CT成像中定位物体的方法以及设备技术

提出了一种在CT成像中定位多个感兴趣物体的方法和设备。利用三幅近似垂直视角下的投影图像，实现感兴趣物体的三维空间定位。该方法对于扫描视野中存在多个感兴趣物的情况，仍然能够快速的确定CT图像中的感兴趣区物体的位置，并且无需对CT图像进行预重建，算法中也不涉及迭代步骤，方法快速、有效，能够很好地适用于工程应用。

【技术实现步骤摘要】
CT成像中定位物体的方法以及设备
本专利技术的实施例主要涉及辐射成像，更具体地，涉及在CT成像中定位物体的方法以及设备。
技术介绍
自从1972年Hounsfield专利技术了第一台CT机，CT技术给医学诊断和工业无损检测带来了革命性的影响，CT已经成为医疗、生物、航空航天、国防等行业重要的检测手段之一。随着技术的进步，CT扫描模式和成像方法也在不断地改进，三维锥束CT已经成为研究和应用的主流。X射线锥束CT已经在医学临床、安全检查、无损检测等领域得到了广泛的应用，特别是在医学临床诊断中，CT已经成为不可或缺的检查手段之一。1989年，螺旋CT开始投入医学临床应用，由于螺旋CT的巨大优势，使得它逐步替代了以前的断层CT，螺旋CT相对于断层CT的优势在于：螺旋CT可以连续不间断地采集投影数据，并通过专门设计的重建算法得到物体的三维体数据，使得CT扫描的时间大大缩短，提供了重建图像的Z轴分辨率，减少了运动伪迹。螺旋CT在临床应用中取得了巨大的成功，很快，螺旋CT使用的探测器从单层发展到双层、四层、8层、16层，并逐渐发展到32层、64层、128层，到2007年Toshiba公司已经率先推出了320层的螺旋CT。螺旋飞速发展的同时，另外一项技术也在悄然进步：平板探测器技术。不同于多层螺旋CT使用的很多独立探测器模块拼装成的阵列探测器，平板探测器直接使用整块的大面积闪烁体，后面封装大规模光敏单元阵列(例如CCD、CMOS、TFT等)，然后经过A/D转换得到X射线强度数据。平板探测器技术的发展促使一类新的锥束CT(CBCT)得以面世，使用了平板探测器的CBCT系统一般只需旋转一周即可完成较大区域(例如30cm*30cm)的CT扫描，重建出该扫描视野(FOV)范围内的三维CT图像。在安全检查和工业无损检查领域，CT技术在近年来也获得了快速的发展，例如基于双能技术安检CT由于具备了很好的区分物质的能力，已经得到了安检领域的认可，正在逐步推广；而针对工业无损检测领域的工业CT也在空间分辨率、密度分辨率方面取得了较大的进步。在对CT图像重建的过程中，如何准确地确定例如金属物体之类感兴趣物体的位置，也是一个重要的研究课题。
技术实现思路
考虑到现有技术的一个或多个问题，提出了CT成像中定位物体的方法以及设备。根据本专利技术的实施例，一种在CT成像中定位多个感兴趣物体的方法，包括步骤：利用投影合成算法从投影数据中计算出其观察方向垂直于CT断层平面的第一投影图像；在垂直于所述观察方向的锥束投影中选择两幅投影图像，即第二投影图像和第三投影图像，所述第二投影图像和所述第三投影图像基本上正交；确定多个感兴趣物体在所述第一投影图像、所述第二投影图像和所述第三投影图像中的位置；基于多个感兴趣物体在所述第一投影图像、第二投影图像和所述第三投影图像中的位置计算每个感兴趣物体在三维空间中的位置。根据本专利技术的实施例，计算第一投影平面的步骤包括：利用投影数据和雷当变换数值的关系，基于投影数据计算出与第一投影图像对应的雷当数据的偏导数；利用滤波反投影算法和所述雷当数据的偏导数计算出第一投影图像。根据本专利技术的实施例，选择两幅投影图像的步骤包括：基于所述第一投影图像选择第二投影图像和第三投影图像，以使得第二投影图像和第三投影图像中的多个感兴趣物体之间的重叠区域最小。根据本专利技术的实施例，基于所述第一投影图像选择第二投影图像和第三投影图像的步骤包括：对所述第一投影图像进行分割，得到只包含感兴趣区域信息的二值化图像；对所述二值化图像进行扇束的前向投影，得到扇束投影的正弦图，此处所用到的扇束的扇角需要等于锥束系统中心层对应光源靶点的张角；对于正弦图的每列，通过寻峰算法计算峰的个数；对于所有峰值个数等于第一投影图像中感兴趣物体个数的投影角度，选择二者之间角度为90度的投影角度，从而确定第二投影图像和第三投影图像。根据本专利技术的实施例，确定多个感兴趣物体在所述第一投影图像、所述第二投影图像和所述第三投影图像中的位置的步骤包括：在第一投影图像中对各个感兴趣物体进行分割，确定每个感兴趣物体区域在第一图像中的重心；在第二投影图像和第三投影图像中对各个感兴趣物体区域进行分割，并且确定每个感兴趣物体在第二投影图像和第三投影图像中的重心。根据本专利技术的实施例，一种在CT成像中定位多个感兴趣物体的设备，包括：利用投影合成算法从投影数据中计算出其观察方向垂直于CT断层平面的第一投影图像的装置；在垂直于所述观察方向的锥束投影中选择两幅投影图像，即第二投影图像和第三投影图像，所述第二投影图像和所述第三投影图像基本上正交的装置；确定多个感兴趣物体在所述第一投影图像、所述第二投影图像和所述第三投影图像中的位置的装置；基于多个感兴趣物体在所述第一投影图像、第二投影图像和所述第三投影图像中的位置计算每个感兴趣物体在三维空间中的位置的装置。通过上述实施例，能够从CT投影数据中确定感兴趣物体的位置。附图说明为了更好的理解本专利技术，将根据以下附图对本专利技术进行详细描述：图1是根据本专利技术实施方式的CT设备的结构示意图；图2示出了如图1所示的计算机数据处理器的结构框图；图3示出了根据本专利技术第一实施方式的控制器的结构框图；图4示出了根据本专利技术实施例的定位物体的方法过程的示意图；图5是描述CBCT系统的示意图；图6是描述通过投影数据合成俯视角平行束投影图的算法的示意图；图7示出了是定位所有备选MAP的示意图；图8是描述由俯视图选择两幅正交的水平投影图；图9示出了根据本专利技术另一实施例的消除CT成像中的伪影的方法流程图；图10示出了伪影消除的实验结果。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件”“连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。根据本专利技术的一些实施例，能够在CT成像中定位多个感兴趣物体。利用投影合成算法从投影数据中计算出其观察方向垂直于CT断层平面的第一投影图像。然后在垂直于所述观察方向的锥束投影中选择两幅投影图像，即第二投影图像和第三投影图像，所述第二投影图像和所述第三投影图像基本上正交。确定多个感兴趣物体在所述第一投影图像、所述第二投影图像和所述第三投影图像中的位置。基于多个感兴趣物体在所述第一投影图像、第二投影图像和所述第三投影本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在CT成像中定位多个感兴趣物体的方法，包括步骤：利用投影合成算法从投影数据中计算出其观察方向垂直于CT断层平面的第一投影图像；在垂直于所述观察方向的锥束投影中选择两幅投影图像，即第二投影图像和第三投影图像，所述第二投影图像和所述第三投影图像基本上正交；确定多个感兴趣物体在所述第一投影图像、所述第二投影图像和所述第三投影图像中的位置；基于多个感兴趣物体在所述第一投影图像、第二投影图像和所述第三投影图像中的位置计算每个感兴趣物体在三维空间中的位置。

