一种自适应插值方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及医疗设备领域，特别是一种自适应插值方法。所述方法包括：一个位置传感器对X射线球管的位置进行采样，以获取X射线球管旋转速度信息；根据所述旋转速度信息来设定一插值系数，以使两次连续读片间的角度间隔保持不变；根据所述插值系数按如下公式来计算每次读片时X射线球管的投影角度：αv＝ξ(t)*360，其中ξ(t)为插值系数，t为某次读片的时间点，α(v)为该次读片时X射线球管的投影角度，αv为在时间点t时X射线球管的投影角度。本发明专利技术还提供一种自适应插值装置。本发明专利技术的方法和装置相比现有技术能降低产品成本，提高成像质量和投影角度计算的准确率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗设备领域，特别是一种自适应插值方法和装置。
技术介绍
在X射线计算机断层成像(Computed Tomography,CT)设备中，通常有两种方法来测量或计算X射线球管的投影角度。一 种是固定时间触发方法，该方法中检测器(DMS，Datameasurement system)在固定的时间间隔At内读片(reading,即采集X射线投影数据)。在该时间间隔At内，X射线球管的旋转角度称为角度间隔^，其为X射线管旋转角速度Co在间隔时间t内的积分，其中角速度《 = v/r, V为旋转速度，r为机架孔的半径。理论上旋转速度V是固定不变的，所以两次读片间的角度间隔^应该是一个常数。不过，由于机架在旋转过程中并不能保持绝对的平衡和稳定，且机架的旋转部分与静止部分间的摩擦会随着温度而变化，所以旋转速度并不是固定不变的，进而两次读片间的角度间隔也发生变化，这种变化会影响CT成像质量，如产生伪影等。当旋转速度的变化超过门限值时，图像质量就会变得很差。另一种测量或计算实际投影角度的方法是固定位置触发方法，该方法中检测器在X射线管的固定角度位置处读片。理论上，需要测量图像重建所需的全部投影角度，否则会导致图像模糊或者图像质量很差。如在高端CT设备中，利用安装在机架上的1000个以上的位置传感器来采样X射线球管的角度位置，于是检测器可以每隔360° /1000 = 0. 36°就进行一次读片，这种方式极大地减少了角度差，从而极大地改善了成像质量。不过由于设置有大量的位置传感器和复杂的信号采集和控制系统，产品成本也非常高，所以无法用于低端CT设备上。为了在产品成本过和成像质量之间寻求一个合适的平衡点，现有技术提出一种将位置传感器与固定时间触发方法相结合的方法，其采用线性插值或二次插值的方法来生成每次读片的投影角度。不过这种方法插值的准确率和对成像质量的改善是有限的，除非仍使用大量的位置传感器。申请号为201110145184. 7专利技术专利申请公开了一种用于保持扫描间隔不变的时间触发装置和方法，该申请需要改变CT设备的固件(firmware)和控制系统，如可编程计时器还是需要花费一定成本。而本申请则无需改变CT设备的固件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种自适应插值方法和装置，以计算每次读片时X射线球管的投影角度，并用较低的成本来实现使两次连续读片间的角度间隔基本不变的目的，提高投影角度计算的准确率，获得较高的成像质量。有鉴于此，本专利技术提出一种自适应插值方法，所述方法包括一个位置传感器对X射线球管的位置进行采样，以获取X射线球管旋转速度信息；根据所述旋转速度信息来设定一插值系数，以使两次连续读片间的角度间隔保持不变；根据所述插值系数按如下公式来计算每次读片时X射线球管的投影角度CIv= I (t) *360，其中I (t)为插值系数，t为某次读片的时间点，a (V)为该次读片时X射线球管的投影角度，a v为在时间点t时X射线球管的投影角度。从而在不改变及增加设备固件的情况下，用较低的成本保持两次连续读片间X射线球管的角度间隔基本不变。根据本专利技术的一个实施例，所述设定插值系数的步骤包括获取所述插值系数的基本曲线；根据所述旋转速度信息得到一个调整系数，并用该调整系数来改变所述基本曲线的频率。根据本专利技术的另一个实施例，所述获取基本曲线的步骤包括根据一个与角度间隔有关的已知变量来获取所述插值系数的基本曲线。根据本专利技术的再一个实施例,所述已知变量是机架重力弓I起的变量。 根据本专利技术的又一个实施例，所述基本曲线为一正弦曲线。根据本专利技术的又一个实施例，所述正弦曲线的初始相位和幅度是固定的，频率能根据所述机架旋转速度信息来调整。