本申请要求2016年12月23日提交的名称为“self-calibratingctdetectors,systemsandmethodsforself-calibration(用于自校准的自校准ct检测器、系统和方法)”的临时申请62/438,494的优先权和权益，该临时申请全文以引用方式并入本文。
背景技术：
本说明书的实施方案整体涉及计算机断层摄影(ct)，并且更具体地涉及用于自校准的自校准ct检测器、系统和方法。
在成像系统诸如计算机断层摄影(ct)成像系统中，扇形x射线束朝向对象诸如患者或一件行李发射，以对对象中的感兴趣的区域成像。束通常被对象衰减。随后，衰减的束入射在具有检测器元件阵列的ct检测器上。响应于衰减的束，该阵列的检测器元件生成表示对象的内部信息的相应电信号。这些电信号由数据处理单元处理以生成表示对象中的感兴趣的区域的图像。
通常，检测器元件阵列被构造成对所有检测器元件具有标准响应。然而，在检测器元件的响应间可能存在变化。许多其他因素，诸如但不限于成像系统的几何参数、检测器增益、检测器的辅助部件(诸如防散射栅格或准直器)的阴影效应，都可能会以不同的方式影响来自检测器元件的响应。特别地，在使用期间和/或随时间的推移，检测器响应可能因温度、管谱和机架移动的变化而改变。希望校准ct检测器以至少部分地补偿因检测器响应的变化而造成的图像质量的劣化。
通常，在设备装运之前，在最终用户(例如，医院放射工作人员)或系统制造商雇用的现场工程师安装成像系统时执行校准。从校准计算检测器元件中的一些或所有的检测器元件的校准值。随后，校准值被应用于在成像设备的操作期间由检测器元件生成的电信号。可以周期性地和/或在成像系统修改或维护事件期间重复地校准以再生校准值。
然而，在当前系统中，没有检测和校正在操作“期间”发生的变化的机制。这结合校准通常不如可能需要的那样经常执行的事实(因现有校准技术的耗时性质而造成)使不太有效的校准值继续使用超过可能期望的时间段。
技术实现要素：
下面概述与原始要求保护的主题的范围相当的某些实施方案。这些实施方案不旨在限制要求保护的主题的范围，而是这些实施方案仅旨在简要地概述可能的实施方案。实际上，本发明可以涵盖可与下面阐述的实施方案类似或不同的各种形式。
在一个实施方式中，提供用于校准包括x射线源和像素化检测器的能量分辨计算机断层摄影(ct)系统的方法。根据本实施方式的各方面，对于包括多个段的检测器元件的每个相应段，获取相应的响应信号。每个响应信号包括多个光子计数，每个光子计数对应于相应的段的不同的能量仓。对于检测器元件，确定第一段的能量仓的第一光子计数和第二段的相同的能量仓的第二光子计数。第一段和第二段在相应的检测器元件内竖直地偏移。基于第一光子计数和第二光子计数来确定光子计数比。基于光子计数比来确定检测器元件相对于x射线源的不对准角度。基于光子计数比和不对准角度来确定检测器元件的多个段的多个增益因子。使用多个增益因子和响应信号来确定检测器元件的校正光谱。
在另外的实施方式中，提供了计算机断层摄影(ct)成像系统。根据本实施方式的各方面，该ct成像系统包括：辐射源，该辐射源被配置为发射辐射；以及像素化检测器，该像素化检测器被配置为响应于发射的辐射而生成信号。像素化检测器包括多个检测器元件，每个检测器元件包括沿辐射传播方向偏移的多个段。该ct成像系统还包括每个检测器元件的每个段的读出通道。每个读出通道在操作期间生成多个能量仓中的每个仓的光子计数。该ct成像系统还包括校准子系统，该校准子系统被配置为基于相应的检测器元件的第一段和第二段的光子计数而如下操作：确定第一段的能量仓的第一光子计数和第二段的相同的能量仓的第二光子计数，其中第一段和第二段在相应的检测器元件内竖直地偏移。基于第一光子计数和第二光子计数来确定光子计数比；基于光子计数比来确定检测器元件相对于辐射源的不对准角度；基于光子计数比和不对准角度来确定检测器元件的多个段的多个增益因子；以及使用多个增益因子和响应信号来确定检测器元件的校正光谱。该ct成像系统还包括图像重建单元，图像重建单元被配置为使用检测器元件中的一些或所有的检测器元件的相应的校正光谱来生成输出图像。
