层析图像处理设备和方法以及非暂时性记录介质与流程

本公开涉及一种层析图像处理设备、层析图像处理方法以及包括用于执行层析图像处理方法的指令的计算机程序产品。

背景技术：

医学成像设备可被用于获得示出对象的内部结构的图像。医学成像设备可以是捕捉并处理在身体内部的结构、组织、液体流动等的细节的图像并且向用户显示图像的非侵入性检查设备。用户(例如，医师)可使用从医学成像设备输出的医学图像对患者的状况和疾病进行诊断。

计算机断层扫描(ct)设备是用于通过利用x射线照射患者使对象成像的设备的示例。ct设备是一种医学成像设备或层析成像设备。与普通x射线设备相比，ct设备能够提供对象的横截面图像并且可在不叠加相邻结构的情况下表现对象的内部结构，例如，器官(诸如，肾、肺等)。由于这些优点，ct设备被广泛用于疾病的精确诊断。

技术实现要素：

提供了一种用于提供通过降低使用部分图像重建技术产生的层析图像中的噪声而获得的图像的方法和设备。

另外的方面将在下面的描述中被部分地阐明，并且部分地从该描述将是显而易见的，或者可通过呈现的实施例的实践被获知。

根据本公开的一方面，一种层析图像处理设备包括：数据获取接口，被配置为获取原始数据；存储器；以及至少一个处理器，被配置为：从存储器获得与x射线产生器的第一旋转周期的部分角度范围相应的第一部分重建图像；从在x射线产生器的第二旋转周期的部分角度范围中获取的部分原始数据产生第二部分重建图像，其中，第一旋转周期的部分角度范围与第二旋转周期的部分角度范围相应；基于第一部分重建图像和第二部分重建图像产生第三部分重建图像；将第三部分重建图像存储在存储器中；并且基于存储在存储器中的包括第三部分重建图像的多个部分重建图像产生结果图像。

所述多个部分重建图像可分别与彼此之间具有相同角度间隔的多个角度范围相应，与所述多个部分重建图像相应的所述多个角度范围的总和可与所述结果图像的角度范围相应，并且所述至少一个处理器还可被配置为通过将所述多个部分重建图像求和产生所述结果图像。

存储器可包括以先进先出(fifo)模式进行操作的队列存储器、以及与用于存储预定数量的所述多个部分重建图像的容量相应的存储空间，并且所述预定数量可以是用于产生所述结果图像的所述多个部分重建图像的数量。

存储器可被配置为基于第三部分重建图像被输入而删除第一部分重建图像。

所述至少一个处理器还可被配置为：将第一部分重建图像与第二部分重建图像进行配准；并且通过使用配准之后的第二部分重建图像和第一部分重建图像产生第三部分重建图像。

所述至少一个处理器还可被配置为通过对第一部分重建图像和第二部分重建图像执行平均合成产生第三部分重建图像。

所述结果图像可包括金属对象。

所述至少一个处理器还可被配置为：从第一部分重建图像提取第一非金属区域并且从第二部分重建图像提取第二非金属区域；将第一非金属区域与第二非金属区域合成；并且通过使用第二部分重建图像以及通过合成获得的图像产生第三部分重建图像。

所述至少一个处理器还可被配置为：检测第一部分重建图像和第二部分重建图像中的运动信息；并且基于运动值大于或等于预定参考值，将第二部分重建图像存储在存储器中。

所述至少一个处理器还可被配置为：获取指示第一部分重建图像与第二部分重建图像之间的运动的运动信息；并且基于所述运动的运动值大于或等于预设参考值，通过将第一部分重建图像与第二部分重建图像加权平均产生第三部分重建图像，其中，第一部分重建图像的权重比第二部分重建图像的权重低。

原始数据可包括关于移动的身体部位的图像数据，并且所述至少一个处理器还可被配置为：基于移动的身体部位的运动信息，对第一部分重建图像中的移动的身体部位的运动进行补偿；并且基于经过补偿的第一部分重建图像和第二部分重建图像产生第三部分重建图像。

所述至少一个处理器还可被配置为执行计算机断层扫描(ct)透视扫描。

第一旋转周期的部分角度范围可比所述结果图像的角度范围小。

根据本公开的一方面，一种层析图像处理方法包括：获取原始数据；从存储器获得与x射线产生器的第一旋转周期的部分角度范围相应的第一部分重建图像；从在x射线产生器的第二旋转周期的部分角度范围中获取的部分原始数据产生第二部分重建图像，其中，第一旋转周期的部分角度范围与第二旋转周期的部分角度范围相应；基于第一部分重建图像和第二部分重建图像产生第三部分重建图像；将第三部分重建图像存储在存储器中；并且基于存储在存储器中的包括第三部分重建图像的多个部分重建图像产生结果图像。

所述多个部分重建图像可分别与彼此间具有相同角度间隔的多个角度范围相应，与所述多个部分重建图像相应的所述多个角度范围的总和可与所述结果图像的角度范围相应，并且产生所述结果图像的步骤可包括通过将所述多个部分重建图像求和产生所述结果图像。

存储器可包括以先进先出(fifo)模式进行操作的队列存储器并且包括与用于存储预定数量的所述多个部分重建图像的容量相应的存储空间，并且所述预定数量可以是用于产生所述结果图像的所述多个部分重建图像的数量。

存储器可被配置为基于第三部分重建图像被输入而删除第一部分重建图像。

根据本公开的一方面，一种非暂时性记录介质在其中存储有程序指令，其中，所述程序指令在被处理器运行时使处理器执行层析图像处理方法，其中，所述层析图像处理方法包括：获取原始数据；从存储器获得与x射线产生器的第一旋转周期的部分角度范围相应的第一部分重建图像；从在x射线产生器的第二旋转周期的部分角度范围中获取的部分原始数据产生第二部分重建图像，其中，第一旋转周期的部分角度范围与第二旋转周期的部分角度范围相应；基于第一部分重建图像和第二部分重建图像产生第三部分重建图像；将第三部分重建图像存储在存储器中；并且基于存储在存储器中的包括第三部分重建图像的多个部分重建图像产生结果图像。

