CN116324521A - 双能量检测器及检测器数据处理方法 - Google Patents

双能量检测器及检测器数据处理方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种双能量X射线检测器(100)，其具有带有第一检测器元件(111)的第一检测器行(110)和与其平行设置的带有第二检测器元件(122)的第二检测器行(120)，其中，所述检测器行(110,120)在行方向上彼此平行地设置并且在待检测的X射线束(RX)的方向上前后地设置，使得所述第一和第二检测器行(110,120)在待检测的X射线束(RX)中的一个X射线束的方向上的投影以有效偏移(Δx；Δy)彼此重叠地偏移，所述一个X射线束穿过所述第一或第二检测器行(110,120)的参考检测器元件的表面重心。还公开了一种包括这样的检测器(100)的X射线检查装置(200)和用于处理借助于所述检测器(100)提供的检测器数据的方法。

Description

双能量检测器及检测器数据处理方法
技术领域
本发明总体上涉及在借助双能量(dual-energy)X射线辐射照相术对对象进行成像、无损检查以发现目标对象时的X射线图像的空间分辨率，并且具体地涉及用于提高由此产生的X射线图像的空间分辨率的措施。特别地，本公开涉及具有改进的空间分辨率的双能量X射线检测器、包括这样的检测器的X射线检查装置、以及用于处理由检测器采集的检测器数据的方法。
背景技术
本公开的以下介绍性背景信息仅旨在提供对以下描述的关系的更好理解，并且仅在引用文献的内容的范围内代表现有技术。
通过双能量X射线照相术来区分材料是公知的，其基本考虑例如在以下文献中描述：S.Kolkoori et al,"Dual High-Energy X-ray Digital Radiography for MaterialDiscrimination in Cargo Containers,"11th European Conference on NonDestructive Testing,2014,Prague,Proceedings；以及Polad M.Shikhaliev,"MaterialDecomposed Cargo Imaging with Dual Energy Megavoltage Radiography,"arXiv:1709.10406[physics.ins-det]。
Jer Wang CHAN et al,"Wire transfer function analysis for castellateddual-energy x-ray detectors,"APPLIED OPTICS,Volume 43,Number 35,December 10,2004,Pages 6413-6420在图1(a)中示出了双能量x射线检测器阵列，其具有每个像素一个高能量检测器元件和一个低能量检测器元件，该两个元件在要检测的X射线的方向上一个布置在另一个之上。EP1010021B1示出了一种双能量X射线检测器行(X-ray detectorline)，其中，具有高能量检测器元件的行和具有低能量检测器元件的行在扫描方向上被一个接一个地布置，使得这两个行可以彼此独立地检测入射X射线。
在X射线检查装置中，其中检查对象以预定的传送速度传送通过扫描装置，该扫描装置由正交于传送方向设置的检测器行和朝向所述检测器行的X射线扇(X-ray fan)组成，对于通过所述X射线扇的检查对象进行逐行扫描，由此产生的X射线图像的分辨率基本上由各个检测器元件的区域以及它们在检测器行的每单位长度或每单位区域上的数量以及检测器元件的读出频率(read-out frequency)与检查对象在传送方向上的传送速度的比率来确定，其中每个检测器元件对应于一个像素。
由于双能量X射线放射照相术需要每个像素一个低能量检测器元件和一个高能量检测器元件，因此整个检测器需要两倍数量的检测器元件以获得期望的空间分辨率。因此，双能量检测器已经具有相应较高的系统成本。为了在所产生的X射线图像中获得更高的空间分辨率，可以相应地增加每单位长度或区域的检测器元件的数量。然而，这导致检测器的系统成本的相应增加，并且由于增加检测器元件的密度需要相应地减小每个检测器元件的区域，因此导致所采集的检测器数据中的信噪比的劣化。
作为增加检测器元件的数量的替代，在上述X射线检查装置中，可以通过降低传送速度或增加读出频率来实现X射线图像在与传送方向相对应的扫描方向上的空间分辨率。前者对在X射线检查装置处检查的检查对象的吞吐量具有不利影响，而后者会再次恶化信噪比。
US8433036B2公开了用于扫描在第一方向上移动的对象的方法、系统和检测器装置，其中提供了具有至少2mm厚度的第一检测器区域和具有至少5mm厚度的第二检测器区域，所述第二检测器区域被布置为接收已经穿过所述第一检测器区域的辐射。
US9329301B2公开了一种使用减法方法进行异物检查的辐射检测装置，其中，第一辐射检测器检测穿过样本的第一能量范围中的辐射，第二辐射检测器检测比第一能量范围中的辐射更高的第二能量范围中的辐射，并且其中，所述第一辐射检测器的第一闪烁物层的厚度小于所述第二辐射检测器的第二闪烁物层的厚度，并且其中，所述第一辐射检测器的第一像素部分中的每个像素的第一区域小于所述第二辐射检测器的第二像素部分中的每个像素的第二区域。
US10386502B2公开了一种双能量检测器和辐射测试系统。所述双能量检测器包括：检测器模块保持器；以及多个检测器模块。检测器模块包括并排布置在所述检测器模块保持器上以彼此独立地被照射的较高能量检测器阵列和较低能量检测器阵列。
US 2019/0179038A1公开了一种X射线图像传感器，其具有两个或更多能量区域，作为X射线对象检测器的一部分，所述能量区域被实现为平面单片半导体衬底上的并排像素阵列。在这种单片并排布置中的每个像素阵列被设计成响应于特定的X射线能量范围或光谱。
发明内容
本发明的任务是提出一种双能量X射线检测器或包括这种双能量X射线检测器的X射线检查装置，利用该X射线检测器或该X射线检查装置可以在所生成的X射线图像中实现更高的空间分辨率。
优选地，为此目的，不应增加每单位长度或区域的检测器元件的数量和/或不应降低X射线检查装置对检查对象的扫描速度。
例如，如果在恒定数量的(至少高能量X射线检测，简称“高能量”)Hi(gh)和(至少低能量X射线检测，简称“低能量”)Lo(w)检测器元件的情况下，能够从检测器检测到的检测器数据而导出在与扫描方向正交和/或沿着扫描方向的图像方向上具有更高空间分辨率的X射线图像，则将是对双能量检测器的改进。
上述任务可以利用涉及双能量X射线检测器的权利要求1的特征来解决。在以下从属权利要求中限定了进一步的实施例和进一步的实施例。
发明人已经认识到，在Hi检测器行(detector line)的Hi(gh)检测器元件和Lo检测器行的Lo(w)检测器元件的仍然重叠的有效区域之间的限定的有效偏移可以有利地用于提高空间分辨率，在常规的双能量X射线检测器中，将一个Hi检测器元件和Lo检测器元件中的一个分别被精确地分配给同一个像素。所述有效偏移可以被配置在所述检测器行的方向上和/或正交于所述检测器行；下面进一步解释利用这种方法可实现的相应可能性。因此，在不增加检测器元件的总数的情况下，检测器的空间分辨率可以在检测器行的方向和/或与检测器行正交的方向上相应地增加。
应当注意，在本公开的上下文中，“有效偏移”旨在表示该偏移不仅作为Hi检测器行的Hi检测器元件和Lo检测器行的Lo检测器元件的有效区域之间的实际局部偏移，而且可替换地或附加地，可以通过在操作期间相对于引导到检测器上的X射线对由Hi检测器行和Lo检测器行构成的检测器进行特定对准而实现“有效偏移”，并不必彼此局部偏移。当然，这些措施也可组合使用。
这里提出的线形(line-shaped)双能量X射线检测器的核心思想是设计检测器结构和/或相对于彼此和相对于X射线源，布置该检测器的检测器行，使得在操作中，相对于从X射线源发射到检测器上的X射线的射束路径，Hi检测器行的Hi检测器元件的投影和Lo检测器行的Lo检测器元件的投影在参考X射线束的方向上以重叠的方式相对于彼此偏移；该“参考X射线束”可以是例如穿过检测器行的区域质心(area centroid)或检测器行的参考检测器元件的区域质心的X射线束。所述参考检测器元件可以是检测器行中心的检测器元件，因此其与检测器行的所有边缘具有近似相等的距离。结果，与具有常规布置和与X射线发生器或参考X射线束对准的检测器相比，在所采集的双能量检测器数据(为了导出相关联的X射线图像而要被评估)中使用新的检测器，不再能够将Hi检测器数据和/或Lo检测器数据对(pairs)按照1:1被分配，即，唯一地分配给恰好一个图像点。即在Lo检测器元件的位置处，明显地缺少1:1的可分配Hi检测器元件，反之亦然。
“检测器行的区域质心”在这里是指由一种类型的检测器元件的有效区域形成的几何图形的几何质心，其区域质心对应于该图形内所有点的平均。在实际上通常具有矩形形状的检测器行的情况下，检测器行的区域质心或检测器行的参考检测器元件的区域质心可以被确定为在纵向和宽度方向上平分检测器行的有效区域的线的交点，或者通常通过积分而被数学地计算。
发明人已经认识到，由于Hi和/或Lo检测器元件的有效偏移，不能再彼此1:1分配的一种类型的每个真实Hi和/或Lo检测器数据资料(datum)的缺失检测器数据可以用为该位置计算的另一类型的虚拟检测器数据(data)补充。即，基于Hi检测器行的Hi检测器元件和Lo检测器行的Lo检测器元件之间的预定有效重叠偏移，可以针对丢失的检测器元件的位置，以足够的精度计算虚拟检测器数据，以进行替换。已经发现该计算是令人惊讶地可实现的，并且从真实和虚拟检测器数据导出的X射线图像具有实际的改进。
根据第一方面，提供一种用于X射线检查装置(例如，根据下面描述的第二方面的X射线检查装置)的线形双能量X射线检测器(以下简称为检测器)，该X射线检查装置被配置为执行检查对象的双能量X射线照相方法。
