在CT硬化伪影校正、 双能CT图像重建以及CT辐射剂量计算等实际应用中, X射线的能谱信息具有重要的作用。 然而, 由于透射测量方程组系数矩阵的病态性、 X光子的统计涨落和噪声的干扰, 使得EM等能谱估计方法难以获得较精细的能谱刻画。 针对该问题, 提出一种基于加权TV正则化的X射线CT系统能谱估计方法。 首先采用能谱能量范围内带有不同K-edge的材料作为体模以降低投影测量方程之间的相关性。 然后, 利用CT成像系统的几何参数来获取投影测量数据所对应的准确透射长度信息来减小投影方程的测量误差。 最后, 综合利用透射衰减测量数据的保真性、 轫致辐射能谱部分的连续性、 特征辐射能谱部分的离散性、 能谱的非负性和归一性以及平均有效衰减系数等信息, 使用加权TV正则化方法建立目标函数, 利用正则化理论中的L曲线准则通过黄金分割参数搜索策略求得最优正则化参数及对应的能谱估计结果。 分别通过不同统计波动模型下的仿真能谱和实际测量数据对算法性能进行了验证, 结果表明该方法与EM等方法相比, 不受初始能谱的影响, 有效提高了能谱估计结果的稳定性和准确性。

X射线能谱分布在双能谱X射线计算层析(CT)成像、CT图像的硬化校正、CT成像的定量分析等方面起着重要的作用。传统的X 射线能谱估计方法是通过直接测量X射线穿过不同厚度物质后的衰减数据，间接估计X射线的能谱分布。与传统方法相比，提出一种由已知结构模体的CT数据间接估计X射线能谱的方法。该方法的特点是：1)不需要精确测量射线穿过物质的长度，只需要对已知结构和材质的模体进行CT扫描便可获得该材质下的衰减曲线，并且该方法对模体的制作精度要求不高；2)采用了带非线性约束的迭代求解方法，由于在迭代求解过程中加入了X射线能谱模型作为约束条件，大大减轻了求解模型的病态性和不适定性。所采用的X射线能谱模型考虑了靶材料对射线的吸收，更加接近实际CT系统的X射线能谱分布。数值实验表明：与已有方法相比，该方法能够更精确、更稳定地估计出X射线能谱的轫致辐射分布和特征辐射分布。