根据本公开的一方面，一种用于执行计算机断层扫描(ct)透视扫描的层析图像处理设备包括：数据获取器，被配置为获取原始数据；存储器；以及至少一个处理器，被配置为：从在x射线产生器的一个旋转周期的间隔中获取的部分原始数据产生中间结果图像；并且通过将中间结果图像与存储在存储器中并且与x射线产生器的至少一个先前旋转周期相应的先前结果图像合成，产生新结果图像。

所述至少一个处理器还可被配置为：从存储器获得与x射线产生器的所述至少一个先前旋转周期的部分角度范围相应的第一部分重建图像；从在x射线产生器的所述一个旋转周期的部分角度范围中获取的部分原始数据产生第二部分重建图像，其中，所述至少一个先前旋转周期的部分角度范围与所述一个旋转周期的部分角度范围相应；通过使用第一部分重建图像和第二部分重建图像产生第三部分重建图像；将第三部分重建图像存储在存储器中；并且基于存储在存储器中的包括第三部分重建图像的多个部分重建图像产生中间结果图像。

附图说明

通过结合附图进行的以下描述，本公开的特定实施例的以上和其他方面、特征和优点将更加明显，其中：

图1示出根据实施例的计算机断层扫描(ct)系统的结构；

图2示出根据实施例的通过使用ct透视对对象进行扫描的处理；

图3是根据实施例的层析图像处理设备的结构的框图；

图4是根据实施例的层析图像处理方法的流程图；

图5示出根据实施例的获取原始数据的处理；

图6示出根据实施例的基于第一部分重建图像和第二部分重建图像产生结果图像的处理；

图7示出根据实施例的执行配准与合成的处理；

图8示出根据实施例的将新部分角度重建(par)图像与现有par图像合成的处理；

图9是根据实施例的将部分重建图像配准并合成的处理的流程图；

图10是根据实施例的将部分重建图像配准并合成的方法的流程图；

图11示出根据实施例的用户界面(ui)视图；

图12示出根据实施例的ui视图；

图13示出根据实施例的将中间结果图像与现有结果图像合成的处理；以及

图14示出当使用在没有运动的情况下获取的模拟数据时根据实施例的方法与现有技术的方法相比的效果。

具体实施方式

解释本公开的原理并且公开实施例，使得本范围对于本公开所属领域的普通技术人员是清楚的。公开的实施例可具有各种形式。

贯穿本公开，表述“a、b或c中的至少一个”指示仅a、仅b、仅c、a和b两者、a和c两者、b和c两者、a、b和c中的全部或者它们的变型。

贯穿本说明书，相同的附图标号或字符表示相同的元件。在本说明书中，未解释实施例的所有元件，但将不会描述本公开的技术领域中的通用事项或者实施例之间的冗余事项。这里使用的术语“模块”或“单元”可使用软件、硬件或固件中的至少一个或组合被实现，并且根据实施例，多个“模块”或“单元”可使用单个元件被实现，或者单个“模块”或“单元”可使用多个单元或元件被实现。现在将参照附图更充分地描述本公开的操作原理和本公开的实施例。

在本说明书中，图像可包括通过医学成像设备(诸如，计算机断层扫描(ct)设备、磁共振成像(mri)设备、超声成像设备或x射线设备)获得的医学图像。

贯穿本说明书，术语“对象”可指将被成像的事物，并且可包括人类、动物或者人类或动物的一部分。例如，对象可包括身体的一部分，例如器官、体模等。

在本说明书中，“ct系统”或“ct设备”可指被配置为在绕相对于对象的至少一个轴旋转时发射x射线并且通过检测x射线拍摄对象的系统或设备。

在本说明书中，“ct图像”可指从通过经由检测随着ct系统或设备绕着相对于对象的至少一个轴旋转而发射的x射线来拍摄对象获得的原始数据构建的图像。

图1示出根据实施例的ct系统100的结构。

ct系统100可包括机架110、台体105、控制器130、存储器140、图像处理器150、输入接口160、显示器170和通信接口180。

机架110可包括旋转框架111、x射线产生器112、x射线检测器113、旋转驱动器114和读出装置115。

旋转框架111可从旋转驱动器114接收驱动信号并且绕旋转轴(ra)旋转。

防散射格栅116可被布置在对象与x射线检测器113之间，并且可使大部分初级辐射透过并使散射的辐射减弱。对象可位于在ct扫描期间可移动、倾斜或旋转的台体105上。

x射线产生器112从高电压产生器(hvg)接收电压和电流以产生并发射x射线。

ct系统100可被实现为包括一个x射线产生器112和一个x射线检测器113的单源ct系统，或者可被实现为包括两个x射线产生器112和两个x射线检测器113的双源ct系统。

x射线检测器113检测已经穿过了对象的辐射。例如，x射线检测器113可通过使用闪烁体、光子计数检测器等检测辐射。

驱动x射线产生器112和x射线检测器113的方法可根据用于对象的扫描的扫描模式而变化。根据x射线检测器113移动的路径，可将扫描模式分类为轴向扫描模式和螺旋扫描模式。此外，根据发射x射线的时间间隔，可将扫描模式分类为前瞻性模式和回顾性模式。

控制器130可控制ct系统100的每个组件的操作。控制器130可包括存储器和处理器，其中，存储器被配置为存储用于执行功能的程序或数据，处理器被配置为处理程序代码或数据。控制器130可以以至少一个存储器和至少一个处理器的各种组合被实现。处理器可根据ct系统100的操作状态产生或删除程序模块，并且处理程序模块的操作。

读出装置115接收由x射线检测器113产生的检测信号并且将检测信号输出到图像处理器150。读出装置115可包括数据获取系统(das)115-1和数据发送器115-2。das115-1使用至少一个放大电路将从x射线检测器113输出的信号放大，并且输出放大的信号。数据发送器115-2使用诸如多路复用器(mux)的电路将在das115-1中放大的信号输出到图像处理器150。根据切片厚度或切片的数量，由x射线检测器113采集的多条数据中的仅一些数据可被提供给图像处理器150，或者图像处理器150可选择所述多条数据中的仅一些数据。

