₁的扫描图像为I₁，能量仓B₂的扫描图像为I₂，能量仓B_m的扫描图像为I_m，然后经过如下公式(2)计算相应的线性衰减图像：

在公式(2)中，μ_i为衰减图像，I_i为扫描图像，表示基物质为水时在有效能量下的质量衰减系数，可利用最近邻或线性插值实现。本实施例中，可以对扫描图像中的像素进行计算，然后根据计算的像素值得到衰减图像。

步骤S630，根据多个衰减图像进行基物质分解。

具体地，在得到衰减图像之后，可以根据图像阈材料分解算法进行基物质分解。

通过上述步骤S610至步骤S630，本实施例给出了一种基于有效能量进行基物质分解的方法，为有效能量的应用提供了更多的应用场景。

在其中一些实施例中，进行基物质分解包括：对衰减图像中的像素进行图像阈的物质分解，得到多个基物质图像，然后根据基物质图像获取基物质的材料信息，其中，材料信息至少包括密度图或者有效原子序数图中的一个。

具体地，对于密度图，假设能量仓B₁的线性衰减图像为μ₁，能量仓B₂的线性衰减图像为μ₂，能量仓B_m的线性衰减图像为μ_m。图像域的基物质分解如公式(3)所示：

在公式(3)中，使用最小二乘法求解分解后的密度矩阵，即ρ_n为第n种基物质的密度，1≤n≤N，其中，μ为基物质的线性衰减系数，矩阵A为由各基物质在不同能量仓下的质量衰减系数/>构成的系数矩阵，N为基物质的数量，M为能量仓的数量，M≥N，/>是第n种基物质在第m个能量仓处的有效能量。

另一方面，对于化合物或混合物，如果其衰减的效果等同于某元素，则该元素的原子序数被称为该化合物或混合物的有效原子序数。通过对物质X射线衰减理论的分析，能够发现物质的X射线衰减曲线很大程度上取决于物质的有效原子序数的大小，依据这一特性，可利用有效原子序数来进行物质化学组成成分的分析。本实施例中可以利用基物质图像中X射线的衰减信息获取化合物或者混合物的有效原子序数，以提供更多更准确的分析结论，同时赋予配备了光子计数探测器的扫描成像系统进行功能成像的能力。

需要说明的是，在上述流程中或者附图的流程图中示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本申请提供的方法实施例可以在终端、计算机或者类似的运算装置中执行。以运行在终端上为例，图7为本申请实施例的扫描成像系统有效能量的测定方法的终端的硬件结构框图。如图7所示，终端70可以包括一个或多个(图7中仅示出一个)处理器702(处理器702可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器704，可选地，上述终端还可以包括用于通信功能的传输设备706以及输入输出设备708。本领域普通技术人员可以理解，图7所示的结构仅为示意，其并不对上述终端的结构造成限定。例如，终端70还可包括比图7中所示更多或者更少的组件，或者具有与图7所示不同的配置。

存储器704可用于存储控制程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本申请实施例中的扫描成像系统有效能量的测定方法对应的控制程序，处理器702通过运行存储在存储器704内的控制程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器704可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器704可进一步包括相对于处理器702远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端70。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。

传输设备706用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括终端70的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备706包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备706可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

本实施例还提供了一种扫描成像系统有效能量的测定设备，该设备用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”、“单元”、“子单元”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

相关技术中有效能量的测量，主要是针对能量积分型探测器提出的，具体为通过使用99％纯度的铝球进行断层成像实验，并与理论计算值对比，进而确定X射线的有效能量，但相关技术的方法并未将能量积分型探测器的谱响应考虑在内，因此会造成有效能量不准确。而且，基于该方法，一旦能量仓的范围由于需求被调节后，需要再次实施实验和理论计算，导致效率低、工作负担重等问题。

图8是根据本申请实施例的扫描成像系统有效能量的测定设备的结构框图，如图8所示，该装置包括获取模块81、确定模块82和计算模块83：

获取模块81，用于确定光子计数探测器对X射线的谱响应曲线，其中，X射线来自于扫描成像系统的X射线源，谱响应曲线用于表示光子在不同能量下的分布情况；确定模块82，用于确定预设的能量仓以及能量仓的阈值范围；计算模块83，用于根据能量仓的阈值范围和光子计数探测器对X射线的谱响应曲线计算能量仓的有效能量，其中，有效能量用于确定基物质的质量衰减系数。

