专利名称：通过使用多能辐射数据生成图像的方法和设备的制作方法
技术领域：
本公开涉及用于生成辐射图像的方法和设备，更具体地讲，涉及通过使用多能辐射数据生成呈现对象内部的辐射图像。
背景技术：
使用辐射(例如，X射线)的医学图像系统向诸如人体的对象辐射X射线，并从穿过对象的X射线获得辐射图像。被辐射到的材料吸收X射线的程度取决于材料的种类或密度或者X射线的能带。例如，与软组织的吸收系数相比，骨骼的吸收系数很高。因此，软组 织和骨骼之间的对比度高，在辐射图像中清楚地将软组织与骨骼区分开。但是，由于针对单一能带中的X射线，包括在软组织中的不同组织具有相似的吸收系数，因此即使在辐射图像中，所述组织也具有相似的强度。因此，难以在辐射图像中将包括在软组织中的多个组织彼此区分开。
发明内容
提供一种用于生成辐射图像的方法和设备，其中，通过所述方法和设备，通过提供期望能带中的辐射数据来保证高质量和正确诊断。提供一种用于生成辐射图像的方法和设备，其中，通过所述方法和设备，使用多个能带中的辐射数据来生成实际未使用的能带中的辐射数据和期望能带中的辐射数据。提供一种用于生成辐射图像的方法和设备，其中，通过所述方法和设备，从多条辐射数据生成用于保证高质量和正确诊断的辐射数据。提供一种存储用于执行所述方法的计算机可读程序的计算机可读记录介质。将在接下来的描述中部分阐明另外的方面，并且部分从描述中是清楚的，或者可通过本实施例的实施而得知。根据本发明的一方面，一种生成辐射图像的方法包括针对不同能带中的多个放射线，分别接收由指示对象内部的多条辐射数据组成的多能辐射数据；基于多能辐射数据，生成与所述多个放射线的能带不同的能带中的放射线的辐射数据；以及基于生成的辐射数据,生成对象的辐射图像。根据本发明的另一方面，提供一种计算机可读记录介质，所述计算机可读记录介质存储用于执行生成辐射图像的方法的计算机可读程序。根据本发明的另一方面，一种用于生成辐射图像的设备包括输入单元，用于接收由各个不同能带中的多个放射线的辐射数据组成的多能辐射数据；图像处理器，用于基于多能辐射数据，生成与所述多个放射线的能带不同的能带中的放射线的辐射数据，并且基于生成的辐射数据，生成对象的辐射图像；以及输出单元，用于输出生成的辐射图像。图像处理器可包括辐射数据生成器，用于基于多能辐射数据，生成与所述多个放射线的能带不同的能带中的放射线的辐射数据；以及辐射图像生成器，用于基于生成的辐射数据,生成对象的辐射图像。
辐射数据生成器可包括分离器，用于从多能辐射数据提取所述多条辐射数据中的每一条；特性确定器，用于基于从由多条提取的辐射数据组成的组选择的至少一条辐射数据来确定衰减特性；以及生成器，用于基于确定的衰减特性来生成不同能带中的放射线的辐射数据。
从下面结合附图对实施例的描述中，这些和/或其他方面将变得清楚并更容易理解，其中图I是根据本发明实施例的医学图像系统的配置示图；图2是根据本发明实施例的图I的辐射图像生成设备的框图；
图3是示出不同能带中的放射线(radioactive rays)的能谱的曲线图；图4是示出根据本发明实施例的由图I的辐射生成器生成的放射线的能谱的曲线图；图5是示出根据本发明另一实施例的由图I的辐射生成器生成的放射线的能谱的曲线图；图6是示出对象的组织的衰减系数之间的差的曲线图；图7是示出当对象是人的胸腔时对象的组织的衰减系数之间的差的曲线图；图8是示出根据本发明实施例的通过图2的辐射数据生成器生成辐射数据的处理的流程图；图9是示出根据本发明实施例的衰减特性的曲线图；图10是示出在图9的能带中图9的衰减特性的变化特性的曲线图；图11是根据本发明实施例的图2的辐射数据生成器的框图；图12是示出根据本发明实施例的通过图11的特性确定器和生成器生成不同能带中的放射线的辐射数据的处理的流程图；图13是示出在不同能带中的多条辐射数据的依据光电效应的强度之间保持线性的状态的曲线图；图14是示出根据本发明实施例的生成辐射图像的方法的流程图。
具体实施例方式现在将详细参照实施例，在附图中示出实施例的示例，其中，相同的标号始终表示相同的元件。在这方面，本实施例可具有不同的形式，而不应被解释为受限于这里阐明的描述。因此，以下通过参照附图仅描述实施例，以解释本发明的多个方面。当诸如“…中的至少一个”的表述在一列元素之后时，所述表述修饰整列元素，而不修饰所述列中的单个元素。图I是根据本发明实施例的医学图像系统的配置示图。参照图1，医学图像系统可包括多能辐射数据生成设备10、辐射图像生成设备20和图像显示装置30。多能辐射数据生成设备10生成与已穿过对象40的内部的不同能带中的放射线相应的多条辐射数据。这里，所述多条辐射数据中的每一个指示呈现对象40的内部的辐射图像的基本数据。对象40可表示人体，但不限于此。也就是说，除了通过辐射图像呈现的人体之外，对象40可以是诸如生物和材料的各种对象中的一个。通常，放射线表示具有当不稳定的放射性核素被转换成较稳定的放射性核素时发射的粒子或电波的形式的能量集合体。放射线的代表性示例是超声波、α射线、β射线、Y射线、X射线、中子射线、用于广播和通信的电波、红外线和可见光。然而，可能通过造成电离现象而伤害人体的X射线通常可代表放射线。以下，尽管为便于描述，假定X射线为放射线，但本领域普通技术人员理解，可以使用任何放射线而非X射线来实施本实施例。另外，以当电子与对象高速碰撞时生成的具有发射功率的福射线(radiant ray)的形式来生成放射线(radioactive ray)。例如，当从通过高压加热的阴极灯丝生成的电子与阳极的表面碰撞时，可立即从阳极的表面生成放射线。