三维锥束CT图像重建的处理系统技术方案

本实用新型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，其中所述锥束Ｘ射线扫描装置包括放置被检测物体的平台；Ｘ射线源；接收和检测Ｘ射线的面探测器，与所述Ｘ射线源相对设置于所述平台两侧；所述Ｘ射线源，包括产生Ｘ射线的Ｘ射线发生器；用来将Ｘ射线校准为锥束Ｘ射线后进行发射的准直器，与所述Ｘ射线发生器相连接；所述图像重建装置包括用来采集投影数据的数据采集器，与所述面探测器相连接；中心计算机，与所述数据采集器相连接；数个用来处理投影数据的处理器，均与所述中心计算机相连接。因此本实用新型专利技术既可以实现好的实时性，即处理速度快，又达到高的分辨率。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种三维锥束CT图像重建的处理系统，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。
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图像重建系统均使用串行处理，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
本技术的目的是克服现有三维锥束CT图像重建的处理系统的缺陷，提供一种三维锥束CT图像重建的处理系统，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。因此，本技术三维锥束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。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本技术三维锥束CT图像重建的处理系统的结构示意图。图2为本技术三维锥束CT图像重建的处理方法的流程图。图3为本技术三维锥束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为本技术三维锥束CT图像重建的处理系统的处理方法的PI线与PI参数区间示意图。图5为本技术三维锥束CT图像重建的处理系统的处理方法的Tam-Danielsson窗示意图。图6为本技术三维锥束CT图像重建的处理系统的处理方法的Tam-Danielsson锥束覆盖的示意图。图7为本技术三维锥束CT图像重建的处理系统的处理方法的滤波直线的示意图。图8为本技术三维锥束CT图像重建的处理系统的处理方法的加速比示意图。图9为本技术三维锥束CT图像重建的处理系统的处理方法并行效率的示意图。图10为本技术三维锥束CT图像重建的处理系统的处理方法另一实施例的示意图具体实施方式本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22-1至22-n、显示器23、视频监视器24和存储设备，常用的存储设备为磁带机25。平台10用来放置被测物体3，可以竖直直线运动(也可以做水平)运动，X射线源11产生和发射锥束X射线。X射线源11和面探测器14相对固定设置在平台10的两侧，方向相对，可以同时围绕平台10旋转，当X射线源11产生的X线穿过被测物体3，透过被测物体3的剩余射线为面探测器14所接收，面探测器14对X射线高度敏感，可以将收集到的X射线转化为模拟信号，再转化为数字信号的投影数据，由数据采集器20收集投影数据并发送与中心计算机21，中心计算机21将这些投影数据分配给并行的各个处理器22-1至22-n，由这些处理器分别各自重建部分图像，最后由中心计算机21合成最终的重建图像，合成的图像在显示器23上进行显示，而视频监视器可以检测扫描过程，重建的图像可以储存于磁带机25的磁带中。三维锥束CT重建从原理上可分为三类精确重建，近似重建，迭代算法。本技术适用于前两类。下述提到的重建统指这两类。图像重建基于相应的重建公式。重建公式都以连续模型表示，但图像重建的实际实现要求离散化的投影数据和图像空间。1、投影数据的离散化在探测平面的一个或多个区域中，选择一些离散点采集投影数据。2、图像空间的离散化在图像空间中，选择一些离散点作为像素，这些像素的图像值正是图像重建所要求解的目标。上述离散化处理称为采样。重建主要包括两种处理，滤波和反投影。1、滤波滤波处理可以本文档来自技高网...

【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，其特征在于所述锥束Ｘ射线扫描装置包括：　　　　一放置被检测物体的平台；　　　　一Ｘ射线源，包括　　　　一产生Ｘ射线的Ｘ射线发生器；　　　　一用来将Ｘ射线校准为锥束Ｘ射线后进行发射的准直器，与所述Ｘ射线发生器相连接；　　　　一接收和检测Ｘ射线的面探测器，与所述Ｘ射线源相对设置于所述平台两侧；　　　　所述图像重建装置包括：　　　　一用来采集投影数据的数据采集器，与所述面探测器相连接；　　　　一中心计算机，与所述数据采集器相连接；　　　　数个用来处理投影数据的处理器，均与所述中心计算机相连接。

【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：实用新型
国别省市：11[中国|北京]