在本文提出的检测器的上下文中，“线形”最初应当被理解为意味着检测器被配置为针对该检测器的纵向方向上的多个图像点以及针对与纵向方向正交的较少数目的但至少一个图像点来采集检测器数据。在最简单的实现中，检测器因此具有两个检测器行，每个检测器行在纵向方向上具有相等数量的Hi(gh)和Lo(w)检测器元件，每个检测器行具有与其正交的单个Hi和单个Lo检测器元件。原则上，检测器在正交于纵向的方向上也可以具有多个Hi检测器元件和Lo检测器元件；因此，这里提出的原理是可以应用的。
在此提出的线形检测器至少具有：第一检测器行，其具有第一检测器元件；以及第二检测器行，其与第一检测器行平行设置并具有第二检测器元件。所述检测器行被配置成在光谱上不同地选择性地响应于要检测的X射线的光谱。检测器行彼此平行地布置在行方向上。检测器行在要检测的X射线的方向上一个接一个地布置，使得第一和第二检测器行在要检测的X射线之一(其作为参考X射线束)的方向上的投影彼此偏移重叠。第一和第二检测器行的投影可以是在要检测的X射线之一(其穿过第一或第二检测器行的参考检测器元件的区域质心)的方向上。所述参考X射线可以是相对于要检测的X射线，穿过最前检测器行的检测器元件的整个有效区域的区域质心的X射线，或者是相对于要检测的X射线，穿过最前检测器行的参考检测器元件的有效区域的区域质心的X射线。
所述第一检测器行可具有用于主要检测低能量X射线的相关第一或Lo(w)检测器元件，所述第二检测器行可具有用于主要检测高能量X射线的相关第二或Hi(gh)检测器元件。
所述Lo检测器元件和Hi检测器元件可以被配置成生成各自的相关Lo检测器数据或Hi检测器数据。原则上，Lo-和Hi-检测器元件可以基本上相同，只要因为Lo-检测器元件通常更靠近X射线源，因此比下面的Hi-检测器元件吸收更多的低能量子。因此，Lo检测器和Hi检测器元件的叠加已经导致X射线光谱的(小)分裂。为了放大所述分裂，可以在第一和第二检测器元件之间附加地设置用于强化(即，过滤低能量X射线)的过滤材料。
在第一实施方式中，第一检测器行和第二检测器行在行方向上彼此偏移第一(局部)偏移。利用该第一实施例，可以实现要在行方向(即，横向于扫描方向)上导出的X射线图像的空间分辨率的增加。
在第二实施方式中，第一检测器行和第二检测器行彼此偏移正交于行方向的第二(局部)偏移。利用第二实施方式，可以实现要被导出的正交于行方向(即，在扫描方向上)的X射线图像的空间分辨率的增加。结果，利用第二实施方式，可以在扫描方向上增加要导出的X射线图像的空间分辨率，而不必减小检查对象的传送速度或传送速度与扫描频率的比率。在第二实施方式的替代应用中，可以增加检查对象的所述传送速度或所述传送速度与扫描频率的比率，并且相应地增加X射线检查装置的吞吐量，同时所导出的X射线图像的空间分辨率保持相同。利用适当的配置，两种效果的组合也是可能的。
第一和第二实施方式可以替代地或补充地使用，即，同时使用。
作为上述第一和第二实施方式的替代或补充，其中第一和第二检测器行彼此(局部)偏移，在第三实施方式中，第一和第二检测器行也可以相对于参考X射线束倾斜相应的倾斜角以实现有效偏移。
通过这种方式，利用常规的检测器也可以实现期望的有效偏移，在常规的检测器中，第一和第二检测器元件可以被清楚地分配为1:1，即，彼此不局部偏移。当然，可以结合所述第一和/或第二实施方式使用第三实施方式，以便实现相应的其它实施方式的效果；即，第三实施方式可以用于实现所述第一和第二实施方式两者的效果。
关于第三种实施方式，应当注意，在常规检测器中，第一和第二检测器行通常串联布置，使得Lo检测器元件和相关Hi检测器元件之间的连接线精确地指向与检测器对准的相关X射线发生器的焦点。由于从X射线束发生器看去，前后排列的Lo和Hi检测器元件彼此之间具有预定的距离(例如，大约1cm)，因此整个检测器可以容易地相对于参考X射线束在检测器的纵向和/或与其正交的方向上倾斜适当的倾斜角(例如，5°-6°)。检测器的这种倾斜使得一对Hi检测器元件和Lo检测器元件的区域质心之间的连接线经过所述X射线发生器。
例如，当检测器纵向倾斜时，可以特别地调节该倾斜，使得连接Lo检测器元件的区域质心和两个相邻Hi检测器元件之间的间隙的线指向X射线发生器。
例如，当所述倾斜正交于检测器的纵向方向时，可以特别地调节该倾斜，使得Lo检测器元件的区域质心和位于其后面的Hi检测器元件的边缘之间的连接线指向X射线发生器。
因此，利用所述第三实施方式，可以产生与第一和第二检测器行在检测器的纵向方向上和/或与纵向方向正交的方向上的彼此线性(局部)偏移基本相同的效果(因此“有效偏移”)。
结果，利用上述第一、第二和第三实施方式，可以实现第一和第二检测器元件之间的优选的所需有效偏移，以实现上述任何效果或其组合。
特别地，利用所有三种实施方式或其组合，可以调整所述有效偏移，使得在操作中，对于由真实检测器元件和计算的虚拟检测器元件形成的检测器对，通过两个检测器元件的相关区域质心的连接线与X射线发生器对准，即，聚焦在发生器的焦斑上。
在这一点上，对于下面的描述应当注意，实际上X射线检查装置中的I形、L形或U形检测器行可以由多个单独的线形检测器形成，每个线形检测器相对于所述装置的相应关联X射线发生器上的参考X射线束而被单独地对准。因此，在第三实施方式中，第一和第二检测器行沿着参考X射线束的投影实际上由于几何形状已经至少在检测器行的端部彼此相对移动(大约14-15％)。因此，推荐的是，第一和第二检测器行的检测器元件之间的重叠为至多80％且至少20％。
第一检测器元件和第二检测器元件在要检测的X射线的方向上可以具有基本相同的截面形状和截面区域(有效区域)。换句话说，对于一个接一个布置的常规布置，第一检测器元件和第二检测器元件可以形成为一致的(congruence)。
检测器元件的“有效区域”在这里被理解为检测器元件的有效区域，其中已经穿过检查对象的要检测的X射线以预期的布置而入射到该有效区域上。
第一检测器元件和第二检测器元件各自具有沿行方向的长度和与该行方向正交的宽度。
在特别优选的第一实施方式中，行方向上的第一偏移对应于第一和第二检测器元件的长度的一半。结果，优选的第一实施方式提供了一种检测器，其在行方向上的空间分辨率是两倍。
在特别优选的第二实施方式中，根据公式(1)基于用于从检测器元件读出检测器数据的以[1/s]为单位的读出频率f和检查对象相对于双能量X射线检测器的以cm/s为单位的传送速度b来确定第二偏移：
Δz ＝ (m b) / (2 f) (1),
其中m是奇整(m＝1,3,5,7,...)。
结果，优选的第二实施方式提供了一种检测器，其垂直于行方向具有两倍的空间分辨率，并且检查对象经过检测器的传送速度与检测器元件的读出频率的比率不变。或者，利用根据优选的第二实施方式的检测器，在具有检测器的X射线检查装置中用于检查对象的扫描速度可以相应地降低，可能减半，同时保持相同的空间分辨率。即，利用根据第二优选实施方式的设置，可选地，具有恒定图像质量的较高带速度(belt speed)或具有恒定带速度的改进的空间分辨率是可能的。原则上，带速度与扫描频率的比率可以根据需要进行调整。在特别优选的第二实施方式中，如果带速度和采样频率保持相同，则利用新的检测器提高空间分辨率。如果带速保持恒定并且采样频率降低，则分辨率保持不变，但是信噪比提高，使得例如在X射线图像中更好地分辨诸如细线的精细结构。如果扫描频率保持不变，并且带速度增加，分辨率也保持不变，但是系统中每单位时间的检查对象的吞吐量增加。因此，优选的第二实施方式提供了特别高的灵活性，允许系统被设计用于不同的需求。
在没有检测器偏移的情况下，行李物品在两个读出过程之间在传送带上行进距离Δs＝b/f，并且从测量值Lo1,Hi1,Lo2,Hi2,Lon,Hin,...,LoN,HiN)生成((Lo1,Hi1),(Lo2,Hi2),...,(LoN,HiN))形式的值对。
在偏移量Δz＝(m b)/(2f)且m＝1的情况下，如上所述，空间分辨率可以在输送方向上加倍，因为在距离Δs/2处产生中间值，在这种情况下，值对的形式为((Lo1,vHi1),(vLo1,Hi1),(Lo2,vHi2),(vLo2,Hi2)...,(LoN,vHiN),(vLoN,HiN))。在一半的带速度(或双倍的读出频率)下，Δs被减半，并且这导致在相同的偏移Δz的情况下，检测器数据仍然以Lo1,Hi1,Lo2,Hi2,Lon,Hin,...,LoN,HiN的顺序产生，但是现在Lo1和Hi2在空间上是一致的。现在可以相应地将测量值例如以((Lo2,Hi1),(Lo3,Hi2),...,(LoN,HiN-1))的形式组合，从而可以在不计算中间值的情况下进行。即，在优选的第二实施方式的这种应用中，由于串行读出而引起的相关联的第一和第二检测器数据之间的空间偏移可以通过检测器元件的与行方向正交的方向上的空间偏移以及读出频率与带速度的比率的巧妙组合来补偿。
如上所述，(取决于目标方向)两个特别优选的实施方式可以独立地或组合地使用。如上所述，根据上面解释的效果和可能的应用，第三实施方式可以替代地或附加地用于第一和/或第二实施方式。
因此，在特别优选的第一或相应的第三实施方式中，与常规的布置相比，高能量Hi检测器元件和低能量Lo检测器元件被有效地移动了一半检测器元件。在替代的或附加的优选的第二或相应的第三实施方式中，读出频率与带速度的比率以及相应地在传送或扫描方向上的有效比率可以如上所述根据需要进行调整。
尽管Hi检测器元件和Lo检测器元件被配置为对要检测的入射X射线做出不同的(光谱选择性地)响应，但是由于Hi检测器元件和Lo检测器元件在行方向和/或正交于行方向的限定的有效偏移，可以根据需要而调整读出频率和带速度，以及读出频率和带速度的已知比率，如果需要，可以基于所采集的相邻的真实Hi检测器和/或真实Lo检测器数据，将真实Lo检测器元件所缺失的Hi检测器数据计算为虚拟Hi检测器数据。下面结合根据第三方面的用于处理利用第一方面的检测器获得的第一和第二检测器数据的方法，进一步解释具体过程的可能性。
