螺旋计算机断层成像的制作方法_3

文档序号:9510007阅读:来源:国知局
r. average) " UI元件将多个帧一起平均成单一投影,从而减少噪音。此外,常规CT扫描 设置界面150可包括用于启动CT扫描的按钮154和用于启动工业CT系统10的校准过程 的另一按钮156。此外,常规CT扫描设置界面150包括下拉框158,所述下拉框158用于控 制在CT扫描中获取的射线照片的像素位深。常规CT扫描设置界面150还包括文本框160, 所述文本框160用于输入旋转平台16在CT扫描期间旋转通过的度数范围。所述度数范围 可大于或等于0。在一些情况下,所述度数范围可大于360度。此外,常规CT扫描设置界面 150包括文本框162,所述文本框162用于输入从数据获取系统28开始编号在CT扫描期间 获取的射线照片起的起始编号。所述射线照片的编号可用来后续对在CT扫描期获取的个 别射线照片的指代。常规CT扫描设置界面150还可提供用于获取(快照)成像系统当前 位置的屏幕快照或者记录在一段时间内成像视窗的一系列屏幕快照(视频)的UI元件。
[0043] 如上文所指示的,图3C是示意图,示出根据本公开的一种或多种技术的另一示例 性常规(即,非旋式)CT扫描设置界面170。可通过选择复选框172中的标签"VorteX"来 显示图3C中的螺旋扫描设置界面。用户可在"扫描高度"输入栏中输入线性移动的范围。 可使用"扫描设置"下拉元件176来选择扫描类型。扫描设置下拉元件176中的选项可包 括快速扫描、中速扫描或者精细扫描,这反映了扫描时间与质量的折衷。所述扫描设置选择 可与扫描高度组合来自动地选择其它扫描相关参数。当用户输入扫描高度和设置时,数据 获取系统28可接收用户输入的关于所述扫描参数的指示。
[0044] 数据获取系统28可输出图3D的扫描设置界面200,以响应于接收到用户输入的选 择常规CT扫描设置界面150中的螺旋扫描复选框154和/或高级复选框156,或者常规CT 扫描设置界面170中的复选框172和/或高级复选框178的指示来进行显示。根据本公开 的一种或多种技术,用户可在高级菜单中输入少量扫描参数,诸如线性平台扫描范围(即, 线性扫描范围)和任选地通过每一旋式旋转线性移动的范围,以及旋转次数。线性扫描范 围参数在图3D的实例中被指示为"零件高度(part height)"。当用户输入此扫描参数时, 数据获取系统28可接收用户输入的关于所述扫描参数的指示。
[0045] 计算系统22可执行数据获取控制程序,来基于这些用户输入和其它几何参数(诸 如,X射线源光点直径、探测器像素大小、放大倍数等等)自动地优化关键的图像获取参数 (诸如,投影总数、角距、线性运动和旋转运动的相对速率)。此图像获取参数在本文中还可 被称作"数据获取参数"。可用一组专用的数学算法来执行此优化,所述专用数学算法例如 计算防止欠采样伪影(artefact)和适应用户的获取时间预算所必需的投影数目。
[0046] 以此方式,此计算装置可使用一种或多种算法来至少部分地基于线性扫描范围确 定一种或多种附加的数据获取参数,以及可至少部分地基于此一种或多种附加的数据获取 参数来配置X射线成像系统获取射线照片。在一个实例中,数据获取系统26可接收用户输 入参数,所述用户输入参数仅由线性扫描范围和时间比质量扫描设置构成。在该实例中,数 据获取系统26使用算法来确定附加的数据获取参数,诸如投影数目、跳帧数、螺距和旋转 次数。
[0047] 因为相较于常规CT设置,旋式CT输入更复杂并且一些关键输入参数可较不直观, 所以具有此类优化系统来减少用户工作可有助于使此技术实用,对于跨越较宽的分辨率和 视野范围的多尺度X射线成像系统来说尤其如此。
[0048] 例如,在图3D的实例中,数据获取系统28可接收用户在栏202中输入的关于零件 高度的指示。所述零件高度可指示测试中的零件(例如,样本)的高度(或者长度)。作 为响应,数据获取系统28可至少部分地基于所述零件高度,在旋式CT扫描设置界面200中 显示的其它值,诸如螺距,来计算螺旋组的数目、每组的旋转次数、每次旋转的投影数目、每 一投影的高度差、每一投影的角度差、指示每一螺旋组所应用的经滤波加权的设置比例、CT 扫描中的总高度差、CT扫描中的总旋转度数、在CT扫描期间样本的总旋转次数,以及在CT 扫描期间获取的投影(例如,射线照片)的总数。数据获取系统28可接收用户输入的关于 螺旋组高度和在CT扫描期间的旋转次数的指示,并且可使数据获取系统28更新其参数计 算。螺旋组包括螺旋中的大量连续旋转,所述螺旋的投影射线照片具有例如50%的竖直重 叠。螺旋组高度是螺旋组的竖直长度。当用户输入所述扫描参数时,数据获取系统28可接 收用户输入的关于所述扫描参数的指示。除了在旋式CT扫描设置界面200中输入的值之 外,数据获取系统28还可使用在常规CT扫描设置界面150中输入的值来计算在图3D中示 出的扫描汇总参数。以此方式,用户无需人工计算或者输入这些参数;而是根据扫描高度和 每一投影的高度来计算扫描汇总参数,诸如投影总数。