【技术特征摘要】
1.一种在CT成像中定位多个感兴趣物体的方法，包括步骤：利用投影合成算法从投影数据中计算出观察方向垂直于CT断层平面的第一投影图像；在垂直于所述观察方向的锥束投影中选择两幅投影图像，即第二投影图像和第三投影图像，所述第二投影图像和所述第三投影图像正交；确定多个感兴趣物体在所述第一投影图像、所述第二投影图像和所述第三投影图像中的位置；基于多个感兴趣物体在所述第一投影图像、第二投影图像和所述第三投影图像中的位置计算每个感兴趣物体在三维空间中的位置。2.如权利要求1所述的方法，其中，计算第一投影图像的步骤包括：利用投影数据和雷当变换数值的关系，基于投影数据计算出与第一投影图像对应的雷当数据的偏导数；利用滤波反投影算法和所述雷当数据的偏导数计算出第一投影图像。3.如权利要求1所述的方法，其中，选择两幅投影图像的步骤包括：基于所述第一投影图像选择第二投影图像和第三投影图像，以使得第二投影图像和第三投影图像中的多个感兴趣物体之间的重叠区域最小。4.如权利要求3所述的方法，其中，基于所述第一投影图像选择第二投影图像和第三投影图像的步骤包括：对所述第一投影图像进行分割，得到只包含感兴趣区域信息的二值化图像；对所述二值化图像进行扇束的前向投影，得到扇束投影的正弦图，此处所用到的扇束的扇角需要等于锥束系统中心层对应光源靶点的张角；对于正弦图的每列，通过寻峰算法计算峰的个数；对于所有峰值个数等于第一投影图像中感兴趣物体个数的投影角度，选择角度差值为90度的两个投影角度，从而确定第二投影图像和第三投影图像。5.如权利要求1所述的方法，其中，确定多个感兴趣物体在所述第一投影图像、所述第二投影图像和所述第三投影图像中的位置的步骤包括：在第一投影图像中对各个感兴趣物体进行分割，确定每个感兴趣物体区域在第一投影图像中的重心；在第二投影图像和第三投影图像中对各个感兴趣物体区域进行分割，并且确定每个感兴趣物体在第二投影图像和第三投影图像中的重心。6.一种在CT成像中定位多个感兴趣物...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亮，张丽，陈志强，赵自然，邢宇翔，肖永顺，王清礼，
申请(专利权)人：清华大学， 同方威视技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11