关于第一检测器元件和第二检测器元件的实现，应当注意，原则上，对于所使用的X射线的光谱的所需光谱选择性，可以以本身已知的方式构造第一和第二检测器元件。例如，第一和第二检测器元件可以各自包括光电二极管，在该光电二极管前面设置了相对于要检测的入射X射线的闪烁体材料。可以选择闪烁体材料以调节对所用光谱的X射线的所需光谱选择性灵敏度，和/或可以适当地确定X射线穿过的闪烁体材料厚度的尺寸。例如，YAG(钇铝石榴石)、YGAG(钇钆铝石榴石)、GOS(硫氧化钆)或物理上类似于X射线的材料可以用作闪烁体材料。对于低能量闪烁体，优选小于1mm的数量级的层厚度，而对于高能量闪烁体，优选大于1mm的数量级的另一层厚度。由入射X射线在相应的闪烁体材料中产生的光量子由相关联的光电二极管检测，并且被转换成输出电压，该输出电压取决于这样一时间间隔，即，在每种情况下在该时间间隔之后读出由光电二极管产生的输出信号。以这种方式规则地读出的输出信号对应于相关的检测器数据。
在作为Lo-检测器元件的第一检测器元件和第二检测器元件之间，可以另外设置用于强化所述入射X-射线的滤波器，例如由铜、钛、铝等制成的滤波器，其特别强烈地衰减低能量X-射线，使得第二检测器元件主要被高能量X-射线到达，因此是Hi-检测器元件。
根据所述第一和第二实施方式中的一个或其组合，第一和第二检测器元件可以布置在载体的同一侧上，以形成本文提出的检测器。或者，第一检测器元件可位于载体的一侧，第二检测器元件可位于载体的另一侧。例如，印刷电路板(PCB)可以用作载体，其中导体轨迹以及如果需要的话用于接触和读出检测器元件的功能电子器件位于该载体上。
与已知双能量检测器的常规设计相比，在要检测的X射线方向上一个接一个地设置的Hi-和Lo-检测器元件之间的预定有效重叠偏移以相同的系统成本实现。
这里提出的双能量检测器实现了更高的空间分辨率，而不必增加每单位长度或单位区域的Hi和Lo检测器元件的数量。
与使用具有较小有效区域的检测器元件以增加每单位长度或单位区域的Hi和Lo检测器元件的数量的设置相比，本文提出的双能量检测器具有更好的信噪比。
这里提出的双能量检测器特别简易。原则上，不需要对现有检测器进行大量的修改以将该概念付诸实践。原则上，Hi和Lo检测器元件需要移动期望的预定有效重叠相对偏移，例如优选地移动检测器元件的长度和/或宽度的一半。
本公开的第二方面提供了一种X射线检查装置，其包括根据第一方面的双能量行扫描X射线检测器(检测器)。
所述X射线检查装置被配置用于在传送方向上传送检查对象通过该检查装置。双能量X射线检测器的行方向优选地被布置为与所述传送方向正交，使得所述传送方向对应于针对检查对象的扫描方向。X射线检查装置提供检查对象的Lo检测器数据形式的采集的第一检测器数据和Hi检测器数据形式的第二检测器数据。
所述第二方面的X射线检查装置可以执行双能量X射线照相成像以用于检查对象的无损检查，并且提供描述所述检查对象的Lo和/或Hi检测器数据。所述Lo和Hi检测器数据基于利用第一方面的双能量X射线检测器对拍摄所述检查对象的X射线的检测。为此，所述检查对象以预定的或可选地设定的传送速度通过扫描装置，该扫描装置由与传送线正交布置的线形检测器和与检测器行对准的X射线扇组成，用于以同样预定的或可选地设定的检测器元件的读出频率通过X射线扇进行相应的逐行扫描。如上所述，带速度和读出频率的比率可以根据需要(高吞吐量或更高的空间分辨率)进行调整。
对于以下描述，由检测器获取和提供的检测器数据由位置变量n索引，该位置变量n在检测器的行方向上从一端开始延伸。第一检测器元件，即Lo检测器元件，采集检查对象的第一真实检测器数据，即，真实Lo检测器数据Lo1,Lo2,Lon,...,LoN，其中1≤n≤N，N为沿检测器的行方向的Lo检测器元件的数量。第二Hi检测器元件，即Hi检测器元件，获取检查对象的相应的第二真实Hi检测器数据，即，真实Hi检测器数据Hi1,Hi2,Hi3,...,HiN，其中也保持1≤N≤N，N为在检测器行方向上的检测器元件数量。
发明人还发现，在具有常规检测器的X射线检查装置中，通过在常规双能量X射线检测器处用于Hi-和/或Lo-检测器数据的特定读出模式，也可以实现与根据第一方面的检测器的第二或相应的第三实施方式所实现的类似的对所实现的空间分辨率或传送速度与检测器元件的读出频率的比率的效果。即，下面的读出方法使用双能量X射线检测器行，其每个像素具有一个高能量Hi检测器元件和一个低能量Lo检测器元件，它们在要检测的X射线的方向上基本上以一个在另一个之上的相同朝向而被布置。
为了详细描述读出过程，如上所述，对第一和第二检测器行的真实读出Hi和/或Lo检测器数据进行索引：Hi或Lo代表相应的Hi检测器数据资料，其具有位置变量n，对于检测器行中相关检测器元件的相应位置，位置变量n＝1、2、3、....N，其中1≤n≤N，N是行方向上相关类型(Hi或Lo)的检测器元件的数量。
发明人已经发现，利用读出序列，其中一种类型(Hi或Lo)的所有检测器元件最初沿着位置变量n被读出，然后其它类型的所有其它检测器元件沿着位置变量n读出，即，最初所有Hi检测器数据Hi1,Hi2,Hi3,....HiN，然后所有Lo检测器数据Lo1,Lo2,Lo3,....LoN(或反之亦然)，可以实现与根据第二实施方式通过使第一和第二检测器行相对于彼此移位所实现的结果相同的结果。因此，前述读出方法是与根据第一方面的第二和/或相应配置的第三实施方式的具有有效偏移的Hi检测器元件和Lo检测器元件彼此重叠的硬件解决方案等效的软件解决方案。
因此，本发明的另一方面涉及一种用于双能量X射线检测器的Hi-和Lo-检测器元件的读出方法，并且同样涉及一种具有第二方面的X射线检查装置的特征但具有下述常规检测器的X射线检查装置，其包括至少一个双能量X射线检测器行，每个像素具有在要检测的X射线的方向上基本一致地(1:1)上下布置的一个高能量Hi-检测器元件和一个低能量Lo-检测器元件，要读出的检测器行的Hi-和/或Lo-检测器数据被定义为Hin或Lon，其具有位置变量n，其中对于相关检测器元件在检测器行中的相应位置，位置变量n＝1，2，3，....N，其中1≤n≤N，并且N是Hi-和Lo-检测器元件在行方向上的相应数量，该读出方法包括：读出所述Hi-和Lo-检测器元件，使得一种类型的所有检测器元件最初沿着位置变量n被读出，并且随后另一类型的所有其它检测器元件沿着位置变量n被读出。
本公开的第三方面涉及一种处理由第二方面的X射线检查装置或上述常规的检测器X射线检查装置以及上述读出方法提供的Lo检测器数据和Hi检测器数据的方法，使得可以从处理的检测器数据得到具有提高的空间分辨率的X射线图像。
如本文所述，利用第一方面的检测器或第二方面的X射线检查装置或具有常规检测器和上述读出方法的X射线检查装置采集的各个像素的Hi-和/或Lo-检测器数据不再具有直接的1:1关系。然而，本发明人发现，由于Hi检测器元件和Lo检测器元件之间的预定重叠偏移，例如，从真实Lo检测器元件中缺失的Hi检测器数据资料可被计算为虚拟Hi检测器数据资料，并且相应地，从真实Lo检测器元件中缺失的Lo检测器数据资料可被计算为虚拟Lo检测器数据资料。
第三方面的方法基本上包括：计算在真实Hi检测器元件的位置处的相应虚拟Lo检测器数据资料。应当理解，可替换地或补充地，还可以在真实Lo检测器元件的位置处计算相应的虚拟Hi检测器数据资料。
例如，计算在真实Hi检测器元件的位置处的虚拟Lo检测器数据可以包括：基于一定第一数量的相邻真实Lo检测器数据和一定第二数量的相邻真实Hi检测器数据，计算虚拟Lo检测器数据资料。因此，虚拟Hi检测器数据资料的备选计算可以包括：在真实Lo检测器元件的位置处：基于一定第一数量的相邻真实Hi检测器数据和一定第二数量的相邻真实Lo检测器数据，计算虚拟Hi检测器数据资料。
发明人已经发现，各种方法都可能用于计算虚拟Hi-和/或Lo-检测器数据，这些方法可以单独使用或组合使用。
例如，可以基于相邻Hi和/或Lo检测器数据资料的平均值或中值来计算虚拟Lo和/或Hi检测器数据。例如，从Lo检测器元件丢失的Hi检测器数据资料可以根据如下第一方式计算为虚拟Hi检测器数据资料：基于一定第一数量(例如两个)的紧邻的真实Hi检测器数据(即，与所述Lo检测器元件重叠的两个Hi检测器元件的检测器数据，即，在行中左右方向与其相邻)和一定第二数量(例如三个)的最接近的真实Lo检测器数据(即，所考虑的Lo检测器元件和在向左和向右上与其相邻的两个Lo检测器元件的检测器数据)。
例如，可以考虑Hi检测器数据的值的行为来计算虚拟Lo检测器数据资料，和/或可以考虑Lo检测器数据的值的行为来计算虚拟Hi检测器数据资料。
上述方法可以使用机器学习算法来实现。例如，可以使用深度学习算法基于所提供的Lo和/或Hi检测器数据来生成虚拟Hi和/或Lo检测器数据。
令人惊讶的是，发明人已经发现，来自利用所谓的拜耳(Bayer)滤色器来处理来自数字图像传感器的图像数据的领域的方法适合于计算虚拟检测器数据。在具有Bayer滤色器的光学图像传感器的情况下，在像素位置处丢失的颜色信息可以通过所谓的去马赛克算法(即，马赛克去除算法)来计算。例如，在以下文献中描述了这种算法"Color filterarray demosaicking usinghigh-order interpolation techniques with a weightedmedian filter for sharp coloredge preservation"by J.S.J.Li and S.Randhawa,IEEE Transactions on imageprocessing,Vol.18,No.9,September 2009；为了参考，该文献此后缩写为Li/Randahawa，其内容通过参考引入。
在具有Bayer滤色器的图像传感器中，该滤色器的红、绿和蓝三原色的滤色器元件被布置为所谓的Bayer矩阵(或Bayer图案)(参见Li/Randahawa的图1)，其中各个滤色器以棋盘方式布置，50％的滤色器元件是绿色，25％的每个滤色器元件是红色和蓝色。“Bayer矩阵”和“Bayer滤波器”以其发明人Bryce E.Bayer而被命名，并例如在US3971065A中被描述。
