基于非线性前向模型迭代重建电子密度与有效原子序数
材料科学
2022-04-04 v1 计算工程、金融与科学
摘要
对于材料识别、表征与量化，估计与系统无关且不依赖于 X 射线计算机断层扫描（CT）系统详细规格（如光谱响应）的材料属性是有用的。系统无关 rho-e 与 Z-e（SIRZ）指的是一组方法，用于估计通过双能 X 射线 CT（DECT）扫描物体的系统无关材料属性：电子密度 rho-e 与有效原子序数 Z-e。当前最先进的方法 SIRZ-2 做了某些近似，导致对大原子序数（Z-e）材料的估计不准确。在本文中，我们提出一种扩展方法 SIRZ-3，其迭代重建未知的 rho-e 与 Z-e，同时避免 SIRZ-2 所做的限制性近似。与 SIRZ-2 不同，这使得 SIRZ-3 即使在大 Z-e 值下也能准确重建 rho-e 与 Z-e。SIRZ-3 依赖于一种新的非线性可微前向测量模型，该模型将 DECT 测量数据表示为 rho-e 与 Z-e 的直接解析函数。利用这一新前向模型，我们使用迭代优化算法直接从 DECT 数据重建（或求解）rho-e 与 Z-e。与 SIRZ-2 相比，我们表明使用 SIRZ-3 的性能提升幅度随 Z-e 增大而增加。
引用
@article{arxiv.2204.00096,
title = {Iterative Reconstruction of the Electron Density and Effective Atomic Number using a Non-Linear Forward Model},
author = {K. Aditya Mohan and Kyle M. Champley and Albert W. Reed and Steven M. Glenn and Harry E. Martz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.00096},
year = {2022}
}