專利名稱：計算機斷層掃描數(shù)據(jù)的壓縮與解壓縮的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及獲取自計算機斷層掃描(CT)的投影數(shù)據(jù)的壓縮與解壓縮，特別是涉 及對CT投影數(shù)據(jù)的不同部分應(yīng)用不同的壓縮方法。
背景技術(shù)：
在CT成像系統(tǒng)中，物體的多個X射線放射照相視圖產(chǎn)生投影數(shù)據(jù)集合。投影數(shù)據(jù) 的每條線代表所述物體的平面或切片內(nèi)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的密度值的集成。從多個投影數(shù)據(jù)集 合，CT成像系統(tǒng)產(chǎn)生所述物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的二維(2D)截面圖像和三維(3D)圖像。通過對 投影數(shù)據(jù)集合應(yīng)用眾所周知的圖像重建算法而獲取圖像。從多個投影數(shù)據(jù)集合重建截面圖 像或者三維圖像的技術(shù)被廣泛地稱為“斷層掃描術(shù)”。使用可編程的基于處理器的設(shè)備執(zhí)行 圖像重建被廣泛地稱為計算機(計算機化或者計算機輔助)斷層掃描。在典型的應(yīng)用中，X 射線輻射源穿過物體將X射線投影到X射線感測器(或探測器)陣列。X射線感測器輸出 被數(shù)字化以形成投影數(shù)據(jù)集合。根據(jù)探測器陣列的幾何結(jié)構(gòu)，投影數(shù)據(jù)集合可以為一維或 二維。一個或多個物體、X射線源以及X射線感測器陣列之間的相對運動提供具有不同透 視的多個視圖。能夠通過多視圖的數(shù)學(xué)變換的使用而近似穿過物體的切片的圖像，或者截 面圖像。在特定應(yīng)用中，可以結(jié)合截面圖像以形成可能否則不可觀測的物體的3D圖像。X射線CT的眾所周知的應(yīng)用在于用于人體的非侵入性成像的醫(yī)用CT掃描儀。在 醫(yī)用CT掃描儀中，通過使用吊架轉(zhuǎn)動X射線源與探測器并且跨過滑動環(huán)傳輸投影數(shù)據(jù)而獲 取多個視圖?，F(xiàn)代CT掃描儀(截至2007年)在每秒一到七千樣本(ksamp/sec)而每個數(shù) 字樣本具有每樣本16到24比特的范圍中對成千上萬個X射線感測器輸出進行數(shù)字化，造 成跨過滑動環(huán)的每秒許多千兆比特(Gbps)的總計數(shù)據(jù)傳輸帶寬。隨著本行業(yè)奮力爭取增 加的空間和時間分辨率以及數(shù)量增加的X射線感測器，用于數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)的 帶寬要求將會很快超過lOGbps。X射線CT的另一種應(yīng)用在于工業(yè)產(chǎn)品的自動化檢測。例如，重建自X射線投影數(shù) 據(jù)的截面圖像使用在用于包括如電子設(shè)備，比如印刷電路板之類的制造的產(chǎn)品的質(zhì)量控制 檢測系統(tǒng)之中?？梢允褂脭鄬訏呙枰灾亟ㄔ谘芯恐械奈矬w的一個或多個平面，或者截面的 圖像，用以評估所述物體的質(zhì)量。X射線CT系統(tǒng)在關(guān)于感興趣的物體的不同位置和視角采 集投影數(shù)據(jù)集合。用于工業(yè)檢測系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)不同于醫(yī)用CT掃描儀。然而，如同醫(yī)用CT 系統(tǒng)，有大量的投影數(shù)據(jù)需要數(shù)據(jù)傳輸與存儲。對于自動化檢測系統(tǒng)，受測物體的更高的吞 吐量是期望的，因為這會降低受測產(chǎn)品的成本。更高的吞吐量增加用于數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)存 儲的帶寬需求。由CT系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)所采集的大量投影數(shù)據(jù)在用于數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)存儲 的系統(tǒng)資源上造成負擔(dān)。在數(shù)據(jù)傳輸帶寬中的限制延遲了用于重建和顯示被掃描物體的圖 像的投影數(shù)據(jù)的可用性。在數(shù)據(jù)傳輸之前壓縮投影數(shù)據(jù)并接著在圖像重建處理前解壓縮降 低了在用于數(shù)據(jù)傳輸和存儲的系統(tǒng)資源上的負擔(dān)。壓縮的益處包括縮短數(shù)據(jù)采集與圖像顯 示之間的時延、增加在具有有限帶寬的通信信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量并且提供壓縮的投影數(shù)據(jù)用以通過網(wǎng)絡(luò)存儲與傳輸，用于隨后的訪問與圖像重建。由于壓縮使得系統(tǒng)資源能夠容納 更多的投影數(shù)據(jù)，因而能夠提高圖像分辨率并且/或者掃描物體的更大區(qū)域。用以實施壓 縮操作的計算資源的可用性也是CT系統(tǒng)中的約束條件。壓縮操作具有低運算復(fù)雜度并且 能夠?qū)崟r運行以最小化對計算資源的影響是期望的。在計算機斷層掃描中，有兩個與圖像相關(guān)的數(shù)據(jù)域，即Radon變換域和空間域。投 影數(shù)據(jù)，或者正弦圖數(shù)據(jù)在也被稱為投影域或正弦圖域的Radon變換域中。在其中投影數(shù) 據(jù)獲取自物體的一個切片或者產(chǎn)生自X射線感測器的線性陣列的情況中，投影數(shù)據(jù)可以是 2D的。在其中投影數(shù)據(jù)獲取自物體的一個以上切片或者產(chǎn)生自X射線感測器的二維陣列的 情況中，投影數(shù)據(jù)可以是3D的。重建自投影數(shù)據(jù)的2D截面圖像是在2D空間域中的。構(gòu)建 自多個截面圖像的三維圖像是在3D空間域中的。Radon變換是構(gòu)成在Radon變換域中的投 影數(shù)據(jù)與重建自投影數(shù)據(jù)的空間域圖像之間的關(guān)系的基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)變換。由于投影數(shù)據(jù)與重 建的圖像之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，應(yīng)用壓縮算法到Radon變換域中的投影數(shù)據(jù)將不會產(chǎn)生與應(yīng)用 相同的算法到空間域中的重建的圖像相同的結(jié)果。圖像壓縮技術(shù)，例如JPEG圖像壓縮，通常應(yīng)用到空間域圖像數(shù)據(jù)，例如照相圖像。 空間域圖像壓縮技術(shù)還應(yīng)用到計算機斷層掃描中的重建的圖像，用于空間域圖像的高效圖 像存儲或者傳輸。實現(xiàn)在空間域圖像中的額外的壓縮的方案為，識別圖像中的感興趣區(qū)域 并應(yīng)用無損壓縮到所述感興趣區(qū)域以及應(yīng)用有損壓縮到感興趣區(qū)域以外的區(qū)域。