影像重建方法與系統(tǒng)及影像建構(gòu)方法與系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種影像重建方法。該方法包括：在測量空間無配置待測物時，測量通過測量空間的電磁波分別在多個光子能量下的多個第一強度影像。在待測物設(shè)置于測量空間時，測量通過待測物的電磁波分別在這些光子能量下的多個第二強度影像。提供數(shù)據(jù)庫形式的數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)包括分別具有多個成分的多個物質(zhì)中的每一個物質(zhì)在每一光子能量所對應的電磁波照射下的衰減系數(shù)及每一物質(zhì)在光子能量所對應的電磁波傳播方向上的厚度。根據(jù)數(shù)據(jù)、多個第一強度影像、多個第二強度影像計算出待測物分別對應于這些成分的多個衰減量影像。本發(fā)明還提出一種影像重建系統(tǒng)及影像建構(gòu)方法與系統(tǒng)。
【專利說明】影像重建方法與系統(tǒng)及影像建構(gòu)方法與系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種影像重建方法與系統(tǒng)，以及影像建構(gòu)方法與系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)醫(yī)學界對于癌癥風險因子的研究，例如根據(jù)醫(yī)學界對于乳癌風險因子的研究，風險最高的乳癌風險 因子為乳房致密度。乳房致密度可分為六個等級，分別是:0、< 10%、10~25%、25~50%、50~75%、> 75%。隨著乳房致密度增加，罹患乳癌的機率越聞。
[0003]對患者(包括人類或動物)進行患部(指有可能發(fā)生病變處，不局限于特定部位)的攝影可幫助醫(yī)師判斷患者是否罹患癌癥。舉例而言，對婦女進行乳房攝影可幫助醫(yī)師判斷婦女是否罹患乳癌。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)由乳房攝影所檢測出乳房原位癌占所有種類乳癌的比例約為20%，其中又有90%的零期乳房原位癌是細小鈣化點來表現(xiàn)。鈣化點通常出現(xiàn)在乳房的腺體內(nèi)。然而，在高致密度的乳房中，鈣化點與腺體均屬高吸收度的物質(zhì)，且二者也常重疊在一起。因此，利用現(xiàn)行乳房攝影術(shù)所拍攝到二維X光影像不易分辨出鈣化點與腺體的差異，從而降低醫(yī)師診斷的正確率。
[0004]一般而言，若要更準確地得知患部內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，可使用計算機斷層掃描術(shù)。舉例而言，若要更準確地得知乳房內(nèi)部的結(jié)構(gòu)可使用計算機斷層掃描術(shù)。然而，計算機斷層掃描術(shù)是從多個方向拍攝乳房，而獲得多張乳房的二維影像。之后，再將這些二維影像通過計算機仿真的方式，重建出乳房的三維影像。雖然利用計算機斷層掃描術(shù)可更準確地獲得乳房內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息，但由于計算機斷層掃描術(shù)需對婦女拍攝多張X光影像，而使得婦女接收高福射劑量，進而增加婦女摧癌的機率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一個實施例的影像重建方法用于重建待測物的影像。影像重建方法包括下列步驟。在測量空間沒有配置待測物時，測量通過測量空間的電磁波分別在多個不同光子能量下的多個第一強度影像。在待測物設(shè)置于測量空間時，測量通過待測物的電磁波分別在這些光子能量下的多個第二強度影像。提供數(shù)據(jù)庫形式的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫形式的數(shù)據(jù)包括分別具有多個成分的多個物質(zhì)中的每一個物質(zhì)在每一光子能量所對應的電磁波照射下的衰減系數(shù)及每一物質(zhì)在所述光子能量所對應的電磁波傳播方向上的厚度。根據(jù)數(shù)據(jù)庫形式的數(shù)據(jù)、多個第一強度影像以及多個第二強度影像計算出待測物分別對應于這些成分的多個衰減量影像。
[0006]本發(fā)明的一個實施例的影像重建系統(tǒng)用于重建待測物的影像。影像重建系統(tǒng)包括電磁波提供單元、電磁波檢測器以及處理單元。電磁波提供單元提供電磁波。電磁波檢測器在測量空間沒有配置待測物時測量通過測量空間的電磁波分別在多個不同光子能量下的多個第一強度影像。在待測物設(shè)置于測量空間時測量通過待測物的電磁波分別在這些光子能量下的多個第二強度影像。數(shù)據(jù)庫形式的數(shù)據(jù)包括分別具有多個成分的多個物質(zhì)中的每一個物質(zhì)在每一光子能量所對應的電磁波照射下的衰減系數(shù)以及每一物質(zhì)在所述光子能量所對應的電磁波傳播方向上的厚度。處理單元根據(jù)數(shù)據(jù)庫形式的數(shù)據(jù)、多個第一強度影像以及多個第二強度影像計算出待測物的分別對應于這些成分的多個衰減量影像。