基于获取模块81，本实施例确定光子计数探测器对X射线的谱响应曲线，提高了谱响应曲线的准确度，在此基础上计算模块83计算有效能量，解决了相关技术中通过能量积分型探测器进行有效能量的计算，会导致有效能量计算准确率较低的问题，提高了能量仓有效能量计算的准确度，同时也提高了计算效率。

在其中一些实施例中，确定模块82还用于根据需要进行分解的基物质的数量确定能量仓的数量；根据扫描对象的扫描参数确定能量仓的阈值范围。

在其中一些实施例中，计算模块83还用于获取谱响应曲线的曲线函数；在阈值范围内，对曲线函数进行能量积分运算；根据能量积分运算的计算结果确定能量仓的有效能量。

在其中一些实施例中，获取模块83还用于确定光子计数探测器的多个扫描阈值；在每个扫描阈值下，通过光子计数探测器获取大于或者等于扫描阈值的光子数量作为扫描记录；依次获取多个扫描记录，根据多个扫描记录得到光子计数探测器对X射线的谱响应曲线。

在其中一些实施例中，扫描成像系统有效能量的测定设备还包括基物质分解模块：基物质分解模块用于根据基物质的质量衰减系数曲线确定基物质在有效能量下的质量衰减系数；根据有效能量下的质量衰减系数进行基物质分解。

在其中一些实施例中，基物质分解模块还用于基于光子计数探测器获取扫描对象在各个能量仓的扫描图像；基于扫描图像和有效能量下的质量衰减系数，获取各个能量仓的衰减图像；根据多个衰减图像进行基物质分解。具体地，根据多个衰减图像进行基物质分解包括：对衰减图像中的像素进行图像阈的物质分解，得到多个基物质图像；根据基物质图像获取基物质的材料信息，其中，材料信息至少包括密度图或者有效原子序数图中的一个。

本申请还提供了一种扫描成像系统，包括X射线源，用于发射X射线；光子计数探测器，用于对X射线进行响应，以确定光子计数探测器对X射线的谱响应曲线，谱响应曲线用于表示光子在不同能量下的分布情况；处理器，用于确定预设的能量仓以及能量仓的阈值范围；根据能量仓的阈值范围和光子计数探测器对X射线的谱响应曲线计算能量仓的有效能量，其中，有效能量用于确定基物质的质量衰减系数。

本实施例通过确定光子计数探测器对X射线的谱响应曲线，提高了谱响应曲线的准确度，在此基础上计算有效能量，解决了相关技术中通过能量积分型探测器进行有效能量的计算，会导致有效能量计算准确率较低的问题，提高了能量仓有效能量计算的准确度，同时也提高了计算效率。

在其中一些实施例中，处理器还用于根据需要进行分解的基物质的数量确定能量仓的数量；根据扫描对象的扫描参数确定能量仓的阈值范围。

在其中一些实施例中，处理器还用于获取谱响应曲线的曲线函数；在阈值范围内，对曲线函数进行能量积分运算；根据能量积分运算的计算结果确定能量仓的有效能量。

在其中一些实施例中，处理器还用于确定光子计数探测器的多个扫描阈值；在每个扫描阈值下，通过光子计数探测器获取大于或者等于扫描阈值的光子数量作为扫描记录；依次获取多个扫描记录，根据多个扫描记录得到光子计数探测器对X射线的谱响应曲线。

在其中一些实施例中，处理器还用于基物质分解：根据基物质的质量衰减系数曲线确定基物质在有效能量下的质量衰减系数；根据有效能量下的质量衰减系数进行基物质分解。

在其中一些实施例中，处理器还用于基于光子计数探测器获取扫描对象在各个能量仓的扫描图像；基于扫描图像和有效能量下的质量衰减系数，获取各个能量仓的衰减图像；根据多个衰减图像进行基物质分解。具体地，根据多个衰减图像进行基物质分解包括：对衰减图像中的像素进行图像阈的物质分解，得到多个基物质图像；根据基物质图像获取基物质的材料信息，其中，材料信息至少包括密度图或者有效原子序数图中的一个。

需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

本实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：

S1，确定光子计数探测器对X射线的谱响应曲线，其中，X射线来自于扫描成像系统的X射线源，谱响应曲线用于表示光子在不同能量下的分布情况。

S2，确定预设的能量仓以及能量仓的阈值范围。

S3，根据能量仓的阈值范围和光子计数探测器对X射线的谱响应曲线计算能量仓的有效能量，其中，有效能量用于确定基物质的质量衰减系数。

需要说明的是，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

另外，结合上述实施例中的扫描成像系统有效能量的测定方法，本申请实施例可提供一种存储介质来实现。该存储介质上存储有计算机程序；该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种扫描成像系统有效能量的测定方法。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种扫描成像系统有效能量的测定方法，其特征在于，包括：