這種方案 的范例描述于由 Thammineni 等人在 Proceedings of SPIE，5371 卷，160-169 頁，2004 年發(fā) 表的標題為"Segmentation-based CT Image Compression，，的論文中，以及由 Hashimoto 等人在 IEEE 2004 International Conference on ImageProcessing, 3185-3188 頁發(fā)表的 t示H^J“CT Image compression withLevel of Interest” 白勺Hifet巾。對于投影域或正弦圖域，投影數(shù)據(jù)的壓縮與解壓縮應(yīng)用在空間域中圖像的重建 之前。投影數(shù)據(jù)的壓縮的某些方案在投影域中應(yīng)用JPEG圖像壓縮方法。這種方案的 范例由Bae等人描述在公布于2003年12月11日的，標題為“Method and Apparatus for CompressingComputed Tomography Raw Projection Data，，白勺美國專禾串i青公開第 2003/0228041之中。這種方案應(yīng)用無損或有損壓縮到投影數(shù)據(jù)。用以壓縮落在被掃描物 體的界限以內(nèi)的投影數(shù)據(jù)的方案由Nishide等人描述在公布于2003年10月14日的標題 為"X-Ray CT Apparatus,System and Projection Data Compression/Restoring Method，， 的特開(未經(jīng)審查)專利公開編號為2003-290216 (P2003-290216A)的日本公開專利申請 之中。這種方案將投影數(shù)據(jù)分成在其中X射線橫穿過空區(qū)域的空氣信息區(qū)域，以及在其中 X射線橫穿過物體或患者的受試對象信息區(qū)域。不同的壓縮方法被應(yīng)用到空氣信息區(qū)域和 受試對象信息區(qū)域，或者空氣信息區(qū)域可被刪除。用以壓縮投影數(shù)據(jù)的所述方案的缺點包括以下。因為限定的感興趣區(qū)域以及無損 壓縮取決于數(shù)據(jù)，因而在上述技術(shù)中壓縮的數(shù)據(jù)的比特率可能會不可預(yù)知地變化。由于壓 縮的數(shù)據(jù)的帶寬隨時間變化，將會需要比如FIFO之類的接口以支持變化的數(shù)據(jù)速率。由于 FIFO接口需要額外的控制信號(半滿、近滿、近空等等)，因而其比固定速率接口更為復(fù)雜。 將壓縮的數(shù)據(jù)的比特率控制在期望的范圍之內(nèi)將會是有益的。有損固定速率壓縮模式將會 允許壓縮的數(shù)據(jù)的帶寬的控制。壓縮的數(shù)據(jù)能夠在隨后以固定的數(shù)據(jù)速率跨越接口傳輸至 存儲介質(zhì)。固定數(shù)據(jù)速率簡化用于壓縮的數(shù)據(jù)的傳輸?shù)慕涌?。另一個缺點是計算復(fù)雜度，其取決于應(yīng)用何種壓縮方法。降低計算復(fù)雜度以減少在系統(tǒng)資源上的負擔(dān)同時允許投影數(shù) 據(jù)的實時壓縮將會是有益的。在這個討論中，“實時”意味著至少與數(shù)字信號的采樣速率同樣快的速率?？梢允?用術(shù)語“實時”來描述數(shù)字信號的處理、傳輸和存儲的速率。采樣率為模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (ADC)在模擬信號的轉(zhuǎn)換期間形成數(shù)字信號樣本的速率。在轉(zhuǎn)換數(shù)字信號到模擬信號時，采 樣率為數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)從數(shù)字信號樣本形成模擬信號的速率。未壓縮的采樣，或 數(shù)字信號的比特率為每樣本的比特數(shù)量乘以采樣率。壓縮比為原始信號樣本的比特率與壓 縮的樣本的比特率的比率。對于此申請，實時指的是ADC從X射線感測器的輸出信號形成 投影數(shù)據(jù)的數(shù)字樣本的速率。此描述涉及到無損和有損壓縮。在無損壓縮中，解壓縮的樣本具有與原始樣本相 同的值。假如無損壓縮不能給出壓縮的樣本的比特率的足夠的降低，那么有損壓縮對于提 供比特率的充分降低可能是必要的。在有損壓縮中，解壓縮的樣本相似于，但不等同于原始 樣本。有損壓縮產(chǎn)生壓縮的樣本的比特率與解壓縮的樣本中的失真之間的折衷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施方式考慮到前述的常規(guī)問題而做出。本發(fā)明的目標為壓縮CT投影 數(shù)據(jù)以更好的利用CT成像系統(tǒng)的資源。為了實現(xiàn)前述目標，本發(fā)明的一個方面提供用于壓縮計算機斷層掃描系統(tǒng)中的投 影數(shù)據(jù)的方法，計算機斷層掃描系統(tǒng)提供多個感測器測量以形成一個或多個投影數(shù)據(jù)集 合，其中每個投影數(shù)據(jù)集合代表投影域的一部分并且包含樣本的陣列，所述陣列具有至少 一行，所述樣本包括較重要的樣本和較不重要的樣本。此方法包括設(shè)置一個或多個壓縮控制參數(shù)用以控制壓縮操作，壓縮控制參數(shù)包括至少一個對 應(yīng)于較重要樣本的壓縮控制參數(shù)，以及至少一個對應(yīng)于較不重要樣本的壓縮控制參數(shù)；依據(jù)分類控制參數(shù)，將投影數(shù)據(jù)集合中的至少一行的樣本分類為至少兩個子集， 所述子集包括至少一個包含較重要樣本的較重要子集，以及至少一個包含較不重要樣本的 較不重要子集；依據(jù)相應(yīng)的壓縮控制參數(shù)，通過應(yīng)用壓縮操作而壓縮每個子集的樣本，以形成相 應(yīng)的壓縮數(shù)據(jù)子集，其中較不重要子集的壓縮比高于較重要子集的壓縮比；以及依據(jù)基于壓縮的數(shù)據(jù)的特征的反饋參數(shù)，調(diào)節(jié)一個或多個壓縮控制參數(shù)。本發(fā)明的實現(xiàn)前述目標的另一個方面提供用于由計算機斷層掃描系統(tǒng)所測量的 投影數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)壓縮裝置，計算機斷層掃描系統(tǒng)提供多個感測器測量以形成一個或多個投 影數(shù)據(jù)集合，其中每一投影數(shù)據(jù)集合代表投影域的一部分并且包含樣本的陣列，所述陣列 具有至少一行，所述樣本包括較重要樣本和較不重要樣本。數(shù)據(jù)壓縮裝置包括分類器，耦合用以接收投影數(shù)據(jù)并依據(jù)分類控制參數(shù)將投影數(shù)據(jù)的至少一行的樣 本分類為至少兩個子集，以產(chǎn)生至少一個較重要子集和至少一個較不重要子集；壓縮器，接收較重要子集和較不重要子集并且依據(jù)相應(yīng)的壓縮控制參數(shù)對每一個 子集的樣本應(yīng)用相應(yīng)的壓縮操作，以形成相應(yīng)的壓縮的數(shù)據(jù)子集，其中較不重要子集的壓 縮比高于較重要子集的壓縮比；以及控制器，耦合到分類器和壓縮器，所述控制器確定反饋參數(shù)并且依據(jù)反饋參數(shù)調(diào)節(jié)至少一個壓縮控制參數(shù)。