[0007]本發(fā)明的一個實施例的影像建構(gòu)方法用于建構(gòu)待測物的影像。影像建構(gòu)方法包括下列步驟。提供脈沖式電磁波束。利用脈沖式電磁波束掃描待測物的多個待測區(qū)塊，其中當脈沖式電磁波束的強度為零時，使脈沖式電磁波束的對準位置從這些待測區(qū)塊其中之一相對移動到這些待測區(qū)塊的另一，且當脈沖式電磁波束的強度不為零時，使脈沖式電磁波束的對準位置相對于待測物維持靜止。當脈沖式電磁波束的對準位置分別停留于待測區(qū)塊時，分別測量電磁波束通過這些待測區(qū)塊后的多個強度。記錄這些強度與這些待測區(qū)塊間的對應關(guān)系。利用這些強度以及對應關(guān)系建構(gòu)待測物的影像。[0008]本發(fā)明的一個實施例的影像建構(gòu)系統(tǒng)用于建構(gòu)待測物的影像。影像建構(gòu)系統(tǒng)包括脈沖式電磁波束提供單元、控制單元、電磁波檢測器以及處理單元。脈沖式電磁波束提供單元包括脈沖式電磁波源以及準直器。脈沖式電磁波源提供脈沖式電磁波。準直器配置于脈沖式電磁波的傳播路徑上。準直器具有孔洞。部分的脈沖式電磁波通過準直器的孔洞而形成脈沖式電磁波束?？刂茊卧ㄟ^移動準直器而使脈沖式電磁波束掃描待測物的多個待測區(qū)塊。當脈沖式電磁波束的強度為零時，控制單元使脈沖式電磁波束的對準位置從這些待測區(qū)塊其中之一相對移動到這些待測區(qū)塊的另一。當脈沖式電磁波束的強度不為零時，控制單元使脈沖式電磁波束的對準位置相對于待測物維持靜止。當脈沖式電磁波束的對準位置分別停留于這些待測區(qū)塊時，電磁波檢測器分別測量電磁波束通過這些待測區(qū)塊后的多個強度。處理單元記錄這些強度與這些待測區(qū)塊的對應關(guān)系，并利用這些強度以及此對應關(guān)系建構(gòu)待測物的影像。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1示出了本發(fā)明第一實施例的影像重建方法流程圖；
[0010]圖2示出了本發(fā)明第一實施例的影像重建系統(tǒng)；
[0011]圖3示出了本發(fā)明一個實施例的一個感測像素所測量出的電磁波束在多個光子能量下的多個強度；
[0012]圖4不出了本發(fā)明一個實施例X光光管的管電流與時間的關(guān)系；
[0013]圖5示出了本發(fā)明第二實施例的影像重建方法流程圖；
[0014]圖6示出了本發(fā)明第二實施例的影像重建系統(tǒng)；
[0015]圖7為本發(fā)明一個實施例的影像建構(gòu)方法流程圖；
[0016]圖8為本發(fā)明一個實施例的影像建構(gòu)系統(tǒng)的示意圖。
[0017]【附圖標記說明】
[0018]100、100A:影像重建系統(tǒng)
[0019]100B:影像建構(gòu)系統(tǒng)
[0020]110、IlOA:電磁波提供單元
[0021]IlOa:脈沖式電磁波源
[0022]112:X 光光管
[0023]114:電源供應器[0024]116:準直器
[0025]120U20A:電磁波檢測器
[0026]130:控制單元
[0027]140、140A:處理單元
[0028]150:數(shù)據(jù)提供單元
[0029]160:濾光單元
[0030]170:第一機構(gòu)
[0031]172、182:軌道
[0032]174、184:帶動馬達
[0033]180:第二機構(gòu)
[0034]210,220:傳輸管道
[0035]A、A。、A1' Ar:感測像素
[0036]E1^ E2> …、Em:光子能量
[0037]Hl:孔洞
[0038]H2:感測區(qū)
[0039]11:固定電流
[0040]Ir(E1)、Ir (E2)、…、Ir(Em):強度
[0041]M:屏幕
[0042]O:待測物
[0043]CVO1'…、Or:待測區(qū)塊
[0044]S1、S2、S10、S11、S12、S13、S14、S15、S16、S20、S30、S40、S50、S60、S70、S100、S110、S120、S200、S210、S220、S300、S310、S320、S321、S322、S323、S324、S510、S520、S530、S540、S550:步驟
[0045]S:測量空間
[0046]S。、S1'…、Sr:測量子空間
[0047]t:測量期間
[0048]X:電磁波
[0049]X0, X1^ …、Xr:電磁波束
[0050]xr:脈沖式電磁波束
[0051]X:脈沖式電磁波
【具體實施方式】
[0052]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0053]第一實施例
[0054]圖1示出了本發(fā)明第一實施例的影像重建方法流程圖。本實施例的影像重建方法用于重建待測物的影像。在本實施例中，待測物例如為人類的乳房。但本發(fā)明不限于此，在其他實施例中，待測物亦可為各種生物(包括人類、動物、植物)及非生物的特定部位或整體。`[0055]請參照圖1，本實施例的影像重建方法包括步驟S100、S200、S300。需說明的是，步驟S100、S200、S300的順序可作適當?shù)淖儎?。舉例而言，可依序進行步驟S200、S100、S300。以下搭配圖1及圖2，詳細說明本實施例的影像重建方法及影像重建系統(tǒng)。
[0056]請同時參照圖1及圖2，首先，提供數(shù)據(jù)庫形式的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫形式的數(shù)據(jù)包括分別具有多個成分的多個物質(zhì)中的每一個物質(zhì)在多個不同光子能量所對應的電磁波照射下的衰減系數(shù)及每一物質(zhì)在此光子能量所對應的電磁波傳播方向上的厚度(步驟S200)。詳細而言，提供數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的方法包括下列步驟。首先，可根據(jù)欲取得的待測物O的多個衰減量影像是分別對應于哪N個成分，而選定分別具有此N個成分的多個物質(zhì)(步驟210)，其中N為大于O的正整數(shù)。然后，再由數(shù)據(jù)庫中取出分別具有此N種成分的多個物質(zhì)中的每一個物質(zhì)在多個不同光子能量所對應的電磁波照射下的衰減系數(shù)及每一個物質(zhì)在此光子能量所對應的電磁波傳播方向上的厚度(步驟220)。舉例而言，當待測物為乳房，而欲分別取得乳房分別對應于脂肪、乳腺、鈣化點(即病灶)的三個衰減量影像時，可自數(shù)據(jù)庫選取提供分別具有脂肪、乳腺、鈣化點的三種物質(zhì)在至少三個不同光子能量所對應的電磁波照射下的衰減系數(shù)及每一物質(zhì)在此光子能量所對應的電磁波傳播方向上的厚度。