参照图1，多能辐射数据生成设备10连接到辐射生成器11和检测器12。辐射生成器11和检测器12中的每一个可被包括作为多能辐射数据生成设备10中的单元，或者可以是与多能辐射数据生成设备10分开的装置。辐射生成器11响应于从多能辐射数据生成 设备10输入的控制信号生成放射线。根据本发明实施例，由辐射生成器11生成的放射线表示具有与鹤的能带相应的宽能带(例如，从大约IOKev到大约60Kev的能带)的放射线。检测器12检测由辐射生成器11生成并穿过对象40的放射线。通常，检测器12生成与检测到的放射线的强度相应的电信号，并将生成的电信号提供给多能辐射数据生成设备10。然后，多能辐射数据生成设备10可基于接收到的电信号，生成与由辐射生成器11生成并穿过对象40的放射线相应的辐射数据。通常，检测器12包括用于将放射线转换为电信号的多个装置。所述装置的代表性示例是用于将诸如放射线的光转换为电信号的光电二极管，但不限于此。所述装置中的每一个将已穿过对象40的放射线转换为电信号，并且随后多能辐射数据生成设备10通过使用该电信号生成辐射数据。多能辐射数据生成设备10生成包括多条辐射数据的多能辐射数据,所述多条辐射数据分别与已穿过对象40的不同能带中的多个放射线相应。例如，多能辐射数据生成设备10生成包括多条辐射数据的多能辐射数据，所述多条辐射数据分别与放射线中已穿过对象40的从大约IOKev到大约20Kev的能带中的放射线和从大约20Kev到大约30Kev的能带中的放射线相应。这里，Kev表示作为能量单位的千电子伏特。多能辐射数据生成设备10将生成的多能辐射数据发送到辐射图像生成设备20。多能辐射数据可将单个辐射图像的基本数据表示为单条辐射数据，或者将多个辐射图像的基本数据表示为一组多条辐射数据。辐射图像生成设备20基于从多能辐射数据生成设备10接收到的多能辐射数据，来生成具有与已穿过对象40的放射线的能带不同的能带的放射线的辐射数据，并且通过使用生成的辐射数据来生成辐射图像。将如下详细描述辐射图像生成设备20的操作。图2是根据本发明实施例的图I的辐射图像生成设备20的框图。参照图2，辐射图像生成设备20可包括输入单元21、图像处理器22、存储单元23、输出单元24和用户接口25。然而，在图2中示出的辐射图像生成设备20仅是本发明的实施例，并且本领域普通技术人员理解，基于图2中示出的元件可进行形式和细节上的各种改变。例如，辐射图像生成设备20还可包括通信装置(未示出)，用于将由辐射图像生成设备20生成的辐射图像发送到外部装置，以及从外部装置接收数据。外部装置可包括位于远处的另一医学图像系统、通用计算机系统、传真机等。另外，通信装置可经由有线/无线网络将数据发送到外部装置和从外部装置接收数据。有线/无线网络包括互联网、局域网(LAN)、无线LAN(WLAN)、广域网(WAN)、个域网(PAN)等。然而，有线/无线网络不限于此，并且可以是能够发送和接收信息的另一类型的网络。输入单元21接收多能辐射数据。多能辐射数据包括分别与多个放射线相应的多条辐射数据。所述多个放射线表示不同能带中的放射线。图3是示出不同能带中的放射线的能谱的曲线图。参照图3，所述多个放射线包括具有能带31的放射线、具有能带32的放射线和具有能带33的放射线。通常，能带表示由放射线的能量的上限和下限确定的能量的范围，能谱表示以曲线图的形式表示能量的变化与放射线的强度之间的关系。强度的基本单位可以是放射线的光子的数量，能量的基本单位可以是Kev。如上所述，多能辐射数据通常由多能辐射数据生成设备10生成。然而，根据本发明另一实施例，多能辐射数据可由辐射图像生成设备20生成。在这种情况下，由辐射图像生成设备20控制辐射生成器11和检测器12。然而，为便于描述，仅描述由多能辐射数据生 成设备10生成多能辐射数据的实施例。根据本发明实施例，多能辐射数据生成设备10通过使用辐射生成器11生成单一能带中的放射线。在这种情况下，由多能辐射数据生成设备10生成的放射线作为与上述不同能带中的放射线区分开的源放射线。图4是示出根据本发明实施例的由图I的辐射生成器11生成的放射线的能谱的曲线图。参照图4，多能辐射数据生成设备10通过使用辐射生成器11生成具有单一能带41的源放射线。单一能带41可表示定义的从大约IOKev到大约53Kev的宽能带。另外，如上所述，强度的基本单位可以是放射线的光子的数量，能量的基本单位可以是Kev。根据本发明另一实施例，多能辐射数据生成设备10通过使用辐射生成器11生成不同能带中的源放射线。图5是示出根据本发明另一实施例的由图I的辐射生成器11生成的放射线的能谱的曲线图。参照图5，多能辐射数据生成设备10可通过使用辐射生成器11内部或外部的滤波器从由辐射生成器11生成的单一能带中的源放射线51来生成不同能带中的源放射线52、53和54。换言之，与上述多能辐射数据生成设备10通过使用辐射生成器11生成单一能带中的源放射线的实施例相反，多能辐射数据生成设备10可通过使用辐射生成器11生成不同能带中的源放射线。不同能带中的源放射线可表示具有不同峰值能量值的放射线。多能辐射数据生成设备10通过使用检测器12检测已穿过对象40的不同能带中的多个放射线，并且生成与检测到的多个放射线相应的辐射数据。检测器12可有区别地检测不同能带中的多个放射线，生成与检测到的多个放射线相应的电信号，并将生成的电信号发送到多能辐射数据生成设备10。