本發(fā)明的另一個目標為對壓縮的CT投影數(shù)據(jù)進行解壓縮以用于圖像重建操作。 本發(fā)明的實現(xiàn)此目標的方面提供用以對壓縮的投影數(shù)據(jù)進行解壓縮的裝置，壓縮的投影數(shù) 據(jù)對應(yīng)于產(chǎn)生自計算機斷層掃描系統(tǒng)中的感測器測量的原始投影數(shù)據(jù)。所述裝置包括存儲設(shè)備，存儲壓縮的投影數(shù)據(jù)，其中壓縮的投影數(shù)據(jù)包含壓縮的數(shù)據(jù)的多個較 重要子集和多個較不重要子集；解壓縮器，依據(jù)相應(yīng)的壓縮控制參數(shù)，應(yīng)用相應(yīng)的解壓縮操作到壓縮的數(shù)據(jù)的較 重要子集和較不重要子集以形成解壓縮數(shù)據(jù)的較重要的子集和解壓縮數(shù)據(jù)的較不重要的 子集，解壓縮器將解壓縮數(shù)據(jù)提供給圖像重建處理器；控制器，從壓縮的數(shù)據(jù)中提取相應(yīng)的壓縮控制參數(shù)并將相應(yīng)的控制參數(shù)提供給解 壓縮器。


圖Ia為展示依照現(xiàn)有技術(shù)的、在醫(yī)用CT成像系統(tǒng)中的CT掃描數(shù)據(jù)采集的基本配 置的圖解。圖Ib示出依照現(xiàn)有技術(shù)的、由輸出自一排感測器的投影數(shù)據(jù)所形成的信號150的 范例。圖2a為依照優(yōu)選實施方式的、用于投影數(shù)據(jù)的壓縮系統(tǒng)的框圖。圖2b為依照優(yōu)選實施方式的、用于隨后的使用解壓縮的數(shù)據(jù)的圖像重建的解壓 縮的框圖。圖3為范例信號的X射線計數(shù)的直方分布圖的范例。圖4示出樣本分類的范例。圖5為依照優(yōu)選實施方式的數(shù)據(jù)壓縮處理器的一個壓縮器的框圖。圖6示出兩個投影數(shù)據(jù)集合的元素。圖7示出針對不同視角的投影數(shù)據(jù)中的子集的范例。圖8給出限定感興趣區(qū)域的邊界的范例。圖9給出投影數(shù)據(jù)中的子集的預(yù)測的邊界位置的范例。圖10給出壓縮的投影數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的范例。
具體實施例方式本發(fā)明的實施方式針對在Radon變換域，或者投影域中的投影數(shù)據(jù)的壓縮與解壓 縮。投影數(shù)據(jù)的壓縮允許從CT系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)到存儲子系統(tǒng)以及圖像重建處理器 的更高效率的數(shù)據(jù)傳輸。壓縮的投影數(shù)據(jù)的隨后的解壓縮在空間域圖像的圖像重建之前應(yīng) 用?？梢詫嚎s與解壓縮的替代實施方式應(yīng)用到產(chǎn)生自一個視圖的一個投影數(shù)據(jù)集合或者 應(yīng)用到產(chǎn)生自多個視圖的多個投影數(shù)據(jù)集合。本發(fā)明獨立于由圖像重建處理器所使用的用 以計算空間域圖像的視圖的數(shù)量。本發(fā)明的實施方式可以使用于用以生成人體的截面圖像的醫(yī)用計算機化斷層掃 描儀和用以檢測被測物體的工業(yè)計算機斷層掃描系統(tǒng)中的投影數(shù)據(jù)的壓縮與解壓縮。在醫(yī) 用計算機化斷層掃描儀中，X射線源與探測器陣列由旋轉(zhuǎn)吊架圍繞患者旋轉(zhuǎn)。由探測器陣列所采集的投影數(shù)據(jù)經(jīng)由吊架系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動單元與固定單元之間的通信信道傳輸?shù)酱鎯ο?統(tǒng)并且隨后到用于圖像重建的處理器。在工業(yè)計算機斷層掃描系統(tǒng)中，X射線源和探測器 陣列可能具有有限的運動或者保持靜止，而被測物可被平移或旋轉(zhuǎn)。投影數(shù)據(jù)通過通信鏈 路傳輸?shù)酱鎯υO(shè)備并且隨后到用于圖像重建的處理器。在全部兩種應(yīng)用中通信信道均具有 有限的帶寬。帶寬限制決定投影數(shù)據(jù)到用于在圖像重建中使用的處理器的傳輸速度。投影 數(shù)據(jù)在傳輸之前壓縮從而使更多數(shù)據(jù)能夠跨越有限的帶寬信道而傳輸。在其中投影數(shù)據(jù)被 存儲的應(yīng)用中，投影數(shù)據(jù)的壓縮允許在給定的存儲器容量中存儲更多數(shù)據(jù)或者減少存儲器 容量需求。本發(fā)明的實施方式還提供在圖像重建前的壓縮的投影數(shù)據(jù)的解壓縮。圖Ia為展示在醫(yī)用CT成像系統(tǒng)中的CT掃描數(shù)據(jù)采集的基本配置的圖解。物體 或患者110被安置于能夠在CT成像系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)吊架(未示出)之內(nèi)被前后移動的平臺120 之上。吊架包含X射線源100和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)(DAS) 130。DAS 130包含一行或多行X射 線感測器的矩陣與模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)。ADC對來自X射線感測器的信號進行數(shù)字化 以產(chǎn)生其幅度代表X射線計數(shù)或Hoimsf ield單位的樣本。當(dāng)前(2007年)的CT系統(tǒng)能夠 包含每切片或行大約1024個X射線感測器以及每視圖多達64切片的矩陣。X射線源100 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計而生成具有特定幾何形狀的波束。圖Ia中所示的范例具有扇形波束幾何形 狀。X射線衰減的程度取決于它的路徑。在圖Ia中，射線140a和140e未被衰減，因為它們 穿過空氣。射線140c被衰減因為它在橫穿物體110時被部分地吸收。射線140b和140d 橫穿物體110的邊界，所以它們的衰減較之射線140c而言比較輕。X射線感測器陣列測量 接收的X射線以形成用于ADC的信號。CT掃描儀的X射線感測器需要許多數(shù)量級的動態(tài)范 圍以捕獲來自X射線源100的衰減的和未衰減的X射線信號的范圍。當(dāng)前(2007年)CT掃 描儀的X射線感測器使用以每樣本16至24比特對X射線感測器輸出進行采樣的ADC。對 于每樣本16比特，最高(未衰減)X射線計數(shù)為216，或65536。對于每樣本24比特，最高X 射線計數(shù)為224，或16777216。對于每一視角增量，DAS 130產(chǎn)生一個投影數(shù)據(jù)集合。投影 數(shù)據(jù)集合包含樣本的陣列，其中陣列中樣本的行，或掃描行，對應(yīng)于穿過物體110的切片的 X射線的測量。隨著吊架圍繞患者旋轉(zhuǎn)，多個投影數(shù)據(jù)集合被捕獲并跨越滑動環(huán)傳輸?shù)酵獠?計算機或處理器(未在圖Ia中示出)。