[0057]具體而言，本實施例的影像重建系統(tǒng)100可選擇性地包括數(shù)據(jù)提供單元150。數(shù)據(jù)提供單元150可提供上段所述數(shù)據(jù)庫形式的數(shù)據(jù)。影像重建系統(tǒng)100可視欲取得的待測物O的多個衰減量影像是分別對應于哪N個成分而通過數(shù)據(jù)提供單元150取得分別具有此N種成分的多個物質(zhì)中的每一個物質(zhì)在多個不同光子能量所對應的電磁波照射下的衰減系數(shù)及每一物質(zhì)在此光子能量所對應的電磁波傳播方向上的厚度。在本實施例中，數(shù)據(jù)提供單元150可為網(wǎng)絡單元，此網(wǎng)絡單元可自網(wǎng)絡上下載所需的分別具有多種成分的多個物質(zhì)中的每一個物質(zhì)在每一光子能量所對應的電磁波照射下的衰減系數(shù)及每一物質(zhì)在此光子能量所對應的電磁波傳播方向上的厚度。然而，本發(fā)明不限于此，在本發(fā)明另一實施例中，數(shù)據(jù)提供單元150亦可為儲存單元，此儲存單元可儲存具有多個成分的多個物質(zhì)中的每一個物質(zhì)在多個不同光子能量 所對應的電磁波照射下的衰減系數(shù)及每一物質(zhì)在此光子能量所對應的電磁波傳播方向上的厚度。在本發(fā)明又一實施例中，數(shù)據(jù)提供單元150亦可為輸入接口，此輸入接口可供用戶輸入具有多個成分的多個物質(zhì)中的每一個物質(zhì)在多個不同光子能量所對應的電磁波照射下的衰減系數(shù)及每一物質(zhì)在此光子能量所對應的電磁波傳播方向上的厚度。
[0058]接著，在測量空間S沒有配置待測物O時，測量通過此測量空間S的電磁波分別在多個不同光子能量下的多個第一強度影像；以及在待測物O設(shè)置于此測量空間S時，測量通過待測物O的此電磁波X分別在上述多個光子能量下的多個第二強度影像(步驟S100)。具體而言，本實施例的影像重建系統(tǒng)100包括電磁波檢測器120。在測量多個第一強度影像及多個第二強度影像之前，可先將電磁波檢測器120設(shè)定為M個感測區(qū)間(步驟S110)。M為大于或等于N的正整數(shù)，換言之，電磁波檢測器120被設(shè)定的感測區(qū)間數(shù)目可大于或等于欲取得的待測物O對應于多種成分的衰減量影像數(shù)目。然后，再于測量空間S沒有配置待測物O時，測量通過此測量空間S的電磁波X分別在M個不同光子能量下的多個第一強度影像，并且在待測物O設(shè)置于測量空間S時，測量通過待測物O的電磁波X分別在上述M個光子能量下的多個第二強度影像(步驟S120)。
[0059]詳言之，如圖2所示，待測物O可劃分為多個待測區(qū)塊％、Op…、O-測量空間S可劃分為多個測量子空間S1、…、Sp待測區(qū)塊(V Op…、Or分別預定設(shè)置于測量子空間Sc^ Sp…、Sr。本實施例的影像重建系統(tǒng)100包括電磁波提供單元110。電磁波提供單元110用于提供電磁波X。電磁波X包括多個電磁波束Xp Xp…、Xp其中電磁波束X。、X1^…、Xr分別通過對應的測量子空間SrSp…、Sr。上段述的測量通過測量空間S的電磁波X分別在多個不同光子能量下的多個第一強度影像的步驟即為:在測量子空間SrS1、…、Sr沒有配置待測區(qū)塊(V Op…、Or時，測量通過每一測量子空間SpSp…、Sr的電磁波束Xo> X1^…、I在多個光子能量下的多個第一強度。其中，通過每一測量子空間的電磁波束Xo> X1^…、I在多個光子能量下的多個第一強度分別構(gòu)成上段所述的多個第一強度影像。上段述的在待測物O設(shè)置于測量空間S時，測量通過待測物O的電磁波X分別在多個不同光子能量下的多個第二強度影像的步驟即為:在待測區(qū)塊(VOp…、Or分別設(shè)置于多個測量子空間S。、S1、…、Sr時，測量通過每一待測區(qū)塊O。、Op…、OJ勺電磁波束XrX1、-,Xr在多個光子能量下的多個第二強度。其中，通過每一待測區(qū)塊CVOp…、Or的電磁波束X1^…、Xr在多個光子能量下的多個第二強度分別構(gòu)成上述的多個第二強度影像。
[0060]在本實施例中，可令多個電磁波束Xp Xp…、同時分別通過測量子空間Sc^S1、…、Sr，并同時測量通過這些測量子空間Sc^ S1、…、Sr的電磁波束Xr Xr…、Xr在多個光子能量下的多個第一強度。可令多個電磁波束XpXp…、I同時分別通過待測區(qū)塊(VO1^…、0r，并同時測量每一電磁波束XrX1、…、Xr通過待測區(qū)塊CVO1、…、Or后在多個光子能量下的多個第二強度。
[0061]具體而言，如圖2所示，本實施例的電磁波提供單元110提供電磁波X。電磁波X包括多個電磁波束XpX1、…、Xp本實施例的電磁波檢測器120具有與多個測量子空間S1^…、對應的多個感測像素A。本實施例的電磁波提供單元110可同時發(fā)出多個電磁波束XrX1、…、Xr。電磁波檢測器120的多個感測像素A可同時分別測量通過測量子空間S。、Sp…、&的多個電磁波束XrXp…、I在多個光子能量下的多個第一強度。電磁波檢測器120的多個感測像素A可同時分別測量通過待測區(qū)塊(V Op…、Or的多個電磁波束X。、X1^…、在多個光子能量下的多個第二強度。