图像处理器150从由读出装置115获得的信号(例如作为被处理之前的数据的纯数据)获得断层扫描数据。图像处理器150可对获得的信号进行预处理，将获得的信号转换成断层扫描数据，并且对断层扫描数据进行后处理。图像处理器150可执行这里描述的处理中的一些处理或全部处理，并且由图像处理器150执行的处理的类型或顺序可根据实施例而变化。

图像处理器150可对由读出装置115获得的信号执行预处理，诸如，校正信道之间的灵敏度不规则性的处理、校正信号强度的快速减弱的处理或者校正由于x射线吸收材料而引起的信号损失的处理。

根据实施例，图像处理器150可执行用于重建层析图像的处理中的一些处理或全部处理，从而产生断层扫描数据。根据实施例，断层扫描数据可以是已经经历反向投影的数据的形式，或者是层析图像的形式。根据实施例，可由外部装置(诸如，服务器、医学设备或便携式装置)对断层扫描数据执行另外的处理。

原始数据是与已经穿过对象的x射线的强度相应的数据值的集合，并且可包括投影数据或正弦图。通过经由使用关于发射x射线的角度的信息对原始数据执行反向投影来获得已经经历反向投影的数据。通过使用包括原始数据的反向投影的图像重建技术获得层析图像。

存储器140是用于存储与控制相关的数据、图像数据等的存储介质，并且可包括易失性存储介质或非易失性存储介质。

输入接口160从用户接收控制信号、数据等。显示器170可显示指示ct系统100的操作状态的信息、医学信息、医学图像数据等。

ct系统100包括通信接口180并且可经由通信接口180连接到外部装置，诸如，服务器、医学设备和便携式装置(智能电话、平板个人计算机(pc)、可穿戴装置等)。

通信接口180可包括能够与外部装置通信的一个或更多个组件。例如，通信接口180可包括短距离通信模块、有线通信模块和无线通信模块。

根据实施例，ct系统100在ct扫描期间可以使用或者可以不使用造影剂，并且可被实现为连接到其他设备的装置。

图2示出根据实施例的通过使用ct透视对对象进行扫描的处理。

根据实施例，在用户230对对象220执行外科手术或医学手术时，可与以上描述的ct系统100相应的ct系统100a重建并提供实时ct图像210。用户230可通过在他或她期望的时间点执行ct扫描接收实时ct图像210。实时ct图像210可经由显示器170被提供。在医学手术期间，用户230可通过使用输入接口(例如，图1的输入接口160)中的各种输入装置控制ct扫描处理和台体105的移动。为了实现这一点，输入接口160可包括踏板、按钮、摇杆、转盘、按键、触摸屏、触摸板、滚轮等。例如，输入接口160可包括第一踏板和第二踏板，并且用户230可通过按压第一踏板控制ct系统100a执行ct扫描并且通过按压第二踏板移动台体105。ct系统100a可在第一踏板被向下按压时执行ct扫描并且可在第一踏板未被向下按压时不执行ct扫描。关于ct扫描的进展的信息可经由显示器170被提供。

根据实施例，ct系统100a可用于执行ct透视。ct透视可用于监视外科手术器械240的插入，其中，外科手术器械240可以是引导活检手术、颈神经根阻滞等所需的。例如，为了从肝脏250提取组织，用户230可将实时ct图像210用作将外科手术器械240插入到肝脏250中的引导。在这种情况下，因为用户230可实时地检查外科手术器械240在患者内部的位置，所以为用户230提供接近实时的图像反馈可能是重要的。为了实现这一点，根据实施例，ct透视可使用不同于现有ct重建技术的动态图像重建算法。动态图像重建是可在连续扫描期间从在角度范围内获得的原始数据连续地重建图像的方法。在这种情况下，从在所述角度范围内获取的原始数据重建的部分重建图像被用于图像重建。部分重建图像仅具有关于特定角度范围的信息，因此仅提供在特定方向上的关于对象的信息。在ct透视手术中，在用户230将外科手术器械240插入到患者的身体中的同时执行扫描例如约5秒至约660秒，与现有ct扫描相比，用户230和患者两者可能接收过量的累积辐射剂量。因此，可按照在普通ct扫描中使用的剂量的约六分之一至约三分之一的剂量执行ct透视。这导致低的图像质量。

根据实施例，使用部分重建图像产生ct图像，并且通过使用在ct扫描的先前周期内获得的部分重建图像提高新的部分重建图像的信噪(snr)比。因此，可提高ct图像的图像质量和snr。

图3是根据实施例的层析图像处理设备300的结构的框图。

根据实施例，层析图像处理设备300可包括数据获取接口310、处理器320和存储器330。

层析图像处理设备300可以以ct系统、通用计算机、便携式终端或一体机的形式被实现。例如，便携式终端可被实现为智能电话、平板个人计算机(pc)等。例如，ct系统可被实现为图1的ct系统100或图2的ct系统100a。

数据获取接口310通过对对象进行扫描获取原始数据。原始数据可与投影数据或正弦图相应。根据实施例，在ct系统中，原始数据是通过在前瞻性模式下对对象进行扫描而获取的。

根据实施例，数据获取接口310可与用于通过经由x射线对对象进行扫描获取原始数据的扫描器相应。例如，扫描器可包括参照图1描述的x射线产生器112和x射线检测器113。根据实施例，数据获取接口310可通过根据在处理器320控制之下设置的协议对对象进行扫描获取原始数据。

根据另一实施例，数据获取接口310可与从外部装置获取原始数据的通信接口或输入/输出(i/o)装置相应。外部装置的示例包括ct系统、医学数据服务器、另一用户终端等。根据实施例，数据获取接口310可经由各种有线或无线网络(诸如，有线线缆、局域网(lan)、移动通信网、因特网等)连接到外部装置。数据获取接口310可与参照图1描述的通信接口180相应。

处理器320可控制层析图像处理设备300的全部操作并且处理数据。处理器320可包括至少一个处理器。根据实施例，处理器320执行控制机架(例如，图1的机架110)并处理原始数据的全部操作，并且可被实现为一个或多个处理器。根据另一实施例，处理器320可与用于处理从外部装置接收的原始数据的一个或更多个处理器相应。处理器320可与图1的图像处理器150或者图像处理器150和控制器130的组合相应。