参照图3，检测器12可通过使用不同的滤波器检测能带31中的放射线、能带32中的放射线和能带33中的放射线，生成分别与检测到的放射线相应的电信号，并将生成的电信号发送到多能辐射数据生成设备10。通常，已穿过对象40的放射线仅表示由辐射生成器11生成的源放射线之中已穿过对象40的发射放射线。换言之，已穿过对象40的放射线可表示通过从源放射线排除被对象40吸收的吸收放射线、穿过对象40之后被散射的散射放射线和作为热能散发的放射线而剩余的放射线。多能辐射数据生成设备10生成分别与多个放射线相应的多条辐射数据。所述多条辐射数据的每一条可表示辐射图像的基本数据。例如，当以通过X轴和I轴定义的二维(2D)形式布置多个装置时，多能辐射数据生成设备10可通过使用由所述多个装置生成的电信号来生成通过X轴和I轴定义的2D辐射数据。通常，具有不同能带的多个放射线具有不同的特性。例如，高能带中的放射线比低能带中的放射线具有更高的发射功率。但是，仅使用能带、发射功率和放射线的强度，无法确定辐射图像的质量。即使如此，由于具有不同能带的放射线导致具有不同特性的辐射图像，因此使用从具有不同能带的放射线生成的所有辐射图像可提高辐射图像的质量。输出单元24将由图像处理器22生成的辐射图像的图像数据输出到图像显示装置
30。输出单元24是用于连接图像处理器22和图像显示装置30的一种接口，上述的输入单元21是用于连接多能辐射数据生成设备10和图像处理器22的一种接口。图像显 示装置30通过使用从输出单元24接收的图像数据来显示辐射图像。图像显示装置30的示例是用于在屏幕或纸上显示辐射图像的装置，但不限于此。存储单元23存储在由图像处理器22执行的图像处理中生成的各种数据。例如，存储单元23可存储输入的多能辐射数据、多条辐射数据以及辐射图像。另外，根据本发明的各实施例，存储单元23可存储在下面将描述的计算处理中必要的或生成的数据。存储单元23的示例是硬盘驱动器、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存和存储卡。用户接口 25是用于从用户(例如，医学专家)接收命令或信息的接口。用户接口 25通常可以是诸如键盘或鼠标的输入装置。另外，用户接口 25可以是图像显示装置30上的图形用户界面(⑶I)。图像处理器22通过使用从多能辐射数据生成设备10接收到的多能辐射数据来生成辐射图像。详细地，图像处理器22通过使用从由包括在多能辐射数据中的多条辐射数据构成的组选择的至少一条辐射数据来生成辐射图像。通常，所述多条辐射数据中的每一条包括根据对象40的组织之间的辐射发射功率差或辐射吸收功率差而输入到检测器12的放射线的强度差。例如，在放射线穿过对象40之后，在由辐射生成器11生成的放射线中穿过对象40的组织401的分量和穿过对象40的另一部分的分量具有不同的强度，并且该强度差包括在辐射数据中。图像处理器22基于该强度差生成对象40的辐射图像。通常，检测器12包括多个单位传感器的阵列，以根据对象40的组织之间的辐射发射功率差或辐射吸收功率差来有效检测输入到检测器12的放射线的强度差。本领域普通技术人员理解，所述多个单位传感器的阵列可被不同地配置为诸如一维阵列、二维阵列和三维阵列。通常，从对象40的组织之间的辐射衰减差发生对象40的组织之间的辐射发射功率差或辐射吸收功率差。所述组织中的每一个使辐射衰减的程度可通过衰减系数而被数字化。衰减系数可通过吸收系数来表示。通常，衰减系数随着放射线能量的增加而减小。这可表示与低能带中的放射线相比，高能带中的放射线更好地穿过对象40。放射线的衰减系数根据放射线的能带的变化而减小的特性可由图6中示出的曲线图来表现。图6是示出对象40的组织的衰减系数之间的差的曲线图。在图6中，标号61表示根据对象40的组织的骨骼的能量变化的一般衰减系数变化，标号62表示根据对象40的组织的软组织的能量变化的一般衰减系数变化，标号63表示在预定的能量值处骨骼的衰减系数和软组织的衰减系数之间的差。通常，随着对象40的组织的衰减系数之间的差增加，图像的对比度增加。然而，如上所述，仅使用能带、发射功率和放射线的强度，无法确定辐射图像的质量，并且如图6所示，由于骨骼和软组织之间的衰减系数差足以满足在宽能带(例如，大约IOKev到大约40Kev)中的每个能带中的辐射图像所必需的对比度，因此即使使用预定能带(例如，大约30Kev到大约40Kev)中的放射线，在辐射图像中骨和软组织之间的对比度也可足够高。但是，当对象40的组织的衰减系数的特性彼此相似时，放射线的能带影响图像的质量。这里，衰减系数的特性表示如上所述的根据能量变化的衰减系数的变化特性。例如，当获得病人的胸腔的软组织(例如，微I丐化组织(microcalcification tissue)、腺体组织、脂肪组织以及肿块或纤维组织)的辐射图像时，如果比预定能带(例如，大约20Kev)更高的能带中的放射线被使用，则在辐射图像中不易将软组织彼此区分开。图7是示出当对象40是人的胸腔时对象40的组织的衰减系数之间的差的曲线图。在图7中，标号71表示根据对象40的第一软组织的能量变化的衰减系数变化，标号72 表示根据对象40的第二软组织的能量变化的衰减系数变化，标号351表示在能带35中的预定能量值处第一软组织的衰减系数和第二软组织的衰减系数之间的差，标号311表示在能带31中的预定能量值处第一软组织的衰减系数和第二软组织的衰减系数之间的差，标号321表示在能带32中的预定能量值处第一软组织的衰减系数和第二软组织的衰减系数之间的差。