图像数据的基于图像的运动补偿制造技术

本发明专利技术涉及图像数据运动补偿的方法。图像数据是由测量数据的空间三维重建，在辐射源和检查对象之间相对旋转运动下在角度范围内录取测量数据。角度范围包括多个子角度范围，每个子角度范围对应一个时间控制点。在迭代方法第一步骤期间确定图像数据的图像度量的至少一个值，图像度量是图像数据中运动伪影的量度。基于图像数据根据图像度量能确定图像数据运动补偿的运动场。在第二步骤中确定子图像数据，子图像数据分别对应来自子角度范围的测量数据的空间三维重建。在第三步骤中借助优化方法根据图像度量在控制点上确定图像数据的运动场，在第四步骤中将子图像数据按照运动场描述的运动进行变换。在第五步骤中通过拼合子图像数据产生新的图像数据。

【技术实现步骤摘要】
图像数据的基于图像的运动补偿
本专利技术涉及一种用于图像数据的运动补偿的方法以及计算机程序、计算机程序产 品和计算机断层造影系统。
技术介绍
计算机断层造影是主要用于医学诊断以及用于材料检查的成像方法。在计算机断 层造影中为了录取空间上三维的图像数据，辐射源以及与该辐射源一起工作的辐射探测器 围绕检查对象旋转。在旋转运动期间在一个角度范围内录取测量数据。测量数据是多个 投影，所述投影包含关于辐射通过检查对象的衰减的信息。测量数据也称为原始数据。从 这些测量数据中然后可以重建图像数据，例如借助所谓的滤波反投影或借助迭代的重建方 法。如果检查对象在录取期间运动，则在图像数据的重建中会由于运动而形成模糊和伪影。 因此一般公知的是，在断层造影录取期间的心脏运动会导致不一致和通过运动伪 影损害图像数据。由此会严重限制图像数据的临床可用性。为了避免运动伪影，在现代的 断层造影心脏成像中使用借助回顾性或前瞻性触发的、测量数据的相位相关的录取。因此 在前瞻性触发中仅录取在大约心脏的静止阶段的一定的时间间隔中的数据并且用于图像 重建。该方案的共同目标是冻结心脏运动，以减小数据不一致性和由此提高图像质量。 在部分和周期运动的对象的情况中用于提高图像质量的一种方案从文献DE 10 2011 083 643 Al公知。在那里公开了一种用于确定CT图像数据组的图像空间中的运动 场（Bewegungsfeld)的方法。在此对于预先给出的运动阶段和投影角度范围采集CT系统 的投影数据组。此外通过将利用第一分析重建算法在使用运动场的条件下运动补偿地重建 的、第一图像分辨率的CT图像数据组的、基于原始数据的或变换到图像空间中的成本函数 最小化，进行运动场的迭代确定。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，如何能够基于图像数据对运动的检查对象执行图像 数据的运动补偿。 以下描述关于要求保护的装置和关于要求保护的方法的技术问题的按照本专利技术 的解决方案。在此提到的特征、优点或替换实施方式同样也适用于其他要求保护的内容，反 之亦然。换言之，例如针对系统的具体权利要求也可以利用关于方法描述或要求保护的特 征来扩展。方法的相应功能特征在此通过相应的具体模块构造。 本专利技术涉及一种用于对运动的检查对象的图像数据进行运动补偿的方法。图像数 据是由测量数据的空间三维重建，其中在辐射源和检查对象之间相对旋转运动的情况下在 角度范围内录取测量数据。该角度范围包括多个子角度范围，其中每个子角度范围对应于 一个时间控制点。特别地，时间控制点可以是通过时间间隔定义的时刻，在该时间间隔期间 在各自的子角度范围内录取测量数据。本专利技术的核心是以下的迭代方法。在按照本专利技术的 方法的第一步骤期间确定对于图像数据的图像度量L的至少一个值，其中图像度量是对于 图像数据中运动伪影的量度。专利技术人现在已经认识到，基于图像数据地根据图像度量可以 确定用于图像数据的运动补偿的运动场S，其中运动场是按照对于图像数据的运动的量度。 