一种X射线窄束硬化编码成像装置及方法

技术领域

本发明涉及X射线成像领域，尤其涉及一种X射线窄束硬化编码成像装置及方法。

背景技术

X射线背散射成像是基于康普顿散射原理，通过探测物质对入射X射线的康普顿散射信号来实现对物质的探测，实际应用过程中，被检物体前面有一定厚度遮挡物体，X射线先穿透遮挡物体，从被检物体散射回来的射线需要再次穿透遮挡物，最终到达探测器。对于相同材料的物质，X射线的能量越高穿透能力越强，剂量越大穿透力也越强，因此，传统的穿透力提升方案，也是围绕提升能量和剂量进行，但是受硬件条件和技术条件限制，提升幅度有限。

X射线成像中使用的X射线光机发射的射线是一个连续分布的能谱，并非单色光谱，低能量光子穿透能力较差，对成像贡献很小，还带来噪声干扰和边界辐射。为了提高X射线峰值能量占比，提出了X射线能谱滤波硬化的方法，通过降低低能量光子在能谱中的比重，使X射线能谱结构发生变化，使得X射线峰值能量提高。图1示出不同滤波硬化方案产生的效果，图1(a)和图1(b)的物理本质完全相同，为了不同的显示效果，图1(a)为未经归一化处理的效果，可显示滤波后能量和绝对剂量的变化，图1(b)仅把硬化后的能谱归一化处理，方便显示能谱结构变化，但不能真实反映绝对剂量的变化，从图上看出，随着硬化程度增加，高能量光子占比显著增加(图1(b))，但是光子的数量也显著减少(图1(a))。

现有技术中，由于X射线光机功率有限，且高能量光子在能谱中占比本来就非常小，如果再经窄束硬化，也就是极端情况下的硬化，把低能量的光子都通过滤波片滤掉，仅剩高能量光子，因剩余剂量极低，而无法满足清晰成像的高信噪比要求，因此现有技术的X光机不采用窄束硬化方法，通常采用折中方法，即普通硬化，如图1(a)和(b)中绿色曲线的效果，仅部分滤除低能量的光子，最高可以使峰值能量提升约2倍，可以达到有限的优化效果。

进一步，现有技术中，为了提高X射线能量，可以直接提高X光机的能量，就是提高电子加速电场的电压，可以相应提升X射线能量。也可以通过提升X射线剂量，以达到提高穿透能力的目的，传统方法直接使用大功率的光机提高X射线的剂量，这样会导致成本大大提高。

现有技术的能谱滤波硬化技术，无法实现良好的低能光子全部滤除的窄束硬化效果，如图1所示，由于光机发射X射线的剂量不够大，窄束硬化后，如图1(a)中“未归一化”滤波效果所示，剩余剂量非常小，统计涨落很大导致信噪比很低，无法满足清晰成像的要求。而提高光机能量的难度很大，对于小型X光机，提升电子能量就是要提高加速电场的电压，由于极高电压容易产生尖端放电等有害影响，对工艺要求非常高，且价格昂贵，并且提升效率不高，当电场电压提升一定幅度后，最终产生X射线能谱的峰值提升幅度相对小很多。

并且，现有技术提高X光机功率受到硬件条件限制，提升的幅度也非常有限，因大功率光机本身成本高，造成成本大幅增加，同时还需要进一步提升散热装置的散热能力，造成成本进一步提升。

因此，有必要提供一种低成本高性能的X射线散射成像设备，在可以使用低成本的小功率X光机的同时，还能提升X射线的穿透力，并保证高信噪比和高的成像质量。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种X射线窄束硬化编码成像装置及方法，在保持X光机功率不变或使用小功率X光机的情况下，提升成像装置的X射线穿透力，保证高信噪比和高的成像质量，提升设备性能，降低设备成本，减少空间浪费。

本发明的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种X射线窄束硬化编码成像方法，包括：

通过X光机靶点产生X射线束；

通过在X光机靶点的一侧设置准直仪，将X射线束限定在一定的扇形范围内；

通过编码调制板对经过准直仪的X射线束进行调制，其中，编码调制板上包括编码阵列，所述编码阵列对X射线束进行空间调制；

通过窄束硬化滤波片对X射线束进行窄束硬化，使滤波后的X射线束峰值能量达到滤波前的2.5倍以上，然后使窄束硬化和空间调制后的X射线束辐射扫描样品；

通过至少一个探测器接收从扫描样品辐射的X射线信号。

进一步的，其中，还包括：

接收从扫描样品辐射的X射线信号包括：接收从扫描样品散射或透射的信号的至少其中一种，并对接收的X射线信号解码，获得扫描样品的图像。

进一步的，其中，所述编码调制板为圆环调制板，所述圆环调制板所在平面大体上平行于扫描样品所在的平面，所述圆环调制板以其圆心所在的中心轴旋转；

所述圆环调制板与扫描样品所在平面的具有夹角，使圆环调制板的外边缘和内边缘与X光机靶点的相对位置改变，使得X射线束辐照在圆环调制板上的扇形区域在圆环的外边缘和内边缘的夹角相等。

