计算断层摄影成像方法及系统技术方案

一种计算断层摄影成像方法，包括：获取表示使用未对准的断层摄影成像装置所获得的对象的二维投影图像的投影数据；并且，对投影数据进行处理以生成未对准数据，未对准数据表示量化所述断层摄影成像装置的各个未对准的一个或多个值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种计算断层摄影成像方法和系统，并且具体涉及一种对断层摄影成像装置或系统的未对准进行校正或者补偿的计算断层摄影成像方法和系统。
技术介绍
术语计算断层摄影术(CT)通常涉及如下处理，通过该处理，可以根据表示对象各几何投影的相应的一组图像来计算本质上表示感兴趣的物理对象的内部结构的任意期望视图的一个或更多个图像。为了获得对象的投影图像，断层摄影成像装置需要(i)用于探测对象的粒子源或电磁辐射源、(ii)用于测量所得到的探测对象的相互作用的检测器、以及(iii)用于改变源/检测器部件与对象之间的相对取向(orientation)的器件。因此，构成图像组的投影图像表示在源/检测器部件与对象之间的各个相对取向处获得的探测对象相互作用的测量值。·通常，将这些方向选择为使得源和检测器相对于对象遵循一定的轨迹，轨迹取决于源与检测器之间的几何形状。这样的轨迹的示例包括圆形轨迹、螺旋形轨迹和鞍形轨迹。一旦生成了一组在各个不同的相对取向处的二维投影图像，则对这些图像应用重建算法，以生成在本文中被称为断层照片的相应的数据组，以用三维空间来表示对象的外部和内部结构特征。通过将断层照片用作输入，可以使用显示软件以基本上用户期望的任何方式对对象进行可视化，包括如旋转的半透明对象、沿任意方向穿过对象的静态和动态切片等。这样的“重建”图像在本文中被称为断层摄影图像。计算断层摄影术的具体困难在于，重建算法假定上述断层摄影成像装置或系统的三个部件极好地相互对准。实际上，具体地，对于以微米或纳米尺寸来对特征进行成像而言，即使三个部件会对准，这种情况也是很少见的。在这种情况下，实验被称为‘未对准’，使得重建三维断层摄影图像总体或局部表现为“模糊”或“焦点未对准”。已经进行了各种尝试来克服这些难点。在A. V. Bronnikov的VirtualAlignment of χ-ray cone-beam tomography system using two calibration aperturemeasurements, Opt. Eng. 38 (2)，381-386 (1999)中，使用特别制造的校准孔来替代感兴趣的实际对象或样品，并且，使用圆锥形X射线波束来生成孔的投影图像，以进行孔的相反对准。接着，可以对这些图像进行处理，以确定旋转轴的横向未对准和旋转未对准。一旦以这种方式进行了测量，则可以将这些未对准用于修改感兴趣的实际样品的投影图像，以在对已修改的图像应用标准重建算法之前对未对准进行补偿。替选地，如 M. Karolczak 等人的 Implementation of a cone-beamreconstruction algorithm for the single_circIe source orbit withembedded misalignment correction using homogeneous coordinates, Med.Phys. 28(10)，2050-2069，2001中所描述的，可以将所测量的未对准用作用于校正某些形式的未对准的已修改重建算法的输入。然而，现有的用于对断层摄影这种未对准进行校正或补偿的方法由于其精度和适用性而受到了限制。因此，期望提供一种能够解决现有技术的一个或更多个困难或者至少能够提供有用的替选方案的计算断层摄影成像方法和系统。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种计算断层摄影成像方法，包括获取(access)表示使用未对准的断层摄影成像装置所获得的对象的二维投影图像的投影数据；以及 对所述投影数据进行处理，以生成未对准数据，所述未对准数据表示量化所述断层摄影成像装置的各个未对准的一个或多个值。该方法可以包括根据未对准数据处理投影数据，以生成其中断层摄影成像装置的一个或更多个未对准已经基本上被校正了的对象的断层照片。该方法可以包括根据未对准数据处理投影数据，以生成表示其中断层摄影成像装置的一个或更多个未对准已经基本上被校正了的对象的投影图像的已修改投影数据。处理投影数据可以包括处理投影数据，以针对断层摄影成像装置的至少一个未对准的各个试验值生成试验重建断层摄影横截面图像；处理试验重建断层摄影图像，以生成试验重建断层摄影图像的各个质量评估结果；以及对于断层摄影成像装置的至少一个未对准中的每个未对准，基于试验值和相应的质量评估结果来确定最佳地估计未对准的相应值。试验重建断层摄影横截面图像是通过以下方式来生成的对于断层摄影成像装置的旋转轴和源使用固定的空间位置和取向，并且修改所述投影图像，以模拟改变所述断层摄影成像装置的检测器的空间位置和/或取向的影响。对投影数据进行处理可以包括处理投影数据，以针对相应的断层照片的多个不同切片中的每个切片生成试验重建断层摄影横截面图像。切片可以表示正交的空间取向。切片可以表示所有三个正交的空间取向。投影数据可以是沿着扫描轨迹来获取的，该扫描轨迹涉及对象围绕旋转轴的旋转，并且对投影数据进行处理包括处理投影数据，以生成至少一个不与该旋转轴正交的试验重建断层摄影横截面图像。每个未对准值可以通过选择所述未对准的试验值中提供最佳质量的一个试验值来确定，或者可以基于所述试验值和相应的质量评估结果通过内插来确定。最佳地估计每个未对准的值是以迭代的方式确定的，当确定所述值的精度小于O. 5个体素时,迭代终止。