双能量成像设备的制作方法

本公开涉及x射线和伽马射线检测器领域，更具体地，涉及用于x射线和/或伽马射线检测的设备。

背景技术：

在双能量成像(dual-energyimaging)中，可以获得对象在两个能量范围内的电磁辐射(诸如，x射线)的衰减。然后，与仅使用单一能量范围相比，该信息可用于生成更详细的对象图像。

技术实现要素：

提供本概述是为了以简化形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一系列概念。本概述不旨在标识出要求保护的主题的关键特征或必要特征，亦不旨在用于限定要求保护的主题的范围。

目的是提供一种用于x射线和/或伽马射线检测的设备。上述目的和其他目的通过独立权利要求的特征来实现。根据从属权利要求、说明书和附图，另外的实现形式是明显的。

根据第一方面，设备包括：包括多个像素的检测器，其中多个像素包括被配置为检测第一能量范围内的入射x射线辐射或伽马射线辐射的第一像素子集和被配置为检测第二能量范围内的入射x射线辐射或伽马射线辐射的第二像素子集，其中第二能量范围是第一能量范围的子范围；以及耦合到检测器的处理单元，该处理单元被配置为：从多个像素中的每个像素获得信号；基于每个像素的信号计算多个像素中的每个像素的辐射强度值；以及使用插值来计算第二像素子集中的至少一个像素的在第一能量范围内的辐射强度估计。例如，该设备可以通过使用插值估计第一能量范围中的缺失信息来提高成像分辨率。

在第一方面的实现形式中，处理单元还被配置为使用插值来计算第一像素子集中的至少一个像素的在第二能量范围内的辐射强度估计。

在第一方面的另一实现形式中，检测器还包括滤波器，该滤波器被布置成阻挡入射的x射线辐射或伽马射线辐射的在第二能量范围之外的至少一部分进入第二像素子集。例如，该设备可以高效地防止第二能量范围之外的入射射线辐射进入第二像素子集。因此，第二像素子集可以用于双能量成像。

在第一方面的另一实现形式中，滤波器还包括多个孔，这些孔被布置成允许入射的x射线辐射或伽马射线辐射进入第一像素子集。例如，该设备可以允许辐射进入第一像素子集，同时防止第二能量范围之外的入射射线辐射进入第二像素子集。因此，第一像素子集和第二像素子集可以用于双能量成像。

在第一方面的另一实现形式中，第一像素子集和第二像素子集在空间上被布置成交替图案。例如，该设备可以使用每隔一个(everyother)像素测量第一能量范围内的入射辐射，并且使用每隔一个像素测量第二能量范围内的入射辐射。

许多伴随的特征将更容易被认识到，因为通过参考结合附图考虑的以下详细描述它们变得更好理解。

附图说明

在下文中，参考所附的图形和绘图更详细地描述了示例实施例，其中：

图1图示了根据实施例的设备的示意图；

图2图示了根据实施例的检测器的示意图；

图3图示了根据另一实施例的检测器的示意图；以及

图4图示了根据实施例的辐射强度值插值的示意图。

在下文中，相同的附图标记表示相似或至少功能上等同的特征。

具体实施方式

在以下的详细描述中，参考构成本公开一部分的附图，并且在附图中以图解的方式示出了本公开可应用的具体方面。应理解，可以应用其他方面，并且可以在不脱离本公开的范围的情况下做出结构或逻辑改变。因此，以下的详细描述不应该被视为限制性的意义，因为本公开的范围由所附权利要求限定。

图1示出了根据实施例的设备100的示意图。

根据实施例，设备100包括检测器101，该检测器101包括多个像素。多个像素可以包括被配置为检测第一能量范围内的入射的x射线辐射或伽马射线辐射的第一像素子集和被配置为检测第二能量范围内的入射的x射线辐射或伽马射线辐射的第二像素子集。第二能量范围可以是第一能量范围的子范围。

例如，多个像素可以在空间上被布置成一维行或二维阵列或矩阵。

例如，第一能量范围可以对应于双能量x射线成像中所谓的总能量(te)。

例如，第二能量范围可以对应于双能量x射线成像中的所谓的高能量(he)。由于he能量范围是te能量范围的子范围，因此设备100可以通过从te事件中减去he事件来获得所谓的低能量(le)信息。这种方式，设备100可以通过使用le信号和he信号来执行双能量成像。