在附加的实施方式中，提供了一个或多个非暂态计算机可读介质，该一个或多个非暂态计算机可读介质存储处理器可执行指令。根据该实施方式的各方面，指令当由一个或多个处理器执行时使一个或多个处理器执行包括以下的动作：对于包括多个段的检测器元件的每个相应的段，获取相应的响应信号，其中每个响应信号包括多个光子计数，每个光子计数对应于相应的段的不同的能量仓；对于检测器元件，确定第一段的能量仓的第一光子计数和第二段的相同的能量仓的第二光子计数，其中第一段和第二段在相应的检测器元件内竖直地偏移；基于第一光子计数和第二光子计数来确定光子计数比；基于光子计数比来确定检测器元件相对于x射线源的不对准角度；基于光子计数比和不对准角度来确定检测器元件的多个段的多个增益因子；以及使用多个增益因子和响应信号来确定检测器元件的校正光谱。
附图说明
参考附图阅读以下具体实施方式将更好地理解本发明的实施方案的这些及其他特征和方面，在附图中，类似字符表示在整个附图中的类似部分，其中：
图1a和图1b是根据本公开的各方面的自校准计算机断层摄影(ct)系统的框图表示，示出了对准的几何形状(图1a)和不对准的几何形状(图1b)；
图2描绘了根据本公开的各方面的分段像素化检测器的侧剖视图；
图3描绘了根据本公开的各方面的检测器的读出链；
图4描绘了根据本公开的各方面的检测器元件的段的读出通道；
图5描绘了根据本公开的各方面的对准的检测器元件；
图6描绘了根据本公开的各方面的不对准的检测器元件；
图7描绘了根据本公开的各方面的在每个段的偏移段和对应的光谱处采样的检测器元件；
图8描绘了根据本公开的各方面的不对准的检测器元件；
图9描绘了根据本公开的各方面的依据检测器元件倾斜角度的增益的图形表示；
图10描绘了根据本公开的各方面的相应的对准的检测器元件和不对准的检测器元件；并且
图11是根据本公开的各方面的用于计算机断层摄影(ct)图像的自校准的方法的流程图。
具体实施方式
下面将描述一个或多个具体的实施方案。为了简明地描述这些实施方案，实际实施方式的所有特征都不会在本说明书中进行描述。应当理解，在对任何此类实际实施方式的开发中，就像在任何工程项目或设计项目中那样，必须做出许多特定于实施方式的决策才能实现开发员的具体目标，诸如遵守系统相关和业务相关约束，这可能因各个实施方式而变化。此外，应当理解，这种开发工作可能既复杂又耗时，但是对于受益于本公开的普通技术人员将仍是设计、制作和制造的例行工作。
在介绍本发明的各种实施方案的要素时，冠词“一个”、“一种”、“该”、“所述”旨在表示存在要素中的一个或多个。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在是包括性的，并且表示存在除所列出的要素之外的附加的要素。此外，在以下讨论中的任何数值示例旨在是非限制性的，并且因此附加的数值、范围和百分比在所公开的实施方案的范围内。
虽然可以在医学成像的上下文中提供以下讨论的各方面，但是应当理解，本技术不限于这样的医学上下文。实际上，在这样的医学上下文中提供示例和解释仅是为了通过提供实际实施方式和应用的实例来便于解释。然而，本方法也可以用于其他上下文中，诸如用于在制成件或制成品的非破坏性检查(即，质量控制或质量审核应用)和/或包裹、箱盒、行李等的非侵入性检查(即，安检或筛检应用)中使用的工业计算机断层摄影(ct)的断层摄影图像重建。一般来讲，本方法可以在任何成像或筛检上下文中或图像处理领域中是有用的，其中一组或一类获取到的数据经历重建过程以生成图像或体积。
本公开的实施方案涉及自校准计算机断层摄影(ct)检测器、自校准ct系统、以及用于检测器的自校准的方法。特别地，本文公开的系统和方法有助于至少部分地校正x射线束相对于能量分辨光子计数ct成像系统中的检测器元件的不对准。
此外，在当前系统中，通常没有检测和校正在操作“期间”发生的变化的机制。本方法允许相对于x射线焦点实时地检测检测器元件(即，像素)的不对准。该方法还包括对由不对准引起的输出光谱中的误差的算法校正。
如本文所讨论，在某些实施方式中，能量分辨ct成像系统包括具有竖直地分段的检测器元件的检测器，其中信号是从相应的分段检测器元件的不同深度读出。在操作中，自校准ct检测器从分段检测器元件接收多个响应信号。如本文所讨论，这些信号用于确定检测器元件(即，像素)相对于x射线源的不对准角度。在一个实施方式中，该信息用于确定增益因子以校正由不对准和随后像素的校正光谱而引起的光谱响应中的误差。