如图7所示，为了增加对象40的第一软组织和第二软组织之间的对比度，可使用具有能带35的放射线，其中，在能带35中第一软组织的衰减系数和第二软组织的衰减系数之间的差较高。然而，使用低能带(例如，图7的能带35)中的放射线具有由于放射线的物理特性而导致的限制或者对辐射曝光量有限制。例如，由于低能带(例如，图7的能带35)中的放射线比高能带(例如，图7的能带32)中的放射线具有更低的发射功率，因此需要辐射曝光量比参考值增加得更多，以生成具有高强度的放射线，但这实际上也许是不可能的。从实际生成的不同能带中的放射线的辐射数据预测实际未生成的能带中的放射线的辐射数据可增加辐射图像的对比度。参照图7，通过使用已穿过对象40的能带31中的放射线的辐射数据和能带32中的放射线的辐射数据来预测实际上没有被检测器12检测的能带35中的放射线的辐射数据可显著增加对象40的软组织之间的对比度。以下描述的实施例提供这样一种方法，所述方法基于与各个能带中的多个放射线相应的多条辐射数据来生成与通过图像处理器22生成的多个放射线的各个能带不同的能带中的放射线的辐射数据，并且基于生成的辐射数据来生成辐射图像。参照图2，图像处理器22可包括辐射数据生成器221和辐射图像生成器222。图像处理器22可由用于执行上述组件的功能的专用芯片来形成，或者可由通用中央处理单元(CPU)和存储在存储单元23中的专用程序来实现。辐射数据生成器221基于多能辐射数据生成与多个放射线的能带不同的能带中的放射线的辐射数据。根据本发明实施例的辐射数据生成器221基于从由所述多个放射线的能带组成的组选择的至少一个能带来确定不同能带。参照图3，辐射数据生成器221基于从由能带31、能带32和能带33组成的组选择的至少一个能带来确定不同能带。这里,所述不同能带的上限或下限可存在于能带31、32和33中的任意一个的内部区域或外部区域中。根据本发明另一实施例的辐射数据生成器221基于通过组合多个能带而确定的整个能带来确定不同能带。参照图3，辐射数据生成器221可基于通过组合所述多个能带31、32和33而确定的整个能带34来确定不同能带。这里，所述不同能带的上限或下限可存在于整个能带34的内部区域或外部区域中。所述内部区域表示整个能带34的内部能带，所述外部区域表示整个能带34的外部能带。根据本发明另一实施例，辐射数据生成器221可确定不同能带的上限小于整个能带的下限。换言之，辐射数据生成器221可将小于所述整个能带的部分能带确定为所述不同能带。参照图3，辐射数据生成器221可确定不同能带35的上限小于整个能带34的下限。图8是示出根据本发明实施例的通过图2的辐射数据生成器221生成辐射数据的处理的流程图。通过操作81和操作82执行图8的处理。在操作81，辐射数据生成器221基于从由多条福射数据组成的组选择的至少一条福射数据来确定衰减特性。衰减特性表示与从由所述多条辐射数据组成的组选择的所述至少一条辐射数据相应的放射线的衰减特性。衰减特性表示放射线的衰减系数根据能量的变化而变化的特性。例如，放射线的衰减特性可表示放射线的衰减系数从OKev的能量到Emax的能量而变化的特性。另外，如上所述，衰减系数可由吸收系数来表示。通常，衰减系数随着放射线能量的增加而减小。
图9是示出根据本发明实施例的衰减特性的曲线图。图9示出具有不同能带的多个放射线中的任意一个的衰减特性，并且在图9中示出的衰减特性不表示具有不同能带的多个放射线的所有衰减特性。参照图9，从根据能带的子衰减特性91到94的和来确定辐射衰减特性95。通常，子衰减特性91由依据光电效应的子衰减特性来表示。光电效应表示这样的现象当具有多于预定数量的振动的光束照到材料上时，从材料(例如，金属)的表面发射电子，并且依据光电效应的子衰减特性表示放射线的衰减系数根据光电效应而变化的特性。另外，子衰减特性92由依据康普顿散射的子衰减特性来表示。康普顿散射表示这样的现象依据放射线等的光子是具有比原始数量的振动更少数量的振动的光子，所述放射线等的光子在不同于原始入射方向的方向上被散射，并且依据康普顿散射的子衰减特性表示放射线的衰减系数根据康普顿散射而变化的特性。另外，子衰减特性93由依据瑞利散射的子衰减特性来表示。瑞利散射表示当束缚电子通过实质上吸收比原子的波长更长波长的光而处于激活状态并随后回到其原始状态时发生的长波长光的散射，并且依据瑞利散射的子衰减特性表示放射线的衰减系数根据瑞利散射而变化的特性。另外，子衰减特性94由依据电子对生成(electron-pair production)的子衰减特性来表示。电子对生成表示这样的现象当光子经过材料的原子核周围时，受到强电场的影响，能量大于大约1.02Mev(兆电子伏特)的光子被改变成由负电子和正电子组成的电子对，并且依据电子对生成的子衰减特性表示放射线的衰减系数根据电子对生成而变化的特性。如以上参照图9所述,从根据能带的子衰减特性91到94的和来确定福射衰减特性95。然而，通常，当辐射衰减特性的变化被确定时，因为依据光电效应的子衰减特性和依据康普顿散射的子衰减特性比其他子衰减特性有更多影响，所以可仅由依据光电效应的子衰减特性和依据康普顿散射的子衰减特性的和来定义辐射衰减特性的变化。参照图9，从子衰减特性91到94的和确定的辐射衰减特性95接近于子衰减特性91和92的和。图9的福射衰减特性95可通过等式I来表示。在等式I中，μ Total表示图9的福射衰减特性95,μ cs表示图9的依据康普顿散射的子衰减特性92，μ ΡΕ表示图9的依据光电效应的子衰减特性91，yES表示依据瑞利散射的子衰减特性93，μ ρρ表示依据电子对生成的子衰减特性94。