處理器對投影數(shù)據(jù)集合應(yīng)用圖像重建算法以形成圖 像。圖像重建算法能夠根據(jù)掃描協(xié)議產(chǎn)生被掃描物體的二維截面圖像或三維圖像。重建的 圖像隨后被顯示用于用戶的分析。X射線源波束的特定幾何形狀、探測器幾何形狀、DAS130 配置或者掃描協(xié)議不限定本發(fā)明的應(yīng)用。圖Ib示出由輸出自DAS130的感測器行的投影數(shù)據(jù)所形成的信號150的范例。區(qū) 域150a和150e對應(yīng)于未衰減的射線140a和140e并具有最大X射線計數(shù)。由150b和150d 標示的區(qū)域為代表在邊界140b和140d探測到的射線的過渡區(qū)域。由150c標示的區(qū)域?qū)?應(yīng)于橫穿了物體110的衰減的射線140c并因此具有大幅降低的X射線計數(shù)。使用的CT系 統(tǒng)通常包括寬于被掃描物體的感測器矩陣，因此比如區(qū)域150a和150e之類的具有未衰減 的X射線的區(qū)域經(jīng)常地存在于投影數(shù)據(jù)中。在重建的圖像中，這些“空”區(qū)域?qū)?yīng)于重建的 圖像以外的區(qū)域。CT圖像重建算法通常不使用來自于空區(qū)域150a和150e的投影數(shù)據(jù)。本發(fā)明的優(yōu)選實施方式基于投影數(shù)據(jù)的較重要和較不重要區(qū)域，對投影數(shù)據(jù)應(yīng)用 不同的壓縮操作，以便獲得在期望范圍之內(nèi)的壓縮數(shù)據(jù)比特率。在圖Ib的范例中，區(qū)域 150a和150e是較不重要的而區(qū)域150b、150c和150d是較重要的。在某些情況下，對較重要和較不重要區(qū)域上都應(yīng)用無損壓縮。但是，在其中壓縮的數(shù)據(jù)的比特率必須被進一步 降低的情況中，有損壓縮被應(yīng)用到較不重要區(qū)域從而保持較重要區(qū)域的壓縮的數(shù)據(jù)的準確 度。在其中需要進一步降低比特率的情況中，也可以將有損壓縮應(yīng)用到較重要區(qū)域中的數(shù) 據(jù)。圖2a為依照優(yōu)選實施方式的、用于投影數(shù)據(jù)的壓縮系統(tǒng)的框圖。DAS130為每一視 圖生成一個投影數(shù)據(jù)集合160。投影數(shù)據(jù)集合包含投影數(shù)據(jù)樣本陣列161。陣列幾何結(jié)構(gòu)取 決于數(shù)據(jù)采集過程，而并不限定本發(fā)明的范圍。投影數(shù)據(jù)集合160包含投影數(shù)據(jù)樣本161。 分類器162識別至少一個較重要樣本子集163m以及至少一個較不重要樣本子集163η。數(shù) 據(jù)壓縮處理器164將壓縮器164m應(yīng)用到樣本子集163m并且將壓縮器164η應(yīng)用到樣本子 集163η。壓縮的數(shù)據(jù)存儲于緩沖器170之中，直到它們跨越通信信道172而被傳輸。壓縮 控制器180提供壓縮控制參數(shù)給數(shù)據(jù)壓縮處理器164，包括對于壓縮器164m和164η可能不 同的壓縮控制參數(shù)，以及提供分類控制參數(shù)給分類器162。壓縮控制器180還能夠接收來自 緩沖器170和數(shù)據(jù)壓縮處理器164的反饋。反饋信息可以包括壓縮的數(shù)據(jù)的比特率以及緩 沖器170中的數(shù)據(jù)量。壓縮控制器180使用反饋信息來調(diào)節(jié)壓縮控制參數(shù)從而使壓縮的數(shù) 據(jù)的比特率落于期望的范圍之內(nèi)?？梢詫嚎s控制參數(shù)進行編碼并將其包含在壓縮的數(shù)據(jù) 中。壓縮控制器還能夠接收用戶輸入182，比如壓縮的數(shù)據(jù)的期望的比特率、壓縮方法的選 擇以及控制參數(shù)。圖2b為用于隨后的使用解壓縮數(shù)據(jù)的圖像重建的解壓縮的優(yōu)選實施方式的框 圖。在傳輸之后，數(shù)據(jù)解壓縮處理器190將解壓縮器190m至190η應(yīng)用到相應(yīng)的壓縮的數(shù) 據(jù)集合。圖像重建處理器192使用解壓縮的數(shù)據(jù)以使用公知的CT圖像重建算法計算圖像。 重建的圖像可以在顯示器194上顯示?；蛘?，壓縮的數(shù)據(jù)可以在通過數(shù)據(jù)解壓縮處理器190 而進行的解壓縮和通過圖像重建處理器192而進行的圖像形成之前存儲于存儲設(shè)備或數(shù) 據(jù)存儲介質(zhì)之中。解壓縮控制器196將壓縮控制參數(shù)提供給數(shù)據(jù)解壓縮處理器190。解壓 縮控制器196能夠從壓縮的數(shù)據(jù)恢復(fù)壓縮控制參數(shù)。解壓縮控制器196可選地接收用戶輸 入 182。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，分類器162將樣本的幅度與一個或多個閾值相比較 以將樣本分類入子集。壓縮控制器180計算投影數(shù)據(jù)樣本161的至少一部分的直方分布圖。 圖3為圖Ib中的范例信號150的X射線計數(shù)的直方分布圖的范例。計算直方分布圖的替代 方式包括使用來自DAS130的單行感測器的、來自單獨視圖的投影數(shù)據(jù)的整個集合160的、 或者來自多個視圖的投影數(shù)據(jù)集合的樣本。對于圖3中所示的范例直方分布圖，幅度落入 兩個集群200和210內(nèi)。集群200對應(yīng)于較重要區(qū)域中的衰減的X射線。集群200具有在 IO3的計數(shù)值上的頂點205。集群210對應(yīng)于較不重要區(qū)域中的未衰減的X射線。集群210 具有在IO5的計數(shù)值上的頂點215。最小X射線計數(shù)209代表切片、視圖或一系列視圖上的 最小X射線計數(shù)。最大X射線計數(shù)219代表切片、視圖或一系列視圖上的最大X射線計數(shù)。壓縮控制器180確定一個或多個幅度閾值作為用于將樣本分類入較重要和較不 重要子集的壓縮控制參數(shù)。在圖3的范例中，壓縮控制器180可以選擇在直方分布圖頂點 205和215之間中央的，具有IO4的值的單一幅度閾值220?；蛘?，壓縮控制器180可以選擇 將產(chǎn)生對于過渡區(qū)域的子集的幅度閾值220a和220b。幅度閾值還可以基于比如對應(yīng)于各 種組織或結(jié)構(gòu)的X射線計數(shù)范圍之類的因素而確定。提供給壓縮控制器180的用戶輸入182
