硬化校正方法、装置和存储介质与流程

本发明涉及医学图像处理，特别涉及一种硬化校正方法、装置和存储介质。

背景技术：

1、随着成像质量的不断提高，x射线成像设备得到越来越广泛的应用，其中，cbct(cone beam computed tomography，锥形束计算机断层成像设备)系统因有效剂量小、成像质量高，在临床医学和科学研究中都得到了广泛的应用。然而由于cbct系统的射线源三维空间的发散性、x射线的衰减能力、以及被测体的散射等原因导致在实际应用时cbct系统与理想模型并不完全一致，表现为重建图像存在伪影，例如几何伪影、散射伪影、金属伪影、锥形束伪影、硬化伪影等。其中，硬化伪影是由于x射线在穿过被测体时产生射束硬化而引起的。

2、具体地，cbct系统的x射线球管产生的x射线为具有连续能谱的多能x射线，能谱中不同能量的x射线穿过相同的物质衰减能力各不相同，由此在穿过被测体时，造成能谱中低能x射线的成分比例逐渐变少、高能x射线的成分比例逐渐变大的射束硬化。医用cbct系统的被测体一般是人体，呈现中间厚两边薄的近似椭球的几何形状，射束硬化会导致重建图像出现中间区域暗四周区域亮的杯状伪影，这种杯状伪影就是硬化伪影。硬化伪影常常导致图像的均匀性降低进而影响重建图像的质量，因此，为了提高重建图像的质量以更好地辅助医生进行诊疗，针对硬化伪影进行硬化校正是十分必要的。

3、现有技术中，常常通过以下方式获取校正参数以降低硬化伪影对重建图像质量的不利影响：在相同条件下，采集空气图像和模体图像、并通过仿真的方式，根据获取模体图像时对应的线积分以及仿真时对应的线积分获取硬化校正参数。然而，但在实践中发现，该方式获取的硬化校正参数存在误差，影响三维重建图像的整体均匀性，图像质量有待进一步提高。

4、需要说明的是，公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术中硬化校正方法得到的硬化校正参数存在误差，影响三维重建图像的整体均匀性的问题，提供一种硬化校正方法、装置和存储介质，本发明能够降低散射x射线对校正硬化参数的影响，从而提高三维重建图像的整体均匀性，提高三维重建图像的质量，更好地辅助医生进行诊断和治疗。

2、为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：一种用于cbct系统的硬化校正方法，所述cbct系统包括探测器；所述硬化校正方法，包括：

3、调整成像射线束的宽度至一预设宽度值；

4、分别采集第一空气图像和校正模体的第一模体图像；

5、根据所述第一空气图像和所述第一模体图像，获取第一校正参数；

6、调整所述成像射线束在探测器平面上的投影位置，并分别采集第二空气图像和所述校正模体的第二模体图像；其中，用于采集所述第二模体图像的成像射线束在所述探测器平面上的投影与用于采集所述第一模体图像的成像射线束在所述探测器平面上的投影之间的夹角不为0；

7、根据所述第二空气图像和所述第二模体图像，获取第二校正参数；

8、根据所述第一校正参数和所述第二校正参数，确定硬化校正参数。

9、可选地，所述cbct系统包括限束器；所述调整成像射线束的宽度至一预设宽度值，包括：

10、将所述限束器打开成宽度为第一数值的窄缝，以使得所述成像射线束的宽度为所述预设宽度值；其中，所述成像射线束在所述探测器上的投影区域位于所述校正模体在所述探测器上的投影区域内。

11、可选地，所述硬化校正方法包括：保持所述校正模体不动，旋转所述限束器或同时旋转所述限束器和所述探测器，以使得用于采集所述第二模体图像的成像射线束在所述探测器平面上的投影与用于采集所述第一模体图像的成像射线束在所述探测器平面上的投影之间的夹角不为0。

12、可选地，所述调整成像射线束的宽度至一预设宽度值，包括：

13、选取高度为第二数值的模体作为所述校正模体以使得用于采集所述校正模体的模体图像的所述成像射线束的宽度为所述预设宽度值。

14、可选地，所述硬化校正方法包括：保持所述限束器和所述探测器不动，旋转所述校正模体，以使得用于采集所述第二模体图像的成像射线束在所述探测器平面上的投影与用于采集所述第一模体图像的成像射线束在所述探测器平面上的投影之间的夹角不为0。