更一般地，并且如本文所讨论，自校准ct检测器用于生成校准值，该校准值可以用于调整ct成像系统的一个或多个操作参数以生成质量成像信号和/或处理由ct成像系统生成的成像信号以校正或增强信号质量。如本文所用，术语“像素”和“分段检测器”等同地用于表示像素化检测器的检测器元件。如本文所用，术语“增益因子”是指应用于分段检测器的响应信号的增益值。此外，如本文所用，术语“散射信号”是指检测器信号的表示在x射线源与检测器之间的飞行中经历方向变化的x射线光子的分量。此外，术语“堆积”是指当x射线光子的密度增加超过阈值时呈现饱和响应的检测器响应。如本文所用，术语“通道”等同地和互换地使用以指代检测器的多个段和对应读出电子器件的组合，其中该组合被配置为生成响应信号。术语“响应”是指从分段检测器获得的响应信号。在分段检测器的情况下，响应信号包括对应于多个能量仓的多个光子计数，例如，对应于相应x射线光子的能量的不同离散能量范围。在多个光子计数中的光子计数值中的每个由与分段检测器的段相关联的光子计数器生成。此外，术语“计数比”是指对应于分段检测器的两个段的光子计数的比率。术语“正常的计数比”是指与x射线束的行进方向完全地对准的检测器的分段检测器的光子计数比。术语“测量的计数比”是指对应于从测量获得的分段检测器的两个段的两个响应信号的光子计数比。在一个实施方案中，测量的计数比是指对应于在多个能量仓中的能量仓的光子计数的比率。术语“角位置”和“视角”在本申请中等同地和互换地使用以指代辐射源或检测器的角度取向。
图1a和图1b是根据本说明书的各方面的成像系统100(诸如自校准计算机断层摄影(ct)系统)的框图表示。图1a描绘了呈对准的几何形状的ct成像系统100，而图1b描绘了呈不对准的几何形状的ct成像系统。如图所示，成像系统100包括辐射源124，该辐射源被配置为发射辐射信号126并撞击对象128以生成多个强度信号130。在一个实施方案中，辐射源124是x射线源，诸如x射线管。对象128可以是待检查的受检者的器官或待扫描的一件行李。成像系统100还包括像素化检测器98，其具有呈多个像素102a、102b形式的多个检测器元件，这些检测器元件通常以m×n阵列布置。
在一个实施方案中，像素化检测器98是能量分辨光子计数ct检测器，诸如可以具有改进的对比噪声比和执行k边缘成像的能力。这种能量分辨光子计数检测器可以使用半导体材料诸如碲化镉/碲化镉锌(cdte/czt)或硅作为活性材料制造。在本文讨论的某些实施方式中，描述了采用分段硅带作为检测器元件(即，像素102)的检测器98。
以举例的方式，转到附图，多个像素102a、102b中的每个包括检测器元件(诸如硅条带)，检测器元件具有相对于像素102的面向源124的表面设置在相对于发射的x射线的路径的多个深度处的多个段106。如本文所用，x射线相对于像素102的面向源的表面行进的方向(即，x射线传播方向)可以被表示为“竖直”的和/或可以被解释为对应于深度尺寸，因此这种分段的检测器元件可以被描述为竖直地分段的。
如可以理解的，在用于ct的像素化检测器98的上下文中，对于在x射线入射在检测器98上的多个角位置中的每个角位置，检测器98在两个维度上包括多个这样的像素102。像素102内的多个竖直段106可以具有不同的高度和/或厚度，并且生成响应信号，该响应信号可以用于减小由像素化检测器98的像素102生成的信号中的伪影的影响。
像素化检测器98被配置为接收多个强度信号130，并且针对多个像素102中的每个像素从多个段106生成多个响应信号108。多个响应信号108表示来自对象128的感兴趣的区域的成像信息。多个响应信号108构成能量分辨光谱信息。在一个实施方案中，多个响应信号108中的每个包括对应于多个能量仓的多个光子计数。多个光子计数中的每个光子计数指示具有对应于给定能量仓的能量的多个x射线。因此，可以针对每个像素和该相应的像素的能量仓生成响应信号，以便按给定读出间隔在对应于相应的像素102的每个空间位置处为每个能量仓提供多个光子计数。