10能夠提供的控制信息包括子集數(shù)量、閾值數(shù)量、用于計算直方分布圖的投影數(shù)據(jù)的部分、計 算直方分布圖的頻繁度，以及關(guān)于閾值本身的在先信息，包括直接提供閾值。圖4示出使用幅度閾值220a和220b的信號150的樣本分類的范例。分類器162 應(yīng)用幅度閾值220a和220b將投影數(shù)據(jù)樣本分類入五個子集。較不重要子集300a和300e對 應(yīng)于穿過物體110的每一側(cè)的空區(qū)域的基本上未衰減的X射線的測量。較不重要子集300b 和300d包含具有出現(xiàn)在接近被掃描物體110的邊沿的過渡值的樣本。較重要子集300c包 含對應(yīng)于穿過物體110內(nèi)部的衰減的X射線的投影數(shù)據(jù)樣本。分類器162能夠采用將產(chǎn)生 額外子集的額外的閾值。代替幅度閾值或除了幅度閾值之外，分類器162能夠應(yīng)用邊界位置，將樣本分類 入較重要子集和較不重要子集。某些CT成像協(xié)議采用定位掃描用以近似投影數(shù)據(jù)中掃描 的物體的邊界?？梢允褂枚ㄎ粧呙杌蛘哂靡詼y量或近似邊界的其他方法來確立用于分類的 邊界位置。分類器162能夠?qū)⑼队皵?shù)據(jù)中的樣本位置與相關(guān)的邊界位置相比較，用以為每 個樣本確定適當(dāng)?shù)淖蛹３怂鑫矬w與空區(qū)域之間的邊界之外，邊界位置還能夠?qū)?yīng)于 在被掃描物體之內(nèi)的感興趣區(qū)域的邊界。壓縮控制器180將邊界位置作為分類控制參數(shù)提 供給分類器162。對于感興趣區(qū)域的優(yōu)選的壓縮，分類器能夠限定對應(yīng)于感興趣區(qū)域的投影 樣本的較重要子集、對應(yīng)于物體的不感興趣區(qū)域的投影樣本的較不重要子集，以及對應(yīng)于 空區(qū)域的投影樣本的另一個較不重要子集。壓縮控制器180提供不同壓縮參數(shù)給壓縮器用 于各個子集從而使壓縮度將會取決于區(qū)域的重要性。用戶輸入182能夠限定感興趣區(qū)域并 且為樣本的不同類別指定壓縮數(shù)據(jù)速率。以下關(guān)于圖8和9來描述對于感興趣區(qū)域的樣本 進行分類的范例。圖5為數(shù)據(jù)壓縮處理器164的壓縮器164η的框圖?？烧{(diào)節(jié)衰減器360應(yīng)用可控 衰減程度到樣本子集163η。壓縮控制器180提供至少一個衰減控制參數(shù)給衰減器360以控 制衰減程度。衰減器被控制以應(yīng)用更大的衰減到較不重要樣本以及更小的衰減或不應(yīng)用衰 減到較重要樣本。衰減器的替代實施方式包括乘法器從而使樣本163η乘以小于一的因子 以降低它們的幅度、移位寄存器以去除樣本163η的一定數(shù)量的較不重要比特(LSB)，或者 乘法器與移位寄存器的結(jié)合。壓縮運算器362執(zhí)行操作以減少代表衰減的樣本的幅度的比特數(shù)量。壓縮運算器 362包括一個或多個差分運算器和量化器。差分運算器計算子集163η中的樣本與選擇的 樣本的一階或更高階差分。有幾種選擇的樣本的替代方式。差分運算器能夠如下地計算差 分1)計算子集163η內(nèi)的相同行的連續(xù)樣本之間的差分；2)計算在給定行(或列)中的子集163η中的樣本與在投影數(shù)據(jù)集合內(nèi)的另一行 (或列)中的相應(yīng)位置中的樣本之間的差分；3)計算子集163η中的樣本與在另一投影數(shù)據(jù)集合中的相應(yīng)位置中的樣本之間的差分。圖6示出兩個投影數(shù)據(jù)集合371和372的元素。長方框371a、371b和371c內(nèi)的 元素指示投影數(shù)據(jù)集合371中的較重要子集的元素。長方框372a、372b和372c內(nèi)的元素 指示投影數(shù)據(jù)集合372中的較重要子集的元素。對于第一替代方式，差分運算器計算相同 行的較重要子集中的連續(xù)樣本之間的差分。例如對于集合371的第一行，計算出的樣本間的差分為Diffl = C14-C13 (1)Diff2 = C15-C14 (2)對于計算在同一投影數(shù)據(jù)集合的不同行中的樣本間的差分的替代方式，集合371 的第一行中的子集371a和第二行中的子集371b的范例如下Diffl = C24-C14 (3)Diff2 = C25-C15 (4)對于計算在不同的投影數(shù)據(jù)集合中的樣本間的差分的替代方式，投影數(shù)據(jù)集合 371的第一行中的子集371a和投影數(shù)據(jù)集合372的第一行中的子集372a的范例如下Diffl = Cl13-C13 (5)Diff2 = d14-c15 (6)Diff3 = d15-c15 (7)對于二階差分，差分運算器還為相應(yīng)的范例計算Sdiffl = Diff2-Diffl (8)Sdiff2 = Diff3-Diff4 (9)對于三階差分，差分運算器還為相應(yīng)的范例計算Tdiffl = Sdiff2-Sdiffl (10)壓縮控制器180提供配置差分運算器以執(zhí)行期望的差分計算的控制參數(shù)。壓縮控 制器180能夠響應(yīng)于用戶輸入182來設(shè)置用于差分運算器的控制參數(shù)。差分值被量化和/ 或編碼以形成壓縮的數(shù)據(jù)。如上所述，壓縮運算器362可以包含量化器。量化器能夠通過減少使用以代表輸 入樣本的取值的范圍的量化水平的數(shù)量，從而降低量化分辨率，而對它的輸入樣本執(zhí)行有 損壓縮。減少的量化水平的數(shù)量需求較低數(shù)量的比特以代表每個樣本，從而降低壓縮的數(shù) 據(jù)的比特率。量化器可以應(yīng)用到來自差分運算器的輸出、衰減器360的輸出或者分類器162 的輸出。壓縮控制器提供控制參數(shù)以設(shè)置用于較重要子集和較不重要子集的不同量化分辨 率。壓縮控制器180能夠響應(yīng)于來自數(shù)據(jù)壓縮處理器164的壓縮的數(shù)據(jù)比特率的反饋或者 指示接收壓縮的數(shù)據(jù)的緩沖器170的充滿程度的反饋，而適配量化分辨率。壓縮控制器180 還能夠響應(yīng)于用戶輸入182來設(shè)置用于較重要子集和較不重要子集的量化分辨率。編碼器364應(yīng)用公知的用于編碼和比特打包的技術(shù)到壓縮運算器362的輸出樣 本。替代方式包括塊浮點編碼和Huffman編碼。編碼器364提供控制比特以識別壓縮的數(shù) 據(jù)的較重要子集和較不重要子集。編碼器364還編碼相應(yīng)的用于子集的控制參數(shù)。壓縮的 數(shù)據(jù)流包含編碼的子集、控制參數(shù)和控制比特。對于反饋控制，編碼器364可以監(jiān)測壓縮的數(shù)據(jù)的比特率并且提供測量的比特率 給壓縮控制器180。壓縮控制器180能夠?qū)y量的比特率與由用戶輸入182提供的或者來 自緩沖器170的反饋的期望的比特率或比特率范圍相比較。壓縮控制器180調(diào)節(jié)用于分類 器162和數(shù)據(jù)壓縮處理器164的控制參數(shù)以實現(xiàn)期望的比特率。用于壓縮控制器180的優(yōu) 選的策略是調(diào)節(jié)控制參數(shù)從而使有損壓縮應(yīng)用到較不重要子集以及無損壓縮應(yīng)用到較重 要子集。用于較重要子集的壓縮器164η的每個元件可被配置用于無損壓縮。對于無損壓 縮，衰減器360繞過輸入樣本163η而壓縮器362在沒有額外的量化的情況下應(yīng)用差分操作。然而，用戶可以命令壓縮控制器180應(yīng)用有損壓縮到較重要子集以實現(xiàn)期望的比特率。對于包含來自空區(qū)域的樣本的較不重要子集，壓縮器164η可以簡單地編碼與相 鄰的較重要子集的邊界位置而不是壓縮空區(qū)域中的投影數(shù)據(jù)。對于在這種情況下的解壓 縮，用于較不重要子集的解壓縮器190η對邊界位置進行解碼。