專利名稱：一種消除ct圖像中的幾何偽影的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CT應(yīng)用領(lǐng)域，特別是涉及一種消除CT圖像中的幾何偽影的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
CT (X射線計算機斷層成像，computed tomography)是一種重要的無損檢測技術(shù)，它的工作原理為利用不同物體對X射線的吸收和透過率的不同，用X射線源發(fā)射X射線穿透物體，然后用靈敏度極高的探測器對穿透物體后的X射線強度進行檢測，由處理裝置對 獲取的強度數(shù)據(jù)進行處理，就可以得到物體的斷面或立體圖像，通過觀察該圖像，就可以了解物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，利用CT對人體進行檢測，就可以得到人體受檢查部位的斷面或立體圖像，進而發(fā)現(xiàn)體內(nèi)任何部位的細小病變。但是，作為一種利用X射線進行檢測的儀器，其各構(gòu)件之間的位置關(guān)系必須精確滿足一定的條件，例如，為了防止出現(xiàn)由CT構(gòu)件的幾何參數(shù)誤差所引起的CT圖像的幾何偽影，必須使CT構(gòu)件滿足理想的幾何成像關(guān)系，即支撐待成像物體的轉(zhuǎn)軸必須與探測器所在直線平行，該轉(zhuǎn)軸在探測器上的投影點必須位于探測器的中心，X射線源和轉(zhuǎn)軸所在的平面必須與探測器所在平面垂直，另外，在檢測中還需要精確已知X射線源焦點到待成像物體的質(zhì)心的距離以及X射線源焦點到探測器的距離。然而實際使用的CT很難保證滿足上述條件，由此產(chǎn)生的幾何參數(shù)誤差導(dǎo)致用CT得到的圖像有幾何偽影，這大大降低了 CT圖像的分辨率，也影響了對CT圖像的正確判讀，進而影響了對病情的判斷。現(xiàn)有技術(shù)是用手動方式調(diào)節(jié)CT中的某些構(gòu)件，依靠對CT圖像質(zhì)量的主觀判斷來消除CT圖像中的幾何偽影的，這種校正方式比較粗糙，主要依靠調(diào)節(jié)人員的經(jīng)驗來判斷校正效果，因而校正質(zhì)量沒有保證，還可能會發(fā)生因為調(diào)節(jié)失誤而誤差加大且無法復(fù)原的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種消除CT圖像中的幾何偽影的方法和系統(tǒng)，能精確得到?jīng)]有幾何偽影的CT圖像。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種消除CT圖像中的幾何偽影的方法，該方法包括對模體進行CT掃描，獲得所述模體的質(zhì)心在CT探測器上的投影坐標(biāo)；根據(jù)所述模體的質(zhì)心在CT探測器上的投影坐標(biāo)，確定幾何參數(shù)，并將所述幾何參數(shù)代入重建公式，其中，所述幾何參數(shù)為用于確定CT中的X射線源焦點、轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心、CT探測器之間相對位置的幾何參數(shù)；對待成像物體進行CT掃描，得到所述待成像物體的扇束投影數(shù)據(jù)；利用所述重建公式處理所述待成像物體的扇束投影數(shù)據(jù)，得到所述待成像物體的CT圖像數(shù)據(jù)，則以所述待成像物體的CT圖像數(shù)據(jù)為灰度的CT圖像中沒有幾何偽影。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明中，由于用CT掃描的方式得到模體的質(zhì)心在CT探測器上的投影坐標(biāo)，根據(jù)該投影坐標(biāo)即可確定出幾何參數(shù)，這些幾何參數(shù)可以用于確定CT中的X射線源焦點、轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心、CT探測器之間的相對位置，這樣，將這些參數(shù)代入重建公式，然后用重建公式對待成像物體的扇束投影數(shù)據(jù)進行處理，用所得到的待成像物體的CT圖像數(shù)據(jù)作為CT圖像的灰度，即可精確消除CT圖像中的幾何偽影，得到?jīng)]有幾何偽影的CT圖像；另外，該方法不需人工參與，因而也消除了人工調(diào)節(jié)誤差的存在以及人工誤差無法復(fù)原的可能性。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進進一步，對模體進行CT掃描，獲得所述模體的質(zhì)心在CT探測器上的投影坐標(biāo)的方法為對模體進行CT掃描，得到所述模體的投影數(shù)據(jù)； 用圖像處理方法從所述模體的投影數(shù)據(jù)中獲得所述模體的質(zhì)心在CT探測器上的投影坐標(biāo)。進一步，所述模體的質(zhì)心在CT探測器上的投影坐標(biāo)包括所述模體的質(zhì)心在CT探測器上n個不同角度的投影坐標(biāo)，其中，n為正整數(shù)，所述模體的質(zhì)心在CT探測器上第k個角度處的投影坐標(biāo)為uk, k為不小于零的整數(shù),所述第k個角度為Yk= P+45*k度，3為0度至45度之間的任一角度。進一步，所述幾何參數(shù)包括轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心在CT探測器上的投影點與CT探測器的中心點之間的距離h、中心射線與CT探測器所在直線的夾角a、轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心在CT探測器上的投影點與X射線源焦點之間的距離SDD，其中，所述中心射線為穿過所述轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心的X射線。進一步，所述重建公式為