处理器320可从原始数据产生多个部分重建图像(例如，部分角度重建(par)图像)和结果图像。多个par图像从按照第一角度间隔获取的原始数据重建并且表示在整个360°的角度范围的一部分角度范围中的关于对象的信息。第一角度间隔可以是小于360°的角度范围。例如，结果图像可与360°的角度范围相应，并且第一角度间隔可以是60°。作为另一示例，结果图像可与180°的角度范围相应，并且第一角度间隔可以是60°。

当从数据获取接口310接收到原始数据时，处理器320按照第一角度间隔产生par图像，并且控制存储器330存储产生的par图像。

存储器330可存储多个par图像。根据实施例，存储器330是按照先进先出(fifo)模式操作的队列存储器。存储器330被配置为仅存储预定量的图像数据。例如，存储器330可被配置为存储六个par图像。因此，当新的par图像被输入到存储器330时，最早的par图像可从存储器330被删除。存储器330的容量可根据与结果图像相应的角度间隔和第一角度间隔被确定。例如，当结果图像与360度角度间隔相应并且第一角度间隔是60度时，存储器330可具有用于存储六个par图像的容量的存储空间。

存储器330可被形成为易失性存储器或非易失性存储器。根据实施例，存储器330可与图1的存储器140相应。

图4是根据实施例的层析图像处理方法的流程图。

根据实施例，可由包括至少一个处理器的各种电子装置执行层析图像处理方法的操作。本公开包括根据本公开的层析图像处理设备300执行根据本公开的控制层析图像处理设备的方法的实施例。因此，可将针对层析图像处理设备300描述的实施例应用于层析图像处理方法，并且可将针对层析图像处理方法描述的实施例应用于针对层析图像处理设备300描述的实施例。尽管已经描述了由根据本公开的层析图像处理设备300执行根据实施例的层析图像处理方法，但实施例不限于此，并且可由各种类型的电子装置执行层析图像处理方法。

首先，在操作s402，层析图像处理设备300通过对对象进行扫描获取原始数据。原始数据可以是正弦图或投影数据。

接下来，在操作s404，层析图像处理设备300从在第一角度范围内获取的第一原始数据产生第二部分重建图像。第一角度范围是具有预设的第一角度间隔的角度范围。预设的第一角度间隔可具有小于结果图像的角度范围的角度范围。第二部分角度重建图像可从在小于结果图像的角度范围的角度范围内获取的原始图像被重建。

然后，在操作s406，层析图像处理设备300通过使用与先前旋转周期的第一角度范围相应的第一部分重建图像和第二部分重建图像产生第三部分重建图像。x射线产生器和x射线检测器可按照特定周期沿预定轨迹旋转。在实施例中，旋转周期指x射线产生器和x射线检测器旋转的旋转周期。第一部分重建图像可以是从在与第二部分重建图像相应的旋转周期之前的旋转周期期间在第一角度范围中获取的原始数据重建的图像。第一部分重建图像可被存储在存储器330中，并且处理器320可将存储的第一部分重建图像用于产生第三部分重建图像。层析图像处理设备300可基于第一部分重建图像和第二部分重建图像产生第三部分重建图像。可使用平均合成方法或加权平均合成方法将第一部分重建图像和第二部分重建图像合成。层析图像处理设备300可通过将第一部分重建图像和第二部分重建图像合成来产生第三部分重建图像。

接下来，在操作s408，层析图像处理设备300可将第三部分重建图像存储在存储器330中。第二部分重建图像可在被存储在存储器330中之前被转换成第三部分重建图像，并且第三部分重建图像可随后被存储在存储器330中。根据实施例，当第三部分重建图像被存储在存储器330中时，第一部分重建图像随后被从存储器330被删除。

最后，在操作s410，层析图像处理设备300基于多个部分重建图像产生结果图像。多个部分重建图像被存储在存储器330中，并且处理器320通过将存储在存储器330中的部分重建图像合成来产生结果图像。根据实施例，处理器320通过将预设数量的部分重建图像求和来产生结果图像。

图5示出根据实施例的获取原始数据的处理。

根据实施例，x射线产生器和x射线检测器可沿特定轨迹520旋转。仅当用户经由输入接口输入扫描控制信号时，x射线产生器和x射线检测器可旋转以对对象510进行扫描。在扫描控制信号正被输入时，x射线产生器和x射线检测器可沿特定轨迹520连续旋转。图5示出特定轨迹520具有360°的角度范围的示例，然而特定轨迹520的角度范围可根据实施例而变化。例如，ct系统可使用仅具有180°的角度范围的特定轨迹520，或者当ct系统被实现为c形臂ct系统时，特定轨迹520可具有大于或等于180°但小于360°的角度范围。在这种情况下，x射线产生器和x射线检测器可用于在c形臂结构内往复运动时按照特定周期对对象510进行扫描。在本说明书中，x射线产生器和x射线检测器移动的轨迹的角度范围可被称为“整个角度范围”。结果图像与整个角度范围相应，并且旋转周期可以是在整个角度范围内对对象510进行一次扫描的周期。

数据获取接口310接收通过对对象510进行扫描产生的原始数据540。例如，原始数据540可以是如图5中所示的正弦图的形式。随着对对象510的扫描进行，正弦图针对每个相位被输入并被累加。

通过将整个角度范围划分成预定数量的较小角度范围来定义部分角度范围(例如，第一角度范围531、第二角度范围532、第三角度范围533、第四角度范围534、第五角度范围535和第六角度范围536)。第一角度范围531至第六角度范围536可在彼此之间具有相同的角度间隔并且可被定义为彼此不重叠。第一角度范围531至第六角度范围536的总和可形成整个角度范围。此外，可通过将整个角度范围均匀地划分来定义第一角度范围531至第六角度范围536。尽管本公开包括对整个角度范围是360°并且每个部分角度范围是60°的实施例的描述，但是部分角度范围可根据实施例被不同地确定。

根据实施例，用户可通过直接设置部分角度范围或设置与部分角度范围相关的参数来调整部分角度范围。根据另一实施例，层析图像处理设备300可基于扫描协议的类型、对象510的类型、对象510是刚性的还是非刚性的等调整部分角度范围。例如，部分角度范围可被设置为针对非刚性对象比针对刚性对象小。