用于相鄰的較重要子集的解 壓縮器190m對壓縮的投影數(shù)據(jù)進行解壓縮。解碼的邊界位置為圖像重建處理器192提供 掃描線中的解壓縮投影數(shù)據(jù)的位置。圖7示出用于不同視角的投影數(shù)據(jù)中的子集的范例。這些范例使用相同的幅度閾 值220a和220b。標繪400a與圖4中所示的相同并且對應(yīng)于具有零度視角的方向410a。標 繪410b對應(yīng)于具有90度視角的方向410b。較重要區(qū)域310b、310c和310d相對于較重要 區(qū)域300b、300c和300d而言包含較少樣本，而較不重要區(qū)域310a和310e相對于較不重要 區(qū)域300a和300e而言包含較多樣本。標繪400c對應(yīng)于具有180度視角的方向410c。由 于X射線橫穿與方向410a相同但方向相反的路徑，標繪400c近似于標繪400a的鏡像。標 繪400c包括較重要區(qū)域320b、320c和320d以及較不重要區(qū)域320a和320e。圖7示出較 重要的和較不重要的子集的尺寸在對應(yīng)于不同視角的不同投影數(shù)據(jù)集合中是發(fā)生變化的。 標繪400b的范例示出，對于某些視角，多數(shù)樣本被分類在較不重要子集中以至于較不重要 子集的有損壓縮將顯著降低對于那些視角的壓縮的數(shù)據(jù)比特率。圖8給出限定感興趣區(qū)域的邊界的范例。用于CT掃描儀的協(xié)議可包括由不使用 吊架旋轉(zhuǎn)而圍繞患者的一次旋轉(zhuǎn)或桌面的橫向運動所構(gòu)成的定位掃描。定位掃描在數(shù)秒 內(nèi)確定患者對于X射線的密度并提供患者110的概要。在圖8中，感興趣區(qū)域501在患者 110之內(nèi)限定。方向500a示出X射線路徑510a和520a橫穿感興趣區(qū)域501的邊界并且在 DAS130的感測器位置511a和521a被檢測到?；颊?10的邊界由通過感測器531a和541a 而檢測到的射線530a和540a所橫穿。對于方向500b，X射線路徑510b和520b橫穿感興 趣區(qū)域501的不同邊界并在感測器位置511b和521b被檢測到。對于方向500b，射線510b 和520b也橫穿病人110的邊界。對于方向500c，X射線路徑510c和520c橫穿感興趣區(qū)域 501的邊界并在感測器位置511c和521c被檢測到。射線530c和540c橫穿患者110的邊 界并在感測器位置531c和541c被檢測到。每個方向的感測器位置對應(yīng)于掃描線中的樣本 子集的邊界位置。掃描線中的邊界位置為視角的函數(shù)并且能夠使用計算機斷層掃描術(shù)中公 知的幾何關(guān)系而從邊界的空間域坐標預(yù)測。作為視角的函數(shù)，分類器162應(yīng)用每個投影數(shù) 據(jù)集合的預(yù)測的邊界位置，以將樣本分類入較重要子集和較不重要子集。圖9給出投影數(shù)據(jù)中的子集的預(yù)測的邊界位置的范例。標繪400a、400b和400c 與之前那些針對圖7中的范例所示的相同。在標繪400a中，邊界位置531a和541a對應(yīng)于 患者110的邊界，而邊界位置511a和521a對應(yīng)于感興趣區(qū)域501的邊界。投影數(shù)據(jù)被分 類入五個子集，較重要子集600c對應(yīng)于感興趣區(qū)域，較不重要子集600b和600c對應(yīng)于感 興趣區(qū)域501之外的內(nèi)部區(qū)域，而較(或最)不重要子集600a和600e對應(yīng)于空區(qū)域。在 標繪400b中，邊界位置511b和521b對于感興趣區(qū)域501和患者110的邊界兩者重合。投 影數(shù)據(jù)被分類入三個子集，較重要子集610b對應(yīng)于感興趣區(qū)域501，而較不重要子集610a 和610c對應(yīng)于空區(qū)域。在標繪400c中，邊界位置531c和541c對應(yīng)于患者110的邊界，邊 界位置511c和521c對應(yīng)于感興趣區(qū)域501的邊界。投影數(shù)據(jù)被分類入五個子集，較重要 子集620c對應(yīng)于感興趣區(qū)域，較不重要子集620b和620d對應(yīng)于感興趣區(qū)域之外的內(nèi)部區(qū)域，而較(或最)不重要子集620a和620e對應(yīng)于空區(qū)域。圖10給出定義于圖9中的子集的壓縮的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的范例。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)700、 710和720相應(yīng)地具有包含比如視角之類的掃描信息的頭部701、711和721。每個子集的壓 縮的數(shù)據(jù)以子集Si的標識起始并跟隨以編碼的控制參數(shù)CPitl —個子集可包含多個控制參 數(shù)?？刂茀?shù)由解壓縮器控制器196 (圖2b)解碼從而使適當(dāng)?shù)慕鈮嚎s能夠應(yīng)用到子集的壓 縮的數(shù)據(jù)。對于對應(yīng)于空區(qū)域的較不重要子集，位置參數(shù)Li指示相應(yīng)的較不重要子集與相 鄰的具有壓縮的投影數(shù)據(jù)的子集的邊界的位置。DATAi字段代表相應(yīng)子集的壓縮的投影數(shù) 據(jù)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)700對應(yīng)于標繪400a的投影數(shù)據(jù)的壓縮的子集。字段700a和700e代表對 應(yīng)于空區(qū)域并因此包含位置參數(shù)L1和L5的相應(yīng)的較不重要子集600a和600e。字段700b、 700c和700e與包含壓縮的投影數(shù)據(jù)的子集600b、600c和600e相對應(yīng)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)710對 應(yīng)于標繪400b的投影數(shù)據(jù)。字段710a、7IOb和710c相應(yīng)地代表子集610a、6IOb和610c。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)720對應(yīng)于標繪400c的投影數(shù)據(jù)。字段720a和720e代表對應(yīng)于空區(qū)域的較不 重要子集620a和620e。字段720b,720c和720d相應(yīng)地代表子集620b,620c和620d中的 壓縮的投影數(shù)據(jù)。本發(fā)明的一種實施方式可以作為DAS130中的壓縮子系統(tǒng)而實施。在用于包含ADC 的DAS130的專用集成電路(ASIC)中，壓縮子系統(tǒng)可以集成入ASIC中以壓縮輸出自ADC的 樣本。在替代實施中，壓縮子系統(tǒng)實施于連接到DAS130中的ADC芯片的輸出端的單獨的設(shè) 備之中。所述設(shè)備可以實施為ASIC、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)，或者可編程處理器，比如數(shù) 字信號處理器(DSP)、微處理器或者微控制器。