设备100还可以包括耦合到检测器101的处理单元102。处理单元102可以被配置为从多个像素中的每个像素获得信号。

处理单元102可以基于从多个像素获得的信号来执行预处理。然后，处理单元102可以使用预处理的信号用于连续操作。例如，处理单元102可以执行去噪和/或暗帧减法(dark-framesubtraction)。

来自每个像素的信号可以与入射辐射的强度成比例。例如，每个信号可以与由于入射辐射而在像素中发生的事件的数量成比例。

处理单元102还可以被配置为基于每个像素的信号获得多个像素中的每个像素的辐射强度值。

处理单元102可以通过例如对信号执行模数转换并适当地缩放转换结果来获得辐射强度值。可替代地或附加地，处理单元102可以执行其他操作和/或计算，以便获得辐射强度值。

辐射强度值可以对应于入射辐射在像素位置处的强度。辐射强度值也可以被称为事件计数或类似的值。获得的辐射强度值也可以被称为测量到的辐射强度值、检测到的辐射强度值或类似的值。

处理单元102也可以被称为信号处理单元、计算单元或类似的单元。

处理单元102还可以被配置为使用插值来计算第二像素子集中的至少一个像素的在第一能量范围内的辐射强度估计。

处理单元102还可以被配置为使用插值来计算第一像素子集中的至少一个像素的在第二能量范围内的辐射强度估计。

处理单元102可以使用例如线性插值、多项式插值或任何其他插值过程来执行插值。例如，处理单元102可以通过对第二像素子集中的至少两个空间上最接近的像素的获得的辐射强度值进行插值来计算第二能量范围内的辐射强度估计。类似地，处理单元102可以通过对第一像素子集中的至少两个空间上最接近的像素的获得的辐射强度值进行插值来计算第一能量范围内的辐射强度估计。

由于第二像素子集能够仅检测第二能量范围内的入射辐射，因此关于第二子集中的像素的位置处的第一能量范围内的入射辐射强度的信息可能会丢失。因此，成像分辨率可能会降低。如上所述，设备100可以通过使用来自其他像素的成像信息来近似丢失的信息。因此，设备100可以提高成像质量。

例如，多个像素中的每个像素可以被配置为检测像素附近的入射的x射线辐射和/或伽马射线辐射。

例如，处理单元102可以电耦合到多个像素中的每个像素。在一些实施例中，处理单元102可以被实施为专用集成电路(asic)。在一些另外的实施例中，asic可以与检测器101一起集成到单个单元中。在其他实施例中，处理单元102可以体现在与检测器101分离的设备中。

处理单元102可以包括至少一个处理器。例如，该至少一个处理器可以包括一个或更多个各种处理设备，诸如协处理器(co-processor)、微处理器、控制器、数字信号处理器(dsp)、具有或不具有伴随的dsp的处理电路或包括集成电路的各种其他处理设备，诸如专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、微控制器单元(mcu)、硬件加速器、专用计算机芯片等。

处理单元102还可以包括存储器。例如，存储器可以被配置为存储计算机程序等。存储器可以包括一个或多个易失性存储设备、一个或多个非易失性存储设备、和/或一个或多个易失性存储设备和非易失性存储设备的组合。例如，存储器可以体现为磁存储设备(诸如，硬盘驱动器、软盘、磁带等)，光磁存储设备和半导体存储器(诸如，掩膜rom(maskrom)、prom(可编程rom)、eprom(可擦prom)、闪存rom、ram(随机存取存储器)等)。

如本领域技术人员可以认识到的，当处理单元102被配置位实施某个功能时，处理单元102的某个组件和/或一些组件(诸如，至少一个处理器和/或存储器)可以被配置为实施该功能。此外，当至少一个处理器被配置为实施某个功能时，该功能可以使用例如包含在存储器中的程序代码来实施。

例如，设备100可以体现在双能量x射线或伽马射线成像装置中。

图2图示了根据实施例的检测器101的示意图。

根据实施例，检测器101还包括滤波器205，该滤波器205被布置成阻挡入射的x射线辐射或伽马射线辐射206的在第二能量范围之外的至少一部分进入第二像素子集203。

根据实施例，滤波器205还包括多个孔，这些孔被布置成允许入射的x射线辐射或伽马射线辐射206进入第一像素子集202。

例如，在图2的实施例中，多个像素201包括第一像素子集202和第二像素子集203。第二像素子集203中的像素各自都被滤波器205覆盖。因此，滤波器205包括用于第一像素子集202的孔。