r, a X I f2^ (SDD-Y0Smaf < + . m u( 、SDD-r sin a
=~-1 P(r,0) H(ro-r) drdO
2 ,0 [SDD - r。sin((90 - 0)] cos 4SDD2 + r2 - 2r SDD sin 其中，f(rQ，9 0)為所述重建圖像中極坐標(biāo)為(rQ，0。)的點的重建圖像數(shù)據(jù)；p (r，
0)為所述待成像物體上極坐標(biāo)為(r，0)的點的扇束投影數(shù)據(jù)；
r0 SDD cos(0o - 9)Y0 - SDDco^a_r^m^_9_a^ + 'H (r0 _ r) = [ I Ylnmij^dco。進一步，h為利用以下四個表達式中的任一個計算得到的h，或為利用以下四個表達式中的任意兩個以上所計算得到的h的平均值，所述四個表達式為表達式^~- h —(以。+&4)(&1 ~^5)(^3 —以7) + ^^(以0 ~Ua^U5U1 — /Z1ZZ3)
^[2(Uq — )(^ +- 2(u^ — z/5)(z/3 —//7)表達式- h — ("2 + 況6 X況I -況5 X況3 -"7)+ ^/^("2 - "6)(況3"5 ~ ^7)
>/2 (z/2 — )(^ + Uj — -U^j- 2(u^ — z/5)(z/3 —//7)表達式二 h —(況1 + 況5)(況0 -況4 X況2 -況6)-^^(況I -況5 X況2 況4 ~ ^0^6 )
(u^ — )(z/2 + //4 — —況6) — 2(Wq — U4 )(z/2 — )
表達式四
權(quán)利要求
1.一種消除CT圖像中的幾何偽影的方法，其特征在于，該方法包括 對模體進行CT掃描，獲得所述模體的質(zhì)心在CT探測器上的投影坐標(biāo)； 根據(jù)所述模體的質(zhì)心在CT探測器上的投影坐標(biāo)，確定幾何參數(shù)，并將所述幾何參數(shù)代入重建公式，其中，所述幾何參數(shù)為用于確定CT中的X射線源焦點、轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心、CT探測器之間相對位置的幾何參數(shù)； 對待成像物體進行CT掃描，得到所述待成像物體的扇束投影數(shù)據(jù)；利用所述重建公式處理所述待成像物體的扇束投影數(shù)據(jù)，得到所述待成像物體的CT圖像數(shù)據(jù)，則以所述待成像物體的CT圖像數(shù)據(jù)為灰度的CT圖像中沒有幾何偽影。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，對模體進行CT掃描，獲得所述模體的質(zhì)心在CT探測器上的投影坐標(biāo)的方法為 對模體進行CT掃描，得到所述模體的投影數(shù)據(jù)； 用圖像處理方法從所述模體的投影數(shù)據(jù)中獲得所述模體的質(zhì)心在CT探測器上的投影坐標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述模體的質(zhì)心在CT探測器上的投影坐標(biāo)包括所述模體的質(zhì)心在CT探測器上n個不同角度的投影坐標(biāo)，其中，n為正整數(shù)，所述模體的質(zhì)心在CT探測器上第k個角度處的投影坐標(biāo)為uk，k為不小于零的整數(shù)，所述第k個角度為Yk= P+45*k度，P為O度至45度之間的任一角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述幾何參數(shù)包括轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心在CT探測器上的投影點與CT探測器的中心點之間的距離h、中心射線與CT探測器所在直線的夾角a、轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心在CT探測器上的投影點與X射線源焦點之間的距離SDD，其中，所述中心射線為穿過所述轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心的X射線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述重建公式為
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，h為利用以下四個表達式中的任一個計算得到的h，或為利用以下四個表達式中的任意兩個以上所計算得到的h的平均值，所述四個表達式為表達式一
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，a和SDD分別通過以下方法得到