可利用多个旋转周期对对象510进行扫描，并且可在第一角度范围531至第六角度范围536中的每一个内顺序地并且反复地执行扫描。例如，可在第十一时间间隔t11、第十二时间间隔t12、第十三时间间隔t13、第十四时间间隔t14、第十五时间间隔t15和第十六时间间隔t16中在第一角度范围531至第六角度范围536内分别执行扫描。随后，可在第二十一时间间隔t21和第二二时间间隔t22期间在第一角度范围531和第二角度范围532内分别执行扫描。

随着对对象510的扫描进行，正弦图原始数据540可包括与第一角度范围531至第六角度范围536分别相应的多条数据。例如，在第一旋转周期p1期间，第一原始数据551、第二原始数据552、第三原始数据553、第四原始数据554、第五原始数据555和第六原始数据556可分别与在第十一时间间隔t11至第十六时间间隔t16中在第一角度范围531至第六角度范围536内执行的扫描相应。随后，在第二旋转周期p2期间，可通过在第二十一时间间隔t21和第二十二时间间隔t22期间在第一角度范围531和第二角度范围532内分别执行扫描来连续地获取第七原始数据和第八原始数据。

图6示出根据实施例的基于第一部分重建图像和第二部分重建图像产生结果图像的处理。

当正弦图原始数据540被输入时，处理器320执行用于每当原始数据按照第一角度间隔被输入时产生部分重建图像的重建处理610。处理器320可分别从第一原始数据551至第六原始数据556分别产生第十一par图像par11、第十二par图像par12、第十三par图像par13、第十四par图像par14、第十五par图像par15和第十六par图像par16。随后，处理器320可从第七原始数据和第八原始数据分别产生第二十一par图像par21和第二十二par图像par22。处理器320可顺序地将多个par图像存储在存储器330中。处理器320可控制存储器330顺序地存储所述多个par图像。

根据实施例，存储器330可以是以fifo模式进行操作的队列存储器。在第一角度间隔是60°并且整个角度范围是360°的实施例中，存储器330可存储总共六个部分重建图像。每当新的部分重建图像被输入到存储器330，最早的部分重建图像可从存储器330被丢弃。新的部分重建图像和被丢弃的部分重建图像在下文中被分别称为新par图像和现有par图像。在这种情况下，现有par图像在与用于新par图像的旋转周期不同的旋转周期期间被获得，但与新par图像对应于相同的角度范围。参照图6，现有par图像是从通过在第十一时间间隔t11中在第一角度范围531内进行扫描获取的第一原始数据551产生的第十一par图像par11，并且新par图像是从通过在第二十一时间间隔t21中在第一角度范围531内进行扫描获取的第七原始数据产生的第二十一par图像par21。

在产生新par图像(第二十一par图像par21)之后，处理器320执行新par图像与现有par图像(第十一par图像par11)之间的配准与合成620。处理器320可将现有par图像(par11)与新par图像(par21)进行配准。合成可包括诸如平均合成、加权平均合成等的处理。将通过执行配准与合成620产生的合成par图像21a输入到存储器330并且随后从存储器330删除现有par图像(par11)。

根据实施例，当在先前旋转周期期间获得的现有par图像未被存储在存储器330中时，处理器320在不执行合成的情况下将新par图像存储在存储器330中。直到对对象的扫描开始之后经过预定时间才将在先前旋转周期期间获得的par图像存储在存储器330中。因此，当在先前旋转周期期间获得的现有par图像未被存储在存储器330中时，处理器320在不执行与现有par图像的配准与合成620的情况下将新par图像存储在存储器330中。否则，当在先前旋转周期期间获得的现有par图像被存储在存储器330中时，处理器320将在执行现有par图像与新par图像之间的配准与合成620之后获得的合成par图像par21a存储在存储器330中。根据实施例，处理器320可进行操作，以便不执行par图像的配准与合成，直到x射线产生器完成其在一个旋转周期内的旋转为止，并且在x射线产生器完成其在一个旋转周期内的旋转之后执行par图像的配准与合成。

当合成par图像par21a被输入到存储器330时，处理器320执行通过对存储在存储器330中的六个par图像求和来产生结果图像640的处理630。根据实施例，每当合成par图像par21a被输入到存储器330，产生结果图像640的处理630可被执行。根据另一实施例，可在每个预定的周期执行产生结果图像640的处理630。例如，可将预定周期设置为一个旋转周期、多个旋转周期等。

根据实施例，处理器320可包括第一处理器和第二处理器，其中，第一处理器用于执行配准与合成620，第二处理器用于执行通过将par图像求和来产生结果图像640的处理630。根据实施例，处理器320还可包括用于执行重建处理610的第三处理器。

图7示出根据实施例的执行配准与合成的处理。

根据实施例，当新par图像710被输入时，新par图像710与现有par图像720被配准并合成。当在如图2中所示的ct透视中使用实施例时，在手术或外科手术期间向用户提供实时ct图像。由于各种工具被用于手术或外科手术，因此实时ct图像示出用于手术或外科手术的工具。随着手术或外科手术进行，工具的位置改变。例如，当用户将注射针712插入到对象中时，注射针712的位置随时间改变，并且这种位置上的改变被反映在实时ct图像中。例如，现有par图像720示出注射针被插入到对象中并且被推到深度d1，而在一个旋转周期之后获得的新par图像710示出注射针被插入到对象中并且被推到大于深度d1的深度d2。根据实施例，因为已经将处理时间缩短以提供示出手术或外科手术的进展的实时ct图像，所以使用部分重建图像产生结果图像。然而，因为在部分重建图像中的累积数据量小于在整个角度范围内获得的图像中的累积数据量，所以部分重建图像可能具有差的质量。根据实施例，可通过将现有par图像720合成到新par图像710中来提高除了注射针712之外的区域中的snr，因此，可提高实时ct图像的图像质量。

根据实施例，处理器320首先在步骤732参照新par图像710将现有par图像720与新par图像710配准。处理器320可基于在新par图像710和现有par图像720中表现的表面信息将新par图像710与现有par图像720配准。可基于新par图像710和现有par图像720的边缘获取表面信息。