μ Total 一 U cs+ ρε+ es+ ρρU cs+ Ii PE(I)在操作81，辐射数据生成器221基于从由不同能带中的多个放射线组成的组选择的至少一个放射线的福射数据来确定衰减特性。如上所述，福射衰减特性接近于依据光电效应的衰减特性和依据康普顿散射的衰减特性的和。通常，如图9所示，依据光电效应的衰减特性在预定能带中保持线性。依据光电效应的衰减特性保持线性的事实可表示当在对数域(log domain)中分析依据光电效应的衰减特性时,依据光电效应的衰减特性根据能量的变化而保持线性。参照图9，依据光电效应的衰减特性保持线性的事实可表示依据光电效应的子衰减特性91在预定能带96中根据能量的变化而保持线性。另外，依据康普顿散射的衰减特性在预定能带中根据能量的变化而在预定范围的衰减系数内保持不变。参照图9，依据康普顿散射的衰减特性保持不变的事实可表示依据康普顿散射的子衰减特性92在预定能带96中根据能量的变化，基于预定衰减系数而保持相似。 辐射数据生成器221基于从由不同能带中的多个放射线组成的组选择的至少一个放射线的辐射数据来预测衰减特性。从相同的源放射线有区别地检测不同能带中的所述多个放射线的每一个。因此，所述多个放射线的衰减特性实质相同。这样做，辐射数据生成器221可基于从由不同能带中的多个放射线组成的组选择的至少一个放射线的辐射数据来预测衰减特性。换言之，辐射数据生成器221基于从由不同能带中的多个放射线组成的组选择的至少一个放射线的辐射数据来确定衰减系数的变化特性。在操作82，辐射数据生成器221基于确定的衰减特性来生成与所述多个放射线的能带不同的能带中的放射线的辐射数据。详细地，辐射数据生成器221从确定的衰减特性(例如，所述多个放射线的衰减系数的变化特性)来确定不同能带中的衰减系数，并且基于确定的衰减系数来生成不同能带中的辐射数据。此时,辐射数据生成器221基于确定的衰减特性的线性来生成不同能带中的辐射数据。所述线性可表示对数域中的线性。图10是示出在图9的能带96中图9的衰减特性95的变化特性。当图10的曲线图中能量的单位按照对数单位变化时，图10的衰减特性95可改变为直线形式的线性图。参照图10，辐射数据生成器221通过使用从由能带31中的放射线、能带32中的放射线和能带33中的放射线组成的组选择的至少一个放射线的福射数据来确定衰减特性,基于确定的衰减特性来确定不同能带35中的衰减系数,并且基于确定的衰减系数来生成不同能带35中的辐射数据。例如，辐射数据生成器221通过使用能带31中的放射线的辐射数据和能带32中的放射线的辐射数据分别确定能带31中的放射线的衰减系数951和能带32中的放射线的衰减系数952，基于确定的衰减系数951和952来确定衰减特性，基于确定的衰减特性来确定不同能带35中的衰减系数954，并且基于确定的衰减系数954来生成不同能带35中的辐射数据。在这种情况下，为了基于确定的衰减系数951和952来确定衰减特性，可使用上述衰减特性的线性。通过使用辐射数据确定衰减系数表示通过使用包括在辐射数据中的辐射强度来确定衰减系数，并且从衰减系数生成辐射数据表示从衰减系数生成包括在辐射数据中的辐射强度。通常，在辐射强度和辐射衰减系数之间建立诸如等式2的关系表达式。在等式2中，k表示放射线穿过的材料的种类(例如，人体的软组织的种类)，tk表示放射线穿过的材料的厚度，μ k表示根据放射线穿过的材料的种类的辐射衰减特性，I表示由检测器12检测到的辐射强度。根据本发明实施例，辐射数据生成器221基于等式2，通过使用能带31中的辐射强度和能带32中的辐射强度分别确定能带31中的辐射衰减系数951和能带32中的辐射衰减系数952，基于确定的衰减系数951和952来确定衰减特性，基于确定的衰减特性来确定不同能带35中的衰减系数954，并且基于确定的衰减系数954来生成不同能带35中的辐射强度。在这种情况下，为了基于确定的衰减系数951和952来确定衰减特性，可使用上述衰减特性的线性。I (μ，t, E) = _ln( f eI0(E) · exp (- Σ μ k(E) · tk) dE)当执行操作81和82时，辐射数据生成器221可使用存储在存储单元23中的参考信息。参考信息可表示先前的索引信息或者归纳的先前信息。详细地，存储单元23基于多条原始数据预先存储衰减系数、衰减特性和辐射强度之间的一般关系，并且辐射数据生成器221可执行操作81和82，或者基于存储在存储单元23中的数据校正或校验操 作81和82的结果。例如，辐射数据生成器221可通过将从由不同能带中的放射线组成的组选择的至少一个放射线的辐射数据输入到存储单元23来从存储单元23读取衰减特性，并且可通过将读取的衰减特性和所述不同能带输入到存储单元23来从存储单元23读取不同能带中的放射线的辐射数据。作为另一示例，辐射数据生成器221可通过将从由不同能带中的放射线组成的组选择的至少一个放射线的辐射数据输入到存储单元23来从存储单元23读取不同能带中的放射线的辐射数据。图11是根据本发明实施例的图2的辐射数据生成器221的框图。参照图11，辐射数据生成器221可包括分离器(s印arator) 2211、特性确定器2212和生成器2213。分离器2211从分别与不同能带中的多个放射线相应的多条辐射数据中的每一条提取像素的强度。像素表示包括在所述多条辐射数据的中每一条中的多个像素中的任何一个，并且尽管为便于描述，以下仅描述一个像素，但本领域普通技术人员理解，相同的操作应用于所有像素。