为此在第二步骤中确定子图像数据，其中子图像数据分别对应于来自于子角度范围的测量 数据的空间三维重建。在第三步骤中借助优化方法根据图像度量在控制点上确定图像数据 的运动场S，从而在第四步骤中可以将子图像数据按照通过运动场描述的运动进行变换。在 第五步骤中通过将子图像数据拼合产生新的图像数据。迭代方法的这些步骤一直进行，直 到达到中断标准。新的图像数据通过被变换的子图像数据的变换被运动补偿并且相对于初 始的图像数据具有改善的图像质量。通过按照本专利技术基于图像地进行该方法，与其他基于 原始数据的方法相比，需要更小的计算开销并且可以特别地在所谓的工作站上和独立于重 建计算机进行。由此证明按照本专利技术的方法是对于临床实践特别实用的。 按照本专利技术的另一方面，角度范围是对于断层造影完整的重建所需的最小角度范 围。在这样的情况中，角度范围通过18(F+q>给出，其中φ说明扇形角度，也就是在径向方向 上通过辐射源发射的辐射扇形的开口角度。 按照本专利技术的另一方面，通过首先进行图像数据到频率域的傅里叶变换，然后借 助滤波函数掩模图像数据并且借助傅里叶变换又将掩模的频谱转换到空间域，确定子图像 数据。本专利技术的该方面的优点是，子图像数据的确定可以利用小的计算开销实现并且无需 访问原始数据。 按照本专利技术的另一方面，分别借助图像数据的正投影和对应于子角度范围的一部 分投影后的图像数据的然后的反投影来确定子图像数据。本专利技术的该方面也可以利用小的 计算开销进行并且无需访问原始数据。 按照本专利技术的另一方面，在迭代方法执行期间和/或之后，借助运动场进行图像 数据的正投影以及然后的运动补偿的反投影。在该方面中尽可能无失真地进行图像数据的 运动补偿，从而实现特别高的图像质量。 按照本专利技术的另一方面，图像数据是分割的检查对象的图像数据。由此可以仅分 割在图像数据中的如下区域，该区域的运动应当被校正，从而图像度量是对于待校正的运 动的特别有说服力的量度。此外图像数据然后包括更少的像素或体素，从而待处理的数据 量被减小并且按照本专利技术的方法可以更快并且利用更小的计算开销进行。 按照本专利技术的另一方面，检查对象包括心脏的至少一个部分和/或至少一个冠状 动脉。在心脏或冠状动脉的成像中运动补偿是特别有意义的，因为涉及快速运动的检查对 象并且为了解释心脏或冠状动脉的图像数据而期望特别高的空间和时间分辨率。 按照另一方面进行分别对于来自于图像数据的各个截面图的图像度量的值的确 定。因为图像度量对于在其录取区域中实际上发生运动的那个截面图是特别有说服力的。 由此对于各个截面图的图像度量的值的确定通常比对于整组图像数据的图像度量的单个 值的确定对运动伪影更敏感。 按照本专利技术的另一方面，图像度量是图像数据的熵、正性（PoshiviUit )、可压缩 性或总变化。因为这些参数分别是对于运动伪影的良好量度。 按照本专利技术的另一方面为了确定运动场的优化方法是梯度下降方法，其中梯度 5L(s)/ds是基于图像地被确定。 按照本专利技术的另一方面，将用于子图像数据的变换的运动场在控制点之间插值。 由此可以对于大数量时间点确定运动场，从而可以以特别精确的方式实现图像数据或子图 像数据的变换。 本专利技术还涉及一种具有程序代码的计算机程序，用于当计算机程序在计算机上执 行时，执行所有按照本专利技术的方法步骤。借助按照本专利技术的计算机程序可以快速、可靠和可 重复地执行按照本专利技术的方法。 此外本专利技术涉及一种以机器可读的载体形式的计算机程序产品，在其上可调用地 存储了按照本专利技术的计算机程序。计算机程序在机器可读的载体上的存储允许以技术简单 的方式和可重复地在不同的计算机上执行按照本专利技术的方法。 