(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210157728.X (22)申请日 2022.02.21 (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华园 (72)发明人 李亮　陈志强　张丽　高河伟　 邢宇翔　邓智　武传鹏　 (74)专利代理 机构 北京清亦华知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11201 专利代理师 黄德海 (51)Int.Cl. H04N 5/232(2006.01) H04N 5/217(2011.01) (54)发明名称 高分辨率康普顿相机成像方法、 装置、 电子 设备及介质 (57)摘要 本申请涉及一种高分辨率康普顿相机成像 方法、 装置、 电子设备及介质， 方法包括： 获取康 普顿相机的光子事件信息； 在概率模 型中引入探 测器能量分辨率、 探测器空间分辨率、 多普勒展 宽效应的影 响， 利用预设的系统矩阵数值计算公 式求解系统矩阵； 以及将光子事件信息、 系统矩 阵代入极大似然期望最大化算法的迭代重建公 式， 重建得到康普顿相机的高分辨图像。 由此， 解 决了康普顿相机在多普勒展宽等因素中带来的 分辨率损失及在相关算法中重建空间的分辨率 差且耗时长等问题， 通过引入具有分辨率校正的 高分辨率图像重建方法， 以实现康普 顿相机系统 的快速系统矩阵求解及高分辨迭代重建， 有效的 提高了康普顿相机等特殊结构的相机分辨 率。 权利要求书3页 说明书11页 附图4页 CN 114666495 A 2022.06.24 CN 114666495 A 1.一种高分辨 率康普顿相机成像方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 获取康普顿相机的光子事 件信息； 在概率模型中引入探测器能量分辨率、 探测器空间分辨率、 多普勒展宽效应的影响， 利 用预设的系统矩阵数值计算公式求 解系统矩阵； 以及 将所述光子事件信息、 所述系统矩阵代入极大似然期望最大化算法的迭代重建公式， 重建得到所述康普顿相机的高分辨图像。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述获取康普顿相机的光子事件信息， 包 括： 通过面阵列探测器的响应像素位置确定散射事件和吸收事件的二维空间坐标， 沉积能 量确定所述散射事 件和所述吸 收事件的能量； 通过探测缪子径迹标定半导体晶体中的载流子漂移速度， 将所述散射事件和所述吸收 事件的真实探测时间差转 化成为深度方向距离 差； 基于所述散射事件和所述吸收事件的能量及所述深度方向距离差获取所述光子事件 信息， 并使用列表模式记录 。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述系统矩阵数值计算公式为： 其中， tij为系统矩阵的元素， i为 事件数索引， j为体素索引， vj为体素j的内部空间， 为散射位置与体素位置连线， 为 与探测器法线夹角， K( β | E0)为康普顿散射截面， β 为真实散射角， E0为入射光子能量， σsr、 σer、 σdb分别为探测器空间分辨率、 探测器能量分辨 率、 多普勒展宽效应引入的角分辨 率不确定度， θ 为测量散射角。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特 征在于， 其中， 所述探测器能量分辨 率的计算公式为： 其中， θ为散射角， E0为入射光子能量， E1为反冲电子能量， E2为散射光子能量， me为电子 静止质量， Δ Es和ΔEa为散射层探测器和吸 收层探测器的能量分辨 率。 所述探测器空间分辨 率的计算公式为： 其中， 为散射位置与体素位置连线， D2′D1′为吸收位置和散射 位置连线， Δrs和Δra 为散射层探测器和吸 收层探测器的空间分辨 率。 所述多普勒展宽效应的影响的计算公式为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114666495 A 2其中， a＝E0/mec2， Δpz为康普顿剖面线。 5.根据权利要求 4所述的方法， 其特 征在于， 所述高分辨图像的重建公式为： 其中， i为事件索引， N为事件数， j为体素索引， M为体素数， λ(l)为经过l轮迭代后图像， tij为系统矩阵， sj为灵敏度矩阵。 6.一种高分辨 率康普顿相机成像装置， 其特 征在于， 包括： 获取模块， 用于获取康普顿相机的光子事 件信息； 计算模块， 用于在概率模型中引入探测器能量分辨率、 探测器空间分辨率、 多普勒展宽 效应的影响， 利用预设的系统矩阵数值计算公式求 解系统矩阵； 以及 重建模块， 用于将所述光子事件信息、 所述系统矩阵代入极大似然期望最大化算法的 迭代重建公式， 重建得到所述康普顿相机的高分辨图像。 7.根据权利要求6所述的装置， 其特 征在于， 所述获取模块， 具体用于： 通过面阵列探测器的响应像素位置确定散射事件和吸收事件的二维空间坐标， 沉积能 量确定所述散射事 件和所述吸 收事件的能量； 通过探测缪子径迹标定半导体晶体中的载流子漂移速度， 将所述散射事件和所述吸收 事件的真实探测时间差转 化成为深度方向距离 差； 基于所述散射事件和所述吸收事件的能量及所述深度方向距离差获取所述光子事件 信息， 并使用列表模式记录 。 8.根据权利要求6所述的装置， 其特 征在于， 所述系统矩阵数值计算公式为： 其中， tij为系统矩阵的元素， i为 事件数索引， j为体素索引， vj为体素j的内部空间， 为散射位置与体素位置连线， 为 与探测器法线 夹角， K( β |E0)为康普顿散射截面， β 为真实散射角， E0为入射光子能量， σsr、 σer、 σdb分别为探测器空间分辨率、 探测器能量分辨 率、 多普勒展宽效应引入的角分辨 率不确定度， θ 为散射角。 9.根据权利要求8所述的装置， 其特 征在于， 其中， 所述探测器能量分辨 率的计算公式为： 其中， θ为散射角， E0为入射光子能量， E1为反冲电子能量， E2为散射光子能量， me为电子 静止质量， Δ Es和ΔEa为散射层探测器和吸 收层探测器的能量分辨 率。 所述探测器空间分辨 率的计算公式为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114666495 A 3