通常，强度包括从由依据光电效应的强度和依据康普顿散射的强度组成的组选择的至少一个强度。依据光电效应的强度是与上述依据光电效应的衰减系数相应的概念，并且依据康普顿散射的强度是与上述依据康普顿散射的衰减系数相应的概念。如上所述，辐射衰减系数和辐射强度之间的关系通过等式2来表示。另外，如上所述，依据光电效应的衰减系数和依据康普顿散射的衰减系数与辐射衰减系数之间的关系通过等式I来表示。因此，基于等式I和等式2，依据光电效应的衰减系数和依据康普顿散射的衰减系数与辐射强度之间的关系通过等式3来表示。另外，等式3还表示依据光电效应的强度和依据康普顿散射的强度与辐射强度之间的关系。在等式3中，t表示材料的厚度，I表示辐射强度，Ipe表不依据光电效应的强度，Ics表不依据康普顿散射的强度，α表不常量，β表不不同于α的另一常量，μ ΡΕ表示依据光电效应的衰减系数，μ 表示依据康普顿散射的衰减系数。参照等式3，可从依据光电效应的强度和依据康普顿散射的强度的和来确定辐射强度，其中，预定常量被应用于依据光电效应的强度，另一预定常量被应用于依据康普顿散射的强度。I ( μ ρΕ+ μ cs, t, Ε) = α · Ipe+β · Ics(3)图12是示出根据本发明实施例的通过图11的特性确定器2212和生成器2213生成不同能带中的放射线的辐射数据的处理的流程图。参照图12，通过操作121、122和123执行生成不同能带中的放射线的辐射数据的处理。由特性确定器2212执行操作121和操作122，由生成器2213执行操作123。在操作121，特性确定器2212基于分别与不同能带中的多个放射线相应的多条辐射数据来确定所述多条辐射数据中的每一条中的像素的强度。如上所述，所述多条辐射数据中的每一条包括所述多条辐射数据的每一条中的多个像素的强度。因此，特性确定器2212可从不同能带中的所述多条辐射数据中的每一条来提取像素的强度。另外，如上所述，由检测器12检测像素的强度。参照图3，在所述多条辐射数据之中，特性确定器2212从能带31中的第一辐射数据提取第一强度，从能带32中的第二辐射数据提取第二强度，并且从能带33中的第三辐射数据提取第三强度。在操作122，特性确定器2212基于所述多条辐射数据中的每一条的强度来确定不同能带中的放射线的辐射数据的强度。如上所述，由依据光电效应的强度和依据康普顿散射的强度来定义像素的强度。另外，依据光电效应的强度具有与依据光电效应的衰减特性的变化特性实质相同的变化特性，并且依据康普顿散射的强度具有与依据康普顿散射的衰减特性的变化特性实质相同的变化特性。因此，依据光电效应的强度保持线性。依据光电效应的强度保持线性的事实可表示当在对数域中分析依据光电效应的强度时，依据光电效应的强度根据能量的变化而保持线性。另外，依据康普顿散射的强度根据能量的变化在预定范围的衰减系数内保持不变。依据康普顿散射的强度保持不变的事实可表示依据康普顿散射的强度在预定能带中根据能量的变化，基于预定强度而保持相似。 特性确定器2212基于所述多条辐射数据中的每一条的强度来确定所述多条辐射数据中的每一条的依据光电效应的强度和依据康普顿散射的强度，并且基于确定的依据光电效应的强度和确定的依据康普顿散射的强度来确定不同能带中的放射线的辐射数据的强度。换言之，如上所述，特性确定器2212通过使用在所述多条辐射数据的依据光电效应的强度之间保持线性的事实和所述多条辐射数据的依据康普顿散射的强度实质保持彼此相同的事实，来确定所述多条辐射数据中的每一条的依据光电效应的强度和依据康普顿散射的强度，并且特性确定器2212基于确定的依据光电效应的强度和确定的依据康普顿散射的强度来确定不同能带中的放射线的辐射数据的强度。图13是示出在不同能带中的多条辐射数据的依据光电效应的强度之间保持线性的状态的曲线图。参照图13，根据本发明实施例，特性确定器2212基于在预定的能带范围中多条辐射数据(例如，能带31中的辐射数据、能带32中的辐射数据和能带33中的辐射数据)的依据康普顿散射的强度实质保持彼此相同的事实，将多个放射线的依据康普顿散射的强度确定为预定常量。另外，特性确定器2212将所述多条辐射数据(例如，能带31中的辐射数据、能带32中的辐射数据和能带33中的辐射数据)中的每一条的依据康普顿散射的强度、所述多条辐射数据中的每一条的强度与所述多条辐射数据中的每一条的依据光电效应的可变强度之间的关系定义为等式4。在等式4中，Ics表示所述多条辐射数据(例如，能带31中的福射数据、能带32中的福射数据和能带33中的福射数据)中的任意一条的依据康普顿散射的强度，I表示所述多条辐射数据中的任意一条的强度，Wi表示预定系数，Ipe表示所述多条辐射数据中的任意一条的依据光电效应的可变强度。I' PE = Iogd-Wi · Ics)(4)参照图13，特性确定器2212将能带31中的第一辐射数据的依据康普顿散射的强度、能带32中的第二辐射数据的依据康普顿散射的强度和能带33中的第三辐射数据的依据康普顿散射的强度确定为预定常量。如上所述，基于依据康普顿散射的强度在预定的能带范围中实质具有相同值的事实，所述预定常量由特性确定器2212确定。另外，根据本发明另一实施例，特性确定器2212可通过使用存储在存储单元23中的参考信息来确定常量。例如，特性确定器2212可将从由能带31中的第一辐射数据、能带32中的第二辐射数据和能带33中的第三辐射数据组成的组选择的至少一个辐射数据输入到存储单元23，并且从存储单元23读取常量。