[0049] 如上文所指示的,图3E是示意图,示出根据本公开的一种或多种技术的另一示例 性旋式CT扫描设置界面230。旋式CT扫描设置界面230在某些方面类似于图3D的旋式 CT扫描设置界面200,但是还包括大量不同的特征。
[0050] 数据获取系统28可输出图3E的扫描设置界面200,以响应于接收到用户输入的 选择常规CT扫描设置界面150中的螺旋扫描高级复选框166,或者常规CT扫描设置界面 170中的复选框172和/或高级复选框178的指示来进行显示。根据本公开的一种或多种 技术,用户可在高级对话框中输入少量扫描参数,诸如线性平台的扫描范围(即,线性扫描 范围)、螺旋组高度236,以及旋转次数238。线性扫描范围参数在图3E的实例中被指示为 "扫描高度"元件232。
[0051] 在图3E的实例中,数据获取系统28可至少部分地基于所述扫描高度、螺距、螺旋 组高度和/或旋转次数,来计算螺旋组数目、每组的旋转次数、每次旋转的投影数目、每一 投影的高度差、每一投影的角度差、CT扫描中的总高度差、CT扫描中的总旋转度数、在CT扫 描期间样本的总旋转次数,以及在CT扫描期间获取的投影(例如,射线照片)的总数。
[0052] 图4A-4E示出了根据本公开的一种或多种技术,使用旋式CT技术和常规CT技术 扫描的测试结构的示例性图像。通过使用FH)探测器,用以如上所述算法优化的参数来获 取数据。常规CT图像仅显示整个结构的较小区域。为了获得完整结构,可执行大量此类扫 描,然后在后处理中数字地缝合。与此相反,旋式CT图像是在单个循环中获取的。所述旋 式CT数据还显示出相较于常规CT更高的对比度和分辨率,以及更少的伪影。
[0053] 图4A是示意图,示出使用旋式CT获得的示例性三维结构的容积再现。图4B是示 意图,示出图4A的三维结构的第一示例性横截面图像。图4C是示意图,示出图4A的三维 结构的第二示例性横截面图像。图4D是示意图,示出图4A的三维结构的第三示例性横截 面图像。换言之,使用旋式CT获得的三维结构被作为容积再现示出于图4A中,并且其横截 面图像是在图4B、图4C和图4D中沿着三根轴示出的。
[0054] 图4E是示意图,示出图4A的三维结构的示例性横截面图像。换言之,为了进行比 较,常规容积CT的结果示出于图4E中。常规CT图像中的伪影在图4E中示出的重构区域的 顶部和底部处最显著,在所述顶部和底部处图像以高锥角暴露于X射线。此类伪影可尤其 常见于含有与旋转轴垂直对准的基本上平坦的结构的结构。虽然在常规CT扫描期间这些 暴露角是固定的,但是随着线性平移平台20的平移,所述角度的螺旋扫描次序可改变。因 此,这些高角度伪影的影响可通过滤波投影射线照片而被减少或者消除。因此,数据获取系 统26的一个或多个处理器(图1)可配置用于对所获取的射线照片执行数字滤波计算,从 而减少与X射线束的特定锥角(例如,高锥角)相关联的伪影。可取决于样本类型而使用 若干可能的滤波器。
[0055] 例如,数据获取系统26的一个或多个处理器可配置用于对所获取的射线照片执 行数字滤波计算,所述数字滤波计算包括高斯型数字滤波器。换言之,数据获取系统26可 使用高斯型数字滤波器来滤波每一射线照片。在该实例中,经加权的背投影滤波函数,诸如 高斯型函数
可用于以平滑改变的方式给出对小角度切面的更大加权, 其中
如在图5的实例中所指示的。因此,图5是根据本公开 的一种或多种技术的加权背投影函数构建方式的概念图解。
[0056] 在另一实例中,数据获取系统26可使用阶梯函数数字滤波器来滤波每一所获取 的射线照片。阶梯函数可以特定的角度形成锐截止。因此,数据获取系统26的一个或多个 处理器可配置用于执行数字滤波计算,所述数字滤波计算包括阶梯函数数字滤波器。
[0057] 图6是流程图
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