为了应用该方法，由第一方面的双能量X射线检测器采集和提供的检测器数据经由前述位置变量n(所述位置变量n在所述双能量X射线检测器的行方向上从一端开始延伸)被处理，被编索引使得所述Lo检测器元件表示所述检查对象的真实Lo检测器数据Lo1,Lo2,...,Lon,...,LoN，并且所述Lo检测器元件检测所述检查对象的对应真实Hi检测器数据Hi1,Hi2,...,Hin,...,HiN，其中，1≤n≤N，并且N分别是所述双能量X射线检测器的行方向上的Hi检测器元件和/或Lo检测器元件的数量。
所述双能量X射线检测器的真实Hi和Lo检测器元件以Hi1,Lo1,Hi2,Lo2,...,Hin,Lon,...,HiN,LoN的顺序被成对读出，其中以这种方式读出的多个顺序形成二维Hi/Lo矩阵。根据如何相对于检测器元件的读出方向实际实现偏移，上述序列也可以从元件Lo1开始，然后以元件HiN结束。
可以使用适配的去马赛克算法(例如在Li/Randhawa中描述的算法)来计算所述虚拟Hi-和/或Lo-检测器数据。
为了适当地调整所述去马赛克算法(例如在Li/Randhawa中描述的算法)，在那里描述的算法的基础下的具有三种颜色的Bayer图案最初被减少为双色棋盘图案，并且该棋盘的一种颜色被分配给Hi检测器数据，而该棋盘的另一种颜色被分配给Lo检测器数据。
然后，将适配于棋盘图案的去马赛克算法相应地应用于具有所获取的真实Hi-和Lo-检测器数据的45°旋转的二维Hi-/Lo矩阵，以计算与每个真实检测器数据资料相关联的虚拟检测器数据资料。
本公开的第四方面涉及一种处理装置，用于处理由第二方面的X射线检查装置提供的Lo检测器数据Lo1,Lo2,Lo3,...,LoN和Hi检测器数据Hi1,Hi2,Hi3,...,HiN，该处理装置被配置为执行第三方面的方法。
本公开的第五方面涉及一种系统，包括第二方面的X射线检查装置和第四方面的处理装置，其中，所述X射线检查装置被配置为基于扫描检查对象而向处理装置提供Hi检测器数据和/或Lo检测器数据，并且被连接到所述处理装置以用于与该处理装置的对应数据通信。
本公开的第六方面涉及一种计算机程序产品，其包括软件装置，用于当在诸如第四方面的处理装置的计算机上实现计算机程序时实现第三方面的方法。即，一种包括指令的计算机程序产品，当计算机程序由计算机、特别是根据第四方面的处理装置(300)实现时，所述指令使计算机程序执行根据第三方面的方法。
本公开的第七方面涉及一种计算机可读介质，其包括第六方面的计算机程序产品。
本公开的第八方面涉及一种数据流，其包括可以与可编程计算机交互的电子可读控制信号，使得当所述计算机执行所述电子可读控制信号时，所述计算机执行第三方面的过程。即，传送第六方面的计算机程序产品的数据载波信号。
附图说明
从以下描述中，将清楚这里提出的解决方案(一个或多个)的另外的优点、特征和细节，在以下描述中，参考附图详细描述实施例。在这一点上，在权利要求书和说明书中提及的特征可以各自独立地或以任何组合是必要的。同样，上述特征和在此进一步详细描述的特征可以各自单独地或以任何组合使用。功能上相似或相同的部分或部件部分地具有相同的附图标记。在实施例的描述中使用的术语“左”、“右”、“顶”和“底”指的是具有通常可读的附图标记或通常可读的参考符号的取向的附图。所示和所述的实施例不应理解为决定性的，而是具有用于解释这里提出的解决方案的示例性特征。详细描述是针对本领域技术人员的信息，因此在描述中没有详细示出或解释已知的结构和过程，以便不使对描述的理解复杂化。
图1a是常规双能量检测器的结构的简化透视图。
图1是图1a的检测器的通过xy平面的截面图。
图2a是根据本文提出的双能量X射线检测器的第一实施方式的第一实施例的结构的简化透视图。
图2b是图2a的检测器的通过xy平面的截面图。
图2c是根据第一实施方式的具有间隔开的第一和第二检测器行的检测器的侧视图。
图3是基于本文提出的双能量X射线检测器的第二实施方式的第二实施例的结构的简化透视图。
图4是基于本文提出的双能量X射线检测器的第一和第二实施方式的组合的第三实施例的结构的简化透视图。
图5是根据第三实施方式的实施例的被倾斜的检测器的侧视图，其中，如在图2c中示出的根据第一实施方式的实施例中那样实现有效偏移。
图6是使用这里提出的双能量X射线检测器(诸如图2a-5的检测器)的X射线检查装置的简化侧视图。
图7示出了作为参考的图1a和1b的检测器数据读出情况(图7顶部)以及根据第一实施方式的图2a和2b(或5)的检测器数据读出情况(图7底部)。
图8示出了利用图1a和1b的检测器作为参考(图8顶部)和利用图3的检测器利用根据第二实施方式的双能量X射线检测器(图8底部)的检测器数据读出情况。
图9示出了利用图1a和1b的检测器作为参考的检测器数据的读出情况(图9顶部)，以及如何利用图1的检测器通过Hi-和/或Lo-检测器元件的修改的读出序列来实现类似于图8所示的读出情况(图9底部)。
图10示出了利用图1a和1b的检测器作为参考的检测器数据的读出情况(图10顶部)和利用图3的检测器作为第二参考的检测器数据的读出情况(图10中部)以及利用图3的检测器在z方向上的像素偏移对应于图8的像素偏移的两倍的检测器数据的读出情况(图10底部)。
图11-13示出了用于基于去马赛克算法处理利用本文提出的双能量X射线检测器采集的检测器数据的方法的实施例。
图14-17示出了用于处理和准备利用图1a-5中所示的双能量X射线检测器采集的真实检测器数据以提供额外的所需虚拟检测器数据的方法。
具体实施例
双能量X射线放射照相术基于这样一事实：衰减系数是被辐射通过的材料性质。通过使用X射线扫描检查对象，初始获得灰度图像，其中像素的灰度级对应于X射线的相应测量强度。通过将所使用的X射线的强度与在图像点测量的强度进行比较，可以确定通过其照射的材料的衰减系数。该衰减系数是核电荷数和被辐照材料的密度以及所用X射线的原始能量的函数。如果例如利用光谱上不同的X射线能量对检查对象进行两次光谱选择性扫描，则可以从相应的等式中消除对材料密度的依赖性。
为了同时进行所需的两个光谱选择测量，已经建立了所谓的双能量检测器，其具有基本上具有两个光谱选择能量通道的结构。因此，这种检测器同时提供由高能量X射线引起的Hi(gh)检测器数据和由低能量X射线引起的Lo(w)检测器数据。利用Lo-和Hi-检测器数据之间的量值差，可以为对应于检测器元件的每个图像点(像素)，推断出在那里放射照相的材料的核电荷数(也是原子序数、质子数)或在检查对象中在那里放射照相的材料的有效核电荷数。
有机材料的原子数大约为10或更小，而金属材料的原子数大于10。因此可以根据所确定的有效原子数，对检查对象中的材料进行分类，并且为了进行光学材料辨别，可以相应地对所显示的X射线图像中的像素进行着色。该原理例如用于在机场检查站对行李的X射线图像的视觉评估中，其中检查装置在所显示的X射线图像中通过主要有机化合物橙色、主要金属材料蓝色以及有机和金属混合物绿色进行图像像素着色，以便操作人员进行光学材料辨别。
在图1a至6的以下描述之前，应当指出在图中为了取向和相互参考而指示xyz坐标系。根据相应的xyz坐标系，所显示的检测器行的纵向方向总是在x方向上延伸，而入射在检测器元件上的待检测的X射线的方向RX(简化地示为箭头束)在y方向上延伸，并且当使用检测器行时，对应于扫描方向的方向在z方向上与检测器行正交地延伸。所述扫描方向通常对应于检查对象经过检测器行并通过X射线检查装置的传送方向TD(如图6中简化的)。即，在此提出的检测器的纵向方向(x方向)通常被布置为横向于使用中的扫描方向(z方向)。
应当注意，与实践中通常使用的U形或L形检测器行相比，这里使用的检测器的表示是简化的。在U形或L形检测器行和与其对准的扇形X射线扇的情况下，检测器行不是专门在检查对象的传送平面中延伸。但是检测器行的腿(legs)总是与所检测的X射线正交，并且也与传送或扫描方向z正交。因此，这里对仅在xz平面中延伸的I形检测器行所做的考虑可以容易地转移到实际中使用的U形和L形检测器行。
图1a和1b以检测器行2的截面形式示出了常规的双能量X射线检测器1(以下称为检测器1)的结构。图1a是检测器1的简化透视图，为了示出该结构，图1b是图1a的检测器1在xy平面上的投影。
检测器行2由并排布置的双能量检测器元件3组成；为了清楚起见，仅示出了四个这样的元件，尽管实际上该数目通常更高(例如，1,000)。为此，每个检测器元件3分别由低能量Lo(w)检测器元件4和高能量Hi(gh)检测器元件5组成，它们相对于要检测的X射线RX被夹在中间，在它们之间具有过滤层6(例如由铜制成)。在扫描检查对象期间，Lo检测器元件4产生主要由低能量X射线RX引起的Lo检测器数据，而Hi检测器元件5产生由高能量X射线RX引起的Hi检测器数据。因此，检测器1具有至少两个输出通道：一个在其上提供Hi检测器数据，一个在其上提供Lo检测器数据。
Lo检测器元件4的有效区域A4和Hi检测器元件5的有效区域A5基本上是相同的尺寸。Lo检测器元件4和Hi检测器元件5的有效区域具有沿行方向(即，检测器行2的纵向)的长度L和与其正交的宽度W。
例如，检测器元件的有效区域可以是0.8mm(行方向上的长度L)乘以0.8mm(跨行方向的宽度W)。例如，典型的检测器行可以在行方向上总共是80cm，使得该行由大约1,000个检测器元件组成。原则上，检测器元件的尺寸在技术上合理的范围内，并且检测器行的长度是可自由选择的。
在使用中，检测器行2通常横向于检查对象的传送方向TD布置，使得检查对象可以用X射线RX逐行扫描。检测器1原则上可以由若干检测器行2组成。即，对于图1a和1b的检测器1，通过对检查对象的单个逐行扫描，可以同时获得基于低能量X射线的透射的低能量X射线图像和基于高能量X射线的透射的高能量X射线图像。
