专利名称：一种消除ct图像中的几何伪影的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及CT应用领域，特别是涉及一种消除CT图像中的几何伪影的方法和系统。
背景技术：
CT (X射线计算机断层成像，computed tomography)是一种重要的无损检测技术，它的工作原理为利用不同物体对X射线的吸收和透过率的不同，用X射线源发射X射线穿透物体，然后用灵敏度极高的探测器对穿透物体后的X射线强度进行检测，由处理装置对 获取的强度数据进行处理，就可以得到物体的断面或立体图像，通过观察该图像，就可以了解物体内部的结构。在医学领域，利用CT对人体进行检测，就可以得到人体受检查部位的断面或立体图像，进而发现体内任何部位的细小病变。但是，作为一种利用X射线进行检测的仪器，其各构件之间的位置关系必须精确满足一定的条件，例如，为了防止出现由CT构件的几何参数误差所引起的CT图像的几何伪影，必须使CT构件满足理想的几何成像关系，即支撑待成像物体的转轴必须与探测器所在直线平行，该转轴在探测器上的投影点必须位于探测器的中心，X射线源和转轴所在的平面必须与探测器所在平面垂直，另外，在检测中还需要精确已知X射线源焦点到待成像物体的质心的距离以及X射线源焦点到探测器的距离。然而实际使用的CT很难保证满足上述条件，由此产生的几何参数误差导致用CT得到的图像有几何伪影，这大大降低了 CT图像的分辨率，也影响了对CT图像的正确判读，进而影响了对病情的判断。现有技术是用手动方式调节CT中的某些构件，依靠对CT图像质量的主观判断来消除CT图像中的几何伪影的，这种校正方式比较粗糙，主要依靠调节人员的经验来判断校正效果，因而校正质量没有保证，还可能会发生因为调节失误而误差加大且无法复原的情况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种消除CT图像中的几何伪影的方法和系统，能精确得到没有几何伪影的CT图像。本发明解决上述技术问题的技术方案如下一种消除CT图像中的几何伪影的方法，该方法包括对模体进行CT扫描，获得所述模体的质心在CT探测器上的投影坐标；根据所述模体的质心在CT探测器上的投影坐标，确定几何参数，并将所述几何参数代入重建公式，其中，所述几何参数为用于确定CT中的X射线源焦点、转台旋转中心、CT探测器之间相对位置的几何参数；对待成像物体进行CT扫描，得到所述待成像物体的扇束投影数据；利用所述重建公式处理所述待成像物体的扇束投影数据，得到所述待成像物体的CT图像数据，则以所述待成像物体的CT图像数据为灰度的CT图像中没有几何伪影。
本发明的有益效果是本发明中，由于用CT扫描的方式得到模体的质心在CT探测器上的投影坐标，根据该投影坐标即可确定出几何参数，这些几何参数可以用于确定CT中的X射线源焦点、转台旋转中心、CT探测器之间的相对位置，这样，将这些参数代入重建公式，然后用重建公式对待成像物体的扇束投影数据进行处理，用所得到的待成像物体的CT图像数据作为CT图像的灰度，即可精确消除CT图像中的几何伪影，得到没有几何伪影的CT图像；另外，该方法不需人工参与，因而也消除了人工调节误差的存在以及人工误差无法复原的可能性。在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进进一步，对模体进行CT扫描，获得所述模体的质心在CT探测器上的投影坐标的方法为对模体进行CT扫描，得到所述模体的投影数据； 用图像处理方法从所述模体的投影数据中获得所述模体的质心在CT探测器上的投影坐标。进一步，所述模体的质心在CT探测器上的投影坐标包括所述模体的质心在CT探测器上n个不同角度的投影坐标，其中，n为正整数，所述模体的质心在CT探测器上第k个角度处的投影坐标为uk, k为不小于零的整数,所述第k个角度为Yk= P+45*k度，3为0度至45度之间的任一角度。进一步，所述几何参数包括转台旋转中心在CT探测器上的投影点与CT探测器的中心点之间的距离h、中心射线与CT探测器所在直线的夹角a、转台旋转中心在CT探测器上的投影点与X射线源焦点之间的距离SDD，其中，所述中心射线为穿过所述转台旋转中心的X射线。进一步，所述重建公式为
r, a X I f2^ (SDD-Y0Smaf < + . m u( 、SDD-r sin a
=~-1 P(r,0) H(ro-r) drdO
2 ,0 [SDD - r。sin((90 - 0)] cos 4SDD2 + r2 - 2r SDD sin 其中，f(rQ，9 0)为所述重建图像中极坐标为(rQ，0。)的点的重建图像数据；p (r，
0)为所述待成像物体上极坐标为(r，0)的点的扇束投影数据；
r0 SDD cos(0o - 9)Y0 - SDDco^a_r^m^_9_a^ + 'H (r0 _ r) = [ I Ylnmij^dco。进一步，h为利用以下四个表达式中的任一个计算得到的h，或为利用以下四个表达式中的任意两个以上所计算得到的h的平均值，所述四个表达式为表达式^~- h —(以。+&4)(&1 ~^5)(^3 —以7) + ^^(以0 ~Ua^U5U1 — /Z1ZZ3)
^[2(Uq — )(^ +- 2(u^ — z/5)(z/3 —//7)表达式- h — ("2 + 况6 X况I -况5 X况3 -"7)+ ^/^("2 - "6)(况3"5 ~ ^7)
>/2 (z/2 — )(^ + Uj — -U^j- 2(u^ — z/5)(z/3 —//7)表达式二 h —(况1 + 况5)(况0 -况4 X况2 -况6)-^^(况I -况5 X况2 况4 ~ ^0^6 )
(u^ — )(z/2 + //4 — —况6) — 2(Wq — U4 )(z/2 — )
表达式四
权利要求