根據(jù)CT系統(tǒng)架構(gòu)，解壓縮子系統(tǒng)可以并入圖 像重建處理器的同一設(shè)備或者為與其不同的設(shè)備。解壓縮子系統(tǒng)可實施于ASIC、FPGA或者 可編程處理器之中?？梢允褂霉诒炯夹g(shù)領(lǐng)域中的編程技術(shù)把用戶界面并入CT系統(tǒng)的 控制臺。盡管使用關(guān)聯(lián)于計算機斷層掃描術(shù)的醫(yī)療應(yīng)用的范例在此描述了本發(fā)明的實施 方式，本發(fā)明并不限定在醫(yī)療應(yīng)用。本發(fā)明的實施方式還能夠被適配用于工業(yè)計算機斷層 掃描術(shù)中。在工業(yè)計算機斷層掃描系統(tǒng)中，移動物體、X射線源以及探測器陣列的裝置根據(jù) 被測物體的類型而設(shè)計。在物體的掃描期間，物體、X射線源以及探測器陣列的相對運動產(chǎn) 生生成本發(fā)明的實施方式能夠應(yīng)用于其上的投影數(shù)據(jù)集合的若干視圖。盡管示出和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)明確，本發(fā)明不限定于這些實施 方式。眾多修改，變化，變異，替代和等效將會在不背離在權(quán)利要求中所描述的本發(fā)明的精 髓和范圍的前提下對本領(lǐng)域中的技術(shù)人員呈現(xiàn)。
權(quán)利要求
用于壓縮計算機斷層掃描系統(tǒng)中的投影數(shù)據(jù)的方法，所述計算機斷層掃描系統(tǒng)提供多個感測器測量以形成一個或多個投影數(shù)據(jù)集合，其中每個投影數(shù)據(jù)集合代表投影域的一部分并且包含樣本的陣列，所述陣列具有至少一條線，所述樣本包括較重要樣本和較不重要樣本，所述方法包括設(shè)置一個或多個壓縮控制參數(shù)以控制壓縮操作，所述壓縮控制參數(shù)包括至少一個對應(yīng)于較重要樣本的壓縮控制參數(shù)以及至少一個對應(yīng)于較不重要樣本的壓縮控制參數(shù)；依據(jù)分類控制參數(shù)將投影數(shù)據(jù)集合中的至少一條線的樣本分類入至少兩個子集，所述子集包括至少一個包含有較重要樣本的較重要子集以及至少一個包含有較不重要樣本的較不重要子集；通過依據(jù)相對應(yīng)的壓縮控制參數(shù)來應(yīng)用壓縮操作而壓縮每個子集的樣本以形成相應(yīng)的壓縮的數(shù)據(jù)子集，其中對于較不重要子集的壓縮比大于對于較重要子集的壓縮比；以及依據(jù)基于壓縮的數(shù)據(jù)的特性的反饋參數(shù)調(diào)節(jié)一個或多個壓縮控制參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中調(diào)節(jié)一個或多個壓縮控制參數(shù)的步驟進一步包括 測量壓縮的數(shù)據(jù)的比特率以形成測量的比特率；將測量的比特率與期望的比特率相比較以形成反饋參數(shù)；以及 依據(jù)反饋參數(shù)調(diào)節(jié)至少一個較不重要子集的相應(yīng)的壓縮控制參數(shù)，其中壓縮步驟響應(yīng) 于相應(yīng)的壓縮控制參數(shù)對至少一個較不重要子集應(yīng)用有損壓縮操作，以降低壓縮的數(shù)據(jù)的 比特率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中壓縮步驟依據(jù)相應(yīng)的壓縮控制參數(shù)應(yīng)用有損壓縮操作 到較不重要子集和較重要子集中的至少一個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包括在具有存儲容量的緩沖器中存儲壓縮的數(shù)據(jù)， 其中調(diào)節(jié)步驟進一步包括相對于存儲容量來檢測緩沖器的充滿情況以形成反饋參數(shù)；以及 依據(jù)反饋參數(shù)修改至少一個較不重要子集的相應(yīng)的壓縮控制參數(shù)，其中壓縮步驟響應(yīng) 于相應(yīng)的壓縮控制參數(shù)而對至少一個較不重要子集應(yīng)用有損壓縮操作，以產(chǎn)生用于在緩沖 器中存儲的壓縮的數(shù)據(jù)的較低的比特數(shù)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中壓縮步驟進一步包括計算較重要子集的至少一部分的連續(xù)樣本之間的差分以形成多個差分樣本；以及 對多個差分樣本進行編碼以形成相應(yīng)的壓縮的數(shù)據(jù)子集的至少一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中陣列包含多條樣本線，所述壓縮步驟進一步包括 計算來自于投影數(shù)據(jù)集合的第一線的較重要子集的至少一部分的多個樣本與投影數(shù)據(jù)集合的第二線的多個相應(yīng)的樣本之間的多個差分，以形成多個差分樣本；以及 對所述多個差分樣本進行編碼以形成相應(yīng)的壓縮的數(shù)據(jù)子集的至少一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中壓縮步驟進一步包括計算來自第一投影數(shù)據(jù)集合的較重要子集的至少一部分的多個樣本與第二投影數(shù)據(jù) 集合中相應(yīng)的樣本之間的多個差分，以形成多個差分樣本；以及對所述多個差分樣本進行編碼以形成相應(yīng)的壓縮的數(shù)據(jù)子集的至少一部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中壓縮步驟進一步包括 確定至少一個用于較不重要子集的描述符；以及對所述描述符進行編碼以形成相應(yīng)的壓縮的數(shù)據(jù)子集的至少一部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述描述符代表包含在較不重要子集中的一系列連續(xù) 樣本與相鄰的較重要子集的邊界位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中壓縮步驟進一步包括以下步驟中的至少一個 依據(jù)衰減控制參數(shù)衰減較不重要子集的樣本；以及依據(jù)相應(yīng)的壓縮控制參數(shù)對較不重要子集的樣本進行量化。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中分類控制參數(shù)代表幅度閾值，所述分類步驟進一步包括將至少一部分樣本中的每個樣本的幅度值與幅度閾值相比較，以形成比較值；以及 基于比較值為所述樣本選擇子集。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，進一步包括基于投影數(shù)據(jù)的多個樣本的統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定幅度閾值。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述分類步驟進一步包括將至少一部分樣本中的每個樣本的位置值與預(yù)設(shè)定的邊界位置相比較以形成比較值;以及基于比較值為樣本選擇子集。