本发明应用于伽玛(γ)射线源的辐射成像领域，优化提升了康普顿相机的成像算法，特别是涉及一种用于辐射热点快速定位的康普顿成像迭代重建方法。
背景技术：
1、在辐射探测应用领域，先进的辐射探测技术可以帮助人们感知辐射、避免危害。辐射成像现已成为核辐射探测领域的主流技术，能够形象地指示辐射热点的空间分布，采用“拍照”的方式将放射性物质的分布情况以热点的形式进行可视化，并且可以配合光学视频场景精确给出热点的分布位置。康普顿成像利用伽玛射线与物质相互作用时的康普顿散射效应进行放射源的成像定位，通过可多像素分辨的位置灵敏型探测器获取到康普顿散射符合事例，进而进行图像重建。
2、常采用的康普顿成像图像重建算法主要包括直接反投影重建算法(sbp)和极大似然期望最大化迭代重建算法(mlem)，其中，直接反投影重建算法的速度快，但是重建图像的角度分辨差，而mlem迭代重建算法的成像质量好、角度分辨高。然而，mlem迭代重建算法的运算量大、计算时间复杂度高，难以进行实时图像重建或者快速成像。对于mlem迭代重建算法的加速执行，已经有一些研究取得重大改进，比如基于gpu加速的并行计算，但是所需的硬件支持成本更高，在一些便携式小型化成像系统中没有gpu或可以并行计算的运算框架，比如平板电脑或者手机。
技术实现思路
1、鉴于目前的康普顿成像的迭代重建算法计算时间长、难以对辐射热点进行快速定位，本发明的目的在于提供一种用于辐射热点快速定位的康普顿成像迭代重建方法。本发明通过对算法所需的系统响应矩阵做划分重组，提升了算法的执行速度；本发明的计算效率更高，与原有迭代重建算法相比所需的计算时间复杂度更低，可实现辐射热点的快速定位。
2、本发明的技术方案为：
3、一种用于辐射热点快速定位的康普顿成像迭代重建方法，其步骤包括：
4、1)按照时间顺序记录康普顿相机所探测到的符合事例，并从符合事例中筛选出成像事例；
5、2)对康普顿圆锥投影的投影空间进行划分，得到大小为p×q的二维投影数组；根据每个成像事例中散射点和吸收点的位置能量信息，计算对应成像事例在所述投影空间的康普顿圆锥投影；其中，p为投影空间的纵向划分空间总数，q为投影空间的横向划分空间总数；
6、3)根据各成像事例对应的康普顿圆锥投影生成一原始高分辨系统响应矩阵；
7、4)将所述投影空间划分成大小为m×n的二维数组表示的低分辨成像空间；其中，m＜p，
8、n＜q；
9、5)将所述原始高分辨系统响应矩阵划分后为m×n个大小相同的子系统响应矩阵，所述子系统响应矩阵的大小为(p/m)×(q/n)；根据各所述子系统响应矩阵的积分值生成一大小为m×n的低分辨系统响应矩阵tis，其中所述低分辨系统响应矩阵tis中的每一元素对应一所述子系统响应矩阵的积分值；
10、6)将所述低分辨系统响应矩阵tis作为参数输入到极大似然期望最大化迭代算法中，迭代重建得到一低分辨图像olow；
11、7)根据所述低分辨图像olow中的像素最大值对应的像素位置找到对应的子系统响应矩阵ak，将该子系统响应矩阵ak代入到极大似然期望最大化迭代算法中，迭代重建得到一局部高分辨图像ores；根据局部高分辨图像ores中的像素最大值计算得到辐射热点的真实角方位；
12、8)从所述低分辨图像olow中的选取一热值区域并对其进行迭代重建；
13、9)根据步骤8)重建结果中每个像素的像素值对所述投影空间的对应像素进行赋值，得到完整高分辨图像。
14、进一步的，所述热值区域为所述低分辨图像olow中的像素数值大于所述低分辨图像olow中像素最大值50％的区域。
15、进一步的，步骤9)中，对于所述低分辨图像olow中没有进行高分辨重建的像素，将其数值除以r×r作为所述投影空间的对应像素的像素值，更新所述完整高分辨图像；其中r为设定的低分辨成像空间的角度分辨率。
16、进一步的，以每一度为一个间隔，将所述投影空间的纵向180度与横向360度进行划分，得到大小为180×360的二维投影数组。
17、进一步的，辐射热点的真实角方位其中，θ为投影空间的纵向方位角，为投影空间的横向方位角，olow_max.x为低分辨图像olow中像素最大值的横坐标，olow_max.y为低分辨图像olow中像素最大值的纵坐标，ores_max.x为局部高分辨图像ores中像素最大值的横坐标，ores_max.y为局部高分辨图像ores中像素最大值的纵坐标，r为设定的低分辨成像空间的角度分辨率。