[0062]在本實施例中，電磁波檢測`器120例如為光子計數(shù)器(Photon-countingdetector)。電磁波檢測器120的每一感測像素A可單獨地測量出傳播至此感測像素A的電磁波束Χο'Χρ…、Xr在多個光子能量下的多個強度。圖3不出本發(fā)明一個實施例的一個感測像素所測量出的電磁波束在多個光子能量下的多個強度。請參照圖3，詳言之，每一感測像素A可感測出傳播至此感測像素A的電磁波束\在多個光子能量Ep E2,…、Em下的多個光子數(shù)目，由這些光子數(shù)目可知傳播至此感測像素A的電磁波束&在多個光子能量EpE2> …、Em 下的強度 Ir(E1)、Ir(E2)、…、Ir(Eltl)。
[0063]本實施例的電磁波提供單元110可操作在連續(xù)模式(continuous mode)。換言之，電磁波提供單元110所發(fā)出的電磁波束XpXp…A的強度在電磁波檢測器120進行測量期間(即測量多個第一強度與多個第二強度的期間)內(nèi)可為定值。詳言之，如圖2所示，本實施例的影像重建系統(tǒng)100可進一步包括與電磁波提供單元110及電磁波檢測器120電性連接的控制單元130?？刂茊卧?30可使電磁波提供單元110所發(fā)出的電磁波束Xc^X1、…、Xr的強度在電磁波檢測器120進行測量期間內(nèi)為定值。舉例而言，電磁波提供單元110例如為用于提供X光的X光提供單元。此X光提供單元可包括X光光管112以及與X光光管112電性連接的電源供應器114。控制單元130分別可通過傳輸管道210、220控制電源供應器114輸入至X光光管112的電壓及電流，進而使X光光管112操作在連續(xù)模式。
[0064]圖4示出本發(fā)明一個實施例X光光管的管電流(tube current)與時間的關(guān)系。請參照圖4，當X光光管112操作在連續(xù)模式時，X光光管112的管電流在電磁波檢測器120進行測量期間t內(nèi)維持在固定電流I1，而使X光光管112所輸出的電磁波束(即X光射束)的強度在測量期間t內(nèi)維持定值。
[0065]請再參照圖1及圖2，在取得多個第一強度影像、多個第二強度影像及所需的多個衰減系數(shù)與多個厚度后，可根據(jù)多個第一強度影像、多個第二強度影像以及具有多種成分的多個物質(zhì)中的每一個物質(zhì)在多個不同光子能量所對應的電磁波照射下的衰減系數(shù)及每一物質(zhì)在此光子能量所對應的電磁波傳播方向上的厚度計算出待測物分別對應于多個成分的多個衰減量影像(步驟300)。換言之，可根據(jù)通過每一測量子空間Sc^Sp…、Sr的電磁波束Χο'Χρ…、Xr的在多個光子能量下的多個第一強度、通過每一待測區(qū)塊(V Op…、Or的電磁波束XpXp…、&在多個光子能量下的多個第二強度、分別具有多種成分的多個物質(zhì)的每一物質(zhì)在多個光子能量下的多個衰減系數(shù)以及多個物質(zhì)的多個厚度計算出每一待測區(qū)塊對應于每一成份在多個光子能量所對應的電磁波束照射下的多個第一衰減系數(shù)。每一待測區(qū)塊的多個第一衰減系數(shù)可構(gòu)成上述多個衰減量影像。
[0066]以下舉例說明如何計算出某一個待測區(qū)塊對應于多個成份在某一個光子能量(例如第一光子能量E1)所對應的電磁波照射下的多個第一衰減系數(shù)。
[0067]請參照圖1，首先，利用多個物質(zhì)的多個衰減系數(shù)計算出每一成分在每一光子能量所對應的電磁波束照射下的衰減系數(shù)與此成分在其他光子能量對應的電磁波束照射下的衰減系數(shù)之間的 轉(zhuǎn)換關(guān)系，并且利用這些轉(zhuǎn)換關(guān)系建立轉(zhuǎn)換矩陣W的反矩陣胃―、步驟S310)。以建立其中一個轉(zhuǎn)換矩陣W為示例，上述多種成分包括第一成分、第二成分至第N成分，N為大于或等于2的正整數(shù)。上述多個光子能量包括第一光子能量E1、第二光子能量E2至第M光子能量Em，M為大于或等于N的正整數(shù)。利用每一物質(zhì)在與多個光子能量對應的電磁波照射下的多個衰減系數(shù)計算出第一成分在第一光子能量E1所對應的電磁波束\照射下的衰減系數(shù)Uri(E1)與第一成分在第二光子能量E2至第M光子能量Em所對應的電磁波束\照射下的衰減系數(shù)μ rl (E2)~μ μ (Em)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系w ( μ E2)~w ( μ Em)。舉例而言，轉(zhuǎn)換關(guān)系 w(y E2)~w( Em)分別如下,w(y E2) = [ μ rl (E2)/ μ rl (E1)],w(y rl, E3) = [ μ rl (E3)/ μ rl (E1) ], >...>, w(y rl, Em) = [ μ rl (Em)/ μ rl (E1)]。類似地，利用這些衰減系數(shù)計算出第二成分在第一光子能量E1所對應的電磁波束&照射下的衰減系數(shù)μ r2 (E1)與第二成分在第二光子能量E2至第M光子能量Em所對應的電磁波\照射下的衰減系數(shù)Urt(E2)~Pu(Em)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系w(y rf，E2)~w(y r2，EM)、到第N成分在第一光子能量E1所對應的電磁波\照射下的衰減系數(shù)y M(E1)與第N成分在第二光子能量E2至第M光子能量Em所對應的電磁波束Xr照射下的衰減系數(shù)μ_(Ε2)~μ_(ΕΜ)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系W(y _，E2)~Em)。利用這些轉(zhuǎn)換關(guān)系可建立轉(zhuǎn)換矩陣W。轉(zhuǎn)換矩陣W可表示為下式(I)。利用轉(zhuǎn)換矩陣W可計算出轉(zhuǎn)換矩陣W的反矩陣W—1。