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包括通過依據(jù)相應(yīng)的壓縮控制參數(shù)來應(yīng)用相應(yīng)的解壓縮操作而對壓縮的數(shù)據(jù)子集進行解 壓縮，以形成解壓縮數(shù)據(jù)的至少一個較重要子集和至少一個較不重要子集；以及 將解壓縮數(shù)據(jù)提供給圖像重建處理器用以產(chǎn)生空間域圖像。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述解壓縮步驟進一步包括從解壓縮數(shù)據(jù)的較不重要子集中提取描述符，其中所述描述符代表較不重要子集與相 鄰的較重要子集之間的邊界位置；以及基于邊界位置確定相鄰的較重要子集的解壓縮數(shù)據(jù)的位置值。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包括 在滑動環(huán)接口的通信信道上傳輸壓縮的數(shù)據(jù)。
17.用于由計算機斷層掃描系統(tǒng)所測量的投影數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)壓縮裝置，所述計算機斷層 掃描系統(tǒng)提供多個感測器測量以形成一個或多個投影數(shù)據(jù)集合，其中每個投影數(shù)據(jù)集合代 表投影域的一部分并且包含樣本的陣列，所述陣列具有至少一條線，所述樣本包括較重要 樣本和較不重要樣本，所述數(shù)據(jù)壓縮裝置包括分類器，耦合以接收投影數(shù)據(jù)并且依據(jù)分類控制參數(shù)將投影數(shù)據(jù)的至少一條線中的樣 本分類入至少兩個子集以產(chǎn)生至少一個較重要子集和至少一個較不重要子集；壓縮器，接收較重要子集和較不重要子集并且依據(jù)相應(yīng)的壓縮控制參數(shù)來對每個子集 的樣本應(yīng)用相應(yīng)的壓縮操作以形成相應(yīng)的壓縮的數(shù)據(jù)的子集，其中對于較不重要子集的壓 縮比大于對于較重要子集的壓縮比；以及控制器，耦合到分類器與壓縮器，所述控制器確定反饋參數(shù)并且依據(jù)所述反饋參數(shù)調(diào) 節(jié)至少一個壓縮控制參數(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的壓縮裝置，其中所述控制器另外包括 比特率監(jiān)測器，測量壓縮的數(shù)據(jù)的比特率以產(chǎn)生測量的比特率；比較器，將測量的比特率與期望的比特率相比較以形成反饋參數(shù)；以及控制參數(shù)計算器，如果反饋參數(shù)指示測量的比特率大于期望的比特率，調(diào)節(jié)用于至少 一個較不重要子集的相應(yīng)的壓縮控制參數(shù)，其中壓縮器響應(yīng)于相應(yīng)的壓縮控制參數(shù)來對較 不重要子集應(yīng)用有損壓縮操作以降低壓縮的數(shù)據(jù)的比特率。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的壓縮裝置，其中壓縮器依據(jù)相應(yīng)的壓縮控制參數(shù)對較重要子集 和較不重要子集應(yīng)用有損壓縮操作。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的壓縮裝置，進一步包括緩沖器，耦合到壓縮器、控制器以及數(shù)據(jù)傳輸接口，其中緩沖器存儲壓縮的數(shù)據(jù)并且以 一定的數(shù)據(jù)速率將壓縮的數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)傳輸接口，所述緩沖器具有存儲容量。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的壓縮裝置，其中所述控制器進一步包括探測器，確定緩沖器的充滿程度條件以形成反饋參數(shù)；以及控制參數(shù)計算器，依據(jù)反饋參數(shù)調(diào)節(jié)用于至少一個較不重要子集的相應(yīng)的壓縮控制參 數(shù)，其中壓縮器響應(yīng)于相應(yīng)的壓縮控制參數(shù)對較不重要子集應(yīng)用有損壓縮操作以降低壓縮 的數(shù)據(jù)的比特率。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的壓縮裝置，其中數(shù)據(jù)傳輸接口進一步包括用于滑動環(huán)接口的通Ih Ih 但。
23.根據(jù)權(quán)利要求17的壓縮裝置，其中分類器、壓縮器以及控制器在FPGA或者ASIC之 中實施。
24.用于壓縮的投影數(shù)據(jù)的解壓縮的裝置，壓縮的投影數(shù)據(jù)對應(yīng)于產(chǎn)生自計算機斷層 掃描系統(tǒng)中的感測器測量的原始投影數(shù)據(jù)，所述裝置包括存儲設(shè)備，存儲壓縮的投影數(shù)據(jù)，其中壓縮的投影數(shù)據(jù)包括壓縮的數(shù)據(jù)的多個較重要 子集和多個較不重要子集。解壓縮器，依據(jù)相應(yīng)的壓縮控制參數(shù)對壓縮的數(shù)據(jù)的較重要子集和較不重要子集應(yīng)用 相應(yīng)的解壓縮操作以形成解壓縮數(shù)據(jù)的較重要子集和解壓縮數(shù)據(jù)的較不重要子集，所述解 壓縮器將解壓縮的數(shù)據(jù)提供給圖像重建處理器；以及控制器，從壓縮的數(shù)據(jù)提取相應(yīng)的壓縮控制參數(shù)并且將相應(yīng)的控制參數(shù)提供給解壓縮ο
25.根據(jù)權(quán)利要求24的解壓縮裝置，其中解壓縮器依據(jù)相應(yīng)的壓縮控制參數(shù)對壓縮的 數(shù)據(jù)的較重要子集應(yīng)用無損解壓縮操作以及對壓縮的數(shù)據(jù)的較不重要子集應(yīng)用有損解壓 縮操作。
全文摘要
用于壓縮來自數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的投影數(shù)據(jù)的CT掃描儀的壓縮方法和子系統(tǒng)。投影數(shù)據(jù)被分類入較重要樣本子集和較不重要樣本子集。依據(jù)壓縮控制參數(shù)而壓縮子集從而使較不重要樣本以大于較重要樣本的程度被壓縮。可以監(jiān)測壓縮的投影數(shù)據(jù)的比特率并且調(diào)節(jié)壓縮控制參數(shù)以提供期望的比特率。壓縮的數(shù)據(jù)依據(jù)壓縮控制參數(shù)解壓縮用于從解壓縮的投影數(shù)據(jù)重建圖像。此摘要不限定如權(quán)利要求中所描述的本發(fā)明范圍。
文檔編號A61B8/00GK101883525SQ200880118931
公開日2010年11月10日 申請日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月3日
發(fā)明者阿爾伯特·W·魏格納 申請人:信飛系統(tǒng)公司