参照图13，根据本发明实施例，特性确定器2212基于从等式4确定的常量以及由检测器12检测到的能带31中的第一辐射数据的依据康普顿散射的强度、能带32中的第二辐射数据的依据康普顿散射的强度和能带33中的第三辐射数据的依据康普顿散射的强度来确定Wi,其中，Wi满足能带31中的第一福射数据的依据光电效应的可变强度、能带32中的第二辐射数据的依据光电效应的可变强度和能带33中的第三辐射数据的依据光电效应的可变强度之间的线性。另外，特性确定器2212基于从等式4确定的常量、由检测器12检测到的能带31中的第一辐射数据的依据康普顿散射的强度、能带32中的第二辐射数据的依据康普顿散射的强度和能带33中的第三辐射数据的依据康普顿散射的强度以及确定的Wi,来确定能带31中的第一辐射数据的依据光电效应的强度131、能带32中的第二辐射数 据的依据光电效应的强度132和能带33中的第三辐射数据的依据光电效应的强度133。另夕卜，根据本发明另一实施例，特性确定器2212可通过使用存储在存储单元23中的参考信息来确定Wi、第一辐射数据的依据光电效应的强度131、第二辐射数据的依据光电效应的强度132和第三辐射数据的依据光电效应的强度133。参照图13，根据本发明实施例，特性确定器2212可基于从由能带31中的第一辐射数据的依据康普顿散射的强度、能带32中的第二辐射数据的依据康普顿散射的强度、能带33中的第三辐射数据的依据康普顿散射的强度、Wp第一辐射数据的依据光电效应的强度131、第二辐射数据的依据光电效应的强度132和第三辐射数据的依据光电效应的强度133组成的组选择的至少一个来确定不同能带35中的辐射数据的依据光电效应的强度135和不同能带35中的辐射数据的依据康普顿散射的强度，并且特性确定器2212可基于不同能带35中的辐射数据的依据光电效应的强度135和不同能带35中的辐射数据的依据康普顿散射的强度来确定不同能带35中的辐射强度。在这种情况下，不同能带35可被预定义或者可通过使用用户接口 25而被输入，并且特性确定器2212可基于从由属于不同能带35的能量值组成的组选择的至少一个能量值来执行上述的计算。另外，根据本发明另一实施例，特性确定器2212可通过使用存储在存储单元23中的参考信息来确定不同能带35中的辐射数据的依据光电效应的强度135和不同能带35中的辐射数据的依据康普顿散射的强度。在操作123，生成器2213基于确定的强度生成不同能带中的放射线的辐射数据。如上所述，确定的强度是多个像素中的任意一个的强度，并且生成器2213通过使用所述多个像素的强度生成不同能带中的辐射数据。参照图13，生成器2213可基于确定的强度135生成与不同能带35中的放射线相应的福射数据。辐射图像生成器222基于生成的辐射数据生成对象40的辐射图像。这样做,辐射图像生成器222可生成与实际未被检测器12检测的能带中的放射线相应的辐射图像。参照图3，即使没有输入能带35中的放射线的辐射数据，辐射图像生成器222也可基于不同于能带35的能带中的多条辐射数据来生成与能带35中的放射线相应的辐射图像，其中，所述辐射图像具有和与能带31中的放射线相应的辐射图像、与能带32中的放射线相应的辐射图像、与能带33中的放射线相应的辐射图像或者与整个能带34中的放射线相应的辐射图像的特性不同的特性。如上所述，与能带35中的放射线相应的辐射图像可保证比其他上述辐射图像更高的对比度或者更好的质量。根据本发明另一实施例，辐射图像生成器222基于生成的辐射数据和从由所述多条辐射数据组成的组选择的至少一条辐射数据来生成对象40的辐射图像。例如,辐射图像生成器222可通过使用从由所述多条辐射数据组成的组选择的至少一条辐射数据来生成对象40的第一辐射图像，通过使用生成的辐射数据来生成对象40的第二辐射图像，并且基于第一辐射图像和第二辐射图像生成对象40的辐射图像。此时，辐射图像生成器222基于第一辐射图像的第一像素中的每一个的像素信息和第二辐射图像的第二像素中的每一个的像素信息来确定对象40的辐射图像的像素中的每一个的像素信息。例如，辐射图像生成器222可通过从第一像素中的任意一个的像素信息减去第二像素中的任意一个的像素信息来确定对象40的辐射图像的像素中的任意一个的像素信息，或者将第一像素中的任意一个的像素信息和第二像素中的任意一个的像素信息的平均值确定为对象40的辐射图像的像素中的任意一个的像素信息。
图14是示出根据本发明实施例的生成辐射图像的方法的流程图。参照图14，所述方法包括由图2的辐射图像生成设备20依次执行的操作。因此，尽管以下省略了图2的辐射图像生成设备20的描述，但图2的辐射图像生成设备20的以上描述也应用于图14的方法。在操作141，输入单元21针对不同能带中的多个放射线，分别接收包括指示对象内部的多条辐射数据的多能辐射数据。在操作142，辐射数据生成器221基于多能辐射数据生成与所述多个放射线的能带不同的能带中的辐射数据。在操作143，辐射图像生成器222基于生成的辐射数据生成对象的辐射图像。如上所述，根据本发明的一个或多个上述实施例，提供一种辐射图像生成方法和设备，所述方法和设备能够通过从与各个能带中的多个放射线相应的多条辐射数据生成与所述多个放射线的能带不同的能带中的放射线的辐射数据，来确保能带中的辐射数据由于能带的物理特性而难以实际对病人使用。另外，提供一种辐射图像生成方法和设备，所述方法和设备能够通过从不同能带中的多条辐射数据生成低能带中的辐射数据并基于生成的低能带中的辐射数据生成辐射图像来使用对比度增强的辐射图像，以进行诊断。另外，提供一种辐射图像生成方法和设备，所述方法和设备能够通过确定不同能带中的辐射数据的衰减特性并基于确定的衰减特性生成低能带中的辐射数据，来准确且有效地生成低能带中的辐射数据。根据参照图14描述的实施例的方法可被编写为计算机程序，并且可在使用计算机可读记录介质执行程序的通用数字计算机中实现所述方法。计算机可读记录介质的示例包括诸如磁存储介质(例如，ROM、软盘、硬盘等)的存储介质和光记录介质(例如，⑶-ROM或者DVD)。应理解，这里描述的示例性实施例应仅在描述的意义上被考虑，而不是用于限制的目的。对每个实施例内的特征或方面的描述应通常被认为可用于其他实施例中的其他相似的特征或方面。
