K-edge Coded Apertures for Compressive Spectral X-ray Tomography
K-edge Coded Apertures for Compressive Spectral X-ray Tomography
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用于压缩能谱 X 射线断层扫描的 K 边缘编码孔径
DOI：
10.1109/icassp.2019.8682905
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Arce, Gonzalo R.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Cuadros, Angela P.;Ma, Xu;Arce, Gonzalo R.
光谱计算机断层扫描（SCT）用于在3D图像中进行材料表征，这是传统计算机断层扫描（CT）系统无法实现的功能。目前，光子计数探测器用于获得SCT中的能量分箱图像，然而，这些探测器是昂贵的，并且测量的数据具有低信噪比。本文提出了一种新的方法，为SCT，它绕过了当前SCT系统的局限性。它结合了传统的X射线成像系统与K边缘编码孔径掩模。在该方案中，一个特定的过滤器对与多拍摄架构中的每个X射线束对准，因此获得在光谱和空间域中的压缩测量。然后，使用交替方向乘法器（ADMM）来解决一个联合稀疏和低秩优化问题，利用频谱数据立方体的结构，重建的能量分仓图像。使用编码的扇束X射线投影的模拟证明了所提出的方法的可行性。
Spectral computed tomography (SCT) is used to perform material characterization in 3D images, a feature that is not possible with conventional computed tomography (CT) systems. Currently, photon-counting detectors are used to obtain the energy binned images in SCT, however, these detectors are costly and the measured data have low signal to noise ratios. This paper presents a new approach for SCT which circumvents the limitations of current SCT systems. It combines conventional X-ray imaging systems with K-edge coded aperture masks. In this scheme, a particular filter pair is aligned with each X-ray beam in a multi-shot architecture, therefore obtaining compressive measurements in both the spectral and spatial domains. Then, the energy binned images are reconstructed using the alternating direction method of multipliers (ADMM) to solve a joint sparse and low-rank optimization problem that exploits the structure of the spectral data-cube. Simulations using coded fan-beam X-ray projections demonstrate the feasibility of the proposed approach.
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