[0068]
【權(quán)利要求】
1.一種影像重建方法，用于重建待測物的影像，其特征在于，該影像重建方法包括: 在測量空間沒有配置該待測物時，測量通過該測量空間的電磁波分別在多個不同光子能量下的多個第一強度影像； 在該待測物設(shè)置于該測量空間時，測量通過該待測物的該電磁波分別在該多個光子能量下的多個第二強度影像； 提供以數(shù)據(jù)庫形式存儲的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)庫形式的數(shù)據(jù)包括分別具有多個成分的多個物質(zhì)中的每一個物質(zhì)在每一該光子能量所對應的電磁波照射下的衰減系數(shù)及每一該物質(zhì)在該光子能量所對應的電磁波傳播方向上的厚度；以及 根據(jù)該數(shù)據(jù)庫形式的數(shù)據(jù)、該多個第一強度影像以及該多個第二強度影像計算出該待測物分別對應于該多個成分的多個衰減量影像。
2.如權(quán)利要求1所述的影像重建方法，其特征在于，該待測物劃分為多個待測區(qū)塊，該測量空間劃分為多個測量子空間，該多個待測區(qū)塊分別預定設(shè)置于該多個測量子空間，電磁波束通過對應的一個測量子空間，該電磁波束為部份的該電磁波；在該測量空間沒有配置該待測物時，測量通過該測量空間的該電磁波分別在該多個不同光子能量下的該多個第一強度影像的步驟為:在該多個測量子空間沒有配置該多個待測區(qū)塊時，測量通過每一該測量子空間的該電磁波束在該多個光子能量下的多個第一強度，其中通過每一該測量子空間的該電磁波束在該多個光子能量下的該多個第一強度分別構(gòu)成該多個第一強度影像；在該待測物設(shè)置于該測量空間時，測量通過該待測物的該電磁波在該多個不同光子能量下的該多個第二強度影像的步驟為:在該多個待測區(qū)塊分別設(shè)置于該多個測量子空間時，測量通過每一該待測區(qū)塊的該電磁波束在該多個光子能量下的多個第二強度，通過每一該待測區(qū)塊的該電磁波束在該多個光子能量下的該多個第二強度分別構(gòu)成該多個第二強度影像；根據(jù)該數(shù)據(jù)庫形式的數(shù)據(jù)、該多個第一強度影像以及該多個第二強度影像計算出該待測物分別對應于該多個成分的該多個衰減量影像的步驟為:利用通過每一該測量子空間的該電磁波束在該多個光子能量下的該多個第一強度、通過每一該待測區(qū)塊的該電磁波束在該多個光子能量下的該多個第二強度、該多個物質(zhì)的該多個衰減系數(shù)以及該多個物質(zhì)的該多個厚度計算出每一該待測區(qū)塊對應于每`一該成份在該多個光子能量所對應的電磁波束照射下的多個第一衰減系數(shù)，該多個第一衰減系數(shù)構(gòu)成該多個衰減量影像。
3.如權(quán)利要求2所述的影像重建方法，其特征在于，該多個成分包括第一成分、第二成分至第N成分，N為大于或等于2的正整數(shù)，該多個光子能量包括第一光子能量、第二光子能量至第M光子能量，M為大于或等于N的正整數(shù)，而利用通過每一該測量子空間的該電磁波束在該多個光子能量下的該多個第一強度、通過每一該待測區(qū)塊的該電磁波束在該多個光子能量下的該多個第二強度、該多個物質(zhì)的該多個衰減系數(shù)以及該多個物質(zhì)的該多個厚度計算出每一該待測區(qū)塊對應于該第一成分、該第二成分至該第N成分在該第一光子能量所對應的電磁波束照射下的該多個第一衰減系數(shù)的方法包括: 利用該多個物質(zhì)的該多個衰減系數(shù)計算出該第一成分在該第一光子能量所對應的電磁波照射下的該衰減系數(shù)與該第一成分在該第二光子能量至該第M光子能量所對應的電磁波照射下的該多個衰減系數(shù)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系、該第二成分在該第一光子能量所對應的電磁波照射下的該衰減系數(shù)與該第二成分在該第二光子能量至該第M光子能量所對應的電磁波照射下的該多個衰減系數(shù)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系、到該第N成分在該第一光子能量所對應的電磁波照射下的該衰減系數(shù)與該第N成分在該第二光子能量至該第M光子能量所對應的電磁波照射下的該多個衰減系數(shù)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系； 利用該多個轉(zhuǎn)換關(guān)系建立轉(zhuǎn)換矩陣； 利用通過每一該測量子空間的該電磁波束在該多個光子能量下的該多個第一強度以及通過每一該待測區(qū)塊的該電磁波束在該多個光子能量下的該多個第二強度建立比例矩陣；以及 利用該比例矩陣、該轉(zhuǎn)換矩陣以及該多個物質(zhì)的該多個厚度計算出每一該待測區(qū)塊對應于該第一成分、該第二成分至該第N成分在該第一光子能量所對應的電磁波照射下的該多個第一衰減系數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的影像重建方法，其特征在于，該第一光子能量、該第二光子能量至該第M光子能量分別表不為EpE2~Em,該第一成分在該第一光子能量所對應的電磁波照射下的該衰減系數(shù)與該第一成分在該第二光子能量至該第M光子能量所對應的電磁波照射下的該多個衰減系數(shù)之間的該多個轉(zhuǎn)換關(guān)系分別表示為w ( μ ，E2)~w ( μ ，Em)，該第二成分在該第一光子能量所對應的電磁波照射下的該衰減系數(shù)與該第二成分在該第二光子能量至該第M光子能量所對應的電磁波照射下的該多個衰減系數(shù)之間的該多個轉(zhuǎn)換關(guān)系分別表示為w ( μ w E2)~w ( μ w Em)，該第N成分在該第一光子能量所對應的電磁波照射下的該衰減系數(shù)與該第N成分在該第二光子能量至該第M光子能量所對應的電磁波照射下的該多個衰減系數(shù)之間的該多個轉(zhuǎn)換關(guān)系分別表示為w ( E2)~w ( μ rN, Em)，該轉(zhuǎn)換矩陣表示為W，