图1b还示出了由各个检测器元件4和5提供的真实Hi检测器数据Hi1,Hi2,Hi3,....,HiN和Lo检测器数据Lo1,Lo2,Lo3,...,LoN。为了详细描述在以下描述中说明的用于真实检测器数据的处理过程以及相关读出过程，所述真实读出的Hi和/或Lo检测器数据沿检测器行2被索引：Hi或Lo对相应的Hi检测器数据资料或Lo检测器数据资料进行分类，其通过位置变量n＝1，2,....，N而被索引，以用于检测器行2中相关检测器元件的相应位置，其中1≤n≤N，并且N是行方向上相关类型(Hi或Lo)的检测器元件的数量。在图1b的高度简化的例子中，N＝8，即检测器行2由沿检测器行布置的8个Hi检测器元件和Lo检测器元件组成。
在图6-8的左部分中，分别示出了在位置变量n沿着检测器行的行进方向上和随着时间t的变化，用于提供由检测器1采集的Hi-和/或Lo-检测器数据的通常读出。
图2a-4每个示出了这里提出的双能量X射线检测器100的特定实施例，每个基本上由具有第一检测器元件111的第一检测器行110和具有与其平行布置的第二检测器元件122的第二检测器行120组成。在所有实施例中，两个检测器行110和120被配置为对要检测的X射线RX的光谱进行不同的光谱选择性响应。为此，在第一检测器行110中并排设置用于主要检测低能量X射线的Lo检测器元件形式的相关第一检测器元件111，并且在第二检测器行120中并排设置用于主要检测高能量X射线的Hi检测器元件形式的相关第二检测器元件122。原则上，根据这里提出的改进，两个检测器行110和120被布置成在行方向上彼此平行，并且在要检测的X射线RX的方向上一个接一个地布置，使得检测器行110和120以重叠的方式彼此偏移。
在所示的实施例中，每个Hi检测器元件和每个Lo检测器元件在行方向(即，检测器100的纵向)上具有相同的长度L，并且在与其正交的方向上具有相同的宽度W。在所示的实施例中，长度LHi和LLo以及宽度WHi和WLo相等，即，Hi检测器元件111和Lo检测器元件122的有效区域相等。
图2a示出了基于本文提出的双能量X射线检测器100的第一实施方式的第一实施例的简化透视图，以说明基本构造。图2b是通过如图2a中部分所示的检测器100的xy平面的截面图。
在图2a和2b中，第一检测器行110和第二检测器行120在行方向上彼此偏移第一偏移量Δx。在所示的实施例中，偏移量Δx精确地对应于长度L的一半，即Δx＝L/2。
图2b示出(类似于图1b)通过单独的检测器元件111和122提供的真实Hi检测器数据Hi1,Hi2,Hi3,....,HiN和Lo检测器数据Lo1,Lo2,Lo3,....LoN。对于下面说明中解释的真实Hi检测器数据的处理过程以及相关读出过程的详细描述，如图1b所示，沿检测器行对真实读出的Hi和/或Lo检测器数据进行索引。Hi或Lo对相应的Hi检测器数据资料或Lo检测器数据资料进行分类，所述Hi检测器数据资料或Lo检测器数据资料用位置变量n＝1,2,....,N来索引，所述位置变量n＝1,2,....,N用于检测器行2中相关检测器元件的相应位置，其中1≤n≤N，并且N是行方向上相关类型(Hi或Lo)的检测器元件的数量。在图2b的高度简化的表示中，N＝8，即，检测器行由沿检测器行布置的8个Hi检测器元件和Lo检测器元件组成。
在第一检测器行110中，示出了提供Lo检测器数据资料Lo4的Lo检测器元件115。然而，与图1a和1b的检测器行1不同，Lo检测器元件115没有相关联的Hi检测器元件。为了解决这个问题，这里建议根据现有的Hi-和/或Lo-检测器数据，以虚拟检测器数据资料vHi4的形式，计算Lo-检测器数据资料Lo4中缺失的Hi-检测器数据资料。
如上所述，发明人发现，计算虚拟Hi检测器数据vHi#和Lo检测器数据vLo#的各种方法都是可能的，它们可以单独使用或组合使用。
例如，在一种特别简单的方法中，可以根据相邻Hi和/或Lo检测器数据的平均值或中值来计算虚拟Lo检测器数据资料vLo#或Hi检测器数据资料vHi#。例如，从Lo检测器元件113获取和提供的真实检测器数据资料Lo4缺失的Hi检测器数据资料可被计算为如下的虚拟Hi检测器数据资料vHi4：
基于两个作为一定第一数量的直接相邻的真实Hi检测器数据Hi4和Hi5，(即，与所考虑的Lo检测器元件115重叠的两个Hi检测器元件123和127的检测器数据，即，在行中与其左右相邻)以及三个作为一定第二数量的最近的真实Lo检测器数据Lo3、Lo4和Lo5(即，所考虑的Lo检测器元件115的检测器数据和在左边和右边与其相邻的两个Lo检测器元件113和117的检测器数据)，可计算虚拟Hi检测器数据资料vHi4。
因此，当计算虚拟Hi检测器数据资料vHi4时，可以通过值Lo3、Lo4和Lo5而考虑Lo检测器数据的值的行为。可以对Hi3和Hi4的值求平均，并将其用作虚拟Hi检测器数据资料vHi4的基值。该方法也可以用作机器学习算法(例如，深度学习算法)的基础。
结果，利用图2a和2b的实施例的双能量X射线检测器100，可以在从检测器100的行方向上的检测器数据导出的X射线图像中实现双倍的空间分辨率。
图2c是根据第一实施方式的检测器100的侧视图，其中具有Lo检测器元件111的第一检测器行110和具有Hi检测器元件122的第二检测器行120彼此相距距离D(例如，D＝1cm)布置。检测器行110和120彼此偏移，在行方向上重叠有效偏移Δx。入射到检测器100上并通过检测器元件的X射线RX基本上正交于第一和第二检测器行110、120。
在图3中，示出了根据本文提出的双能量X射线检测器100的第二实施方式的实施例。第一检测器行110和第二检测器行120现在彼此偏移与行方向正交的第二偏移Δy。在所示的实施例中，偏移Δy精确地对应于宽度W的一半，即Δy＝W/2。
为了计算丢失的检测器数据，可以与图2a和2b中所解释的类似，通过为每个真实检测器数据资料Hi#或Lo#计算相关的虚拟检测器数据资料vLo#或vHi#来处理所提供的检测器数据。
结果，图3的实施例的双能量X射线检测器100可以用于增加从扫描方向上的检测器数据导出的X射线图像的空间分辨率和/或增加带速度，考虑到扫描速度或带速度的比率。
图4示出了具有本文提出的双能量X射线检测器100的第一实施方式(图2a和2b)和第二实施方式(图3)的组合的实施例。也就是说，第一检测器行110和第二检测器行120在行方向上彼此偏移第一偏移量Δx，其中偏移量Δx对应于长度L的一半，即Δx＝L/2。第一检测器行110和第二检测器行120也在正交于行方向上彼此偏移第二偏移量Δy，其中在所示实施例中偏移量Δy对应于宽度W的精确一半，即Δy＝W/2。如别处所述，可以是L＝W。因此，利用图4的实施例，可以同时实现通过图2a-3b中的示例示出的特别优选的第一和第二实施方式的效果。
图5是图1的常规检测器1的侧视图，作为借助于根据本公开的第三实施方式的布置而使用常规检测器以获得有效偏移的示例。与图1严格比较，差异在于，检测器1的检测器行2的Lo检测器元件4和Hi检测器元件5彼此间隔距离D(例如，D＝1cm)；这允许与图2c的良好可比性。
在图5的检测器1中，在Lo检测器元件4和Hi检测器元件5之间没有局部偏移，其中Lo检测器元件和Hi检测器元件彼此以1:1排列。然而，借助于本公开的第三实施方式，通过使检测器行2相对于入射X射线RX倾斜一定角度，可以实现Lo检测器元件4和Hi检测器元件5之间的期望有效偏移，例如类似于图2c的检测器100中的偏移。图5以非常简化的方式示出了仅通过常规检测器行2相对于入射在其上的X射线RX的这种倾斜布置，可以实现期望的有效偏移，如例如在图2c的第一实施方式的实施例中实现的有效偏移。
为了更好的理解，穿过由相关的Hi检测器和Lo检测器元件形成的两条线的中心的法线N被绘制在图5中。同样，也绘制了入射到检测器1上的X射线束RX的参考X射线束RXref，其入射到检测器1的法线N所穿过的点上。因此，在法线N和参考X射线束RXref之间形成倾斜角。
在图5中，调整所述倾斜角以在Lo和Hi检测器元件4、5之间给出期望的有效偏移Δx。因此，在图5的例子中，实际上实现了与图2c中的第一实施方式的相应实施例相同的偏移。
因此，在图5中示出的第三实施方式的原理也可以相应地转换到第二实施方式。同样，第三实施方式可以与第一和/或第二实施方式组合。最后，通过检测器的相应倾斜，组合的第一和第二实施方式的效果也可以仅通过第三实施方式来实现。
图6示出了基本上由X射线检查装置200和处理装置300组成的系统400。
以高度简化的形式示出的X射线检查装置200具有辐射屏蔽幕202、204，其中的一个布置在X射线检查装置200的辐射隧道210的输入206和输出208中的每一个处。在辐射屏蔽幕帘202、204之间，在辐射隧道210内是具有至少一个辐射源214(例如X射线管)的辐射区域212，其具有用于产生与这里提出的双能量X射线检测器100对准的X射线扇215的准直器。传送装置218(例如，滑动带式输送机)用于在传送方向TD上传送作为检查对象的行李物品216通过辐射隧道210。线形检测器100是L形或U形的，并且布置成其纵向方向正交于所述传送方向TD，使得所述传送方向TD对应于检查对象216的扫描方向。
处理装置300基本上被配置用于执行本文提出的用于处理由本文提出的双能量X射线检测器采集的Hi检测器数据和/或Lo检测器数据的方法中的至少一种。例如，所述双能量X射线检测器100是如图2a-5中以简化形式示出的检测器。由双能量X射线检测器100提供并由处理装置300处理的检测器数据可用于产生检查对象216的X射线图像，该图像基于材料类别而被着色，并以本身已知的方式在屏幕(未示出)上显示给操作员。
所述处理装置300可以是X射线检查装置100的控制装置220的一部分，如图6所示。处理装置300原则上也可以完全与X射线检查装置200分开，例如在中心位置，在该位置，几个检查装置200的原始检测器数据会聚并在那里被集中处理。这与所提出的用于处理检测器数据的措施没有区别。
