Dual-energy X-ray tomography is considered in a context where the target under imaging consists of two distinct materials. The materials are assumed to be possibly intertwined in space, but at any given location there is only one material present. Further, two X-ray energies are chosen so that there is a clear difference in the spectral dependence of the attenuation coefficients of the two materials. A novel regularizer is presented for the inverse problem of reconstructing separate tomographic images for the two materials. A combination of two things, (a) non-negativity constraint, and (b) penalty term containing the inner product between the two material images, promotes the presence of at most one material in a given pixel. A preconditioned interior point method is derived for the minimization of the regularization functional. Numerical tests with digital phantoms suggest that the new algorithm outperforms the baseline method, Joint Total Variation regularization, in terms of correctly material-characterized pixels. While the method is tested only in a two-dimensional setting with two materials and two energies, the approach readily generalizes to three dimensions and more materials. The number of materials just needs to match the number of energies used in imaging.


翻译:双能X射线透视法是结合成像下的目标由两种不同的材料构成的。材料假定在空间中可能是相互交织的,但在任何特定地点只有一种材料存在。此外,选择了两种X射线能量,以便两种材料的减速系数的光谱依赖性有明显差异。为重建两种材料的单独图像的反面问题展示了一种新的常规化器。两种物质组合:(a)非惯性限制,和(b)两种材料图像中含有内产物的罚款术语,促进在某一像素中最多存在一种材料。为最大限度地减少正规化功能,一种先决条件的内点方法是推导出的一种。用数字假形进行的数字测试表明,新的算法超越了基准法,即以正确材料特征化的像素为单位的共振动规范化。该方法只是用两种材料和两种能量的两维度来测试,而该方法只是用两种材料和两种能量来测试,而采用的方法则很容易地对三个尺寸和更多的成像材料加以匹配。

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