5.如權(quán)利要求2所述的影像重建方法，其特征在于，測量通過每一該測量子空間的該電磁波束在多個光子能量下的該多個第一強度的方法為包括:令該多個電磁波束同時分別通過該多個測量子空間；以及同時測量通過該多個測量子空間的該多個電磁波束在該多個光子能量下的該多個第一強度，而測量通過每一該待測區(qū)塊的該電磁波束在該多個光子能量下的該多個第二強度的方法包括:令該多個電磁波束同時分別通過該多個待測區(qū)塊；以及同時測量每一該電磁波束通過該待測區(qū)塊后在該多個光子能量下的該多個第二強度。
6.如權(quán)利要求5所述的影像重建方法，其特征在于，該多個電磁波束的強度在測量該多個第一強度影像及該多個第二強度影像的期間內(nèi)為定值。
7.如權(quán)利要求5所述的影像重建方法，其特征在于，在令該多個電磁波束同時分別通過該多個測量子空間以及該多個待測區(qū)塊之前，還包括: 濾除該多個電磁波束中光子能量低于該多個光子能量中最小的光子能量的部份。
8.如權(quán)利要求2所述的影像重建方法，其特征在于，該電磁波束為脈沖式電磁波束，測量通過每一該測量子空間的該電磁波束在該多個光子能量下的該多個第一強度的方法包括: 令該脈沖式電磁波束掃描該多個測量子空間，其特征在于，當該脈沖式電磁波束的強度為零時，使該脈沖式電磁波束的對準位置從該多個測量子空間其中之一相對移動到該多個測量子空間的另一，且當該脈沖式電磁波束的強度不為零時，使該脈沖式電磁波束的對準位置相對于該測量子空間維持靜止，當該脈沖式電磁波束的對準位置分別停留于該多個測量子空間時，分別測量通過每一該測量子空間的該脈沖式電磁波束在該多個光子能量下的該多個第一強度。
9.如權(quán)利要求8所述的影像重建方法，其特征在于，還包括: 記錄通過每一該測量子空間的該電磁波束在該多個光子能量下的該多個第一強度與該測量子空間的第一對應關(guān)系；以及 利用通過每一該測量子空間的該電磁波束在該多個光子能量下的該多個第一強度與該第一對應關(guān)系獲得該多個第一強度影像。
10.如權(quán)利要求8所述的影像重建方法，其特征在于，測量通過每一該待測區(qū)塊的該電磁波束在該多個光子能量下的該多個第二強度的方法包括: 令該脈沖式電磁波束掃描該多個待測區(qū)塊，其中當該脈沖式電磁波束的強度為零時，使該脈沖式電磁波束的對準位置從該多個待測區(qū)塊其中之一相對移動到該多個待測區(qū)塊的另一，且當該脈沖式電磁波束的強度不為零時，使該脈沖式電磁波束的對準位置相對于該待測區(qū)塊維持靜止，當該脈沖式電磁波束的對準位置分別停留于該多個待測區(qū)塊時，分別測量通過每一該待測區(qū)塊的該脈沖式電磁波束在該多個光子能量下的該多個第二強度。
11.如權(quán)利要求10所述的影像重建方法，其特征在于，還包括: 記錄通過每一該待測區(qū)塊的該電磁波束在該多個光子能量下的該多個第二強度與該待測區(qū)塊的第二對應關(guān)系；以及 利用通過每一該待測區(qū)塊的該電磁波束在該多個光子能量下的該多個第二強度與該第二對應關(guān)系獲得該多個第二強度影像。
12.—種影像重建系統(tǒng)，用于重建待測物的影像，其特征在于，該影像重建系統(tǒng)包括: 電磁波提供單元，提供電磁波； 電磁波檢測器，在測量空間沒有配置該待測物時測量通過該測量空間的該電磁波分別在多個不同光子能量下的多個第一強度影像，在該待測物設(shè)置于該測量空間時測量通過該待測物的該電磁波分別在該多個光子能量下的多個第二強度影像；以及 處理單元，以數(shù)據(jù)庫形式存儲的數(shù)據(jù)包括分別具有多個成分的多個物質(zhì)中的每一個物質(zhì)在每一該光子能量所對應的電磁波照射下的衰減系數(shù)及每一該物質(zhì)在該光子能量所對應的電磁波傳播方向上的厚度，該處理單元根據(jù)該數(shù)據(jù)庫形式的數(shù)據(jù)、該多個第一強度影像以及該多個第二強度影像計算出該待測物的分別對應于該多個成分的多個衰減量影像。
13.如權(quán)利要求12所述的影像重建系統(tǒng)，其特征在于，該待測物劃分為多個待測區(qū)塊，該測量空間劃分為多個測量子空間，該多個待測區(qū)塊分別預定設(shè)置于該多個測量子空間，電磁波束通過對應的一個測量子空間，該電磁波束為部份的該電磁波；該電磁波檢測器在該多個測量子空間沒有配置該多個待測區(qū)塊時，測量通過每一該測量子空間的該電磁波束在該多個光子能量下的多個第一強度，該電磁波檢測器在該多個待測區(qū)塊分別設(shè)置于該多個測量子空間時測量通過每一該待測區(qū)塊的該電磁波束在該多個光子能量下的多個第二強度，其中通過每一該測量子空間的該電磁波束在該多個光子能量下的該多個第一強度分別構(gòu)成該多個第一強度影像，通過每一該待測區(qū)塊的該電磁波束在該多個光子能量下的該多個第二強度分別構(gòu)成該多個第二強度影像，該處理單元根據(jù)通過每一該測量子空間的該電磁波束在該多個光子能量下的該多個第一強度、通過每一該待測區(qū)塊的該電磁波束在該多個光子能量下的該多個第二強度、該多個物質(zhì)的該多個衰減系數(shù)以及該多個物質(zhì)的該多個厚度計算出每一該待測區(qū)塊對應于每一該成份在該多個光子能量所對應的電磁波束照射下的多個第一衰減系數(shù)，該多個第一衰減系數(shù)構(gòu)成該多個衰減量影像。