本专利技术同样涉及一种用于图像处理的计算机，包括用于存储计算机程序的存储器 以及用于执行存储的计算机程序的处理器，其中在存储器上存储了计算机程序，当计算机 程序在计算机上执行时，其执行按照本专利技术的方法。 本专利技术还涉及一种计算机断层造影系统，包括辐射源以及与辐射源共同工作的辐 射探测器，构造为用于在辐射源和检查对象之间相对旋转运动的情况下在角度范围内采集 测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对运动的检查对象的图像数据(F)进行运动补偿的方法，其中，所述图像数据(F)是由测量数据(MEAS)的空间三维重建(RECON)，其中，在辐射源(2)和检查对象之间相对旋转运动的情况下在角度范围(Ω)内录取所述测量数据(MEAS)，其中，所述角度范围(Ω)包括多个子角度范围，其中每个子角度范围(ω_j)对应于一个时间控制点(t_j)，其中，所述方法包括以下步骤：(i)确定对于图像数据(F)的图像度量(L)的至少一个值，其中，所述图像度量(L)是对于图像数据(F)中运动伪影的量度，(ii)确定子图像数据(f_j)，其中，所述子图像数据(f_j)分别对应于来自于子角度范围(ω_j)的测量数据的空间三维重建，(iii)借助优化方法根据所述图像度量(L)在控制点(t_j)上确定图像数据(F)的运动场(s)，其中，所述运动场(s)是对于图像数据(F)的运动的量度，(iv)将所述子图像数据(t_j)按照通过所述运动场(s)描述的运动进行变换，(v)通过将所述子图像数据(f_j)拼合产生新的图像数据(F)，其中，迭代地一直进行步骤(i)至(v)，直到达到中断标准。

【技术特征摘要】
2013.08.30 DE 102013217351.21. 一种用于对运动的检查对象的图像数据（巧进行运动补偿的方法， 其中，所述图像数据（巧是由测量数据（MEA巧的空间H维重建（RECON)，其中，在福 射源（2)和检查对象之间相对旋转运动的情况下在角度范围（Q)内录取所述测量数据 (MEAS)，其中，所述角度范围（Q)包括多个子角度范围，其中每个子角度范围（《」'）对应 于一个时间控制点（t」）， 其中，所述方法包括W下步骤： (i) 确定对于图像数据（巧的图像度量（L)的至少一个值，其中，所述图像度量（L)是 对于图像数据（F)中运动伪影的量度， (ii) 确定子图像数据其中，所述子图像数据（f_j)分别对应于来自于子角度范 围（《」）的测量数据的空间H维重建， (iii) 借助优化方法根据所述图像度量（L)在控制点（t」）上确定图像数据（巧的运 动场（S)，其中，所述运动场（S)是对于图像数据（巧的运动的量度， (iv) 将所述子图像数据（t」）按照通过所述运动场（S)描述的运动进行变换， (V)通过将所述子图像数据（f_j)拼合产生新的图像数据巧)， 其中，迭代地一直进行步骤（i)至（V)，直到达到中断标准。2. 根据权利要求1所述的方法， 其中，所述角度范围是对于断层造影地完整的重建所需的最小角度范围。3. 根据权利要求1或2所述的方法， 其中，借助W下步骤确定所述子图像数据（f_j): -图像数据（巧到频率域的傅里叶变换， -借助滤波函数来掩模图像数据（巧的频谱， -将掩模后的频谱转换到空间域的傅里叶变换。4. 根据权利要求1或2所述的方法， 其中，分别借助图像数据（巧的正投影W及对应于子角度范围（《」）的一部分投影后 的图像数据（F)的然后的反投影，来确定所述子图像数据5. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括： (Vi)借助所述运动场...

【专利技术属性】
技术研发人员：T奥尔门丁格，H布鲁德，T弗洛尔，C罗科尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE