用于计算ct扫描的重建图像中的运动向量场的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及医学图像处理领域，特别涉及一种计算CT扫描的重建图像中的运动 向量场的计算方法及装置。
【背景技术】
[0002] CT (Computed Tomography，电子计算机断层扫描）技术利用精确准直的X射线束 与灵敏度极高的探测器一同围绕被检体的某一部位作连续的断面扫描，具有扫描时间快和 图像清晰等特点，可用于多种疾病的检查。CT心脏扫描重建是目前常见的CT应用，CT扫描 仪根据被检体的心电图的指引，采用较高的转速扫描注射了造影剂的被检体的心脏，并基 于所获得的扫描数据采用重建算法重建心脏图像。
[0003] 理论上，要完全重建一幅CT扫描的图像，需要至少π+ γ (γ为扇形或锥形X射线 束的扇角）的投影角度范围。并且，在固定的投影角度范围下，越快的机架旋转速度就可以 重建出越高的时间分辨率的图像。然而，机械速度的提升是有极限的，目前现有技术中CT 心脏重建图像的时间分辨率仍然不佳且受到运动伪影严重的影响。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种用于计算CT扫描的重建图像中的运动向量场的方法及装置，通 过计算得到CT扫描的重建图像中的运动向量场，并采用运动补偿重建来获得时间分辨率 更高、运动伪影更少的图像。
[0005] 基于此，本发明提供了一种用于计算CT扫描的重建图像中的运动向量场的方法， 包括：
[0006] 依据针对CT扫描的初始重建图像中的血管中心线位置，确定需计算运动向量场 的目标区域和时间控制点；
[0007] 计算所述目标区域的运动水平参数；
[0008] 计算各所述时间控制点对应的运动向量场数值；
[0009] 确定所述目标区域的运动向量场方向；
[0010] 依据所述运动水平参数、所述运动向量场方向和各所述时间控制点对应的运动向 量场数值，计算所述目标区域的运动向量场。
[0011] 可选的，在确定所述目标区域的运动向量场方向之后，还包括：确定用于调整所述 运动向量场的大小的扩展参数；以及
[0012] 计算所述目标区域的运动向量场，包括：依据所述运动水平参数、所述运动向量场 方向、所述扩展参数和各所述时间控制点对应的运动向量场数值，计算所述目标区域的运 动向量场。
[0013] 可选的，依据所述运动水平参数、所述运动向量场方向、所述扩展参数和各所述时 间控制点对应的运动向量场数值，计算所述目标区域的运动向量场的公式为：
[0016] 其中，为时间控制点tn对应的运动向量场数值，
[0017]
为时间控制点1^对应的运动向量，所述目标区域的运动向量场包括各个 所述时间控制点对应的运动向量，
[0018] ω为所述扩展参数，
[0019] η为所述运动向量场方向，
[0020] 梦为所述运动水平参数。
[0021] 可选的，确定用于调整所述运动向量场的大小的扩展参数包括：
[0022] 依据所述运动水平参数、所述运动向量场方向和各所述时间控制点对应的运动向 量场数值，计算初始运动向量场；
[0023] 设定若干间隔相等的初始扩展参数，并计算利用各所述初始扩展参数对所述初始 运动向量场进行扩展后的扩展运动向量场；
[0024] 利用各所述扩展运动向量场对所述目标区域进行运动补偿，以重建出各所述初始 扩展参数对应的扩展图像，并计算各所述扩展图像的边界梯度标准差；
[0025] 依据各所述初始扩展参数以及与各所述初始扩展参数对应的边界梯度标准差拟 合出标准差变化曲线；
[0026] 确定所述标准差变化曲线中的边界梯度标准差最大值，并将所述边界梯度标准差 最大值对应的初始扩展参数确定为所述扩展参数。
[0027] 可选的，计算所述目标区域的运动水平参数，包括：
[0028] 计算所述目标区域的边界梯度标准差；
[0029] 依据所述边界梯度标准差和预设的阈值确定所述运动水平参数。
[0030] 可选的，计算所述目标区域的边界梯度标准差的公式为：
[0032] 其中，E (a，b)为像素点（a，b)处的边界梯度绝对值，
[0033] Δ X为X方向上的像素点采样间隔，Δ y为Y方向上的像素点采样间隔；
[0034] a表示该像素点在X方向上的索引，b为该像素点在Y方向上的索引；
[0035] f(a，b)为像素点（a，b)在所述目标区域的重建图像上的数值；
[0036] 基于所述边界梯度绝对值计算所述目标区域的边界梯度标准差。
[0037] 可选的，依据所述边界梯度标准差和预设的阈值确定所述运动水平参数的公式 为：
[0039] 其中，fa为所述预设的阈值，StdE为所述边界梯度标准差，识为所述运动水平参 数。
