三维锥束CT图像重建的处理系统技术方案

本发明专利技术涉及一种三维锥束ＣＴ图像重建的处理系统，包括相互连接的锥束Ｘ射线扫描装置和图像重建装置，锥束Ｘ射线扫描装置包括平台和相对设置于平台两侧的Ｘ射线源和面探测器，Ｘ射线源由互相连接的Ｘ射线发生器和准直器组成；图像重建装置包括数据采集器，与面探测器连接；中心计算机，与数据采集器连接；数个处理器，均与中心计算机连接。本发明专利技术还涉及一种三维锥束ＣＴ图像重建的处理方法，射线源发射锥束Ｘ射线，对置于平台上的待测物体进行扫描，面探测器将接收到的Ｘ射线转化为投影数据后输入数据采集器，再输入中心计算机；中心计算机将投影数据分配给不同的处理器，各自将重建后的图像发送到中心计算机合成整体图像。因此本发明专利技术的实时性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种三维锥束CT图像重建的处理系统及处理方法，尤其是一种利用多个并行处理器的三维锥束CT图像重建的处理系统及处理方法。
技术介绍
CT是英文Computerized Tomography的简写，意为计算机层析成像、计算机层析成像技术主要应用于医学临床诊断以及工业、生物、石油、物探、材料、安全等多个领域进行无损检测。X射线计算机层析成像技术从从上世纪70年代开始运用，传统CT是基于二维(平行束，扇束)成像的。三维锥束CT具有比二维XCT的扫描速度快、成像分辨率高等诸多优点。目前大多CT是断层CT，每次用X射线扫描被测物体的一个断层，建立二维图像(因此其射线利用效率低，扫描速度慢)，然后由不同断层的图像通过插值得到被测物的三维图像，这种三维图像是“伪三维图像”，其轴向分辨率远低于断层内的分辨率，难以满足对空间和时间分辨率要求较高的检测需求(如心脏扫描、化工过程等动态成像需求)。多层螺旋CT在一定程度上改善了轴向分辨率，提高了扫描速度。但随着层数增加，过程会变得很复杂，伪影也会加重。而且速度慢，实时性不好。最典型的一种三维锥束CT是三维螺旋锥束CT(常用于医学临床)。螺旋扫描(spiral CT scan，Helical CT scan)又称容积扫描(volumetric CTscan)，是指采用滑环技术，在扫描过程中X射线源和探测器连续360度旋转，X射线源连续产生锥束X射线，数据采集也随之连续进行；与此同时，病人随检查床沿纵轴方向连续移动通过扫描架，导致锥束X射线以螺旋形方式穿过病人。螺旋扫描与常规CT不同，检查床移动速度与扫描层厚可有不同的组合，这种组合以Pitch值，即螺距来表示，螺距等于X射线源旋转一周检查床(即平台)移动的距离。扫描范围为检查床每秒移动的距离与X线球管连续曝光时间之积。因此，螺距越大，每次闭气所能扫描的范围就越大。螺旋扫描的扫描速度快，可进行连续快速扫描成像，而且，可以获取容积数据，可重建出高质量的多轴面图像和三维立体图像。CT图像重建的数据庞大，每次扫描获得的大量图像和原始数据，实时性差，传输和储存能力有待提高，并且后处理费时。现有的CT图像重建均使用串行处理的方法，因此冗余数据处理非常多，图像重建的速度比较慢。串行处理无法兼顾大运算量和实时性的要求。所以如果为了重建高分辨率图像，那么计算量将非常大，串行处理的每一个模块将处理所有的投影数据，无法实现实时性；如果为了实现好的实时性，则不能处理大量的数据，不得不降低图像分辨率，因此显示效果将非常差。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有三维锥束CT图像重建的处理系统和处理方法的缺陷，提供一种三维锥束CT图像重建的处理系统和处理方法，可以既实现好的实时性，即处理速度快，又达到高的分辨率。为实现上述目的，本专利技术提供了一种三维锥束CT图像重建的处理系统，包括相互连接的锥束X射线扫描装置和图像重建装置，其中所述锥束X射线扫描装置包括一平台，用来放置被检测物体；一X射线源，包括一X射线发生器，用来产生X射线；一准直器，与所述X射线发生器相连接，用来将X射线校准为锥束X射线后进行发射；一面探测器，与所述X射线源相对设置于所述平台两侧，用来接收和检测X射线；所述图像重建装置包括 一数据采集器，与所述面探测器相连接，用来采集投影数据；一中心计算机，与所述数据采集器相连接；数个处理器，均与所述中心计算机相连接，用来处理投影数据。所述中心计算机还连接有显示器和用于监视扫描过程的视频监视器以及存储设备。