所述处理单元300还可以是检测器100的一部分，使得由检测器100生成的检测器数据已经根据本文提出的措施在检测器100处被处理。因此，在此提出的检测器100原则上可以与具有常规检测器单元的现有X射线检查装置兼容。即，结果，在此提出的具有检测器数据的集成处理的新检测器100的实施方式可以以较低的系统成本和恒定的图像质量用于X射线检查装置中，该X射线检查装置在构造上是充分相同的。或者，可以以几乎相同的系统成本增加现有X射线检查装置的空间分辨率。
现在参考图2b和7-10，示出了用于处理由本文提出的双能量X射线检测器100提供的Hi检测器数据和/或Lo检测器数据的特别优选的方法。原则上，可以想到用于计算由于偏移而丢失的检测器元件的虚拟检测器数据的各种方法。这里提出的改进的基本思想在于双能量X射线检测器100的重叠偏移的Hi检测器和Lo检测器元件，如例如图2a-5中所示。
参照图2b，首先阐明了处理所提供的真实Hi和/或Lo检测器数据的任务。
图2a中所示的具有重叠的Hi-和Lo-检测器行110和120的检测器设置导致了这样的问题，即不是每个真实Lo-检测器数据资料(例如，Lo-检测器数据资料Lo4)都可以被精确地分配给Hi-检测器数据资料的，反之亦然。因此，与某一真实Hi检测器数据资料(Hi或Lo)相关联的另一类型的相应检测器数据资料必须被补充为通过计算或以其他方式适当确定的虚拟检测器数据。在图2b中，虚拟检测器数据vHi4被画为用于真实检测器数据Lo4的例子。
“真实检测器数据资料”在这里被理解为利用物理地存在于检测器100处的特定检测器元件实际检测到的测量的X射线的强度值。
“虚拟检测器数据资料”在这里被理解为表示通过计算或其他方式在检测器100中物理上不存在的检测器元件的特定位置处生成的虚拟强度值。
如果特定的Lo检测器元件111的值(例如检测器数据资料Lo4)取x值，则相关的Hi检测器数据资料可以取从x到x+a的值，这取决于被传送的材料。对于塑料，差值a将非常小，即，所寻找的Hi检测器数据资料vHi4和Lo检测器数据资料Lo4将近似相同。对于钢，在a中获得的差异将是显著的。正是这种情况-如上所述-被用于通过双能量射线照相的材料检测。即，为了区分某一位置处的钢与塑料或铝，需要来自双能量X射线检测器100的Hi通道和Lo通道的信息用于该位置。如果相关Lo检测器数据资料的值可以直接从Hi检测器数据资料中推断出来，则不需要两次不同的光谱选择性测量。
发明人已经发现，代替真实Lo或Hi检测器数据资料，可以以足够的精确度将相关的缺失值确定为虚拟vLo或vHi检测器数据资料。在这种情况下，为了实用性，期望以尽可能少的计算能力实现尽可能接近现实的结果。
一种简单的方法是例如将真实Lo检测器数据资料Lo4所缺失的真实Hi检测器数据资料计算为两个相邻真实Hi检测器数据资料Hi4和Hi5的平均值。然而，这种简单的方法不能达到所需的精度。
发明人还发现，检测器100的Hi通道中的Hi检测器数据的行为和Lo通道中的Lo检测器数据的行为是相似的。换句话说，当Hi通道中的信号减小时，在真实条件下，它也在Lo通道中减小，反之亦然。这取决于辐射通过的材料，其或多或少是强烈的。也就是说，Lo通道中，即Lo检测器行110中的检测器数据的行为可用于确定虚拟Hi检测器值vHi4。例如，如在别处所述，可以使用被训练来计算缺失的虚拟Hi和/或Lo检测器数据的深度学习算法。
在详细描述这里已经示出的令人惊讶地可实施的并且需要低计算能力以提供实际结果的特别优选的方法之前，参考图7-10示出了如何借助于在此提出的双能量X射线检测器100的各种可能的配置(如图2a-5所示)，在所生成的X射线图像中实现空间分辨率的期望的改进。
在图7-10中，在图的左部分的每种情况下，示出了在高度简化的双能量X射线检测器100(简称检测器100)上的读出过程的时序，该双能量X射线检测器100例如如图2a所示，并且其Hi-和Lo-检测器行每个仅具有4个相关联的真实检测器元件。真实Hi检测器元件被示为空/白圆圈，真实Lo检测器元件被示为实心/黑圆圈。
参考图6中作为例子示出的X射线检查装置200，简要描述了真实Hi和/或Lo检测器数据的提供。检测器100的读出是顺序进行的。由每个Hi和/或Lo检测器元件输出的真实检测器数据由Hi或Lo类型索引，Hi或Lo之后的第一位数字是检测器行中的位置变量n，第二位数字是已经发生的检测器读出的顺序编号。例如，Lo32是第2(t＝2)次读出中第3(n＝3)Lo-检测器元件的Lo检测器数据。
例如，如图6所示，传送带218连续移动，从而在传送方向TD上连续传送检查对象216通过X射线扇215。由于检查对象216相对于检测器100的连续移动以及各个检测器元件的时间顺序读出，导致在图7-10中左侧示出的相应读出情况是真实Hi和/或Lo检测器数据。
分别在图7-9的上半部分和图10的上三分之一部分中，示出了图1a和1b中所示的常规检测器1的读出情况。这里，读出第一Hi检测器元件的Hi检测器数据资料Hi11，此后读出第一Lo检测器元件的Lo检测器数据资料Lo11；然后读出第二Hi检测器元件的Hi检测器数据资料Hi21，此后读出第二Lo检测器元件的Lo检测器数据资料Lo21；等等。一旦读出了最后一个Lo检测器元件的Lo检测器数据资料Lon1，则该过程在第一个Hi检测器元件处再次开始，并在那里读出Hi检测器数据资料Hi12。
图7-10的右边部分分别示出了一个二维矩阵M#，其字段分别被分配了所采集的真实Hi-和/或Lo-检测器数据。具有相关联的检测器数据的矩阵M#的每个字段对应于要从检测器数据导出的X射线图像的相应像素。因此，可以从相应的图6-9的矩阵M#中立即看到，所实现的对相关检测器100的相应提出的修改对从相应检测器数据导出的X射线图像的空间分辨率的影响。具有通过图1a和1b的常规检测器1提供的矩阵M0的每个图像的右上半部分作为图7-10的矩阵M6-M10的参考。
在扫描期间，检查对象的连续移动以及真实检测器元件的顺序读出有效地导致两个相邻读出过程之间的时间偏移以及分配给各个检测器数据的X射线图像的像素中的空间偏移。在图7-10的右部分的矩阵M0和M6-M10中，不再示出该有效偏移，但是如果不通过相应地默认地使各个图像行相对于彼此移动来再次补偿该有效偏移，则该有效偏移在相关联的X射线图像中将仍然可见。
现在，参照图7的上部，针对根据图2a和2a的第一实施方式的检测器100示出了读出情况。在检测器100上，Hi检测器行在行方向上偏离Lo检测器行，并且垂直于传送方向TD(图6)，偏离量Δx对应于检测器元件长度L一半。以与检测器1相同的顺序(图7的上半部分)读出真实Hi-和/或Lo-检测器数据。图7的读出情况示出了现在不是每个真实Hi检测器数据资料都可以被分配给低检测器数据资料，反之亦然。
参照图7的矩阵M6，与同一图的矩阵M0相比，可以看出，检测器行方向(即，垂直于带运行方向或扫描方向)上的分辨率提高了，即加倍了。
如果从检测器数据导出的X射线图像的空间分辨率将在检测器100的行方向上(即，与传送方向或扫描方向正交)增加，则检测器行100的配置和图7的读出情况在实践中是令人感兴趣的。X射线图像在这个维度上的分辨率不能简单地通过增加读出频率来实现。唯一的选择是使用更多和更小的检测器元件，这将增加每个检测器的成本并增加检测器数据中的噪声，从而恶化信噪比。
图8示出了根据图3的第二实施方式的检测器100的读出情况，即，在检测器100上，Hi检测器行120和Lo检测器行110已经与行方向正交地(即，在传送方向TD(参考图5)上)偏移，彼此重叠，且偏移一与检测器元件的宽度W的一半相对应的偏移Δy。如果以与图7中相同的顺序地读出真实的Hi-检测器和Lo-检测器元件，则获得图8中所示的读出情况。
参考图8的矩阵M7，与相同图的矩阵M0(类似于图7的读出情形且也示出于图7的读出情形中)相比可以看出，不再有确切的一个Lo检测器数据资料可以被明确地分配给每个Hi检测器数据资料。然而，图8的矩阵M7示出了在扫描方向(或在图6的传送方向TD)上提高了可以从检测器数据导出的X射线图像中的空间分辨率，即，加倍。
如果所获得的X射线图像分别在扫描方向或传送方向(TD，图6)上的空间分辨率增加，或者通过适当调整读出频率和带速度的比率，在分辨率保持不变的同时，通过X射线检查装置的检查对象的传送速度增加，则图8的读出情况是令人感兴趣的。
对于Hi-检测器行120和Lo-检测器行110之间在扫描方向(与检测器100的行方向正交)上的重叠偏移Δy，已经证明特别适合将偏移Δz定义为(m b)/(2f)，其中b是以cm/s为单位的带速度，f是以1/s为单位的读出频率，m是奇整数(m＝1，3，5，7，...)。作为替代或补充，通过增加读出频率f，可以在扫描方向或与检测器的行方向正交的方向上增加空间分辨率。
现在，参考图9，示出了发明人的另一个巧妙考虑。发明人已经认识到，借助于图1a和1b的常规双能量X射线检测器1上的Hi-和/或Lo-检测器数据的修改的读出模式(即，读出序列)，如利用检测器100的第二实施方式准硬件方式实现的在所实现的空间分辨率(或者备选地，要设置的传送速度或扫描速度)上的类似效果也可以在具有常规检测器1(如图1a和1b所示)的X射线检查装置中实现，。
当使用每像素分别具有一个高能量Hi检测器元件和一个低能量Lo检测器元件的双能量X射线检测器行时，可出现图9中所示的读出情况，其中所述两个高能量Hi检测器元件和低能量Lo检测器元件在要检测的X射线的方向上基本上一致地一个布置在另一个之上或一个在另一个之后。
如图9的左部所示，可修改检测器100处的读出序列，使得最初沿着检测器行的位置变量n读出一种类型(Hi或Lo)的所有检测器元件，随后沿着检测器行的位置变量n读出另一种类型的所有检测器元件。即，例如，如图9所示，最初读出所有Hi检测器数据Hi1,Hi2,Hi3,....HiN，然后读出所有Lo检测器数据Lo1,Lo2,Lo3,....LoN(反之亦然)。
矩阵M7和M8的比较示出了，利用图9的修改的读出序列可以实现与根据第二实施方式的检测器100中通过使第一检测器行110和第二检测器行120相对于彼此移位所实现的结果相同的结果。因此，图9的读出方法是图3和8的硬件解决方案的等效软件解决方案，其中Hi检测器和Lo检测器元件彼此重叠。换句话说，如果检测器上的Hi-检测器和Lo-检测器行110、120在扫描方向上彼此没有偏移，但是适当地改变Hi-和Lo-检测器元件的读出顺序，则可以实现与图3和8的检测器行100相同的对空间分辨率的影响。结果，在这种情况下，也提高了在输送方向和扫描方向上的空间分辨率。
