一种标定光电转换模块平均探测器响应函数的方法和系统
专利汇可以提供一种标定光电转换模块平均探测器响应函数的方法和系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种标定光电转换模 块 平均探测器响应函数的方法和系统， 伽 马 相机 前端安装有点阵模型，所述方法包括：伽马相机在泛场 放射源 的照射下工作以输出投影图像和伽马 光子 表模式数据，根据表模式数据得到每一路光电转换模块输出 信号 幅度的数字化值；对投影图像进行分割，以获取每个分割区域内入射伽马光子在伽马探测器的响应 位置 ；获取每一路光电转换模块对应的从点阵模型的不同孔位入射并沉积全部 能量 的伽马光子所 输出信号 幅度的平均值和方差，并根据平均值获取闪烁晶体平面内任一位置处的平均探测器响应函数值；根据平均值和方差获取每一路光电转换模块输出信号的统计特性。本发明的方法，操作简单方便快捷，减少了 数据采集 过程中的工作量。，下面是一种标定光电转换模块平均探测器响应函数的方法和系统专利的具体信息内容。
1.一种标定光电转换模块平均探测器响应函数的方法，其特征在于，所述光电转换模块设置在伽马相机的伽马探测器中，所述伽马探测器包括一整块闪烁晶体和多路所述光电转换模块，所述伽马相机的前端安装有铅或钨质的点阵模型，所述点阵模型具有多个孔，所述多个孔以阵列形式排列，所述方法包括以下步骤：
所述伽马相机在泛场放射源的照射下工作以输出投影图像和伽马光子表模式数据，并根据所述伽马光子表模式数据得到每一路光电转换模块输出信号幅度的数字化值；
对所述投影图像进行分割，以获取每个分割区域内从所述点阵模型的不同孔位入射的伽马光子在所述伽马探测器的响应位置；
根据所述响应位置分别获取所述每一路光电转换模块对应从所述点阵模型的不同孔位入射并沉积全部能量的伽马光子所输出信号幅度的平均值和方差，并根据所述输出信号幅度的平均值获取所述光电转换模块在所述闪烁晶体平面内任一位置处的平均探测器响应函数值；
根据所述输出信号幅度的平均值和方差获取所述每一路光电转换模块输出信号的统计特性。
2.如权利要求1所述的标定光电转换模块平均探测器响应函数的方法，其特征在于，所述对所述投影图像进行分割，以获取每个分割区域内从所述点阵模型的不同孔位入射的伽马光子在所述伽马探测器的响应位置具体包括：
对所述投影图像进行分割以生成多个分割区域；
统计每个所述分割区域内伽马光子数目分布，并根据所述伽马光子数目分布求取每个所述分割区域的重心坐标，以及建立每个所述分割区域的重心坐标与所述点阵模型实际孔位的一一对应关系；
根据所述一一对应关系确定每个所述分割区域内从所述点阵模型的不同孔位入射的伽马光子在所述伽马探测器的响应位置。
3.如权利要求1所述的标定光电转换模块平均探测器响应函数的方法，其特征在于，所述根据所述输出信号幅度的平均值获取所述光电转换模块在所述闪烁晶体平面内任一位置处的平均探测器响应函数值，具体包括：
将所述输出信号幅度的平均值按照对应的孔位在所述闪烁晶体平面内的二维坐标进行排列，以获取所述平均探测器响应函数的离散化采样表；
对所述离散化采样表进行插值，以获取所述光电转换模块在所述闪烁晶体平面内任一位置处的平均探测器响应函数值。
4.如权利要求1所述的标定光电转换模块平均探测器响应函数的方法，其特征在于，所述根据所述输出信号幅度平均值和方差获取所述每一路光电转换模块输出信号的统计特性，具体包括：
根据所述输出信号幅度的平均值和方差绘制统计相关图；
对所述统计相关图进行曲线拟合分析，以获取所述每一路光电转换模块输出信号的统计特性。
5.一种标定光电转换模块平均探测器响应函数的系统，其特征在于，包括：
泛场放射源；
