專利名稱：一種消除ct圖像中的幾何偽影的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及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?，F(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。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種消除CT圖像中的幾何偽影的系統(tǒng)， 能精確得到?jīng)]有幾何偽影的CT圖像。本實用新型解決上述技術(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系統(tǒng)，所述CT包括用于發(fā)射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射線強度的X射線探測器、對所述X射線探測器所探測到的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，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X射線探測器探測到的X射線的強度進行處理，得到所述模體的質(zhì)心在所述X射線探測器上的投影坐標；根據(jù)所述模體的質(zhì)心在X射線探測器上的投影坐標，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、X射線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)，則用所述待成像物體的CT圖像數(shù)據(jù)所得到的CT圖像中沒有幾何偽影。本實用新型的有益效果是本實用新型中，由于處理裝置用CT掃描的方式得到模體的質(zhì)心在X射線探測器上的投影坐標，處理裝置根據(jù)該投影坐標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、X射線探測器之間的相對位置，這樣，將這些幾何參數(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，本實用新型還可以做如下改進進一步，所述處理裝置用于，對所述X射線探測器探測到的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X射線探測器上的投影坐標。進一步，所述模體的質(zhì)心在X射線探測器上的投影坐標為所述模體的質(zhì)心在X射線探測器上η個不同角度的投影坐標，其中，η為正整數(shù)；所述模體的質(zhì)心在X射線探測器上第k個角度處的投影坐標為uk，k為不小于零的整數(shù)，所述第k個角度為Yk= i3+45*k度，β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X射線探測器上的投影點與X射線探測器的中心點之間的距離h、中心射線與X射線探測器所在直線的夾角α、轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心在 X射線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, η χ 1 2π (SDD - γ0 sin a)2 <·+ . m u( 、SDD-r sin a
2 ,0 [SDD - r0 sin(6>0 - Θ)] cos J- JSDD2 + r2 - 2r · SDD sin 其中，f(rQ，θ0)為所述重建圖像中極坐標為(rQ，θ 0)的點的重建圖像數(shù)據(jù)；p(r， θ)為所述待成像物體上極坐標為(r，θ)的點的扇束投影數(shù)據(jù)；
_ r0 ^SDD cos(0o-Θ)7o = SDDcosa-T0 η(θ0-θ-α)+ (γ0 ~r) = ^ωψ^^ ω。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，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
權(quán)利要求1.一種消除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射線強度的X射線探測器、對所述X射線探測器所探測到的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，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X射線探測器探測到的X射線的強度進行處理，得到所述模體的質(zhì)心在所述X射線探測器上的投影坐標；根據(jù)所述模體的質(zhì)心在X射線探測器上的投影坐標，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、X射線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)，則用所述待成像物體的CT圖像數(shù)據(jù)所得到的CT圖像中沒有幾何偽影。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理裝置用于，對所述X射線探測器探測到的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X射線探測器上的投影坐標。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述模體的質(zhì)心在X射線探測器上的投影坐標為所述模體的質(zhì)心在X射線探測器上η個不同角度的投影坐標，其中，η為正整數(shù)；所述模體的質(zhì)心在X射線探測器上第k個角度處的投影坐標為uk，k為不小于零的整數(shù)，所述第k個角度為Yk= i3+45*k度，β為0度至45度之間的任一角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2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 X射線探測器上的投影點與X射線探測器的中心點之間的距離h、中心射線與X射線探測器所在直線的夾角α、轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心在X射線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所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述重建公式為/_ =丄廣^(SDD-r^naf_廠樹 )·好()· SDD-r^a ^ 2)o [SDD-roSm(eo-0)]2 cosa^Fy^SDD2+r2-2r. SDDsma其中，f Ov θ0)為所述重建圖像中極坐標為Ov 00)的點的重建圖像數(shù)據(jù)；P (r，θ) 為所述待成像物體上極坐標為(r，θ)的點的扇束投影數(shù)據(jù)； rn· SDDco^Wn-O) ,V — _^_v uy__L /7 ·產(chǎn)+OD . . 0 ../o “ SDDcosa-r0 η(θ0-θ-α) 'H(r0 ~r)= ^ \ωψ2^ ω。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，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，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(U0 +η4)(ηλ -u5)(u3 -//7) + V2(//0 -U4)(U5U7 -U1U3).λ/2(//0 -/Z4Xw1 +U3-U5 -η )-2{μλ -u5)(u3 -U1)(u2 +ηβ)(ηλ -U5)(u3 -U1)+ -J^iu2 -u6)(u3u5 -U1U1) · λ/2(//2 - U6 ){μλ +U1-U3-U5)- 2{μλ - U5 )(u3 -U1)個表達式為 表達式一山表達式二 h表達式
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于， a = arctan(^) -,SDD = 7 1 7 ；其中，
8.根據(jù)權(quán)利要求7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SOD。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述模體包括第一個模體和第二個模體；
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，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X射線探測器上第k個角度處的投影坐標分別為Utlk和ulk，所述第k個角度為γ k = i3+45*k度，其中，k為O與η之間的所有整數(shù)，η為正整數(shù)，β為O度至45度之間的任一角度；則和( )可利用下列任一組關(guān)系式得到
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述模體為柱形物體或球形物體。
專利摘要本實用新型涉及一種消除CT圖像中的幾何偽影的系統(tǒng)。CT包括發(fā)射X射線的X射線源；帶動物體旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺；探測到達自身的X射線強度的X射線探測器；處理X射線探測器所探測的X射線強度從而得到待成像物體的扇束投影數(shù)據(jù)的處理裝置；該系統(tǒng)進一步包括模體；處理裝置根據(jù)得到的模體質(zhì)心在X射線探測器上的投影坐標確定X射線源的焦點、轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)中心、X射線探測器間相對位置的幾何參數(shù)，將其代入含有幾何參數(shù)的重建公式，利用重建公式來處理扇束投影數(shù)據(jù)從而得到待成像物體不包含幾何偽影的CT圖像。利用本實用新型的技術(shù)方案，能精確得到?jīng)]有幾何偽影的CT圖像。
文檔編號G06T17/00GK202049120SQ20112005563
公開日2011年11月23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)