确定光子计数探测器对X射线的谱响应曲线，其中，所述X射线来自于扫描成像系统的X射线源，所述谱响应曲线用于表示光子在不同能量下的分布情况；

确定预设的能量仓以及所述能量仓的阈值范围；

根据所述能量仓的阈值范围和所述光子计数探测器对X射线的谱响应曲线计算所述能量仓的有效能量，包括：获取所述谱响应曲线的曲线函数；在所述阈值范围内，对所述曲线函数进行能量积分运算；根据所述能量积分运算的计算结果确定所述能量仓的有效能量；其中，所述有效能量用于确定基物质的质量衰减系数。

2.根据权利要求1所述的扫描成像系统有效能量的测定方法，其特征在于，所述确定预设的能量仓以及所述能量仓的阈值范围包括：

根据需要进行分解的基物质的数量确定所述能量仓的数量；

根据扫描对象的扫描参数确定所述能量仓的阈值范围。

3.根据权利要求1所述的扫描成像系统有效能量的测定方法，其特征在于，所述确定光子计数探测器对X射线的谱响应曲线包括：

确定所述光子计数探测器的多个扫描阈值；

在每个所述扫描阈值下，通过所述光子计数探测器获取大于或者等于所述扫描阈值的光子数量作为扫描记录；

依次获取多个扫描记录，根据多个所述扫描记录得到所述光子计数探测器对X射线的谱响应曲线。

4.根据权利要求1所述的扫描成像系统有效能量的测定方法，其特征在于，在所述根据所述能量仓的阈值范围和所述光子计数探测器对X射线的谱响应曲线计算所述能量仓的有效能量之后，所述方法包括：

根据基物质的质量衰减系数曲线确定所述基物质在所述有效能量下的质量衰减系数；

根据所述有效能量下的质量衰减系数进行基物质分解。

5.根据权利要求4所述的扫描成像系统有效能量的测定方法，其特征在于，所述根据所述有效能量下的质量衰减系数进行基物质分解包括：

基于所述光子计数探测器获取扫描对象在各个所述能量仓的扫描图像；

基于所述扫描图像和所述有效能量下的质量衰减系数，获取各个所述能量仓的衰减图像；

根据多个所述衰减图像进行基物质分解。

6.根据权利要求5所述的扫描成像系统有效能量的测定方法，其特征在于，所述根据多个所述衰减图像进行基物质分解包括：

对所述衰减图像中的像素进行图像阈的物质分解，得到多个基物质图像；

根据所述基物质图像获取基物质的材料信息，其中，所述材料信息至少包括密度图或者有效原子序数图中的一个。

7.一种扫描成像系统有效能量的测定设备，其特征在于，包括获取模块、确定模块和计算模块：

所述获取模块，用于确定光子计数探测器对X射线的谱响应曲线，其中，所述X射线来自于扫描成像系统的X射线源，所述谱响应曲线用于表示光子在不同能量下的分布情况；

所述确定模块，用于确定预设的能量仓以及所述能量仓的阈值范围；

所述计算模块，用于根据所述能量仓的阈值范围和所述光子计数探测器对X射线的谱响应曲线计算所述能量仓的有效能量，包括：获取所述谱响应曲线的曲线函数；在所述阈值范围内，对所述曲线函数进行能量积分运算；根据所述能量积分运算的计算结果确定所述能量仓的有效能量；其中，所述有效能量用于确定基物质的质量衰减系数。

8.一种扫描成像系统，其特征在于，包括X射线源，用于发射X射线；

光子计数探测器，用于对所述X射线进行响应，以确定所述光子计数探测器对X射线的谱响应曲线，所述谱响应曲线用于表示光子在不同能量下的分布情况；

处理器，用于确定预设的能量仓以及所述能量仓的阈值范围；根据所述能量仓的阈值范围和所述光子计数探测器对X射线的谱响应曲线计算所述能量仓的有效能量，包括：获取所述谱响应曲线的曲线函数；在所述阈值范围内，对所述曲线函数进行能量积分运算；根据所述能量积分运算的计算结果确定所述能量仓的有效能量；其中，所述有效能量用于确定基物质的质量衰减系数。

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行权利要求1至6中任一项所述的扫描成像系统有效能量的测定方法。