伽马相机，所述伽马相机包括伽马探测器，所述伽马探测器包括一整块闪烁晶体和多路光电转换模块，所述伽马相机用于在所述泛场放射源的照射下工作以输出投影图像和伽马光子表模式数据，并根据所述伽马光子表模式数据得到每一路光电转换模块输出信号幅度的数字化值；
安装在所述伽马相机前端的点阵模型，所述点阵模型具有多个孔，所述多个孔以阵列形式排列，其中，所述点阵模型为铅或钨质的；
数据处理装置，所述数据处理装置包括：
第一处理模块，用于对所述投影图像进行分割，以获取每个分割区域内从所述点阵模型的不同孔位入射的伽马光子在所述伽马探测器的响应位置；
第二处理模块，用于根据所述响应位置分别获取所述每一路光电转换模块对应从所述点阵模型的不同孔位入射并沉积全部能量的伽马光子所输出信号幅度的平均值和方差，并根据所述输出信号幅度的平均值获取所述光电转换模块在所述闪烁晶体平面内任一位置处的平均探测器响应函数值；
第三处理模块，用于根据所述输出信号幅度的平均值和方差获取所述每一路光电转换模块输出信号的统计特性。
6.如权利要求5所述的标定光电转换模块平均探测器响应函数的系统，其特征在于，所述第一处理模块，具体用于：
对所述投影图像进行分割以生成多个分割区域，并统计每个所述分割区域内伽马光子数目分布，以及根据所述伽马光子数目分布求取每个所述分割区域的重心坐标，并建立每个所述分割区域的重心坐标与所述点阵模型实际孔位的一一对应关系，以及根据所述一一对应关系确定每个所述分割区域内从所述点阵模型的不同孔位入射的伽马光子在所述伽马探测器的响应位置。
7.如权利要求5所述的标定光电转换模块平均探测器响应函数的系统，其特征在于，所述第二处理模块，具体用于：
将所述输出信号幅度的平均值按照对应的孔位在所述闪烁晶体平面内的二维坐标进行排列，以获取所述平均探测器响应函数的离散化采样表，并对所述离散化采样表进行插值，以获取所述光电转换模块在所述闪烁晶体平面内任一位置处的平均探测器响应函数值。
8.如权利要求5所述的标定光电转换模块平均探测器响应函数的系统，其特征在于，所述第三处理模块，具体用于：
根据所述输出信号幅度的平均值和方差绘制统计相关图，并对所述统计相关图进行曲线拟合分析，以获取所述每一路光电转换模块输出信号的统计特性。
一种标定光电转换模块平均探测器响应函数的方法和系统
技术领域
背景技术
(Tl))，将入射的伽马光子转化为可见光子，可见光在闪烁晶体中传播，其中一部分被耦合
在闪烁晶体后端的多路(阵列)光电转换模块，如真空光电倍增管(Photomultiplier)，接收
并转换成电流脉冲信号然后放大输出，由后续的电子学前置放大电路进行进一步放大后经
模数转换电路采样，输出代表电流脉冲幅度值的数字化信号，根据采样多路光电转换模块
输出的数字信号，可以测算出伽马光子与闪烁晶体作用位置以及沉积能量。
算法及其各种变异版本，即对各路数字信号进行线性加权得出其伽马光子与晶体作用二维
位置的Anger坐标，对各路数字信号幅度求和得到伽马光子与晶体作用沉积能量的Anger估
计值，然后在对Anger坐标与能量估计值进行校正得到准确的作用位置与沉积能量的测算
值；相关技术中的另一类算法是基于各路光电转换模块的平均探测器响应函数与输出信号
统计特性的最大似然估计算法或最大后验概率估计算法。其中，光电转换模块的平均探测
器响应函数定义为，在伽马光子与晶体作用沉积特定能量的前提下，光电转换模块输出信
号的幅度的平均值(期望值)与伽马光子作用位置的关系；光电转换模块输出信号统计特性
定义为，在伽马光子与晶体作用在不同位置沉积特定能量的前提下，光电转换模块输出信
号的方差与均值的关系，该统计特性包含了伽马光子与闪烁晶体生成可见光光子的统计涨
落，光电转换模块进行光电转换的随机噪声，以及后续模拟及数字采样电子学的统计噪声