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述幾何參數(shù)進一步包括轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心與X射線源焦點之間的距離SOD。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述模體包括第一個模體和第二個模體；則SOD通過以下方法得到
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法,其特征在于,第一個模體的質(zhì)心和第二個模體的質(zhì)心在CT探測器上第k個角度處的投影坐標(biāo)分別為Utlk和Ulk，第k個角度為Yk= P+45*k度，其中，k為0與n之間的所有整數(shù)，n為正整數(shù)，@為0度至45度之間的任一角度；則(^,^)和(If)可利用下列任一組關(guān)系式得到
11.一種消除CT圖像中的幾何偽影的系統(tǒng)，所述CT包括用于發(fā)射對待成像物體進行CT掃描所用的X射線的X射線源、帶動待成像物體旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺、探測到達自身的X射線的強度的CT探測器、對所述CT探測器探測到的X射線的強度進行處理從而得到所述待成像物體的扇束投影數(shù)據(jù)的處理裝置，所述X射線源具有焦點，其特征在于，該系統(tǒng)進一步包括模體； 所述X射線源用于，發(fā)射對模體進行CT掃描的X射線； 所述轉(zhuǎn)臺用于，帶動模體旋轉(zhuǎn)； 所述處理裝置用于，對所述CT探測器探測到的X射線的強度進行處理，得到所述模體的質(zhì)心在所述CT探測器上的投影坐標(biāo)；根據(jù)所述模體的質(zhì)心在CT探測器上的投影坐標(biāo)，確定幾何參數(shù)，并將所述幾何參數(shù)代入重建公式，其中，所述幾何參數(shù)為用于確定X射線源焦點、轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心、CT探測器之間相對位置的幾何參數(shù)；利用所述重建公式處理所述待成像物體的扇束投影數(shù)據(jù)，得到所述待成像物體的CT圖像數(shù)據(jù)；以所述待成像物體的CT圖像數(shù)據(jù)為灰度形成沒有幾何偽影的CT圖像。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理裝置用于，對所述CT探測器探測到的X射線的強度進行處理，得到所述模體的投影數(shù)據(jù)；用圖像處理方法從所述模體的投影數(shù)據(jù)中得到所述模體的質(zhì)心在CT探測器上的投影坐標(biāo)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述模體的質(zhì)心在CT探測器上的投影坐標(biāo)為所述模體的質(zhì)心在CT探測器上n個不同角度的投影坐標(biāo)，其中，n為正整數(shù)； 所述模體的質(zhì)心在CT探測器上第k個角度處的投影坐標(biāo)為uk，k為不小于零的整數(shù)，所述第k個角度為Yk= P+45*k度，P為0度至45度之間的任一角度。
14.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述幾何參數(shù)包括轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心在CT探測器上的投影點與CT探測器的中心點之間的距離h、中心射線與CT探測器所在直線的夾角a、轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心在CT探測器上的投影點與X射線源焦點之間的距離SDD，其中，所述中心射線為穿過所述轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心的X射線。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述幾何參數(shù)進一步包括轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心與X射線源焦點之間的距離S0D。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種消除CT圖像中的幾何偽影的方法和系統(tǒng)。該方法包括對模體進行CT掃描，獲得模體的質(zhì)心在CT探測器上的投影坐標(biāo)；根據(jù)模體的質(zhì)心在CT探測器上的投影坐標(biāo)，確定幾何參數(shù)，將幾何參數(shù)代入重建公式，其中，幾何參數(shù)可確定CT中的X射線源焦點、轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心、CT探測器之間的相對位置；對待成像物體進行CT掃描，得到待成像物體的扇束投影數(shù)據(jù)；利用重建公式處理待成像物體的扇束投影數(shù)據(jù)，得到待成像物體的CT圖像數(shù)據(jù)，進而得到以待成像物體的CT圖像數(shù)據(jù)為灰度的CT圖像。利用本發(fā)明的技術(shù)方案，能精確得到?jīng)]有幾何偽影的CT圖像。
文檔編號A61B6/03GK102652674SQ20111005199
公開日2012年9月5日 申請日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者張慧滔, 張朋, 王亮 申請人:首都師范大學(xué)