权利要求
1.一种生成辐射图像的方法，所述方法包括 针对不同能带中的多个放射线，分别接收由指示对象内部的多条辐射数据组成的多能辐射数据； 基于多能辐射数据，生成与所述多个放射线的能带不同的能带中的放射线的辐射数据；及 基于生成的辐射数据,生成对象的辐射图像。
2.如权利要求I所述的方法，其中，由通过组合所述多个放射线的能带而确定的整个能带来确定所述不同能带。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述不同能带存在于所述整个能带外部的能带中。
4.如权利要求2所述的方法，其中，所述不同能带的上限小于所述整个能带的下限。
5.如权利要求I所述的方法，其中，通过所述多个放射线的能带中的任意一个来确定所述不同能带。
6.如权利要求I所述的方法，其中，生成不同能带中的放射线的辐射数据的步骤包括 基于从由所述多条辐射数据组成的组选择的至少一条辐射数据来确定衰减特性；及 基于确定的衰减特性，生成所述不同能带中的放射线的辐射数据。
7.如权利要求6所述的方法，其中，基于确定的衰减特性生成不同能带中的放射线的辐射数据的步骤包括基于确定的衰减特性的线性，生成与具有所述不同能带的放射线相应的辐射数据。
8.如权利要求7所述的方法，其中，衰减特性是从由依据光电效应的衰减特性和依据康普顿散射的衰减特性组成的组选择的至少一个衰减特性。
9.如权利要求I所述的方法，其中，生成不同能带中的放射线的辐射数据的步骤包括 基于所述多条辐射数据中的每一条，确定所述多条辐射数据中的每一条的像素的强度； 基于所述多条辐射数据中的每一条的强度，确定所述不同能带中的放射线的辐射数据的强度 '及 基于确定的强度，生成所述不同能带中的放射线的辐射数据。
10.如权利要求9所述的方法，其中，确定所述多条辐射数据中的每一条的像素的强度的步骤包括确定所述多条辐射数据中的第一辐射数据的第一强度和所述多条辐射数据中的第二辐射数据的第二强度，及 基于所述多条辐射数据中的每一条的强度来确定所述不同能带中的放射线的辐射数据的强度的步骤包括基于确定的第一强度和确定的第二强度之间的线性，确定所述不同能带中的放射线的强度。
11.如权利要求9所述的方法，其中，所述强度是从由依据光电效应的强度和依据康普顿散射的强度组成的组选择的至少一个强度。
12.如权利要求I所述的方法，其中，在已穿过对象的放射线的能带的基础上检测所述不同能带中的多个放射线。
13.如权利要求I所述的方法，其中，所述不同能带中的多个放射线具有不同的峰值能量值。
14.如权利要求I所述的方法，其中，生成对象的辐射图像的步骤包括基于从由所述多条辐射数据组成的组选择的至少一条辐射数据和生成的辐射数据，生成对象的辐射图像。
15.如权利要求14所述的方法，其中，生成对象的辐射图像的步骤包括通过使用从由所述多条辐射数据组成的组选择的至少一条辐射数据来生成对象的第一福射图像； 通过使用生成的辐射数据来生成对象的第二辐射图像；及 基于第一辐射图像和第二辐射图像，生成对象的辐射图像。
16.一种用于生成辐射图像的设备，所述设备包括 输入单元，用于接收由各个不同能带中的多个放射线的辐射数据组成的多能辐射数据； 图像处理器，用于基于多能辐射数据生成与所述多个放射线的能带不同的能带中的放射线的辐射数据，并且基于生成的辐射数据生成对象的辐射图像；及输出单元，用于输出生成的辐射图像。
17.如权利要求16所述的设备，其中，图像处理器包括 辐射数据生成器，用于基于多能辐射数据生成与所述多个放射线的能带不同的能带中的放射线的辐射数据；及 辐射图像生成器，用于基于生成的辐射数据，生成对象的辐射图像。
18.如权利要求17所述的设备，其中，辐射数据生成器包括 分离器，用于从多能辐射数据提取所述多条辐射数据中的每一条辐射数据； 特性确定器，用于基于从由多条提取的辐射数据组成的组选择的至少一条辐射数据来确定衰减特性；及 生成器，用于基于确定的衰减特性，生成不同能带中的放射线的辐射数据。
19.如权利要求17所述的设备，其中，辐射图像生成器基于从由所述多条辐射数据组成的组选择的至少一条辐射数据和生成的辐射数据,生成对象的辐射图像。
全文摘要
提供一种通过使用多能辐射数据生成图像的方法和设备。根据用于生成辐射图像的方法和设备，针对不同能带中的多个放射线，分别接收由指示对象内部的多条辐射数据组成的多能辐射数据；基于多能辐射数据，生成与所述多个放射线的能带不同的能带中的放射线的辐射数据；以及基于生成的辐射数据，生成对象的辐射图像。
文档编号G01N23/04GK102967610SQ20121028005
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月8日 优先权日2011年8月31日
发明者金圣洙, 吴炫和, 成映勋, 权宰贤, 韩锡旼, 姜东求 申请人:三星电子株式会社