图9的读出情况是极好的，因为基本上不需要对常规检测器1(参见图1a和1b)进行修改。为了实现修改的时间读出序列，可能需要重新设计检测器1的电路板或重新设计读出芯片。如果与检测器1互连的读出芯片能够根据需要内部地改变各个真实Hi检测器和Lo检测器元件的读出的时序，则可以实现图9的读出情形而无需主要措施。
现在将参照图10说明第二实施方式的另一个优点。对于某一对值(b1，f1)，可以计算偏移Δz＝(m b)/(2f)，这导致如图10中间所示的情况，其中必须计算丢失的值。
由于X射线机通常集成在复杂的传送机系统中，因此有时可能希望使带速度适应这些条件。
发明人已经认识到，不必开发不同类型的装置来实现多个传送速度，因为本公开的第二实施方式提供了高度的灵活性。现在，参照图9，示出了发明人的另一巧妙考虑，其可以如以下所解释的那样使用。
其它成对的值(b2,f2)可属于相同的偏移Δz，在这些值处出现如下面图10所示的情况，在这种情况下，b2＝b1/2或f2＝2f1，其对应于带速度的一半或读出频率的两倍。这里，行李物品在传送方向上的前进精确地对应于偏移量Δz，并且对于每个测量的Hi检测器数据资料，再次存在真实测量的Lo检测器数据资料，反之亦然。因此，X射线系统可以在两个不同模式中以偏移量Δz操作。
现在，参照图11-14，解释了利用本文提出的双能量X射线检测器100处理所采集的真实Hi和/或Lo检测器数据的方法的实施例。
为了在良好算法和用于处理真实Hi和/或Lo检测器数据的有效算法之间进行折衷，发明人发现来自数字光学摄影领域的算法是合适的。数字摄影使用具有上游滤色器阵列(CFA)的图像传感器，使得图像传感器的每一个别像素可仅检测三原色(红色、蓝色或绿色)中的一者。这种CFA最常用的模式(pattern)是上述Bayer图案。
发明人已经认识到，由本文提出的检测器100(图2a-6和7-8)或由修改的读出方法(图9)提供的矩阵M6-M10的结构可能能够以与对由具有Bayer CFA的图像传感器获取的图像数据的处理类似的方式，相对于其中包含的Hi-和/或Lo-检测器数据来处理。
在由具有Bayer CFA的图像传感器生成的图像数据的情况下，对于每个像素，必须通过适当的计算来补充相应的两个其他颜色信息。在图7-9的Hi和/或Lo检测器数据中，必须为一种类型(Hi或Lo)的每个真实检测器数据资料，计算另一种类型的虚拟检测器数据资料。
发明人提出修改在数字图像传感器中使用的CFA去马赛克以用于处理在此提出的检测器100的真实检测器数据。由于存在许多已知的用于CFA去马赛克的实现，因此在这里解释所采用的基本原理应当就足够了。实际上，本公开决不限于任何特定的单个或特定的实现。
CFA去马赛克的核心思想是针对Bayer图案的每个像素，根据在附近环境中已知的真实检测到的颜色来计算丢失的两种颜色。
相应地，这意味着对于矩阵M6*，例如在真实Hi检测器数据资料44的位置处的丢失的虚拟Hi检测器数据资料44可从较近环境中真实获取的Hi和/或Lo检测器数据来计算。
图11首先示出Bayer图案BAYER(图11，左侧)与Hi-和/或Lo-检测器数据矩阵M6*的比较(图11，右侧)，该数据矩阵M6*例如为在图7的读出情况下利用图2a和2b的检测器产生。在Bayer图案BAYER(图11，左侧)中，白色方框表示蓝色像素，阴影方框表示绿色像素，交叉阴影方框表示红色像素。在矩阵M6*中(图11，右侧)，Lo-检测器数据由阴影框表示，Hi-检测器数据由交叉阴影框表示。
在图12中，图11的Bayer图案BAYER已经被缩减为两种颜色。即，修改的Bayer图案BAYER*现在是棋盘(checkerboard)，剩余的两种颜色为红色和绿色。
在图13中，与图12相比，仅使矩阵BAYER*顺时针旋转45°，从而表示将矩阵M6*的数据适当地分配给修改后的Bayer图案BAYER**的数据。图13还示出了修改后的Bayer图案BAYER**和矩阵M6*具有类似的交替结构。例如，能够将修改后的Bayer图案BAYER**的标记区域中的像素映射到矩阵M6*的标记区域中的检测器数据。
基于上述，用于Bayer图案的CFA去马赛克算法可应用于矩阵M6*中的检测器数据。
发明人发现，结果稍差，因为检测器尺寸在水平和垂直方向上比Bayer图案中的像素间隔得更远。但是，在M6*矩阵中，也能够考虑垂直方向的检测器数据序列，能够对此进行补偿，而在Bayer图案中不存在垂直方向的检测器数据序列。
用于计算缺失值的算法基于Li和Randhawa的出版物"Color filter arraydemosaicking using high-order interpolation techniques with a weighted medianfilter for sharp color edge preservation"(IEEE Transactions on imageprocessing,Vol.18,No.9,September 2009)，其内容通过引用而被结合于此。
在这个工作中，基于在附近测量数据的泰勒级数展开，首先为给定数量的空间方向中的每一个确定缺失像素的内插值。然后，对于这些空间方向中的每一个，计算梯度，其是信号在相应方向上改变多少的度量。在这些梯度的帮助下，在最后的步骤中，从所有内插值形成加权平均值。
使用所采用的去马赛克方法，由这里提出的检测器100提供的检测器数据矩阵提供了惊人的好结果，具有未预料到的低计算成本。
最后，下面的图14-17示出了本文提出的用于处理使用本文所述的检测器100之一从检查对象获取的真实Hi-和/或Lo-检测器数据的方法的各个方面。
图14示出了用于处理由例如图6的X射线检查装置200提供的Lo检测器数据Lo1,Lo2,Lo3,...,LoN和Hi检测器数据Hi1,Hi2,Hi3,...,HiN的方法1300的基本结构。由此，该方法包括以下基本步骤：步骤S1，用于计算在真实Hi检测器元件122(例如，参见图2b)的位置处的相应虚拟Lo检测器数据资料vLo；以及步骤S2，用于计算在真实Lo检测器元件111(例如，参见图2b)的位置处的相应虚拟Hi检测器数据资料vHi。
在方法1300中，用于计算在真实Hi检测器元件122的位置处的虚拟Hi检测器数据资料vLo的步骤S1包括：在步骤S11中，基于与所述真实Hi检测器元件122相邻的某一第一数量的真实Lo检测器数据和与所述真实Hi检测器元件122相邻的某一第二数量的真实Lo检测器数据，计算所述虚拟Lo检测器数据资料。
在方法1300中，用于计算在真实Lo检测器元件111位置处的虚拟Hi检测器数据资料vHi的步骤S2包括：在步骤S21，基于所确定的第一数量的与所述真实Lo检测器元件111相邻的真实Hi检测器数据和所确定的第二数量的与所述真实Lo检测器元件111相邻的真实Lo检测器数据，计算虚拟Hi检测器数据资料。
步骤S11具有步骤S12，其用于将所述虚拟Lo检测器数据计算为相邻Hi和/或Lo检测器数据的平均值。
步骤S21包括步骤S22，其用于将所述虚拟Hi检测器数据计算为相邻的Hi和/或Lo检测器数据的平均值。
图15示出了修改的方法1400，其中步骤S1包括考虑Hi和/或Lo检测器数据的值的行为来计算虚拟Hi检测器数据的步骤S14，并且步骤S2包括考虑Lo检测器数据的值的行为来计算虚拟Hi检测器数据的步骤S24。
在图14和15所示的方法1300、1400中，可以使用深度学习算法(DLA)基于所提供的Lo和Hi检测器数据来实现用于虚拟Hi和/或Lo检测器数据的上述计算步骤。
图16示出了作为图14的方法1300的特定实现的方法1500。作为方法1500的前提条件，例如在图6的检查系统200中，由双能量X射线检测器100获取和提供的检测器数据通过位置变量n而被索引，该位置变量n在双能量X射线检测器100的行方向上从一端开始延伸，以使得Lo检测器元件包含检查对象的真实Lo检测器数据Lo1,Lo2,...,Lon,...,LoN，并且Lo检测器元件检测所述检查对象的对应真实Hi检测器数据Hi1,Hi2,...,Hin,...,HiN，其中1≤n≤N，并且N分别是在双能量X射线检测器(100)的行方向上的Hi和/或Lo检测器元件的数量。图15的方法1500具有以下步骤：
步骤S31，以Hi1,Lo1,Hi2,Lo2,...,Hin,Lon,...,HiN,LoH的顺序成对地读出双能量X射线检测器100的真实Hi检测器元件111和Lo检测器元件122(参见图2b)(或反之亦然，以Lo1,Hi1,Lo2,Hi2,...,Lon,Hin,...,LoN,HiN的顺序)。
步骤S32，通过以这种方式读出的几个序列Hi1,Lo1,Hi2,Lo2,...,Hin,Lon,...,HiN,LoN(或Lo1,Hi1,Lo2,Hi2,...,Lon,Hin,...,LoN,HiN)，形成二维Hi/Lo-检测器数据矩阵M5-M10；M6*(参见图7-10)。
步骤S33，用于使用所适配的去马赛克算法，计算虚拟Hi-和/或Lo-检测器数据。所述去马赛克算法的适配和应用包括：
步骤S331，用于将基于所述去马赛克算法的三色拜尔图案BAYER减少为双色棋盘图案BAYER*。
在步骤S332中，在计算上使所述棋盘图案BAYER*沿顺时针方向旋转45°。
在步骤S333中，将旋转后的棋盘图案BAYER**的一种颜色分配给Hi检测器数据和/或Lo检测器数据，将所述棋盘的另一种颜色分配给Lo检测器数据。
步骤S334，将针对所旋转的棋盘状图案BAYER**的去马赛克算法应用于所获取的二维Hi/Lo检测器数据矩阵M6-M10；M6*的真实Hi-和/或Lo-检测器数据；
结果，类似于对于具有BAYER滤色器的光电传感器芯片可以计算对于某个像素丢失的其它两个原色的方式，通过所适配的去马赛克算法来计算所需的虚拟(即，丢失的)检测器数据。
