一种用于多源X射线成像的PID控制图像重建方法

摘要

本发明涉及一种用于多源X射线成像的PID控制图像重建方法，其特性在于包括下列步骤：(1)在多源X射线层析成像系统中，用X射线探测器阵列对X射线源发出的m束射线进行检测，构造测量矩阵M，并计算得到灵敏度矩阵S；(2)构造PID控制重建方法迭代公式，将松弛因子α设为0.1，控制器参数β设为-0.0035：(3)设定迭代次数和容忍误差开始迭代，容忍误差达到要求后停止迭代过程，计算得到重建图像的像素值矩阵Y，进而得到被测场域的物质分布图像。本发明将迭代式图像重建方法与控制理论中控制器的设计方法相结合，得到的图像重建结果比传统的图像重建方法产生的伪影少，视觉效果好，重建精度更高，并且可以应用于其他成像技术的逆问题求解过程中。

主权项

一种用于多源X射线成像的PID控制图像重建方法，其特性在于包括下列步骤：步骤一、在多源X射线层析成像系统中，用X射线探测器阵列对X射线源发出的m束射线进行检测，得到的m个测量数据组成m×1维测量矩阵M，设Y是n×1维灰度数据矩阵，由下式得到m×n维灵敏度矩阵SS＝{S_ij},1≤i≤m,1≤j≤n   (1)其中S_ij是第i束X射线通过第j个像素点的长度；步骤二、由步骤一得到的灵敏度矩阵S，构造PID控制重建方法迭代公式：$\begin{array}{c}{Y}_k=\left[\left(1-\beta \right)I-{\mathrm{\alpha S}}^{T}S\right]Y_{k-1}-\beta \left(I-{\mathrm{\alpha S}}^{T}S\right)Y_{k-2}+\left(1-\beta \right){\mathrm{\alpha S}}^{T}M\\ \left(1-\beta \right)Y_{k-1}-{\mathrm{\beta Y}}_{k-2}+{\mathrm{\alpha S}}^T\left[S\left({\mathrm{\beta Y}}_{k-2}-Y_{k-1}\right)+\left(1-\beta \right)M\right]\end{array}---\left(2\right)$其中，I是与S^TS同等大小的单位矩阵，Y_k为Y的第k个估计矩阵，T算符表示共轭转置，α是松弛因子，β为控制器参数，将α设为0.1，β设为‑0.0035，此时F(z)体现为微分滤波器的性能；步骤三、设定最大迭代次数和容忍误差，将测量数据M代入方程(2)进行迭代，当容忍误差达到要求后，停止迭代，得到重建图像的像素值矩阵Y，进而得到被测场域的物质分布图像；本发明将图像重建方法与控制理论中控制器的设计方法相结合，得到的图像重建方法比传统的图像重建方法产生的伪影少，视觉效果好，重建精度更高，并且可以应用于其他成像技术的逆问题求解过程中。