对用CT仪记录的原始图象进行射束硬化校正的方法技术

本发明专利技术涉及一种对于用ＣＴ仪记录的、按矩阵排列的象素组合成的原始图象进行射束硬化校正的方法。用这种方法，根据原始图象，通过在多个投影角度下将原始图象象素再投影求得校正数据，在对每个投影角度再投影时将原始图象的象素与一个阈值相比较，并仅对原始图象中象素值大于阈值的那些象素进行再投影；使用校正数据以由原始图象求得校正图象。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对用CT仪记录的、按矩阵排列的象素组合成的原始图象进行射束硬化校正的方法，它的步骤是根据原始图象通过在多个投影角度下将原始图象象素再投影求得校正数据，在对每个投影角度再投影时，将原始图象的象素与一个阈值相比较，及使用校正数据以由原始图象求得校正图象。
技术介绍
这样的方法有例如已由US6 035 012及US4 217 641公知的。由于真实物体的射线衰减性能的光谱相关性，在多色的X射线的情况下将会观察到由被穿透物体透射出的X射线的平均能量向较高的能量值偏移。该效应被称为“射束硬化”。在物体的重现图象中通过相对于理论情况的灰度值偏移可观察到线性的、与光谱相关的射线衰减。这尤其是通过具有高核电荷数及高密度的材料(例如骨头)引起的重现图象中的灰度值偏移-或射束硬化虚象-使重现后的图象干扰对图象的正确判断，并可能在最坏的情况下导致做检查的医生对图象的错误解释。进行射束硬化校正至少可部分地排除这种虚象。在本文开头所述类型的公知方法中在进行整个象素矩阵的再投影前，对于各个投影角度，将那些低于阈值的象素置零。对于再投影基本上考虑使用两种方法-反向傅里叶重现方法这里将可逆地进行原始图象的图象重现的完整的积分变换(见US4,616,318)。该算法，尤其是对由重现核(Rekonstruktionskern)，如Cupping校正等引起的效果进行校正。另一方面，反向傅里叶重现方法的复杂性相当高，以致在实际中不能实时地使用。-射线跟踪算法这里根据原始图象的象素矩阵通过线性积分的近似计算来直接确定相应的平行投影。射线跟踪算法被分为两类(a)象素截获方法，及(b)向前投影方法(VPM)。这两种方法在这样的意义上是象素驱动的不指定投影射线，而是将象素坐标作为对衰减作用估值的原点。因此可以不考虑重现核的影响。然而这表明，当使用无Cupping校正的核时，第一图象的重现是不必要的。以下作为象素取向算法的例子来概述由T.M.Peters提出的，在“计算断层造影法中的快速后投影及再投影算法”(IEEE Trans.Nucl.Sci.，vol.NS-28，第3641-3647页，1981年)中所述的VPM方法。由一个具有N×N个正方形象素的原始图象出发，如果b是一个象素的边长，则在一个具有轴x及y的直角坐标系中得到象素(n，n’)的中心坐标xn＝nb，yn′＝n’b。一组给定的平行射线由相对一个固定选择的参考轴如y轴的角度θ来确定。因此象素(n，n’)与原点(＝象素(0，0))的距离由下式给出t＝xncosθ+yn′sinθ。如果平行射线间的距离为a，则所选择的象素(n，n’)在射线K及K+1之间有K≤t/a＜K+1。为了判定象素值Pn，n′是以何种方式影响衰减积分的，按如下计算权重αk＝t/a-K(0≤αk＜1)，并得到对相邻射线的影响S(K)→S(K)+(1-αk)Pn，n′，S(K+1)→S(K+1)+αkPn，n′。显然，射线数目对算法的复杂性不起作用。如果Np是并行数据的投影数，则一次完整的图象重现的运行时间的数量级为Np.N2。对于VPM方法在射束硬化校正过程中的实际应用，运行时间是首要因素。优化运行时间的第一个着眼点是减小图象矩阵的规模，这相当于减小图象中包含的最大频率。这导致对比度的“衰减”，这仅在一定的范围内是允许的，因为为了达到实用的结果，在校正过程中一定骨密度的精确度的数量级不必要处于象素大小的数量级。在图象的大小以倍数c线性缩小时，基于象素取向花费的计算时间以倍数c2减小。能够减少计算时间的一般措施被描述在Dieberger，A.发表的杂志文章“源的优化”(第3部分，c’t，第3期，1991年，第302-312页)中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，这样构成在开始部分所述的方法，即在不减小图象矩阵的情况下，也可减少运行时间。