14.如權(quán)利要求13所述的影像重建系統(tǒng)，其特征在于，該多個成分包括第一成分、第二成分至第N成分，N為大于或等于2的正整數(shù)，該多個光子能量包括第一光子能量、第二光子能量至第M光子能量，M為大于或等于N的正整數(shù)，而該處理單元利用該多個物質(zhì)的該多個衰減系數(shù)計算出該第一成分在該第一光子能量所對應的電磁波照射下的該衰減系數(shù)與該第一成分在該第二光子能量至該第M光子能量所對應的電磁波照射下的該多個衰減系數(shù)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系、該第二成分在該第一光子能量所對應的電磁波照射下的該衰減系數(shù)與該第二成分在該第二光子能量至該第M光子能量所對應的電磁波照射下的該多個衰減系數(shù)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系、到該第N成分在該第一光子能量所對應的電磁波照射下的該衰減系數(shù)與該第N成分在該第二光子能量至該第M光子能量所對應的電磁波照射下的該多個衰減系數(shù)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，利用該多個轉(zhuǎn)換關(guān)系建立轉(zhuǎn)換矩陣，利用通過每一該測量子空間的該電磁波束在該多個光子能量下的該多個第一強度以及通過每一該待測區(qū)塊的該電磁波束在該多個光子能量下的該多個第二強度建立比例矩陣，利用該比例矩陣、該轉(zhuǎn)換矩陣以及該多個物體的該多個厚度計算出每一該待測區(qū)塊對應于該第一成分、該第二成分至該第N成分在該第一光子能量所對應的電磁波束照射下的該多個第一衰減系數(shù)。
15.如權(quán)利要求14所述的影像重建系統(tǒng)，其特征在于，該第一光子能量、該第二光子能量至該第M光子能量分別表不為EpE2~Em,該第一成分在該第一光子能量所對應的電磁波照射下的該衰減系數(shù)與該第一成分在該第二光子能量至該第M光子能量所對應的電磁波照射下的該多個衰減系數(shù)之間的該多個轉(zhuǎn)換關(guān)系分別表示為w ( μ ，E2)~w ( μ ，Em)，該第二成分在該第一光子能量所對應的電磁波照射下的該衰減系數(shù)與該第二成分在該第二光子能量至該第M光子能量所對應的電磁波照射下的該多個衰減系數(shù)之間的該多個轉(zhuǎn)換關(guān)系分別表示為W ( μ w E2)~W ( μ w Em)，該第N成分在該第一光子能量所對應的電磁波照射下的該衰減系數(shù)與該第N成分在該第二光子能量至該第M光子能量所對應的電磁波照射下的該多個衰減系數(shù)之間的該多個轉(zhuǎn)換關(guān)系分別表示為W ( E2)~W ( μ rN, Em)，該轉(zhuǎn)換矩陣表示為W，
16.如權(quán)利要求13所述的影像重建系統(tǒng)，其特征在于，該電磁波包括多個該電磁波束，該多個電磁波束同時分別通過該多個測量子空間，該電磁波檢測器具有與該多個測量子空間對應的多個感測像素，該多個感測像素同時分別測量該多個電磁波束通過該多個測量子空間后在該多個光子能量下的該多個第一強度，該多個電磁波束同時分別通過該多個待測區(qū)塊，該多個感測像素同時分別測量該多個電磁波束通過該多個待測區(qū)塊后于該多個光子能量下的該多個第二強度。
17.如權(quán)利要求16所述的影像重建系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 控制單元，與該電磁波提供單元以及該電磁波檢測器電性連接，該控制單元令該電磁波提供單元所發(fā)出的該多個電磁波束的強度在該電磁波檢測器測量該多個第一強度影像及該多個第二強度影像的期間內(nèi)為定值。
18.如權(quán)利要求16所述的影像重建系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 濾光單元，配置于該多個電磁波束的傳播路徑上且位于該電磁波提供單元與該多個測量子空間之間，該濾光單元用于濾除該多個電磁波束中光子能量低于該多個光子能量中最小的光子能量的部份。
19.如權(quán)利要求13所述的影像重建系統(tǒng)，其特征在于，該電磁波提供單元為脈沖式電磁波束提供單元，該脈沖式電磁波`束提供單元包括脈沖式電磁波源以及準直器，該脈沖式電磁波源提供脈沖式電磁波，該脈沖式電磁波為通過該測量空間的該電磁波，該準直器配置于該脈沖式電磁波的傳播路徑上，該準直器具有孔洞，部分的該脈沖式電磁波通過該準直器的該孔洞而形成脈沖式電磁波束，該脈沖式電磁波束為該電磁波束。