图17示出了用于读出诸如图1b所示的双能量X射线检测器1的Hi检测器元件和Lo检测器元件的读出方法1600，并且所述双能量X射线检测器可以安装在例如图6的X射线检查装置200中。根据图1b，所述双能量X射线检测器1至少具有：双能量X射线检测器行2，其每个像素具有一个高能量Hi检测器元件5和一个低能量Lo检测器元件4，它们在待检测的X射线RX的方向上基本上彼此一致地上下布置。要读出的检测器行2的Hi-和/或Lo-检测器数据被定义为针对相应的Hi-和/或Lo-检测器数据资料的Hi(n)或Lo(n)，对于检测器行2中相关检测器元件的相应位置，位置变量n＝1、2、3、....N，其中1≤n≤N，N是Hi-和Lo-检测器元件在行方向上的相应数量。
图17的读出方法1600基本上包括用于读出Hi和Lo检测器元件的步骤S4，其中，最初一种类型(即Lo或Hi)的所有检测器元件沿着位置变量n被读出，随后另一类型的所有其它检测器元件沿着位置变量n被读出。

Claims (15)

1.一种双能量X射线检测器(100)，包括具有第一检测器元件(111)的第一检测器行(110)和与其平行布置并且具有第二检测器元件(122)的第二检测器行(120)，其中，所述检测器行(110、120)被布置为在行方向上彼此平行并且在要检测的X射线(RX)的方向上一个接一个地布置，使得所述第一检测器行和所述第二检测器行(110、120)在要检测的X射线(RX)中的一个X射线的方向上的投影彼此重叠地偏移有效偏移(Δx；Δy)，其中所述一个X射线通过所述第一检测器行或所述第二检测器行(110、120)的参考检测器元件的表面重心。
2.根据权利要求1所述的双能量X射线检测器(100)，其中，所述检测器行(110、120)被配置为对要由所述第一检测器行(110)和所述第二检测器行(120)检测的X射线(RX)的光谱进行差分光谱选择性地响应，所述第一检测器行(110)具有Lo检测器元件形式的相关联的第一检测器元件(111)以主要检测低能量X射线，并且所述第二检测器行(120)具有Hi检测器元件形式的相关联的第二检测器元件(122)以主要检测高能量X射线。
3.根据权利要求1或2所述的双能量X射线检测器(100)，其中，以下中的至少一个：
所述第一检测器行(110)和所述第二检测器行(120)在所述行方向上偏移第一偏移量(Δx)；
所述第一检测器行(110)和所述第二检测器行(120)与所述行方向正交地偏移第二偏移量(Δz)；以及
具有所述第一检测器元件(4)的所述第一检测器行和具有所述第二检测器元件(5)的所述第二检测器行彼此隔开预定距离(D)，并且相对于参考X射线束(RXref)在所述行方向上和/或正交于所述行方向以倾斜角(α)倾斜。
4.根据权利要求3所述的双能量X射线检测器(100)，其中
行方向上的所述第一偏移(Δx)对应于所述第一和第二检测器元件(111，122)在行方向上的宽度的一半；和/或
基于所述检测器元件(111、122)的以1/s为单位的读出频率f与检查对象(216)相对于所述双能量X射线检测器(100)的以cm/s为单位的传送速度b的比率，与所述行方向正交的所述第二偏移(Δz)被定义为：
Figure FDA0004083654880000021
其中m是奇整数(m＝1,3,5,7,...)。
5.一种包括根据权利要求1-4中的任一项所述的双能量X射线检测器(100)的X射线检查装置(200)，其中
所述X射线检查装置(200)被配置用于在传送方向(TD)上传送检查对象(216)通过所述检查装置(200)；
所述双能量X射线检测器(100)的所述行方向被布置为与所述传送方向(TD)正交；以及
其被配置成提供所获取的所述检查对象(216)的第一检测器数据(Lo1,Lo2,Lo3,...,LoN)和第二检测器数据(Hi1,Hi2,Hi3,...,HiN)。
6.一种用于处理由根据权利要求5所述的X射线检查装置(200)提供的第一检测器数据(Lo1,Lo2,Lo3,...,LoN)和第二检测器数据(Hi1,Hi2,Hi3,...,HiN)的方法(1300；1400；1500；1600)，所述方法包括：
(S1)计算在真实第二检测器元件(122)的位置处的相应的虚拟第一检测器数据资料(vLo)；和/或
(S2)计算在真实第一检测器元件(111)的位置处的相应的虚拟第二检测器数据资料(vHi)。
7.根据权利要求6所述的方法(1300；1400)，其中
所述(S1)计算在真实第二检测器元件(122)的位置处的虚拟第一检测器数据资料(vLo)包括：(S11)基于特定第一数量的与所述真实第二检测器元件(122)相邻的真实第一检测器数据和特定第二数量的与所述真实第二检测器元件(122)相邻的真实第二检测器数据，计算所述虚拟第一检测器数据资料；以及
所述(S2)计算在真实低检测器元件(111)的位置处的虚拟高检测器数据资料(vHi)包括：(S21)基于所确定的第一数量的与所述真实第一检测器元件(111)相邻的真实第二检测器数据和所确定的第二数量的与所述真实第一检测器元件(111)相邻的真实第一检测器数据，计算所述虚拟第二检测器数据资料。
8.根据权利要求6或7所述的方法(1300；1400)，其中所述方法包括以下步骤中的至少一个：
(S12)将所述虚拟第一检测器数据计算为相邻的第一检测器数据和第二检测器数据的平均值和/或(S22)将所述虚拟第二检测器数据计算为相邻的第二检测器数据和第一检测器数据的平均值；
(S14)考虑所述第二检测器数据的值的行为来计算所述虚拟第一检测器数据，和/或(S24)考虑所述第一检测器数据的值的行为来计算所述虚拟第二检测器数据；以及
(S5)使用深度学习算法基于所提供的第一和第二检测器数据来计算所述虚拟第二或第一检测器数据。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的方法(1500)，
其中，由所述双能量X射线检测器(100)获取并提供的所述检测器数据由在起始于一端的在所述双能量X射线检测器(100)的所述行方向上延伸的位置变量n来索引，使得所述第一检测器元件是所述检查对象的真实第一检测器数据Lo2,...,Lon,....,LoN，并且所述第二检测器元件检测所述检查对象的对应的真实第二检测器数据Hi1,Hi2,...,Hin,...,HiN，其中，1≤n≤N，并且N分别是所述第二检测器元件和所述第一检测器元件在所述双能量X射线检测器(100)的所述行方向上的数量；并且该方法还包括：
(S31)以Hi1,Lo1,Hi2,Lo2,...,Hin,Lon,...,HiN,LoN的顺序成对地读出所述双能量X射线检测器(100)的所述真实第二检测器元件和第一检测器元件(111、122)，或者以Lo1,Hi1,Lo2,Hi2,...,Lon,Hin,...,LoN,HiN的顺序相反地读出所述真实第二检测器元件和第一检测器元件；
(S32)通过由所述读出步骤读出的多个序列，形成二维检测器数据矩阵(M5-M10；M6*)；以及
(S33)使用适配的去马赛克算法，计算所述虚拟第二和/或第一检测器数据，该步骤包括：
-(S331)将所述去马赛克算法下的三色拜耳图案(BAYER)减少为双色棋盘图案(BAYER*)；
-(S332)将所述棋盘图案(BAYER*)向顺时针方向旋转45°；
-(S333)将所旋转的棋盘图案(BAYER**)的一种颜色分配给所述第二检测器数据，并且将所述棋盘的另一种颜色分配给所述第一检测器数据；以及
-(S334)将适于所旋转的棋盘图案(BAYER**)的所述去马赛克算法应用于所获取的所述二维检测器数据矩阵(M6-M10；M6*)的真实第二检测器数据和第一检测器数据。
10.一种用于双能量X射线检测器(1)的第一和第二检测器元件的读出方法(1600)，所述双能量X射线检测器尤其是在权利要求5的X射线检查装置(200)中，其中，所述双能量X射线检测器(1)包括至少一个双能量X射线检测器行(2)，所述至少一个双能量X射线检测器行每个像素具有一个高能量第二检测器元件(5)和一个低能量第一检测器元件(4)，所述高能量第二检测器元件和所述低能量第一检测器元件在要检测的所述X射线(RX)的方向上基本上一致地一个布置在另一个之上，其中，要读出的所述检测器行(2)的所述第二和第一检测器数据针对相应的第二或第一检测器数据资料而被定义为Hi(n)或Lo(n)，其中，对于所述检测器行(2)中的相关联的检测器元件的相应位置，所述位置变量n＝1、2、3、....N，其中，1≤n≤N，并且N是所述行方向上的第二和第一检测器元件的相应数量，所述读出方法包括：
(S7)读出所述第二和第一检测器元件，使得最初沿所述位置变量n读出一种类型的所有检测器元件，随后沿所述位置变量n读出另一类型的所有其它检测器元件。
11.一种处理装置(300)，用于处理由根据权利要求5所述的X射线检查装置(200)提供的所述第一检测器数据(Lo1,Lo2,Lo3,...,LoN)和所述第二检测器数据(Hi1,Hi2,Hi3,...,HiN)，其中，所述处理装置(300)被配置为执行根据权利要求6-10中的任一项所述的方法。
12.一种系统，包括根据权利要求5所述的X射线检查装置(200)和根据权利要求11所述的处理装置(300)，其中，所述X射线检查装置(200)被配置为基于扫描一检查对象(216)而向所述处理装置(300)提供所述第二检测器数据和所述第一检测器数据，并且被连接到所述处理装置(300)以与其进行数据通信。
13.一种包括指令的计算机程序产品，当所述计算机程序由计算机、特别是根据权利要求11所述的处理装置(300)执行时，所述指令使所述计算机执行根据权利要求6-10中任一项所述的方法。
14.一种计算机可读数据载体，包括根据权利要求13所述的计算机程序产品。
15.一种传送根据权利要求13所述的计算机程序产品的数据载波信号。
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