等效应，由于上述统计涨落及噪声可以用泊松以及高斯模型进行精确近似，因此方差与均
值关系即可以比较准确的描述输出信号的统计特性。当每一路光电转换模块的平均探测器
响应函数与统计特性已知的情况下，则可以对每一个伽马光子引发的多路光电转换模块输
出信号建立最大似然或最大后验概率的代价函数，通过对此代价函数的最优化，求解伽马
光子与晶体作用位置及沉积能量的测算值。与Anger类型算法相比，最大似然估计或最大后
验概率估计算法精度与性能更好，特别是针对在有伽马相机效视野边缘与晶体作用的伽马
光子，但如前所述，实现高性能的最大似然估计或最大后验概率估计算法需要精确标定或
测量伽马相机(本发明描述类型)中各路光电转换模块的平均探测器响应函数以及输出信
号统计特性。但是，由于目前常用的光电转换模块的工作状态随时间以及工作环境(温度、
湿度等)都会有变化，因此对上述标定方法的实用性提出了较高的要求。相关技术中标定平
均探测器响应函数的方法为：采用机器人控制笔形束准直源，在伽马相机有效视野内进行
二维点阵式扫描，在每一个扫描点，采集数据，记录并分析各路光电转换模块输出信号幅度
谱，得到每一个谱的光电峰峰位值(ADC值)，作为对应该放射源入射单能伽马光子沉积全部
能量情况下的输出幅度期望值(平均值)。对于每一个光电转换模块，将准直源在各扫描点
照射并进行数据采集记录的光电峰峰位值按照二维坐标排布，即得到此光电转换模块对应
该入射单能伽马光子的平均探测器响应函数在各扫描点位置的采样值，将上述采样值插
值，即可得到各路光电转换模块的平均探测器响应函数。该方法的缺点在于需要引入一套
机器人(电机组)控制系统，操作比较复杂，并且对于大视野的伽马相机，数据采集时间较
长。
发明内容
便快捷，不需要引入精确复杂的机械移动装置，不仅节约了成本，且大大减少了数据采集过
程中的工作量。
整块闪烁晶体和多路所述光电转换模块，所述伽马相机的前端安装有铅或钨质的点阵模
型，所述方法包括以下步骤：所述伽马相机在泛场放射源的照射下工作以输出投影图像和
伽马光子表模式数据，并根据所述伽马光子表模式数据得到每一路对应的光电转换模块输
出信号幅度的数字化值；对所述投影图像进行分割，以获取每个分割区域内从所述点阵模
型的不同孔位入射的伽马光子在所述伽马探测器的响应位置；根据所述响应位置分别获取
所述每一路光电转换模块对应从所述点阵模型的不同孔位入射并沉积全部能量的伽马光
子所输出信号幅度的平均值和方差，并根据所述输出信号幅度的平均值获取所述光电转换
模块在所述闪烁晶体平面内任一位置处的平均探测器响应函数值；根据所述输出信号幅度
的平均值和方差获取所述每一路光电转换模块输出信号的统计特性。
程中的工作量。
包括一整块闪烁晶体和多路光电转换模块，所述伽马相机用于在所述泛场放射源的照射下
工作以输出投影图像和伽马光子表模式数据，并根据所述伽马光子表模式数据得到每一路
光电转换模块输出信号幅度的数字化值；安装在所述伽马相机前端的点阵模型，其中，所述
点阵模型为铅或钨质的；数据处理装置，所述数据处理装置包括：第一处理模块，用于对所
述投影图像进行分割，以获取每个分割区域内从所述点阵模型的不同孔位入射的伽马光子
在所述伽马探测器的响应位置；第二处理模块，用于根据所述响应位置分别获取所述每一
路光电转换模块对应从所述点阵模型的不同孔位入射并沉积全部能量的伽马光子所输出
信号幅度的平均值和方差，并根据所述输出信号幅度的平均值获取所述光电转换模块在所
述闪烁晶体平面内任一位置处的平均探测器响应函数值；第三处理模块，用于根据所述输
出信号幅度的平均值和方差获取所述每一路光电转换模块输出信号的统计特性。
具体实施方式
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