20.如權(quán)利要求19所述的影像重建系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 控制單元，通過移動該準直器而使該脈沖式電磁波束掃描該待測物的該多個待測區(qū)塊，當該脈沖式電磁波束的強度為零時，該控制單元使該脈沖式電磁波束的對準位置從該多個待測區(qū)塊之一相對移動到該多個待測區(qū)塊的另一，且當該脈沖式電磁波束的強度不為零時，該控制單元使該脈沖式電磁波束的對準位置相對于該待測物維持靜止，該電磁波檢測器在該脈沖式電磁波束的對準位置分別停留于該多個測量子空間時分別測量該電磁波束通過該多個測量子空間后的該多個第一強度，該電磁波檢測器在該脈沖式電磁波束的對準位置分別停留于該多個待測區(qū)塊時分別測量該電磁波束通過該多個待測區(qū)塊后的該多個第二強度，該處理單元記錄該電磁波束通過每一該測量子空間后的該多個第一強度與該測量子空間的第一對應關(guān)系，該處理單元記錄該電磁波束通過每一該待測區(qū)塊后的該多個第二強度與該待測區(qū)塊的第二對應關(guān)系，該處理單元利用對應于每一該測量子空間的該多個第一強度以及該第一對應關(guān)系建立該多個第一強度影像，該處理單元利用每一該待測區(qū)塊的該多個第二強度以及該第二對應關(guān)系建立該多個第二強度影像。
21.如權(quán)利要求20所述的影像重建系統(tǒng)，其特征在于，該控制單元令該準直器的該孔洞與該電磁波檢測器同步地移動。
22.如權(quán)利要求21所述的影像重建系統(tǒng)，其特征在于，當該電磁波檢測器測量該多個第一強度時，該準直器的該孔洞、每一該測量子空間、該電磁波檢測器的一感測區(qū)對準，當該電磁波檢測器測量該多個第二強度時，該準直器的該孔洞、每一該待測區(qū)塊、該電磁波檢測器的該感測區(qū)對準。
23.如權(quán)利要求21所述的影像重建系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 第一機構(gòu)，該準直器架設(shè)于該第一機構(gòu)上； 第二機構(gòu)，該電磁波檢測器架設(shè)于該第二機構(gòu)上，該控制單元通過該第一機構(gòu)與該第二機構(gòu)令該準直器的該孔洞與該電磁波檢測器的該感應區(qū)同步地移動。
24.一種影像建構(gòu)方法，用于建構(gòu)待測物的影像，其特征在于，該影像建構(gòu)方法包括: 提供脈沖式電磁波束； 利用該脈沖式電磁波束掃描該待測物的多個待測區(qū)塊，其中當該脈沖式電磁波束的強度為零時，使該脈沖式電磁波束的對準位置從該多個待測區(qū)塊之一相對移動到該多個待測區(qū)塊的另一，且當該脈沖式電磁波束的強度不為零時，使該脈沖式電磁波束的對準位置相對于該待測物維持靜止； 當該脈沖式電磁波束的對準位置分別停留于該多個待測區(qū)塊時，分別測量該脈沖式電磁波束通過該多個待測區(qū)塊后的多個強度； 記錄該多個強度與該多個待測區(qū)塊的對應關(guān)系；以及 利用該多個強度以及該對應關(guān)系建構(gòu)該待測物的影像。
25.如權(quán)利要求24所述的影像建構(gòu)方法，其特征在于，提供該脈沖式電磁波束的方法包括: 提供脈沖式電磁波；以及 令該脈沖式電磁波傳播至具有孔洞的準直器，其中通過該孔洞的部分的該脈沖式電磁波形成該脈沖式電磁波束。
26.如權(quán)利要求25所述的影像建構(gòu)方法，其特征在于，分別測量該電磁波束通過該多個待測區(qū)塊后的該多個強度的方法包括: 令該準直器的該孔洞與用于測量該多個強度的電磁波檢測器同步地移動。
27.如權(quán)利要求26所述的影像建構(gòu)方法，其特征在于，當該電磁波檢測器測量該多個強度時，該準直器的該孔洞、每一該待測區(qū)塊、該電磁波檢測器的感測區(qū)對準。
28.一種影像建構(gòu)系統(tǒng)，用于建構(gòu)待測物的影像，其特征在于，該影像建構(gòu)系統(tǒng)包括: 脈沖式電磁波束提供單元，包括: 脈沖式電磁波源，提供脈沖式電磁波；以及 準直器，配置于該脈沖式電磁波的傳播路徑上，該準直器具有孔洞，部分的該脈沖式電磁波通過該準直器的該孔洞而形成脈沖式電磁波束； 控制單元，通過移動該準直器而使該脈沖式電磁波束掃描該待測物的多個待測區(qū)塊，當該脈沖式電磁波束的強度為零時，該控制單元使該脈沖式電磁波束的對準位置從該多個待測區(qū)塊之一相對移動到該多個待測區(qū)塊的另一，且當該脈沖式電磁波束的強度不為零時，該控制單元使該脈沖式電磁波束的對準位置相對于該待測物維持靜止； 電磁波檢測器，當該脈沖式電磁波束的對準位置分別停留于該多個待測區(qū)塊時，分別測量該電磁波束通過該多個待測區(qū)塊后的多個強度；以及處理單元，記錄該多個強度與該多個待測區(qū)塊的對應關(guān)系，并利用該多個強度以及該對應關(guān)系建構(gòu)該待測物的影像。
29.如權(quán)利要求28所述的影像建構(gòu)系統(tǒng)，其特征在于，該控制單元令該準直器的該孔洞與用于測量該多個強度的該電磁波檢測器同步地移動。
30.如權(quán)利要求28所述的影像建構(gòu)系統(tǒng)，其特征在于，當該電磁波檢測器測量該多個強度時，該控制單元令該準直器的該孔洞、每一該待測區(qū)塊、該電磁波檢測器的一感測區(qū)對準。
31.如權(quán)利要求28所述的影像建構(gòu)系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 第一機構(gòu)，該準直器架設(shè)于該第一機構(gòu)上； 第二機構(gòu)，該電磁波檢測器架設(shè)于該第二機構(gòu)上，該控制單元通過該第一機構(gòu)與該第二機構(gòu)令該準直器的該孔 洞與該電磁波檢測器的該感應區(qū)同步地移動。
【文檔編號】A61B6/00GK103720482SQ201310160725
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年5月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月11日
【發(fā)明者】蔡孟翰, 林正祐, 沈欣翰, 吳國瑞 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院