根据实施例，处理器320可根据对象的类型执行刚性配准或非刚性配准。当对象是静止对象(诸如，肝脏或大脑)时，处理器320可执行刚性配准。当对象是移动对象(诸如，心脏)时，处理器320可执行非刚性配准。处理器320可基于扫描协议识别对象的类型。作为另一示例，处理器320可基于结果图像识别对象的类型。作为另一示例，处理器320可根据用户输入识别对象的类型。

根据实施例，处理器320可通过对新par图像710和现有par图像720进行下采样来执行配准。图像配准可以是需要高处理负荷的处理。因此，根据实施例，可通过对用于配准的图像执行下采样来缩短处理时间，从而在提供实时图像时减少延迟时间。

当配准被完成时，处理器320执行在配准之后获得的新par图像710与现有par图像720的合成。可经由平均合成或加权平均合成执行图像合成。当加权平均合成被执行时，权重可根据运动信息、对象的类型、以及对象是刚性的还是非刚性的被确定。例如，当运动的程度超过参考值时，新par图像710的权重可被设置为比现有par图像720的权重高。权重的差值可根据运动的程度而变化。

当对象是非刚性的时，处理器320可将新par图像710的权重设置为比现有par图像720的权重高。此外，处理器320可基于指示非刚性运动的信息调整权重。例如，当对象是心脏时，处理器320可基于心电图(ecg)信息调整权重。例如，当在与新par图像710和现有par图像720分别相应的心跳相位之间存在大的差异时，新par图像710与现有par图像720的权重之间的差可增大。否则，当在心跳相位之间存在小的差异时，新par图像710与现有par图像720的权重之间的差可减小。

当合成被完成时，产生了具有降低的噪声的合成的部分重建图像740。在合成的部分重建图像740中，人体的解剖结构714的一部分中的snr可被提高。

此外，因为手术或外科手术器械比人体具有高得多的ct数，所以即使在执行了图像合成734之后也可保持手术或外科手术器械在新par图像710中的像素值。ct图像可被表示为ct数，并且ct数的数量大于由显示装置提供的灰度级的数量。因此，可通过将一些ct数映射到相同的值来产生用于ct图像的显示图像。在这种情况下，可将较多的灰度级分配给与人体相应的ct数范围，而将较少的灰度级分配给与人体不相应的ct数。在这种情况下，可通过设置窗位和窗宽定义灰度级将被分配给的ct数的范围。因为金属不是人体的组成部分，所以金属的ct数通常在窗位和窗宽之外。由此，在新par图像710与现有par图像720的图像合成734之前和之后，金属部分的ct数在窗位和窗宽之外。因此，因为金属部分的ct数可能与显示图像中的同一灰度级或几乎相同的灰度级相应，所以金属部分在显示图像中的像素值可被保持。

具体而言，在手术或外科手术器械的插入期间，实时ct图像可被主要视为引导。在实时图像被主要用作引导的间隔中，在新par图像710中手术或外科手术器械的插入可比在现有par图像720中进展的更远。此外，新par图像710中手术或外科手术器械的位置信息也被保留在合成的部分重建图像740中。

根据实施例，处理器320可在手术或外科手术器械的插入期间执行新par图像710和现有par图像720的合成，或者可在手术或外科手术器械的去除期间不执行合成。可基于器械的末端在par图像中的移动来确定器械的插入和去除。

图8示出根据实施例的将新par图像与现有par图像合成的处理。

处理器320在操作806在新par图像802中选择感兴趣区域(roi)，并且在操作810在现有par图像804中选择roi。例如，roi可与手术或外科手术器械的区域相应。处理器320可基于用户输入或重建图像选择roi。例如，用户可在结果图像中选择与手术或外科手术器械相应的区域，并且处理器320可通过追踪由用户选择的区域来选择roi。作为另一示例，层析图像处理设备300可提供用于选择roi的类型(例如，金属针、非金属针、软管等)的用户界面(ui)。用户可经由ui选择roi的类型，并且处理器320可在部分重建图像中检测与由用户选择的类型相应的区域并且将区域选为roi。处理器320可基于由用户选择的类型的器械的ct数、形状等定义并选择roi。

然后，处理器320在操作808从新par图像802并且在操作812从现有par图像804分别提取非金属图像。非金属图像是捕捉的与身体部位相应的区域的图像，并且可基于身体部位的ct数被提取。作为另一示例，可通过分别从新par图像802和现有par图像804去除roi提取非金属图像。例如，当ct透视被用于捕捉利用金属器械执行活检的处理的图像时，可通过分别从新par图像802和现有par图像804去除与金属的ct数相应的部分来提取非金属图像。

然后，处理器320在操作814将现有par图像804与新par图像802配准。在这种情况下，处理器320可基于提取的非金属图像执行图像配准。

然后，处理器320在操作816将现有par图像804与新par图像802合成。在这种情况下，处理器320可基于在配准之后获得的非金属图像执行平均或加权平均，并且通过将新par图像802中的roi合成到在平均或加权平均之后获得的图像中来产生具有降低的噪声的合成的par图像818。处理器320可通过基于非金属图像执行合成来产生第一中间图像并且通过将新par图像802中的roi合成到第一中间图像中来获得具有降低的噪声的合成的par图像818。

根据实施例，处理器320可从现有par图像804提取非金属图像并且将来自现有par图像804的非金属图像与新par图像802的整个区域合成。在这种情况下，处理器320可在不将新par图像802中的roi与在合成之后获得的非金属图像合成的情况下，直接从通过将来自现有par图像804的非金属图像与新par图像802合成而获得的图像产生具有降低的噪声的合成的par图像818。

根据实施例，通过基于不包括roi的图像执行配准与合成，能够在保留与roi相应的手术或外科手术器械的区域的数据值的同时提高身体结构区域中的snr。根据实施例的层析图像处理设备和方法可被用于允许用户观察在活检手术等中使用的工具在身体内的移动。根据实施例，提取并合成除了与用于活检的器械相应的roi之外的区域并且随后将roi合成到在合成之后获得的图像中，从而在没有由于合成而损失roi的数据的情况下允许roi的精确可视化。

