基于MURA和SA的编码孔径扩展源成像及伪影校正前后对比

我中心科研团队在编码孔径成像技术领域取得重要突破，研究成果以《辛格阵列用于近场编码孔径扩展源成像的最新研究进展》（Further study of the Singer array in near-field coded aperture imaging for extended sources）为题，发表于《核仪器与物理研究方法A》（Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A），论文链接：https://doi.org/10.1016/j.nima.2024.170041。

编码孔径成像技术作为高灵敏度射线成像的核心方法，基于修正均匀冗余阵列（MURA）的传统方案已在天文观测、辐射监测等远场成像领域获得成功应用。然而在近场核成像场景中，该技术面临三大核心挑战：1.近场效应与准直效应导致的成像性能退化；2.MURA编码固有特性引发的全局性近场伪影；3.重建图像失真严重制约技术实用化进程。这些瓶颈问题阻碍了该技术在核医学成像等近场应用场景的推广。

中心研究团队创新性地提出基于辛格阵列（Singer Array, SA）的编码孔径成像技术体系，取得以下突破性进展：

1.编码设计创新：利用辛格循环差集的Proctor周期性包装形式SA，构建具有理想/近优相关解的编码系统，突破传统MURA阵列的结构限制，可灵活生成不同开孔率和长宽比的编码板，满足多场景成像需求。

2.性能优化机制：通过开孔率参数的自适应调控，实现信噪比最优配置（理论提升达42%），有效解决近场高分辨成像中的噪声放大问题。

3.伪影抑制技术：基于近场伪影产生机理，构建解析校正模型，将扩展源成像的伪影强度降低至传统方法的1/3以下，显著降低对硬件校正和迭代算法的依赖。

该成果建立了首个基于SA的完整近场成像理论框架，成功实现三项技术跨越：从远场到近场的应用场景拓展、从固定结构到参数可调的编码系统升级、从被动抑制到主动消除的伪影处理范式转变。实验表明，新技术能够实现亚毫米级空间分辨，较传统方法信噪比提升14%以上，成像效率提升1~2个量级，为发展实时动态核成像系统（帧率>30 fps）奠定了理论基础。该技术在辐射环境监测领域和核医学领域均具有应用价值。