因此，在该示例中，像素化检测器98以多个响应信号108的形式生成与像素102对应的信息。在所描绘的示例中，多个强度信号130对应于辐射源124和检测器98的一个角位置。在ct系统中，辐射源和检测器98围绕对象128旋转以获取x射线透射数据。因此，在现实实施方式中，成像系统100被配置为生成对应于多个角位置(例如，360°、180°+扇形束角度(α)等)中的每个的多个强度信号130以覆盖整个感兴趣的扫描区域。
像素化检测器98被配置为当像素化检测器102与辐射源124对准时，对应于特定角位置的多个强度信号130生成无伪影响应，如图1a所示。但是，如图1b所示，x射线源124与给定像素102之间的不对准可能在多个响应信号108中引起误差。这在图1a和图1b中示出，其中图1b具有在源124和检测器98正确地对准(即，沿着像素102的轴线)时相对于示出x射线透射的第二透射线136(图1b中所示)的示出不对准的x射线透射的第一透射线138。此外，多个响应信号108包括从当在源124与检测器98之间行进时被偏转的x射线光子生成的多个散射信号。多个响应信号108还可以包括相对于一个或多个像素102的堆积响应生成的多个破坏信号，由此在给定像素处的响应饱和并且不指示在像素处的实际x射线入射。
成像系统100还包括图像重建单元，该图像重建单元被配置为生成诊断图像142。在一个实施方案中，使用应用于从多个像素102获得的多个校准的信号的图像重建技术来获得诊断图像142。在一个实施方案中，诊断图像142是显示在显示设备144上的校准的ct图像，用于辅助执业医生。
如上所述，检测器98的像素102是竖直地分段的，并且在一种实施方式中可以是分段硅条。以举例的方式，在所示的实施方案中，每个像素102被分段成多个段106，诸如设置在由附图标记150表示的第一深度处的第一段106a和设置在由附图标记152表示的第二深度处的第二段106b。在一个这样的示例中，第一段106a被配置为不饱和(诸如因为具有在成像条件下将不饱和的有限厚度。在该示例中，不饱和的第一段106a被设计为生成不受堆积伪影效应影响的响应信号。不饱和的响应是响应于多个强度信号130而由第一段106a生成。在所描绘的实施方式中，第二段106b还被设计为在不同深度处的不饱和的检测器段，例如，相对于x射线束行进的方向在第一段下方。
所描绘的成像系统100的示例还包括校准子系统104，该校准子系统具有信号采集系统112、处理器单元114、图像重建单元118、存储器单元120和存储器存储装置116，它们通过通信总线122彼此互连。成像系统100还包括通信地耦合到图像重建单元118的显示器。在一个实施方案中，校准子系统104被配置为接收多个响应信号108并生成诊断图像142。诊断图像142是基于对应于像素化检测器98的多个像素102的校正光谱信号生成的校准的图像。
考虑到前述内容，图2描绘了检测器98的几何形状作为示出每个像素102的竖直地分段的段106的截面图。在所示的参照系中，呈像素102形式的检测器元件沿着x射线传播方向(即，z轴)分段，而在不同深度处的段106具有不同的厚度。例如，在所描绘的示例中，随着它们在z方向上的深度增加，段106的厚度也会增加。根据本方法，在不同深度处的段各自对应于不同的读出通道。因此，在该示例中，对于任何给定像素102，存在四个段106(即，读出通道)。如下面更详细讨论的，每个像素102的每个段106可以由给定读出通道读出到多个能量范围(即，能量仓)中，以按给定读出间隔或周期生成每个能量仓的光子计数。
考虑到这一点，并返回图1，在一个实施方案中，计算校正光谱包括使用在处理器单元114上执行的一个或多个算法或例程来处理多个响应信号108。在一种这样的方法中，处理器单元114被配置或编程为从第一响应信号选择第一光子计数146并从由相同的检测器元件(即，像素102)生成的第二响应信号选择第二光子计数148。在该示例中，第一光子计数146和第二光子计数148对应于与它们各自的段相关联的多个能量仓中的相同的能量范围(例如，能量仓)。处理器单元114还被配置或编程为基于第一光子计数146和第二光子计数148来确定光子计数比。此外，处理器单元114还被配置或编程为基于第一光子计数146和第二光子计数148而参考x射线源124确定相应的检测器元件(用于生成相应的光子计数)的不对准角度。处理器单元114还被配置或编程为基于光子计数比和不对准角度来确定相应的检测器元件的每个段的增益因子。基于相应的像素的段的增益因子和多个响应信号108来计算对应于相应的像素102的校正光谱。