图9是根据实施例的将部分重建图像配准并合成的处理的流程图。

处理器320在操作s902产生新par图像并且从新par图像和现有par图像计算表示对象的运动程度的运动值。运动值可以是表示对象的表面的运动的值。

处理器320可基于图像的边缘计算运动值。处理器320可通过将新par图像与现有par图像配准获取运动信息。例如，处理器320可参照新par图像将现有par图像与新par图像配准，并且计算表示现有par图像中的每个像素的运动的方向和幅度的运动矢量。运动矢量与运动信息相应。

根据另一实施例，对象是心脏，并且运动值可基于ecg信号被计算。根据另一实施例，运动值可基于附着于对象的运动传感器被计算。

处理器320在操作s904确定运动值是否超过参考值。参考值可以是预定值。参考值可根据对象的类型或者哪一个身体部位相应于对象被不同地确定。

当在操作s904运动值不超过参考值时，处理器320在操作s906执行对现有par图像和新par图像的配准与平均合成。处理器320在操作s910将在平均合成之后获得的部分重建图像存储在存储器330中。

否则，当在操作s904运动值超过参考值时，根据实施例，处理器320在操作s910在不将新par图像与现有par图像合成的情况下将新par图像存储在存储器330中。

根据另一实施例，当在操作s904运动值超过参考值时，处理器320将现有par图像与新par图像配准并且随后在操作s908经由加权平均将它们合成。在操作s910，将在经由加权平均进行合成之后获得的部分重建图像存储在存储器330中。根据实施例，新par图像的权重被设置为比现有par图像的权重高。根据实施例，运动值越大，新par图像的权重可被设置为越高。

根据另一实施例，参考值可包括第一参考值和比第一参考值大的第二参考值。当运动值大于或等于第二参考值时，处理器320可在不将新par图像与现有par图像合成的情况下将新par图像存储在存储器330中。当运动值大于或等于第一参考值但小于第二参考值时，处理器320可通过将新par图像的权重设置为比现有par图像的权重高来执行加权平均合成。

图10是根据实施例的将部分重建图像配准并合成的方法的流程图。

根据实施例，当产生了新par图像时，在操作s1002可获取指示现有par图像与新par图像之间的运动的运动信息，并且在操作s1004可对现有par图像执行运动补偿。可执行运动补偿，使得相对于新par图像移动在现有par图像中的身体表面。可以以运动矢量表示运动信息。处理器320可移动现有par图像中的人体的表面以相应于运动矢量。根据实施例，处理器320可分别从新par图像和现有par图像提取roi，并且获取针对除了roi之外的区域的运动信息。

当在操作s1004对现有par图像执行了运动补偿时，处理器320在操作s1006通过使用已经经历了运动补偿的现有par图像执行与新par图像的配准与合成。此外，处理器320将在合成后获得的部分重建图像存储在存储器330中(s1008)。

根据实施例，当对象移动时，可通过执行运动补偿来提高身体结构区域中的snr。

图11示出根据实施例的ui视图。

根据实施例，仅当用户选择预定模式时，层析图像处理设备300才可执行先前par图像与新par图像的合成。例如，用户可经由图形ui(gui)选择snr提高模式，并且仅当用户选择snr提高模式时，层析图像处理设备300才可执行先前par图像与新par图像的合成。否则，当用户不选择snr提高模式时，处理器320在不将先前par图像与新par图像合成的情况下将新par图像存储在存储器330中。

根据实施例，层析图像处理设备300还可包括用于提供gui视图的显示器和用于接收用户输入的输入装置。例如，输入装置可以以按键、按钮、触摸屏、触摸板等的形式被实现。

图12示出根据实施例的ui视图。

根据实施例，层析图像处理设备300可提供用于选择roi类型的第一gui1210。例如，用户可经由第一gui1210选择roi是金属还是非金属。处理器320可通过基于由用户选择的roi类型确定roi的ct数范围来提取roi。

根据实施例，层析图像处理设备300可提供用于选择对象的一部分的第二gui1220。例如，用户可经由第二gui1220选择身体部位(诸如，心脏、肝脏、大脑和血管)中的哪个身体部位与对象的一部分相应。处理器320可基于由用户选择的对象的一部分获得关于对象的形状的信息，并且基于关于对象的形状的信息执行针对对象的配准。此外，处理器320可基于关于对象的一部分的信息执行刚性或非刚性配准以及运动补偿。

可提供第一gui1210和第二gui1220中的一者或两者。

根据实施例，层析图像处理设备300还可包括用于提供gui视图的显示器和用于接收用户输入的输入装置。例如，输入装置可以以按键、按钮、触摸屏、触摸板等的形式被实现。

图13示出根据实施例的将中间结果图像1302与现有结果图像1304合成的处理。

根据实施例，当通过将par图像求和产生了中间结果图像1302时，处理器320通过对中间结果图像1302和现有结果图像1304执行配准与合成1306来产生新结果图像1308。在这种情况下，现有结果图像1304是在先前旋转周期p1期间产生的结果图像。中间结果图像1302和新结果图像1308可以是与当前旋转周期p2相应的结果图像，并且现有结果图像1304可以是与先前旋转周期p1相应的结果图像。在实施例的描述中，参照图6，在当前旋转周期p2内获得的通过在操作630将par图像求和而产生的结果图像640被称为中间结果图像1302，并且先前在先前旋转周期p1期间产生的结果图像被称为现有结果图像1304。

根据实施例，现有结果图像1304可以是在一个或更多个旋转周期之前产生的结果图像。

根据实施例，每当产生了一个部分图像，每当产生了多个部分图像，或者每个旋转周期，可产生新结果图像1308。每当产生了新结果图像1308，可执行中间结果图像1302和现有结果图像1304的配准与合成。