进一步的，其中，将圆环调制板上的编码阵列进行形变处理。

进一步的，其中，所述形变处理包括：在靠近圆心的位置，编码阵列的编码孔的宽度较小，随着距离圆心的距离越远，编码孔的宽度逐渐增大，编码孔的宽度随着圆环半径增大而线性增大。

进一步的，其中，使窄束硬化和空间调制后的X射线束辐射扫描样品，包括：

先对X光机靶点产生的X射线束进行窄束硬化，使窄束硬化后的X射线束依次通过准直仪和编码调制板后辐射扫描样品；

或者，先将X光机靶点产生的X射线束通过准直仪后再进行窄束硬化，使窄束硬化后的X射线束通过编码调制板后辐射扫描样品；

或者，先将X光机靶点产生的X射线束依次通过准直仪和编码调制板后再进行窄束硬化，使窄束硬化后的X射线束辐射扫描样品。

进一步的，其中，所述窄束硬化滤波片包括原子序数大于20的金属材料，所述金属材料的厚度随着X光机能量增加而相应增加。

另一方面，本发明提供一种X射线窄束硬化编码成像装置，包括：

X光机靶点，用于产生X射线束；

准直仪，用于将X射线束限定在一定的扇形范围内；

编码调制板，所述编码调制板上包括编码阵列，用于将经过准直仪的X射线束按照编码阵列进行空间调制；

窄束硬化滤波片，所述窄束硬化滤波片用于对X射线束进行窄束硬化后辐射扫描样品，所述窄束硬化使滤波后的X射线束峰值能量达到滤波前的2.5倍以上；

至少一个探测器，接收从扫描样品辐射的X射线信号。

进一步的，其中，所述编码调制板为圆环调制板，所述圆环调制板以其圆心所在的中心轴旋转，圆环调制板所在平面大体上平行于扫描样品所在的平面，所述圆环调制板与扫描样品所在平面具有一夹角，使得X射线束辐照在圆环调制板上的扇形区域在圆环的外边缘和内边缘的夹角相等。

进一步的，其中，在靠近圆心的位置，所述圆环调制板编码阵列的编码孔的宽度较小，随着距离圆心的距离越远，编码孔的宽度逐渐增大，编码孔的宽度随着圆环半径增大而线性增大。

进一步的，其中，所述至少一个探测器包括背散射信号探测器或前散射信号探测器中的至少一种，所述背散射信号探测器设置在所述编码调制板与扫描样品之间，用于探测从扫描样品散射的信号，所述前散射信号探测器设置在扫描样品后面，用于探测从扫描样品透射的信号。

进一步的，其中，所述窄束硬化滤波片位于X光机靶点和准直仪之间；

或者，所述窄束硬化滤波片位于准直仪和编码调制板之间；

或者所述窄束硬化滤波片位于编码调制板和背散射信号探测器之间。

进一步的，其中，所述窄束硬化滤波片包括原子序数大于20的金属材料。

进一步的，其中，所述窄束硬化滤波片包括单一金属材料片，所述金属材料片选自钛、铜、锡、钼、铅、钨，所述金属材料片的厚度随着X光机能量增加而相应增加。

进一步的，其中，所述窄束硬化滤波片包括至少两种金属材料片的组合，至少两种金属材料片选自钛、铜、锡、钼、铅、钨，所述至少两种金属材料片的组合的总厚度随着X光机能量增加而相应增加。

进一步的，其中，所述编码调制板的编码方式包括随机编码阵列、Hadamard矩阵、或傅里叶调制矩阵中的一种。

有益效果

1、本发明的方案能够在保持X光机功率不变或使用小功率X光机的情况下，提升X射线穿透力；

2、本发明的方案对X射线利用率高，所以对X光机的功率和能量要求更低，因此设备成本更低，占用空间更小，应用领域更广。

3、本发明的方案采用X射线窄束硬化编码成像方法，过滤大量能量较低的光子，提升高能光子占比，同时又能保证高能光子的剂量较大，所以能保证X射线成像的高信噪比(SNR)和高的成像质量。