返回图2，在一个实施方案中，像素102沿着x轴由防散射钨板160(例如，20μm的钨鞘)横向地分开。钨板160有助于防止检测器内的内部散射。在一种实施方式中，像素102通过电偏置沿着y轴像素102分开。以举例的方式，像素102的实施方式可以测量为在x维度上约0.4mm至0.5mm并在y维度上0.5mm，并且在z维度上具有在30mm至80mm之间的吸收长度(诸如约30mm或60mm)。在一个实施方式中，对应于像素102的检测器条带可以被划分为九个段106，其段长度有变化，使得沿着检测器的深度预期大致上均匀的计数率。也就是说，可以设计更深的段106的增加的厚度，以便在像素内的每个段106处具有均匀的计数率(即，考虑到像素102中的更高的段对x射线光子的吸收)。另外，如图2所示，在一些实施方案中，可以在检测器98的面向x射线的表面处提供一维或二维抗散射准直器162。
考虑到前述内容，图3描绘了能量分辨光子计数检测器98的读出链，该读出链具有如本文所讨论的竖直地分段的硅条带检测器元件(即，像素102)。在该示例中，后患者x射线130具有原发成分和散射成分。后患者x射线130的聚集对应于在其撞击检测器98之前穿过防散射栅格162的输入或入射光谱202，该检测器的元件102在图3中示出。入射光谱202表示为随x射线光子能量而变的光子通量的图。大部分的入射x射线光子在检测器的检测器元件102中的各个段106中被吸收。
用于像素102的每个相应的段106的所得的检测器响应信号108被馈送到读出电路或由读出电路获取，读出电路在这里表示为asic通道180(即，读出1、读出2等等)，使得每个段106具有相应的读出通道。如图4所示，其描绘了相应的读出通道180的示例，用于像素102的给定段106的所获取的信号108被放大(电荷敏感放大器182)、调节(整形滤波器184)、在能量上进行区分(具有对应的能量仓阈值的比较器186)和数字化(能量仓计数器188)以生成每个段102的能量分辨光谱响应190，如图4的示例性asic通道180所示。因此，asic通道180生成表示x射线响应信号的多个计数，其中计数被分类为由多个阈值定义的多个能量范围(即，仓)。
将理解，相应的像素102的每个段106的光谱输出是不同的。以举例的方式，对于更接近像素102的面向x射线源的表面的段106，强度(计数率)更高，因为x射线衰减是相互作用深度的指数函数。每个段的光谱180的形状也是不同的，其中与较低段相比，更靠近表面的段具有来自低能量x射线光子的相对更大的贡献，较低段对应地具有来自高能量x射线光子的更大贡献。
返回图3，来自相应的像素102的每个段106的能量分辨光谱输出190进行组合，诸如在图像处理器114处进行组合，以生成能量分辨像素输出光谱192。以举例的方式，在一个实施方式中，给定像素102的最终光谱192由来自像素的每个段106的光谱的和组成：
(1)
其中s(ej)是像素输出光谱，si(ej)是来自第i段的光谱。
如下面更详细地讨论的，基于像素102的能量分辨输出光谱192，可以基于所得到的光谱信息而对由该像素102的每个段106的相应的读出通道180生成的信号进行增益校正或调整。例如，响应于入射光谱202为给定段106生成的当前信号可以通过某种确定的增益调整(例如，通过加或减)来调整以得到增益校正信号来在每个像素102的该段级处生成单独校准的响应信号。
以举例的方式，可以使用加法器来对各个校准的响应信号求和，以针对具有多个段106的像素102生成校正光谱。校正光谱192包括对应于多个能量仓的多个光子计数。类似地，来自以这种方式校正的检测器92的聚合像素102的像素值可以用于生成诊断图像。在一个实施方案中，图1的校准子系统104以实时方式自动地确定相应的多个像素102的多个增益因子或调整，以提供用于生成诊断图像142的校准的信号。