15、可选地，所述硬化校正方法还包括：去除所述第一模体图像中的半影区和所述第二模体图像中的半影区；

16、使用所述第一空气图像和去除半影区后的所述第一模体图像，获取所述第一校正参数；

17、使用所述第二空气图像和去除半影区后的所述第二模体图像，获取所述第二校正参数。

18、可选地，用于采集所述第二模体图像的成像射线束在所述探测器上的投影与用于采集所述第一模体图像的成像射线束在所述探测器上的投影之间的夹角取值范围包括[30°，90°]。

19、可选地，所述硬化校正方法包括：对所述第一校正参数和所述第二校正参数进行二维拟合或二维插值，确定硬化校正参数。

20、为实现上述目的，本发明还提供了一种用于cbct系统的硬化校正装置，包括：

21、成像射线束宽度调整单元，配置为调整成像射线束的宽度至一预设宽度值；

22、第一图像获取单元，配置为分别采集第一空气图像和校正模体的第一模体图像；

23、第一参数获取单元，配置为根据所述第一空气图像和所述第一模体图像，获取第一校正参数；

24、成像射线束角度调整单元，配置为调整所述成像射线束在探测器平面上的投影位置，并分别采集第二空气图像和所述校正模体的第二模体图像；其中，用于采集所述第二模体图像的成像射线束在所述探测器平面上的投影与用于采集所述第一模体图像的成像射线束在所述探测器平面上的投影之间的夹角不为0；

25、第二参数获取单元，配置为根据所述第二空气图像和所述第二模体图像，获取第二校正参数；

26、校正参数获取单元，配置为根据所述第一校正参数和所述第二校正参数，确定硬化校正参数。

27、为了实现上述目的，本发明还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述任一项所述的硬化校正方法。

28、与现有技术相比，本发明提供的硬化校正方法、装置和存储介质具有以下优点：

29、本发明提供的用于cbct系统的硬化校正方法，所述cbct系统包括探测器。所述硬化校正方法，首先调整成像射线束的宽度至一预设宽度值(比如，将所述椎束ct系统的限束器打开成宽度为第一数值的窄缝；或选取的所述校正模体的高度能够使得所述成像射线束的宽度为预设宽度值)；然后分别采集第一空气图像和校正模体的第一模体图像，并根据所述第一空气图像和所述第一模体图像，获取第一校正参数；接着调整所述成像射线束在探测器平面上的投影位置，并分别采集第二空气图像和所述校正模体的第二模体图像；其中，用于采集所述第二模体图像的成像射线束在所述探测器平面上的投影与用于采集所述第一模体图像的成像射线束在所述探测器平面上的投影之间的夹角不为0，并根据所述第二空气图像和所述第二模体图像，获取第二校正参数；最后根据所述第一校正参数和所述第二校正参数，确定硬化校正参数。由此，本发明提供的硬化校正方法，通过将成像射线束限定在一预设宽度范围，不仅更便于校正模体的选取(现有技术中的硬化校正方法在选取模体时，如果模体过大容易产生大量的散射线导致最终获取的硬化校正参数不准确；如果模体过小，无法覆盖整个探测器就无法获得未被覆盖部分对应的校正参数)、无需进行散射校正，从而提升硬化校正参数获取的效率；而且能够有效排除散射x射线对硬化校正参数的影响，进一步地，所述硬化校正参数是根据所述第一校正参数和所述第二校正参数(比如二维拟合)得到，能够提高三维重建图像的整体均匀性，提高三维重建图像的质量，更好地辅助医生进行诊断和治疗。

30、由于本发明提供的用于cbct系统的硬化校正装置和存储介质，与本发明提供的硬化校正方法属于同一发明构思，因此，本发明提供的硬化校正装置和存储介质至少具有本发明提供的硬化校正方法的所有优点，详细的内容请参见上文硬化校正方法的有益效果的相关描述，在此，不再一一赘述。