本专利技术的目的通过一种对用CT仪记录的、按矩阵排列的象素组合成的原始图象进行射束硬化校正的方法来实现，该方法具有以下步骤-根据原始图象通过在多个投影角度下将原始图象象素再投影求得校正数据，其中在对每个投影角度再投影时，将原始图象的象素与一个阈值相比较，并且仅对原始图象中象素值大于阈值的那些象素进行再投影，及-使用校正数据以由原始图象求得校正图象。本专利技术利用这种情况，对通过硬化材料衰减影响的估值仅涉及图象中大于阈值的象素，即那些象素值，亦即CT数大于所涉及的材料的阈值的象素。在扫描骨骼的情况下，例如在头骨基部区域，根据经验对少于原始图象象素20％的象素作射束硬化校正是比较理想的。因此，根据本专利技术在求得校正数据时仅涉及到在再投影时原始图象中的这些象素，即仅对于其象素值大于阈值的这些象素进行再投影就足够了。这样做由于只需考虑较少的象素而使再投影过程所用的时间得到优化，并且不会降低所产生的数据、尤其是并行数据的质量。根据本专利技术的第一变型采取在再投影期间对于每个投影角度求得那些象素值大于阈值的原始图象中的象素。在此情况下，对每个投影的图象矩阵的线性变址，其连续循环的下标变化为从1到N2。由于对每个象素直接确定其象素值是否大于阈值，相对原来花费时间的步骤、如象素的两维坐标的重组，在这里仅需对象素值大于阈值的象素进行。设α是对投影有用的部分象素、即原始图象中象素值大于阈值的象素相对于所有象素数目的比，则相对花费时间的步骤上得到的加速的倍数为α-1。但由于循环运算的开销，即用于求得象素值小于阈值的象素所需的运行时间，使得这种理论上可能的加速在总体上是无法实现的。如果根据本专利技术的一种特别有利的实施形式，在对原始图象再投影前求得并存储那些象素值大于阈值的象素，并对再投影的每个投影角度使用已存储的象素，则可以得到与理论值α-1非常接近的加速，因为用于对象素值大于阈值的相关象素的再投影所需的额外的运行时间，仅是一次地求得相关象素所需的时间。对于每个投影角度的再投影的实际循环的下标变化为从1到α·N。在实际中，由于执行所述操作是在电子计算装置的高速缓冲存储器中进行存取，这种加速甚至可大于α-1。在这里，根据本专利技术的另一优选变型中采用将原始图象中象素值大于阈值的象素存储在一个数组中，该数组对于每个象素值大于阈值的象素含有其象素中点坐标及象素值。这种方法与根据本专利技术的一个实施相比，也提供了一种将相关象素值存储在数组中的方法，该数组含有相关象素的线性下标及象素值，并优化了运行时间，因为用于再投影所需的相关象素的两维坐标仅需被计算一次。附图说明本专利技术的一个实施例被表示在概要的附图中。附图所示为图1一个部分以透视图，部分以框图表示的适于实施本专利技术的方法的CT仪的示图，图2图1中CT仪的一个纵剖面图，及图3及4说明本专利技术方法的作用的剖面图。具体实施例方式在图1及2中表示出适于实施本专利技术的第三代多层CT仪。其中用1总地表示测量装置，它具有一个用2总地表示的X射线源，它具有在其源前面附近的射线光阑3(图2)；及一个由按多行及列排列的，多个检测元件(其中一个在图1中用4表示)组成的多个平面阵列的检测系统5，该系统具有一个在检测器前面附近的射线光阑6(图2)。以具有射线光阑3的X射线源2为一方面，以具有射线光阑6的检测系统5为另一方面，它们被用图2中所示的方式彼此相对地设置在一个转动框架7上，即在CT仪工作中由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对用ＣＴ仪记录的、按矩阵排列的象素组合成的原始图象进行射束硬化校正的方法，它具有以下步骤： －由原始图象出发，通过在多个投影角度下对原始图象象素的再投影求得校正数据，在对每个投影角度再投影时将原始图象的象素与一个阈值相比较，并仅对原始图象中其象素值大于阈值的那些象素进行再投影，及 －使用校正数据，以由原始图象求得校正图象。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷纳劳帕克，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]