考虑到前述内容，图5和图6更详细地示出了竖直地分段的检测器元件(即，像素102)相对于x射线焦点方向的几何形状。将理解，当检测器98完全地对准时，如图5所示，初级x射线束130通常入射在像素段106上(即，x射线束130在与检测器元件102的纵向轴线208平行或重合的方向上传播)。也就是说，当对准时，检测器元件102的轴208相对于入射x射线束130处于零倾斜角θ。在该对准的几何形状中，x射线束130从给定像素102内的所有段106生成最大响应。
相反，当检测器元件102和焦点不对准时(即，具有非零倾斜角θ)时，如图6所示，由于防散射栅格162和像素内钨隔离板160两者的阴影效应，在像素段106中吸收的x射线光子130较少，其中较深段因这些阴影效应而生成不成比例的较少计数。这在图6中通过随像素102内的深度增加而在比例面积方面增加的阴影区域212示出。不同的段中的计数的这种不均等的减少导致分段像素102的输出光谱192的破坏。
考虑到前述内容，本方法检测检测器元件(即，像素102)相对于x射线焦点的不对准。这种检测可以实时地发生，诸如在临床扫描操作期间。如下面更详细地讨论的，当检测到焦点不对准时，可以诸如通过本文讨论的算法校正或补偿焦点不对准，以校正由不对准引起的输出光谱中的误差。因此，本方法：(1)根据竖直地分段的像素102中的不同的段106的响应来估计不对准角度θ；和/或(2)校正由竖直地分段的像素102和x射线焦点的不对准引起的输出光谱192中的误差。
特别地，关于使用竖直地分段的检测器元件检测不对准角度θ，可以利用沿着x射线相互作用深度的多个段来估计相应的检测器元件(即，像素102)中的不对准角度θ。以举例的方式，并且转向图7，示出了偏移了距离l的两个竖直段106a、106b。在所描绘的示例中，段相对窄，但是该方法可以被配置为对检测器元件102中的任何两个段106起作用。
对于该布置，针对聚焦地对准的检测器(θ＝0°)，如图7所示，窄段2处的光谱220b(s2(ej))与段1处的光谱220a(s1(ej))以x射线衰减因子e-μ(ej)l相关，其中μ(e)是材料的线性衰减系数，并且l是两个段之间的间隔。
(2)
或者
(3)
然而，转到图8，当检测器元件102相对于x射线焦点不对准时(即，θ≠0°)时，上述等式不再成立，并且在段106a和106b的光谱220a和220b之间的关系中存在另外的增益因子g(θ)。这是因为x射线束与检测器段之间的不同的重叠量(由图8中的阴影区域222a、222b示出)而造成的。在光谱220之间的函数关系被修改为：
(4)
关于g(θ)，该项可以由测量到的计数(s(ej))如下估计：
(5)
其中δej是第j个能量仓的宽度。考虑到前述内容，用于估计不对准角度θ的算法可以最初涉及基于检测器几何形状而得到倾斜角响应函数g(θ)：
(6)
可以从相应段106a、106b的相应的光谱输出220a、220b计算响应函数r。
(7)
可以求解方程r＝g(θ)以提取倾斜角θ。这在图9中以图形方式示出。可以理解，该解对于对称g(θ)不是唯一的，因为负倾斜角也给出相同的响应。关于图9的图，该图表示相对于x射线焦点不对准达倾斜角θ的分段的像素102的不对准响应。在该示例中，该图包括表示倾斜角θ的x轴和表示选定检测器段106a、106b的对应的能量仓中的计数比的y轴，以确定不对准倾斜角θ。
结合该图，描绘了表示不对准响应的曲线230。在一个实施方案中，曲线230可以从查找表检索，或可以在运行中计算。使用曲线706基于光子计数比获得倾斜角，例如θ1。提供倾斜角可以作为输入提供给图1的图像重建单元118，以用于执行图像校准并基于像素输出而生成诊断图像142，根据不对准角度，该诊断图像可以被校准以考虑到校正光谱响应。
关于光谱校正，本方法的一个方面采用如本文中一般讨论的算法。以举例的方式，这种算法可以如上所述估计不对准倾斜角θ。然后，计算增益因子gi(θ)，i＝1,…n段，该增益因子表示因倾斜而造成的像素102的每个竖直段106中的信号损失，如图10所示，其中像素102的段106c被描绘为处于对准状态(最左侧图)和不对准状态(最右侧图)，其中被描绘为处于不对准状态的信号区域具有对应损失。解决这种不对准的增益因子可以通过以下方式给出：