投影数据的处理包括对基于所述未对准的值的不同组合生成的重建断层摄影横截面图像的质量进行评估，并且基于所述评估选择所述组合中的一个组合。所选择的组合是提供最高质量的重建断层摄影图像的组合。重建断层摄影图像的质量可以使用基于重建断层摄影图像的空间信息的重建断层摄影图像的锐度的测量值来评估的。每个重建断层摄影图像的锐度是使用通过差分滤波器处理的图像的值的大小来评估的，或者是使用通过对图像应用数学变换而生成的高频变换系数的大小来评估的。每个图像的锐度可以根据图像来直接计算，并且不同于图像熵，图像熵仅为图像柱状图分析，因此忽略了图像的所有空间信息。可以选择未对准值的组合，以维持恒定的放大率。否则，放大率的变化可以影响所确定的锐度测量值，而实际上不影响图像的视觉锐度。每个未对准的初始估计值可以通过使用下采样投影图像以较低的空间分辨率扫描参数空间来获得，接着，可以使用分辨率逐渐增高的图像来精化(refine)所述估计值，直到获得了最终的全分辨率估计值。对象的二维投影图像可以沿着通过将旋转和平移组合而产生的扫描轨迹来获得，使得二维投影图像表示与对象有关的完整信息。扫描轨迹可以是螺旋形或者近似螺旋形。 本专利技术还提供了一种存储有计算机可执行指令的计算机可读存储介质，计算机可执行指令被配置为用于执行上述方法中的任一方法。本专利技术还提供了一种存储有计算机程序产品的计算机可读存储介质，该计算机程序产品被配置为用于执行上述方法中的任一方法。本专利技术还提供了一种被配置成执行上述方法中的任一方法的计算断层摄影成像系统。本专利技术还提供了一种计算断层摄影成像系统，包括数据分析部件，数据分析部件被配置成接收表示使用未对准的断层摄影成像装置所获得的对象的二维投影图像的投影数据；对投影数据进行处理，以生成未对准数据，所述未对准数据表示量化所述断层摄影成像装置的各个未对准的一个或多个值；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.13 AU 20109001041.一种计算断层摄影成像方法，包括 获取表示使用未对准的断层摄影成像装置所获得的对象的二维投影图像的投影数据；以及 对所述投影数据进行处理，以生成未对准数据，所述未对准数据表示量化所述断层摄影成像装置的各个未对准的一个或多个值。2.根据权利要求I所述的方法，包括根据所述未对准数据处理所述投影数据，以生成其中所述断层摄影成像装置的一个或多个未对准已经基本上被校正了的所述对象的断层照片。3.根据权利要求I或2所述的方法，包括根据所述未对准数据处理所述投影数据，以生成表示其中所述断层摄影成像装置的所述一个或更多个未对准已经基本上被校正了的所述对象的投影图像的已修改的投影数据。4.根据权利要求I至3中任一项所述的方法，其中，对所述投影数据进行处理包括 处理所述投影数据，以针对所述断层摄影成像装置的至少一个未对准中的各个试验值生成试验重建断层摄影横截面图像； 处理所述试验重建断层摄影图像，以生成所述试验重建断层摄影图像的各个质量评估结果；以及 对于所述断层摄影成像装置的所述至少一个未对准中的每个未对准，基于所述试验值和相应的质量评估结果来确定最佳地估计所述未对准的相应值。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述试验重建断层摄影横截面图像是通过以下方式来生成的对于断层摄影成像装置的旋转轴和源使用固定的空间位置和取向，并且修改所述投影图像，以模拟改变所述断层摄影成像装置的检测器的空间位置和/或取向的影响。6.根据权利要求I至5中任一项所述的方法，其中，对所述投影数据进行处理包括处理所述投影数据，以针对相应的断层照片的多个不同切片中的每个切片生成试验重建断层摄影横截面图像。7.根据权利要求I至6中任一项所述的方法，其中，所述投影数据是沿着扫描轨迹来获取的，所述扫描轨迹涉及所述对象围绕旋转轴的旋转，并且对所述投影数据进行处理包括处理所述投影数据，以生成至少一个不与所述旋转轴正交的试验重建断层摄影横截面图像。8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述切片表示正交的空间取向。9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中，所述切片表示所有三个正交的空间取向。10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其中，每个未对准值是通过选择所述未对准的试验值中提供最佳质量的一个试验值来确定的，或者是基于所述试验值和相应的质量评估结果通过内插来确定的。11.根据权利要求6至10中任一项所述的方法，其中，最佳地估计每个未对准的值是以迭代的方式确定的，当确定所述值的精度小于0. 5个体素时，迭代终止。12.根据权利要求I至11中任一项所述的方法，其中，所述投影数据的处理包括对基于所述未对准的值的不同组合生成的重建断层摄影横截面图像的质量进行评估，并且基于所述评估选择所述组合中的一个组合。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所选择的组合是提供最高质量的重建断层摄影图像的组合。14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，重建断层摄影图像的质量是使用所述重建断层摄影图像的空间信息来评估的。15.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·莫里斯·金斯顿，亚德里恩·保罗·谢泼德，特龙·卡尔斯坚·瓦尔斯洛特，沙恩·杰米·莱瑟姆，亚瑟·萨克拉里乌，
申请(专利权)人：澳大利亚国立大学，
类型：发明
国别省市：