附图说明

图1：现有技术的X射线能谱滤波硬化效果示意图；

图2：不同滤波材料对X射线的吸收系数图；

图3：X射线飞点扫描成像装置示意图；

图4：X射线编码成像装置示意图；

图5：X射线窄束硬化编码成像装置的效果示意图；

图6：X射线窄束硬化编码成像装置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

由X射线与物体相互作用原理可知，X射线的能量和剂量共同决定设备的穿透能力，但X光机发出的射线，不仅剂量受限，而且还因射线是一个连续能谱，包含大量低能量的光子，不仅对穿透力没有贡献，还带来噪声干扰，在剂量上峰值约在能量最大值的1/4处，在空间上分布在一个立体角范围内。

X射线穿过物质的过程中，一部分X射线光子因相互作用被吸收掉，但是，高低能量光子不是等比例被吸收，而是低能量的光子更容易被吸收，这样，通过物质后能谱结构就会发生变化，高能量光子的占比增加(峰值能量变大)，这个过程称为能谱硬化过程。

第一实施例

本发明第一实施例提供一种X射线窄束硬化编码成像装置，以下进行具体描述。

如图1所示，极端情况下的硬化就是把低能量的光子几乎都通过滤波片滤掉，仅剩高能量光子，这种情况称为窄束谱硬化，参见图1所示，图中黑色谱线为150KeV光机产生的原始X射线能谱，能量峰值约30KeV；黄色谱线(硬化程度低)为采用2mm厚的Al(铝)滤波片滤波后的谱线，峰值约40KeV；绿色谱线(硬化程度中)为15mm厚Al的滤波谱线，峰值约60KeV；蓝色谱线(硬化程度高)为2mm厚Al+3mm厚Cu(铜)的滤波谱线，峰值约100KeV；红色谱线(硬化程度很高，即窄束硬化)为2mm厚Al+3mm厚Sn(锡)的滤波谱线，峰值约125KeV。从图1(a)中未经归一化处理的谱线图可看出滤波后绝对剂量的变化情况，窄束硬化后光子数量所剩无几，如果仅靠提升X光机功率来提升剂量，提升效果非常有限，受硬件条件限制，一般极限情况下也就提升几倍，无法满足清晰成像的高信噪比要求，因此现有技术的X射线成像装置目前无法采用窄束硬化方法，而通常采用折中方法，即采用普通硬化，见图1(a)和(b)中的绿色谱线，仅部分滤除低能量的光子，可以达到有限的优化效果，以150KeV的光机为例，滤波后的能量峰值一般到60～70KeV左右，能量上得到一定提升，剂量上也保持适中，统计涨落噪声不会太大。

参见图2所示，示出了不同滤波材料对X射线的吸收系数图，由图可知，光子能量在1KeV～100KeV区间时，高Z(原子序数)材料，例如铅Pb、锡Sn等的吸收系数与低原子序数材料，例如Cu、Al等相差较大；而在100keV～1MeV区间时，不同材料的吸收系数随能量增加逐渐接近；因此，高Z材料和低Z材料相比，吸收相同高能光子时可以吸收更多的低能量光子，所以为了达到高效的窄束滤波硬化，需要优先选择高Z金属材料，优选原子序数大于20的金属材料，更优选原子序数在40以上的金属材料，考虑到成本，优选铅Pb、锡Sn、钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)等。

如图3所示，示出了X射线飞点扫描成像原理示意图，其中301为X光机靶点，302为可旋转钨环，303为钨环上小孔，304为探测器，探测器中间具有狭缝，使得X射线穿过后照射到，被检测物体305，3051为扫描点，307为散射光子，X光机靶点301发出的射线在空间上分布在一个立体角范围内，X光机发射出的射线仅是穿过小孔303的部分被利用，其余都被屏蔽，造成了X射线有效剂量较低、X射线利用率极低、浪费极大。