18、本发明用于辐射热点快速定位的康普顿成像迭代重建方法的流程图如图1所示，具体实施步骤包括：
19、1.按照时间顺序记录康普顿相机所探测到的符合事例，通过能量判选法对每个符合事例做成像条件判选，统计所有成像事例。
20、2.根据每个成像事例中散射点和吸收点的位置能量信息，计算对应成像事例的康普顿圆锥投影，投影空间为4π球形视野，投影空间按照纵向方位角θ和横向方位角可划分为纵向180度与横向360度，计算投影数组时，可按照每一度间隔为180×360的数组，计算每个方位角下的概率值。
21、3.统计每个成像事例对应的康普顿圆锥投影，所有康普顿圆锥投影的集合即为原始高分辨系统响应矩阵。
22、4.将数组大小为180×360的原始高分辨成像空间(即投影空间)划分为m×n的低分辨成像空间，其中m＜180，n＜360。
23、5.按照步骤4中的成像空间划分方式，将原始高分辨系统响应矩阵划分后为m×n个子系统响应矩阵，每个子系统响应矩阵的大小相同，均为(180/m)×(360/n)。定义新的低分辨系统响应矩阵，大小为m×n，其元素对应每个子系统响应矩阵的积分值。
24、6.将低分辨系统响应矩阵作为参数输入到极大似然期望最大化迭代算法(mlem)中，进行低分辨成像空间的迭代重建，迭代次数为n，得到低分辨图像。
25、7.根据像素最大值对应的像素的位置找到对应的子系统响应矩阵，将该子系统响应矩阵代入到mlem算法中进行迭代计算，迭代次数同样为n，得到局部高分辨图像；根据重建结果(即局部高分辨图像)中的像素最大值计算辐射热点真实角方位。
26、8.对低分辨图像中像素数值大于最大值50％的像素(热值区域)进行迭代重建。
27、9.根据低分辨图像中每个像素的重建结果，对180×360的原始高分辨成像空间像素依次进行赋值，得到完整高分辨图像。
28、与现有技术相比，本发明的积极效果为：
29、1)所提出的用于辐射热点快速定位的康普顿成像迭代重建方法提升了整个迭代算法的执行速度，且保持了原有迭代算法的高角度分辨，实现了辐射热点的快速定位。
30、2)本发明所提出的用于辐射热点快速定位的康普顿成像迭代重建方法是在原有成熟的mlem迭代重建算法上做改进，不引入额外变量，只对先验参数中的系统响应矩阵进行划分重组操作，过程清晰简洁。
31、本发明作为康普顿成像方法的一种补充，提出了一种快速高效的基于系统响应矩阵划分重组的迭代重建方法，该方法与原有康普顿成像迭代重建算法相比所需的计算时间复杂度更低，可以实现辐射热点的快速定位。
1.一种用于辐射热点快速定位的康普顿成像迭代重建方法，其步骤包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热值区域为所述低分辨图像olow中的像素数值大于所述低分辨图像olow中像素最大值50％的区域。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤9)中，对于所述低分辨图像olow中没有进行高分辨重建的像素，将其数值除以r×r作为所述投影空间的对应像素的像素值，更新所述完整高分辨图像；其中r为设定的低分辨成像空间的角度分辨率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以每一度为一个间隔，将所述投影空间的纵向180度与横向360度进行划分，得到大小为180×360的二维投影数组。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，辐射热点的真实角方位其中，θ为投影空间的纵向方位角，为投影空间的横向方位角，olow_max.x为低分辨图像olow中像素最大值的横坐标，olow_max.y为低分辨图像olow中像素最大值的纵坐标，ores_max.x为局部高分辨图像ores中像素最大值的横坐标，ores_max.y为局部高分辨图像ores中像素最大值的纵坐标，r为设定的低分辨成像空间的角度分辨率。