晶体(非阵列或切割)和多路光电转换模块，伽马相机的前端安装有铅或钨质的点阵模型，
如图1所示，标定伽马相机中平均探测器响应函数的方法包括以下步骤：
数据，例如，伽马相机采集等效伽马光子数目累计不小于4000万的原始数据，解析原始数据
可以得到如图3所示的点阵模型的投影图像，同时解析原始数据得到伽马光子表模式数据，
并根据伽马光子表模式数据得到对应所有相关光电转换模块输出信号幅度值的数字化值。
值。
位置。其中，分割后的图像如图4所示。
伽马探测器的实际位置)，建立每个分割区域重心坐标与点阵模型的实际孔位的一一对应
关系。
定各个分割区域内每一个入射伽马光子在伽马探测器的实际响应位置。
值获取光电转换模块在闪烁晶体平面内任一位置处的平均探测器响应函数值。
输出信号幅度的平均值及方差，并根据平均值获取闪烁晶体平面内任一位置处的平均探测
器响应函数值。
器不同位置处的光电转换模块的平均探测器响应函数。
性曲线，其中，横坐标为平均值，纵坐标为方差。
纹投影图像(如图10A所示)进行校正，可得到如图10B所示的校正结果。
的工作量。
点阵模型300和数据处理装置400，其中，伽马相机200包括伽马探测器210，伽马探测器 210
包括一整块闪烁晶体211和多路光电转换模块212，点阵模型300安装在伽马相机200 的前
端，其中，点阵模型300为铅或钨质的。
数字化值。
常工作模式下采集数据，例如，伽马相机200采集等效伽马光子数目累计不小于4000万的原
始数据，解析原始数据可以得到如图3所示的点阵模型300的投影图像，同时解析原始数据
得到伽马光子表模式数据，并根据伽马光子表模式数据得到对应所有相关光电转换模块
212输出信号幅度值的数字化值。
化值。
的不同孔位入射的伽马光子在伽马探测器210的响应位置；第二处理模块420用于根据响应
位置分别获取每一路光电转换模块212对应从点阵模型300的不同孔位入射并沉积全部能
量的伽马光子所输出信号幅度的平均值和方差，并根据输出信号幅度的平均值获取光电转
换模块212在闪烁晶体211平面内任一位置处的平均探测器响应函数值；第三处理模块 430
用于根据输出信号幅度的平均值和方差获取每一路光电转换模块212输出信号的统计特
性。
求取每个分割区域的重心坐标，并建立每个分割区域的重心坐标与点阵模型300实际孔位
的一一对应关系，以及根据一一对应关系确定每个分割区域内从点阵模型的不同孔位入射
的伽马光子在伽马探测器210的响应位置。
每个分割区域重心坐标与点阵模型300的实际孔位的一一对应关系，又由于点阵模型300的
开孔位置相对伽马探测器210的实际位置是已知的，那么就可以确定各个分割区域内每一
个入射伽马光子在伽马探测器210的实际响应位置。
的离散化采样表，并对离散化采样表进行插值，以获取闪烁晶体211平面内任一位置处的平
均探测器响应函数值。
积全部能量的伽马光子所输出信号幅度的平均值及方差。
散化采样表，然后对平均探测器响应函数的离散化采样表进行插值即可得到晶体平面内任
一位置处的平均探测器响应函数值，如图7A- 图 7D 所示。
块 212输出信号的统计特性。
相关图进行曲线拟合分析，从而得到每一路光电转换模块212输出信号的统计特性。例如，
如图9所示为位于伽马探测器210中心的光电转换模块212输出信号的统计特性曲线。
对条纹投影图像(如图10A所示)进行校正，可得到如图10B所示的校正结果。
采集过程中的工作量。
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。
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