1.一种消除CT图像中的几何伪影的方法，其特征在于，该方法包括 对模体进行CT扫描，获得所述模体的质心在CT探测器上的投影坐标； 根据所述模体的质心在CT探测器上的投影坐标，确定几何参数，并将所述几何参数代入重建公式，其中，所述几何参数为用于确定CT中的X射线源焦点、转台旋转中心、CT探测器之间相对位置的几何参数； 对待成像物体进行CT扫描，得到所述待成像物体的扇束投影数据；利用所述重建公式处理所述待成像物体的扇束投影数据，得到所述待成像物体的CT图像数据，则以所述待成像物体的CT图像数据为灰度的CT图像中没有几何伪影。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，对模体进行CT扫描，获得所述模体的质心在CT探测器上的投影坐标的方法为 对模体进行CT扫描，得到所述模体的投影数据； 用图像处理方法从所述模体的投影数据中获得所述模体的质心在CT探测器上的投影坐标。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述模体的质心在CT探测器上的投影坐标包括所述模体的质心在CT探测器上n个不同角度的投影坐标，其中，n为正整数，所述模体的质心在CT探测器上第k个角度处的投影坐标为uk，k为不小于零的整数，所述第k个角度为Yk= P+45*k度，P为O度至45度之间的任一角度。
4.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述几何参数包括转台旋转中心在CT探测器上的投影点与CT探测器的中心点之间的距离h、中心射线与CT探测器所在直线的夹角a、转台旋转中心在CT探测器上的投影点与X射线源焦点之间的距离SDD，其中，所述中心射线为穿过所述转台旋转中心的X射线。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述重建公式为
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，h为利用以下四个表达式中的任一个计算得到的h，或为利用以下四个表达式中的任意两个以上所计算得到的h的平均值，所述四个表达式为表达式一
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，a和SDD分别通过以下方法得到
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述几何参数进一步包括转台旋转中心与X射线源焦点之间的距离SOD。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述模体包括第一个模体和第二个模体；则SOD通过以下方法得到
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,第一个模体的质心和第二个模体的质心在CT探测器上第k个角度处的投影坐标分别为Utlk和Ulk，第k个角度为Yk= P+45*k度，其中，k为0与n之间的所有整数，n为正整数，@为0度至45度之间的任一角度；则(^,^)和(If)可利用下列任一组关系式得到
11.一种消除CT图像中的几何伪影的系统，所述CT包括用于发射对待成像物体进行CT扫描所用的X射线的X射线源、带动待成像物体旋转的转台、探测到达自身的X射线的强度的CT探测器、对所述CT探测器探测到的X射线的强度进行处理从而得到所述待成像物体的扇束投影数据的处理装置，所述X射线源具有焦点，其特征在于，该系统进一步包括模体； 所述X射线源用于，发射对模体进行CT扫描的X射线； 所述转台用于，带动模体旋转； 所述处理装置用于，对所述CT探测器探测到的X射线的强度进行处理，得到所述模体的质心在所述CT探测器上的投影坐标；根据所述模体的质心在CT探测器上的投影坐标，确定几何参数，并将所述几何参数代入重建公式，其中，所述几何参数为用于确定X射线源焦点、转台旋转中心、CT探测器之间相对位置的几何参数；利用所述重建公式处理所述待成像物体的扇束投影数据，得到所述待成像物体的CT图像数据；以所述待成像物体的CT图像数据为灰度形成没有几何伪影的CT图像。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述处理装置用于，对所述CT探测器探测到的X射线的强度进行处理，得到所述模体的投影数据；用图像处理方法从所述模体的投影数据中得到所述模体的质心在CT探测器上的投影坐标。
13.根据权利要求11或12所述的系统，其特征在于，所述模体的质心在CT探测器上的投影坐标为所述模体的质心在CT探测器上n个不同角度的投影坐标，其中，n为正整数； 所述模体的质心在CT探测器上第k个角度处的投影坐标为uk，k为不小于零的整数，所述第k个角度为Yk= P+45*k度，P为0度至45度之间的任一角度。
14.根据权利要求11或12所述的系统，其特征在于，所述几何参数包括转台旋转中心在CT探测器上的投影点与CT探测器的中心点之间的距离h、中心射线与CT探测器所在直线的夹角a、转台旋转中心在CT探测器上的投影点与X射线源焦点之间的距离SDD，其中，所述中心射线为穿过所述转台旋转中心的X射线。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述几何参数进一步包括转台旋转中心与X射线源焦点之间的距离S0D。
全文摘要
本发明涉及一种消除CT图像中的几何伪影的方法和系统。该方法包括对模体进行CT扫描，获得模体的质心在CT探测器上的投影坐标；根据模体的质心在CT探测器上的投影坐标，确定几何参数，将几何参数代入重建公式，其中，几何参数可确定CT中的X射线源焦点、转台旋转中心、CT探测器之间的相对位置；对待成像物体进行CT扫描，得到待成像物体的扇束投影数据；利用重建公式处理待成像物体的扇束投影数据，得到待成像物体的CT图像数据，进而得到以待成像物体的CT图像数据为灰度的CT图像。利用本发明的技术方案，能精确得到没有几何伪影的CT图像。
文档编号A61B6/03GK102652674SQ20111005199
公开日2012年9月5日 申请日期2011年3月4日 优先权日2011年3月4日
发明者张慧滔, 张朋, 王亮 申请人:首都师范大学