本专利技术还提供了一种三维CT图像重建的处理方法，其中包括以下步骤步骤1、X射线源的X射线发生器所产生的X射线经过准直器校准为锥束X射线后发射，对置于平台上的待测物体进行扫描，透过待测物体的剩余X射线被面探测器所接收，在扫描过程中X射线源和面探测器的相对位置保持不变；步骤2、所述面探测器将接收到的X射线变为模拟信号，再转化为数字信号的投影数据后输入数据采集器；步骤3、所述数据采集器将所述投影数据采集后输入中心计算机；步骤4、所述中心计算机将该投影数据分配给不同的处理器进行图像重建处理；步骤5、所有的处理器将各自重建后的图像发送到所述中心计算机；步骤6、所述中心计算机将所有处理器重建后的图像合成为整体图像。所述对置于平台上的待测物体进行扫描具体为所述X射线源和面探测器围绕所述待测物体相对旋转；或者所述X射线源和面探测器围绕所述待测物体相对旋转，所述平台沿所述X射线源和面探测器的旋转平面的垂直方向直线运动；还可以所述X射线源和面探测器围绕所述待测物体相对旋转的同时，沿着所述X射线源和面探测器的旋转平面的垂直方向直线运动。所述步骤5中处理器进行图像重建处理具体为首先处理器将投影数据进行预处理，然后将预处理后的投影数据进行滤波处理，最后进行反投影处理得到重建后的图像；或者首先处理器将投影数据进行预处理，然后将预处理后的投影数据进行反投影处理，最后进行滤波处理得到重建后的图像。所述预处理为求导处理。因此，本专利技术三维锥束CT图像重建的处理系统及处理方法具有以下优点1、三维锥束CT图像重建的处理系统既实现了好的实时性，又实现了高的分辨率。2、三维锥束CT图像重建的处理方法的处理速度非常快，并且图像重建质量高。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术三维锥束CT图像重建的处理系统的结构示意图。图2为本专利技术三维锥束CT图像重建的处理方法的流程图。图3为本专利技术三维锥束CT图像重建的处理方法的扫描线和扫描空间的示意图。图4为本专利技术三维锥束CT图像重建的处理方法的PI线与PI参数区间示意图。图5为本专利技术三维锥束CT图像重建的处理方法的Tam-Danielsson窗示意图。图6为本专利技术三维锥束CT图像重建的处理方法的Tam-Danielsson锥束覆盖的示意图。图7为本专利技术三维锥束CT图像重建的处理方法的滤波直线的示意图。图8为本专利技术三维锥束CT图像重建的处理方法的加速比示意图。图9为本专利技术三维锥束CT图像重建的处理方法并行效率的示意图。图10为本专利技术三维锥束CT图像重建的处理方法另一实施例的示意图具体实施方式本专利技术是将图像重建的投影数据分配给不同的处理器进行并行处理，然后将各自重建的图像合成为整体图像。三维锥束CT是基于物体内部不同结构对光子的不同吸收作用形成物体的三维图像，来表征物体内部结构的。具体是，通过从多个光源处(通常形成所谓的扫描曲线)，发射锥束射线穿过待测物体，在面探测器上采集投影数据，然后由投影数据计算出表示吸收作用的图像值。从投影数据得到图像的算法称为图像重建算法。并且认为投影数据是在某个平面上采集的(不论面探测器是什么形状的)，称该平面为探测平面；称待测物体所处的空间区域为图像空间。如图1所示，为本专利技术三维锥束CT图像重建的处理系统的结构示意图，三维锥束CT图像重建的处理系统包括，相互连接的锥束X射线扫描装置1和图像重建装置2，其中锥束X射线扫描装置1包括平台10，平台10的两侧设置有X射线源11和面探测器14，X射线源11由互相连接的X射线发生器12与准直器组成13，图像重建装置2包括与所述面探测器14相连接数据采集器20，数据采集器20连接了中心计算机21，而中心计算机21则连接了数个处理器22本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维锥束ＣＴ图像重建的处理系统，包括相互连接的锥束Ｘ射线扫描装置和图像重建装置，其中所述锥束Ｘ射线扫描装置包括：一平台，用来放置被检测物体；一Ｘ射线源，包括　一Ｘ射线发生器，用来产生Ｘ射线；一准直器，与所 述Ｘ射线发生器相连接，用来将Ｘ射线校准为锥束Ｘ射线后进行发射；一面探测器，与所述Ｘ射线源相对设置于所述平台两侧，用来接收和检测Ｘ射线；所述图像重建装置包括：一数据采集器，与所述面探测器相连接，用来采集投影数据；　 　一中心计算机，与所述数据采集器相连接；数个处理器，均与所述中心计算机相连接，用来处理投影数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建生，周铁，姜明，周蜀林，孔强，郭晓虎，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]