为了提高X射线的利用率，如图4所示，示出一种X射线编码成像装置示意图，其中采用圆环调制板，并通过圆环调制板与X光机靶点的相对位置来校正图像畸变，将圆环调制板所在平面设置在与扫描样品所在平面大致平行的位置，如图4(a)所示，001为X光机靶点，002为准直仪，准直仪002设置在X光机靶点的一侧，准直仪002可以将发出的X射线限定在一定的扇形范围内，X射线覆盖的宽度范围可以通过准直仪002的宽度来进行调节，从而实现单列或多列扫描，多列扫描可以提高扫描成像的效率，准直仪002的后方设置有圆环调制板003，在圆环调制板003后设置散射信号探测器004和透射信号探测器006，扫描样品005位于散射信号探测器004和透射信号探测器006之间，散射信号探测器004用于探测从样品005散射的信号，优选采用单像素探测器，例如单像素桶探测器，这样可以同时接收各个方向的散射信号，透射信号探测器006用于探测从样品005透射的信号，优选采用单像素或线阵探测器。散射信号探测器004与透射信号探测器006，可独立使用，也可同时使用，散射信号探测器004探测的散射信号对于轻物质(毒品、爆炸物等)比较灵敏，透射信号对轻物质不灵敏，但是穿透性能好、图像清晰，因此可以根据物质类型来选择或同时使用，如果同时使用可以弥补各自缺点。X射线通过准直仪002，经圆环调制板003后照射到样品005上，散射回来的射线，包括多个角度方向，通过散射信号探测器004接收，透射的射线通过透射信号探测器006接收，探测器004和006接收到信号后，发送到处理器(未示出)，由处理器处理接收的信号，解码后形成扫描样品的图像。

本发明中，通过编码和解码形成扫描样品的图像，其中编码过程使用探测器和多组经过空间调制过的光线，多次照射样品的同一区域，每次获得该区域的散射或透射的综合信号，此时探测器可以使用单像素探测器，使用单像素探测器测量样品多个点的(散射或透射)总信号，但是每次照射到样品上射线的空间分布不同，多次测量后并不能直接获得样品的图像，只是获得经过空间调制后的射线信号，此扫描过程为编码过程；每次获得的综合信号唯一对应一个射线的空间结构分布，之后可通过关联计算的方法得到该扫描区域各个像素点的值，这个过程为解码过程。

具体地，调制板003的编码方式可采用随机编码阵列、Hadamard矩阵、傅里叶调制矩阵等，如图4(b)所示，示出了编码阵列示意图，进一步参考图4(a)，圆环调制板003包括编码阵列，编码阵列中黑色部分可以阻挡射线通过，编码孔(图中白色部分)允许射线透射并通过，圆环调制板003所在平面大体上平行于扫描样品所在的平面，并且在扫描时，圆环调制板003以其圆心所在的轴旋转，从而使通过圆环调制板003的射线在空间和时间上被调制，考虑到圆环调制板003旋转时不同半径处线速度不同，这样会导致在相同积分时间内编码孔移动距离不同，产生图像畸变，不同位置的分辨率会产生差别，在解码重建图像时会产生渐晕现象。为了校正上述图像畸变，本发明将圆环调制板003上的编码阵列进行形变处理，如图4(b)所示，具体地，在靠近圆心的位置，编码孔的宽度较小，随着距离圆心的距离越远，编码孔的宽度逐渐增大，编码孔的宽度随着圆环半径增大而线性增大，然后通过调整圆环调制板003与X光机靶点001的相对位置，具体地，调整圆环调制板003与扫描样品005所在平面的夹角，使圆环调制板003的外边缘和内边缘与X光机靶点001的相对位置改变，如图4(a)所示，使得X射线源辐照在圆环调制板003上的扇形区域在圆环的外边缘和内边缘的夹角相等，即图中X射线通过准直仪002后，在准直仪宽度方向上，与圆环调制板003的外边缘的夹角为β，与圆环调制板003的内边缘的夹角为α，通过调整圆环调制板003与扫描样品所在平面的夹角，使得α＝β。具体地，圆环调制板003与扫描样品所在平面的夹角大小，可以基于圆环调制板内外径的大小、圆环调制板与X光机靶点的距离、以及扫描样品的扫描位置来计算获得。本发明的上述方案在X射线编码成像时，可以进行自校正，经过校正，X射线经过圆环调制板003调制后，编码阵列投影到扫描样品上时会被校正。圆环调制板003上的编码孔的通道设置为朝向X光机靶点的位置向心排放，编码孔可以是圆形或方形，编码孔的宽度随着圆环半径增大而线性增大，编码孔的孔径大小可以根据扫描样品的特性、分辨率的要求以及X光机靶点与扫描样品之间的距离来确定，优选为0.2-0.4mm。

经圆环调制板003调制的X射线入射到扫描样品005后，由散射信号探测器004和透射信号探测器006采集散射和透射信号，散射和透射信号作为综合信号，X射线的每个不同的空间分布仅采集一个综合信号，随着圆环调制板003的旋转，就可以采集一系列随时间和空间变化的信号，每个信号对应一个位置射线的空间和时间分布。

为了获得扫描样品的图像，需要由处理器(未示出)对采集的综合信号进行解码，也可以称为重建。可采用的解码方法有很多，例如非迭代方法，如涨落关联成像(FGI)、差分关联成像(DGI)、快速沃尔什哈达玛变换成像(FWHT)等等；迭代方法有交替投影法(AP)、压缩感知方法中的全变分(TV)方法等等；还可以采用深度学习成像方法，例如基于深度神经网络(DNN)成像，典型的网络结构如U-Net结构、自编码结构(DCAN)等等。

图3的飞点扫描成像和图4的编码成像方案相比，由于扫描方式的不同，被有效利用的剂量也不相同，而编码成像方案可以实现多点同时扫描，因此X射线剂量有效利用率可以得到大幅度提升。相比飞点扫描成像方案，编码成像可使X光机发出射线的有效利用率提升2～3个数量级(几百至上千倍)，但因为未经滤波硬化，X射线能谱中仍包含大量能量较低的光子，这部分光子不仅不能穿透厚的物质，还因浅层散射带来无效散射和噪声信号，同时还会导致边界防护剂量超标。

基于上述分析，考虑到编码成像相对于飞点扫描成像，可使X光机发出射线的有效利用率提升2～3个数量级(几百至上千倍)，可以利用窄束硬化的方法来提高X射线成像的质量和信噪比。根据X光机的能谱分布，通过蒙特卡洛方法模拟几种材料及其组合，得到理想参数值，滤波片可选择铝、铜、钛、锡、钼、铅、钨等材料，模拟多种情况下产生的结果，如图5所示，用120KeV电子轰击钨靶产生图中红色虚线能谱，通过优选后，如图中绿色和红色谱线所示，发现通过2mm厚的Al(铝)+3mm厚的Sn(锡)的组合可达窄束硬化效果，能量峰值由原始谱的27KeV左右移到107KeV左右，且低于80KeV以下几乎全部滤除，峰值能量提升3.9倍，其中绿色谱线为应用于图3时的飞点扫描时的模拟硬化结果，红色谱线为应用于图4的编码成像时的模拟硬化结果。同样方法，如果使用300KeV的光机，通过模拟后，发现通过5mm厚的Pb(铅)+3mm厚的Sn(锡)的组合，可使能量峰值从约40KeV移到250KeV左右，且180KeV以下光子几乎全部滤除，峰值能量提升6.25倍。X射线束的硬化效果与X光机(或加速器)的能量、滤波片材料和滤波片厚度相关，因此，为了实现窄束硬化，可以根据蒙特卡洛方法进行模拟计算，再通过实验验证，实际操作上可选择原子序数大于20的金属材料作为滤波片，如铜、钛、锡、钼、铅、钨等；如果X光机能量较大，例如为300KeV，可考虑优先选择原子序数大于40的金属材料作为滤波片，如锡、钼、铅、钨等，同时，滤波片的厚度随着X光机能量增加而相应增加，最终，能通过较低成本实现窄束硬化效果，使得谱线中的低能量光子全部滤除，且能量峰值大大提高。硬化效果可从能谱结构的变化上判断，滤波后峰值能量可以达到滤波前的2.5倍以上，具体的判断方法有：计算法，根据X光机的能量和滤波片材料及厚度，使用经过验证过的模拟软件(Geant4、MCNP、Matlab-SERKTR等)可比较准确的评估出来；半值层法，X射线束穿过钢板剂量衰减一半时，所需钢板的厚度为半值层厚度，能量高半值层就大，可以评估出射线束的大致峰值能量。因此，为了实现窄束硬化，对于较低能量的X光机，可以采用原子序数大于20、厚度大于3mm的单一金属材料片，例如钛、铜、锡、钼、铅、钨等，即可实现窄束硬化，使峰值能量提升2.5倍以上，随着X光机能量增大，进一步优选，原子序数大于40、总厚度大于3mm的几种金属材料片的组合，例如锡、钼、铅、钨等的组合，可以使峰值能量进一步提升，优选厚度大于3mm Sn和厚度大于2mm Pb的组合，更优选厚度大于3mm Sn和厚度大于5mm Pb的组合，可以使峰值能量提升的程度更大，能通过较低成本实现更好的窄束硬化效果，使得谱线中的低能量光子全部滤除，且能量峰值大大提高。