可将针对以上描述的par图像的存储、配准和合成的实施例应用于从中间结果图像1302和现有结果图像1304产生新结果图像1308的处理。例如，可将现有结果图像1304存储在队列存储器中，并且可在从队列存储器删除现有结果图像1304之前执行中间结果图像1302和现有结果图像1304的配准与合成1306。由于通过执行配准与合成1306产生的新结果图像1308被存储在队列存储器中，因此可从队列存储器删除现有结果图像1304。此外，如参照图7所描述的，可对中间结果图像1302和现有结果图像1304顺序地执行配准732和图像合成734。此外，如参照图8所描述的，处理器320可分别从中间结果图像1302和现有结果图像1304提取非金属图像以基于提取的非金属图像执行中间结果图像1302和现有结果图像1304的配准与合成，并且随后将中间结果图像1302中的roi合成以产生新结果图像1308。此外，如参照图9所描述的，当现有结果图像1304与中间结果图像1302之间的运动的程度超过参考值时，处理器320可在不将现有结果图像1304与中间结果图像1302合成的情况下产生新结果图像1308，或者通过将现有结果图像1304与中间结果图像1302加权平均产生新结果图像1308。此外，处理器320可获取关于中间结果图像1302相对于现有结果图像1304的运动的信息，并且在对现有结果图像1304执行运动补偿之后执行中间结果图像1302与现有结果图像1304的配准与合成。

根据实施例，处理器320可执行部分图像的配准与合成以及结果图像的配准与合成。根据另一实施例，处理器320可执行仅部分图像的配准与合成，而不对结果图像执行配准与合成。根据实施例，处理器320可仅执行结果图像的配准与合成，而不对部分图像执行配准与合成。

根据实施例，可通过执行结果图像的配准与合成来提高结果图像的snr。

图14示出当使用在没有运动的情况下获取的模拟数据时根据实施例的方法与现有技术的方法相比的效果。

根据实施例，参照图7，由于现有par图像720被合成到新par图像710中，因此除了注射针712之外的区域中的噪声被降低，并且模拟数据被创建以验证这样的噪声降低。为了创建模拟数据，通过拷贝通过在没有运动的情况下照射x射线1秒获取的真实患者数据来首先产生可通过照射x射线共5秒获取的虚拟患者数据。此外，通过模拟随着时间推移插入具有与实际结构的亨氏单位(hu)值相似的亨氏单位(hu)值的针形结构的移动并且在数学上对该移动进行x射线照射来产生数据，并且随后将该数据与虚拟患者数据相加。经由以上处理创建的模拟数据被用于每秒将根据比较示例的噪声降低的程度与根据实施例的噪声降低的程度进行比较。参照图14，以一秒的间隔顺序地示出根据比较示例的从模拟数据重建的结果图像1410、结果图像1411、结果图像1412、结果图像1413和结果图像1414，并且以一秒的间隔顺序地示出根据实施例的从模拟数据重建的结果图像1420、结果图像1421、结果图像1422、结果图像1423和结果图像1424。

图14的曲线图示出分别在根据比较示例的结果图像1410至结果图像1414以及根据实施例的结果图像1420至结果图像1424中检测到的噪声值。在图14的曲线图中，横坐标和纵坐标分别指示时间和噪声值的标准差。参照图14的曲线图，根据比较示例的噪声降低的程度随着时间推移几乎保持恒定，然而根据实施例的噪声降低的程度随着时间推移持续增大。

实施例可被实现为包括存储在计算机可读存储介质中的指令的软件程序。

计算机可指被配置为检索存储在计算机可读存储介质中的指令并且响应于检索的指令进行操作的装置，并且可包括根据实施例的层析成像设备。

计算机可读存储介质可以以非暂时性存储介质的形式被提供。就此而言，术语“非暂时性”意思是存储介质不包括信号并且是有形的，并且该术语不在存储介质中半永久地存储的数据与存储介质中临时存储的数据之间进行区分。

此外，根据实施例的层析成像设备或控制层析成像设备的方法可以以计算机程序产品的形式被提供。可将计算机程序产品作为产品在销售者与购买者之间进行交易。

计算机程序产品可包括软件程序和存储有软件程序的计算机可读存储介质。例如，计算机程序产品可包括由层析成像设备的制造商或者通过电子市场(例如，google^tm、playstore^tm和appstore^tm)电子发布的软件程序的形式的产品(例如，可下载的应用)。对于这样的电子发布，软件程序的至少一部分可被存储在存储介质上或者可被临时产生。在这种情况下，存储介质可以是制造商的服务器、电子市场的服务器或者用于临时存储软件程序的中继服务器的存储介质。

在包括服务器和终端(例如，层析成像设备)的系统中，计算机程序产品可包括服务器的存储介质或终端的存储介质。可选地，在存在与服务器或终端通信的第三装置(例如，智能电话)的情况下，计算机程序产品可包括第三装置的存储介质。可选地，计算机程序产品可包括从服务器发送到终端或第三装置的软件程序或者从第三装置发送到终端的软件程序。

在根据本公开的特定实施例中，服务器、终端和第三装置之一可运行计算机程序产品，从而执行根据实施例的方法。可选地，服务器、终端和第三装置中的至少两个可运行计算机程序产品，从而以分布式方式执行根据实施例的方法。

例如，服务器(例如，云服务器、人工智能(ai)服务器等)可运行存储在服务器中的计算机程序产品，并且可控制与服务器通信的终端执行根据实施例的方法。

作为另一示例，第三装置可运行计算机程序产品，并且可控制与第三装置通信的终端执行根据实施例的方法。更详细地，第三装置可远程控制层析成像设备向对象发射x射线，并且控制层析成像设备基于穿过对象并且在x射线检测器中被检测到的辐射产生对象的内部部分的图像。

作为另一示例，第三装置可运行计算机程序产品，并且可基于从辅助装置(例如，ct系统的机架)输入的至少一个值直接执行根据实施例的方法。更详细地，辅助装置可向对象发射x射线并且可获得穿过对象并且在x射线检测器中被检测到的辐射的信息。第三装置可从辅助装置接收关于检测到的辐射的信号信息的输入，并且可基于输入的信号信息产生对象的内部部分的图像。

在第三装置运行计算机程序产品的情况下，第三装置可从服务器下载计算机程序产品，并且可运行下载的计算机程序产品。可选地，第三装置可运行预先加载在其中的计算机程序产品，并且可执行根据实施例的方法。

根据实施例，可通过降低使用部分重建方法产生的层析图像中的噪声来提供具有降低的噪声的图像。

虽然已经参照附图具体地示出并描述了本公开的实施例，但本领域的普通技术人员将理解的是，在不脱离如由所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可在本公开的实施例中做出形式上和细节上的各种改变。公开的实施例应仅被视为是描述性的意义而非出于限制的目的。