(8)
如上所述，基于这些增益因子而施加对每个段的估计光谱的校正，诸如根据：
(9)si″＝gi·si′
其中si′是段i中的测量到的光谱。基于校正段光谱，可以计算给定像素102的校正光谱，诸如通过：
(10)
然后，校正像素光谱可以用于如本文所述的图像重建。
考虑到前述内容，图11是示出根据本说明书的各方面的用于ct图像的自校准的方法240的流程图。在步骤242处，该方法包括接收对应于像素化检测器98的检测器元件102的多个段106的多个响应信号，其中针对给定检测器元件生成的不同的响应信号对应于不同的能量仓的光子计数。在步骤244处，该方法包括从第一响应信号选择第一光子计数和从第二响应信号选择第二光子计数，其中第一光子计数和第二光子计数对应于多个能量仓中的相同的能量仓。在步骤246处，该方法还可以包括基于第一光子计数和第二光子计数来确定光子计数比。在步骤248处，该方法还包括基于第一光子计数和第二光子计数来确定检测器元件相对于x射线源的不对准角度。此外，在步骤260处，该方法包括基于光子计数比和不对准角度来确定对应于多个段的多个增益因子。该方法还包括在步骤262处基于多个增益因子和多个响应信号来计算对应于检测器元件的校正光谱。
在步骤264处，检验所有多个像素的校正光谱信号的可用性。如果对多个像素的处理完成，那么发起校准图像的生成。然而，如果对多个像素中的一个或多个像素的处理没有完成，那么转到步骤242进行控制以处理其余像素，并且重复步骤242、244、246、248、260、262以生成对应于多个像素的多个校正光谱信号。如果对多个像素的处理完成，那么在步骤266处，该方法还包括基于多个校正光谱信号而生成校准ct图像。在使用方法240的步骤生成的校准ct图像中，补偿因检测器与辐射信号不对准引起的伪影。在一个实施方案中，生成校准ct图像包括生成对应于多个视角中的每个视角的多个校正光谱信号。此外，生成校准ct图像包括重建对应于多个视角的多个子图像，其中基于对应于每个视角的多个校正光谱信号而重建多个子图像中的每个子图像。基于对应于多个视角的多个子图像而生成校准ct图像。
考虑到前述内容，需注意，本校准算法的实施方式可以根据操作上下文而变化。以举例的方式，在已知或预期校准在扫描操作期间不改变的上下文中，可以在执行扫描之前或之后执行校准以获得图像重建中使用的校正因子。同样地，如果检测器像素和x射线焦点的对准随旋转速度而变化，那么可以针对不同的旋转速度执行校准(诸如对于操作感兴趣的每个旋转速度都有一组校准因子)，并且可以存储这些校准因子以用于后续的校正步骤。类似地，当对准已知或预期是视图(即，视角)相关时，可以获得校准因子并为每个视角存储校准因子。还需注意，校准层(即，段)的大小可以不同。根据本方法，这也可以用根据本方法生成的校准因子来解释。最后，可以理解，可以通过对来自相同的传感器板内的像素102的数据求平均来改进扫描操作的信噪比(snr)。
用于本文公开的ct检测器的自校准的各种系统和方法在扫描期间检测检测器的不对准并通过信号处理技术实时地执行校准。这里提供的技术使检测器对相对于温度和焦点移动的变化更稳健。与常规的基于ct的诊断图像相比，由能量分辨校准的响应信号生成的诊断图像能够呈现增强的特征。有利地，在自校准技术中采用的分段检测器还可以用于校正堆积和散射伪影信号对所得ct图像的质量的影响。
应当理解，上述所有此类目标和优点不一定全都可以根据任何特定实施方案实现。因此，例如，本领域的技术人员将认识到，本文所述的系统和技术可以以实现或改进如本文教导的一个优点或一组优点而不一定实现如本文教导或建议的其他目的或优点的方式体现或进行。
虽然已经结合仅有限数量的实施方案详细地描述本技术，但是应当容易地理解，本说明书不限于此类公开的实施方案。相反，本技术可以被修改以结合在此之前没有描述但与权利要求的实质和范围相称的任何数量的变化、更改、替换或等同布置。另外，虽然已经描述本技术的各个实施方案，但是应当理解，本说明书的各方面可以包括所述的实施方案中的仅一些。因此，本说明书不应视为受限于前述描述，而是仅受限于所附权利要求的范围。