参见图6所示，示出了本发明的X射线窄束硬化编码成像装置示意图，其中，601为X光机靶点，602为准直仪，准直仪602可以将发出的X射线限定在一定的扇形范围内，X射线覆盖的宽度范围可以通过准直仪602的宽度来进行调节，从而实现单列或多列扫描，多列扫描可以提高扫描成像的效率，准直仪602的后方设置窄束硬化滤波片603，窄束硬化滤波片603的具体材料的厚度如上所述,窄束硬化滤波片603的后方设置编码调制板604，在编码调制板604后设置背散射信号探测器605，扫描样品606位于背散射信号探测器605后方，背散射信号探测器605用于探测从样品606散射的信号，扫描样品606后方设置前散射信号探测器607，前散射信号探测器607用于探测从样品606透射的信号,可以理解的是，本发明的编码调制板604可以是如图4中的圆环编码调制板或其他任何形式的编码调制板，例如圆筒或平板编码调制板，本发明对此不做具体限制，只要其能实现编码成像即可。

本发明的技术方案与现有技术的方案相比，具有非常明显的技术效果，如果采用本发明的方案，可以选取小能量的X光机，其效果远超传统方法选择的高能量的光机，可以通过图5的对比结果看出本发明方案的技术效果，如图5所示，使用120KeV的小能量光机，图中红色虚线谱线为其原始能谱(谱中剂量为单孔剂量)，峰值能量约27KeV，采用2mm的Al+3mm的Sn组合的窄束滤波方法，滤波后能量峰值达107KeV，峰值能量提升3.9倍，如果扫描模式为基于飞点方式，滤波后的能谱分布如图中绿色实线谱，剩余剂量极低，无法实际应用于X射线成像，如果扫描模式采用本发明的方案中的编码成像方式，且仅使用单列200个扫描点为例，每次照射时约有100个孔透过射线，利用率是飞点扫描方式中的单孔模式的100倍，滤波后能谱分布如图中红色实线谱线所示，能量峰值很高，且剩余剂量比较充足，满足高质量X射线扫描成像的要求；作为对比，假设传统方案使用150KeV高能量的X光机，图中蓝色虚线谱线为其原始能谱(谱中剂量为单孔剂量)，采用15mm Al的普通滤波方法，如图中蓝色实线谱线所示，滤波后能量峰值仅60KeV左右，扫描模式为飞点模式，此时剩余剂量与本发明方案的红色实线谱线相当，但峰值能量远低于红色实线谱线；综上对比效果，在本方案中，使用小能量光机，在最终剂量相当的情况下，实现峰值能量远高于传统方案中使用大能量光机的情况，由于X射线能量对穿透力影响较大，本方案仅使用小能量光机，在图像信噪比相当的情况下，可以实现穿透力大幅度提升。

第二实施例

本发明第二实施例提供一种X射线窄束硬化编码成像方法，以下进行具体描述。

具体地，参见图6，通过X光机靶点601产生X射线束，通过准直仪602将X射线束限定在一定的扇形范围内，通过窄束硬化滤波片603，使射线集中在高能量区域，通过编码调制板604对X射线束进行调制，其中，调制板上包括编码阵列，所述编码阵列对X射线束进行空间调制，照射到扫描样品606，通过至少一个信号探测器，例如背散射信号探测器605或前散射信号探测器607接收扫描样品的散射信号。其中，窄束硬化滤波片603放置在X光机靶点601与背散射信号探测器605之间的任意位置即可，即窄束硬化滤波片603的具体位置可以不做具体限定。进一步可以理解的是，本发明的编码调制板604可以是如图4中的圆环编码调制板或其他任何形式的编码调制板，例如圆筒或平板编码调制板，本发明对此不做具体限制，只要其能实现编码成像即可。

综上，本发明的方法和装置在工程上具有如下优点：

1、本发明的方案能够在保持X光机功率不变或使用小功率X光机的情况下，提升X射线穿透力；

2、本发明的方案对X射线利用率高，所以对X光机的功率和能量要求更低，因此设备成本更低，占用空间更小，应用领域更广。

3、本发明的方案采用X射线窄束硬化编码成像技术，减小大量能量较低的光子，提升高能光子占比，同时又能保证高能光子的剂量，所以能保证X射线成像的高信噪比(SNR)和高的成像质量。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。