在图2的实施例中，检测器还包括闪烁体(scintillator)层204。闪烁体层204可以将入射辐射206转换成较低能量的电磁辐射。然后，较低能量的电磁辐射可以被例如对应于多个像素201的光电二极管检测到。

例如，滤波器205可以包括铜。滤波器205的厚度例如可以在0.1-10毫米(mm)的范围内，诸如1.5mm。

滤波器205也可以被称为高能量滤波器、x射线滤波器或类似的滤波器。

设备100可以通过使用一种类型的闪烁体204测量入射辐射206来获得关于入射辐射206的双能量信息，因为第一像素子集202没有被滤波器205覆盖，而第二像素子集203被滤波器205覆盖。

由于第一像素子集202没有被滤波器205覆盖，因此像素可以获得总能量(te)信号。另一方面，由于第二像素子集203被滤波器205覆盖，因此像素可以获得例如高能量(he)信号。

通过从te信号中减去he信号，te/he信号可以(例如，通过处理单元102)被转换成低能量(le)信号。然后，在例如双能量(de)成像算法中可以使用le和he信号。可替代地，可以修改双能量算法以使用te和he信号。

图3图示了根据另一实施例的检测器101的示意图。

根据实施例，第一像素子集202和第二像素子集203在空间上被布置成交替图案。

例如，在图3的实施例中，每隔一个像素位于第一像素子集202中，并且每隔一个像素位于第二像素子集203中。

在一些实施例中，多个像素201可以被布置成一维行。然后，待成像的对象可以(通过例如传送带)相对于多个像素201移动，以便获得对象的二维图像。这可以称为线扫描，并且它可以用于低成本成像解决方案。

在一些实施例中，第一子集202和第二子集203中的像素可以耦合到单个asic。处理单元102可以包括asic。然而，第一子集202和第二子集203之间的信号电平差可能很大。因此，如果在asic中只能使用一个增益设置，则信噪比不能同时针对两个子集进行优化。因此，在一些实施例中，第一像素子集202可以耦合到第一asic，而第二像素子集203可以耦合到第二asic。这可以允许每个能量范围的asic增益调整。然而，这可能需要每像素小两倍的传感器填充因子(fill-factor)，这可能会降低整体信号电平。

图4图示了根据实施例的辐射强度值插值的示意图。

在图4的实施例中，图示了测量到的te计数401和估计的te计数402以及测量到的he计数403和估计的he计数404。测量到的计数用填充圆(filledincircles)表示，而估计的计数用非填充(non-filled)圆表示。

在图4的实施例中，使用对两个最接近的、测量到的te计数401的线性插值获得了估计的te计数402，并且使用对两个最接近的、测量到的he计数403的线性插值获得了估计的he计数404。

本文给出的任何范围值或设备值可以在不丧失所寻求的效果的情况下进行扩展或改变。此外，任何实施例都可以与另一个实施例组合，除非明确禁止如此。

尽管已经以特定于结构化特征和/或行为的语言描述了主题，但应理解的是，所附权利要求中限定的主题不必限于以上所述的具体特征或行为。相反，以上所述的具体特征和行为是作为实施权利要求的示例而公开的，并且其他等效特征和行为旨在落入权利要求的范围内。

应理解，以上所述的益处和优势可涉及一个实施例，或者可以涉及若干实施例。实施例并不旨在限于解决任一或所有所陈述问题的那些实施例或具有任一或所有所陈述益处和优势的那些实施例。还将理解的是，对“一个(an)”项目的引用可以是指那些项目中的一个或更多个。

在不失去所寻求的效果的情况下，以上所述的任一实施例的方面可与所述的任一其它实施例的方面组合以形成另外的实例。

术语“包括”在本文中用于意指包括所识别的块或元件，但这样的块或元件并不包括独有列表，且装置可以包含附加的块或元件。

将理解，上述描述仅作为示例被给出，以及各个修改可由本领域中的技术人员做出。以上的说明书、示例以及数据提供结构的完整描述和示例性实施例的用途。虽然以上以某个详细程度或者参考一个或更多个单独的实施例描述了各种实施例，但是本领域中的技术人员可对所公开的实施例进行很多变更而不偏离本实用新型的精神或范围。