根据本专利技术的再一个实施例，所述方法进一步包括根据所述投影角度进行读片，以获取X射线投影数据。本专利技术还提供一种自适应插值装置，所述装置包括一个位置传感器，用于对X射线球管的位置进行采样，以获取X射线球管旋转速度信息；一个插值系数设定组件，用于根据所述旋转速度信息来设定插值系数，以使两次连续读片间的角度间隔保持不变；一投影角度计算组件，用于根据所述插值系数按如下公式来计算每次读片时X射线球管的投影角度= I (t)*360,其中，I (t)为所述插值系数，t为某次读片的时间点，a (v)为该次读片时X射线球管的投影角度，a v为在时间点t时X射线球管的投影角度。从而在不改变及增加设备固件的情况下，用较低的成本保持两次连续读片间X射线球管的角度间隔基本不变。根据本专利技术的一个实施例，所述插值系数设定组件包括固定模块，用于存储所述插值系数的基本曲线；可变模块，用于根据所述旋转速度信息得到一个调整系数，并用该调整系数来改变所述基本曲线的频率。根据本专利技术的一个实施例，所述装置进一步包括一读片组件，用于根据所述投影角度进行读片，以获取X射线投影数据。从上述方案中可以看出，由于本专利技术能在不改变及增加设备固件的情况下，用较低的成本保持两次连续读片间X射线球管的角度间隔基本不变，以提高成像质量；同时，本专利技术只需一个位置传感器来采样机架的旋转速度信息，相比固定位置触发方法，能大大简化数据采集系统控制电路板的结构，降低数据采集系统的成本。此外，本专利技术还能提高计算投影角度的准确率。附图说明下面将通过参照附图详细描述本专利技术的实施例，使本领域技术人员更清楚本专利技术的上述及其它特征和优点，附图中图I为本专利技术获取插值系数的示意图。图2a为本专利技术自适应插值方法得到的两次连续读片间的角度间隔与实际角度间隔的比较示意图。图2b为本专利技术自适应插值方法得到的投影角度与实际投影角度的差值经归一化处理后的不意图。图3a为采用2个位置传感器时，本专利技术自适应插值方法与线性插值、二次插值方法的得到的角度间隔的比较示意图。图3b为采用24个位置传感器时，本专利技术自适应插值方法与线性插值、二次插值方法的得到的角度间隔的比较示意图。图4为本专利技术自适应插值装置的示意图。具体实施方式 为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本专利技术进一步详细说明。本专利技术提供一种自适应插值方法和装置，以用较低的成本来实现保持两次连续读片间X射线球管的角度间隔基本不变的目的。这里，两次连续读片间的时间间隔At是不变的，其角度间隔可以经本专利技术的自适应插值方法得以校正。本专利技术自适应插值方法可以配置到设备的软件中去，这样就无需改变或增加设备的固件，从而节约成本。以下以CT设备为例进行具体说明。如
技术介绍
所述，现有技术中采用的线性插值的公式为 I — tt 一 t v =(V) + ――L OCa (v), tx<t<t2 (I)。 t j 12 12 t'其中，相邻两个位置传感器的采样时间点为t2，相应的投影角度为atl(v)、at2(v)。由于两次连续读片间的时间间隔是固定的，所以t2_ti = At，t为某次读片的时间点，是一个已知量，这样可用公式⑴计算出a (v).现有技术中提到的二次插值的公式为(t —12 )(t — ^ ){t — t. )(t -^)(t — t7)(t — to) v =-——^~Tan(v) + —^T+ -^—a, Jv) (2),(G - ,2)(,丨 ,3)(^2 - 0(,2 -^)(,3 一冬)(G _Z2)其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应插值方法，所述方法包括：一个位置传感器对X射线球管的位置进行采样，以获取X射线球管旋转速度信息；根据所述旋转速度信息来设定一插值系数，以使两次连续读片间的角度间隔保持不变；根据所述插值系数按如下公式来计算每次读片时X射线球管的投影角度：αv＝ξ(t)*360，其中ξ(t)为插值系数，t为某次读片的时间点，α(v)为该次读片时X射线球管的投影角度，αv为在时间点t时X射线球管的投影角度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田毅，王薇，张纪庄，
申请(专利权)人：上海西门子医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：