[0040] 可选的，计算各所述时间控制点对应的运动向量场数值，包括：
[0041] 根据获得投影数据的投影角度确定各所述时间控制点对应的投影数据范围；
[0042] 利用如下公式计算各所述时间控制点对应的投影数据相对于运动向量场的导数， 作为各所述时间控制点对应的运动向量场数值：
[0045] 其中，?表示运动向量场，
[0046] X，y为被重建点在重建图像f (L)上的空间坐标，
[0047] β为投影角度，
[0048] te表示投影角度β的投影数据的采集时刻，并且采集时刻t e位于时间控制点t η 的范围内，
[0049] ρ表示投影数据，
[0050] u，V是检测器通道和层方向的参数，
[0051] M(t，X，y，ctiX，y)为被重建点的修正后坐标值，CtiJlj为t时刻运动向量的X方向数 值，(\ y为t时刻运动向量的Y方向数值，
[0052] 为时间控制点tn对应的运动向量场数值。
[0053] 可选的，确定所述目标区域的运动向量场方向，包括：
[0054] 设定若干初始方向；
[0055] 基于各所述时间控制点对应的运动向量场数值选取若干初始方向中的任一方向 作为当前方向，计算各所述当前初始方向下的当前估计运动向量场；
[0056] 依据所述当前估计运动向量场对所述目标运动区域进行运动补偿，以重建出各所 述初始方向下的估计当前目标运动图像；
[0057] 计算各所述估计当前目标运动图像的当前边界梯度标准差；
[0058] 比较各所述估计图像的边界梯度标准差，并将最大的边界梯度标准差对应的初始 方向确定为所述目标区域的运动向量场方向。
[0059] 此外，本发明还提供一种用于计算CT扫描的重建图像中的运动向量场的装置，包 括处理器，其中所述处理器通过调用存储介质所存储的与计算CT扫描的重建图像中的运 动向量场的控制逻辑对应的机器可读指令来：
[0060] 依据针对CT扫描的初始重建图像中的血管中心线位置，确定需计算运动向量场 的目标区域和时间控制点；
[0061] 计算所述目标区域的运动水平参数；
[0062] 计算各所述时间控制点对应的运动向量场数值；
[0063] 确定所述目标区域的运动向量场方向；
[0064] 依据所述运动水平参数、所述运动向量场方向和各所述时间控制点对应的运动向 量场数值，计算所述目标区域的运动向量场。
[0065] 可选的，所述机器可读指令还使所述处理器：
[0066] 在确定所述目标区域的运动向量场方向之后，还包括：确定用于调整所述运动向 量场的大小的扩展参数；以及
[0067] 依据所述运动水平参数、所述运动向量场方向、所述扩展参数和各所述时间控制 点对应的运动向量场数值，计算所述目标区域的运动向量场。
[0068] 可选的，依据所述运动水平参数、所述运动向量场方向、所述扩展参数和各所述时 间控制点对应的运动向量场数值，计算所述目标区域的运动向量场的公式为：
[0071] 其中，,.为时间控制点tn对应的运动向量场数值，
[0072] CvxXvr为时间控制点1^对应的运动向量，所述目标区域的运动向量场包括各个 所述时间控制点对应的运动向量，
[0073] ω为所述扩展参数，
[0074] η为所述运动向量场方向，
[0075] :臀为所述运动水平参数。
[0076] 可选的，所述机器可读指令还使所述处理器：
[0077] 依据所述运动水平参数、所述运动向量场方向和各所述时间控制点对应的运动向 量场数值，计算初始运动向量场；
[0078] 设定若干间隔相等的初始扩展参数，并计算利用各所述初始扩展参数对所述初始 运动向量场进行扩展后的扩展运动向量场；
[0079] 利用各所述扩展运动向量场对所述目标区域进行运动补偿，以重建出各所述初始 扩展参数对应的扩展图像，并计算各所述扩展图像的边界梯度标准差；
[0080] 依据各所述初始扩展参数以及与各所述初始扩展参数对应的边界梯度标准差拟 合出标准差变化曲线；
[0081] 确定所述标准差变化曲线中的边界梯度标准差最大值，并将所述边界梯度标准差 最大值对应的初始扩展参数确定为所述扩展参数。
[0082] 可选的，所述机器可读指令还使所述处理器：
[0083] 计算所述目标区域的边界梯度标准差；
[0084] 依据所述边界梯度标准差和预设的阈值确定所述运动水平参数。
[0085] 可选的，计算所述目标区域的边界梯度绝对值的公式为：
[0087] 其中，E (a，b)为像素点（a，b)处的边界梯度绝对值，
[0088] Δ X为X方向上的像素点采样间隔，Δ y为Y方向上的像素点采样间隔；
[0089] a表示该像素点在X方向上的索引，b为该像素点在Y方向上的索引；
[0090] f(a，b)为像素点（a，b)在所述目标区域的重建图像上的数值；
[0091] 基于所述边界梯度绝对值计算所述目标区域的边界梯度标准差