修复原始CT投影数据的方法及装置、CT成像系统与流程

本发明涉及X射线成像领域，尤其涉及一种修复原始CT投影数据的方法及装置、CT成像系统。

背景技术：

在计算机断层(Computed Tomography，CT)医学成像技术中，从探测器采集的原始数据排列成以探测器通道为横轴、以扫描视野为纵轴的二维矩阵,作为图像重建的原始的CT投影数据，也称为sinogram，其本质上是图像上各点所形成的曲线缠绕叠加。举例说来，如果把采集到的CT投影数据重建为尺寸为512*512的图像，则图像上任何一点，在原始的CT投影数据的矩阵中，都是一条曲线轨迹，该曲线轨迹的振幅取决于该点离虚拟采集旋转中心的距离，距离越大，振幅越大，该曲线轨迹的相位取决于该点在以旋转中心为圆心的某一个圆上的位置。

原始的CT投影数据中，常常出现低可信度数据，这些低可信度数据可能由于多种原因造成，例如某个探测通道的短暂失灵或在整个采集过程中失灵、某个视野数据异常、球管打火导致的数据下降、检测体内的金属导致的对应的曲线轨迹上的数据不可信等。因此在进行CT图像重建时，常常需要对原始数据进行数据补偿或修复，例如有时也需要对相邻视野或相邻探测通道之间的数据进行加密操作或者对通道间大间距数据进行修补等。

传统的数据补偿操作，都是基于探测器列内插值或列间相同张角的通道间的插值进行的，由此得到的重建图像的质量不能得到有效的提高，并且针对不同的被扫描物体会呈现出时好时坏的特性。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一种能够更准确地修复CT原始投影数据的方法和装置，以及应用该装置的CT成像系统。

本发明的示例性实施例提供了一种修复原始CT投影数据的方法，包括：确定原始CT投影数据的待估计区域；在待估计区域中估计第一投影轨迹，其中，第一投影轨迹能够与待估计区域外的至少一条第二投影轨迹相匹配，或者，第一投影轨迹为特定部位的投影轨迹；以及，沿着第一投影轨迹进行数据修复。

本发明的示例性实施例还提供了一种修复原始CT投影数据的装置，包括待估计区域确定模块、第一投影轨迹估计模块以及数据修复模块。待估计区域确定模块用于确定原始CT投影数据的待估计区域。第一投影轨迹估计模块在待估计区域中估计第一投影轨迹，其中，第一投影轨迹能够与待估计区域外的至少一条第二投影轨迹相匹配，或者，第一投影轨迹为特定部位的投影轨迹。数据修复模块用于沿着第一投影轨迹进行数据修复。

本发明的示例性实施例还提供了一种CT成像系统，包括球管、探测器以及上述修复CT原始投影数据的装置，球管用于向扫描对象发射X射线，探测器用于接收穿过扫描对象的X射线以产生上述原始CT投影数据。

通过下面的详细描述、附图以及权利要求，其他特征和方面会变得清楚。

附图说明

通过结合附图对于本发明的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1为本发明第一实施例提供的修复原始CT投影数据的方法的流程图；

图2为本发明第一实施例中获取的原始CT投影数据的示意图；

图3为本发明一个示例性实施例中根据可信区域的CT投影数据的纹理方向在待估计区域中确定第一向量的示意图；

图4为本发明第二实施例中获取的原始CT投影数据的示意图；

图5为本发明第三实施例中获取的一个像素点CT投影轨迹穿过待估计区域的示意图。

图6为在图5的待估计区域外的第二投影轨迹的示意图；

图7为在图5中的待估计区域中估计的第一投影轨迹的示意图；

图8为用含有低可信度的CT投影数据重建得到的重建图像；

图9A为用现有技术修复原始CT投影数据后重建得到的重建图像；

图9B为用本发明第三实施例的技术方案修复原始CT投影数据后重建得到的重建图像；

图10为本发明第四实施例中获取的原始CT投影数据的示意图；

图11为根据图10所示的原始CT投影数据进行图像重建获得的原始CT图像；

图12为在图11中获取的金属部位的图像；

图13为根据图12所示的图像获取的金属部位的CT投影数据；

图14为本发明实施例提供的一种修复原始CT投影数据的装置的框图；

图15为本发明一个实施例提供的CT成像系统的框图。

具体实施方式

以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。

除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。

第一实施例

图1为本发明第一实施例提供的修复原始CT投影数据的方法的流程图。本领域技术人员可以理解，上述原始的CT投影数据可以为，例如从CT成像系统的探测器通道采集的投影数据，也可以是在采集后经过一些预处理的投影数据，该预处理可以包括，例如偏置(Offset)校正去除暗电流、参考(Reference)通道校正去除各视野的射线能量的拨动、空气(aircal)校正去除各通道初入能量的不均匀性、波束硬化校正去除高低能射线吸收率不一致、-In数学变换使得数据在理论上变成加和的含义等。

图2为本发明第一实施例中获取的原始CT投影数据的示意图。图2中的横轴表示探测通道，纵轴表示扫描视野，对于原始CT投影数据中的每个数据点，都是在对应的扫描视野下由对应的探测通道所采集的数据的叠加。该原始CT投影数据中可能存在数据可信度低的区域，因此需要重新估计该区域内的各点的CT投影数据，以便更准确地进行图像重建。

如图1所示，该修复原始CT投影数据的方法包括待估计区域确定步骤S110、第一投影轨迹估计步骤S120以及数据修复步骤S130。

待估计区域确定步骤S110：确定原始CT投影数据的待估计区域。例如，可通过肉眼观察或者计算机数据分析等分析图2所示的原始CT投影数据中的可信度低的区域A，并将该可信度低的区域A确定为待估计区域。

第一投影轨迹估计步骤S120：在待估计区域中估计第一投影轨迹，其中，该第一投影轨迹能够与待估计区域外的至少一条第二投影轨迹相匹配。数据修复步骤S130：沿着第一投影轨迹进行数据修复。

可选地，第一投影轨迹能够与待估计区域外的第二投影轨迹相匹配具体可以包括：第一投影轨迹能够与待估计区域外的至少一条第二投影轨迹连接为一条完整的投影轨迹。上述第二投影轨迹可以是任何一条完整的CT投影轨迹位于待估计区域外的部分，即CT投影轨迹的可信部分。可以通过多个技术手段在待估计区域中估计上述第一投影轨迹，这些技术手段可以包括例如各种形式的图像处理、数据分析等。

可选地，上述第一投影轨迹包括在待估计区域中估计的第一向量，本实施例的修复原始CT投影数据的方法还可以包括可信区域确定步骤以及纹理方向检测步骤：

可信区域确定步骤：在原始CT投影数据中确定与该待估计区域相邻接的可信区域，该可信区域中即包括上述第二投影轨迹；以及，

纹理方向检测步骤：检测可信区域中的第二投影轨迹的纹理方向以获取多个第二向量。

其中，当第一向量与至少一个第二向量之间的方向差异不大于预设值时，则第一投影轨迹与该第二向量对应的第二投影轨迹相匹配。

例如，本实施例中，可以将与区域A邻接且具有较高数据可信度的区域B1和/或B2确定为可信区域。需要说明的是，上述确定的可信区域以及待估计区域并没有形状或大小的限制。

上述第二向量可以表示，例如在可信区域B1、B2中的投影轨迹的纹理走向。

如图2所示，在第一实施例中，可以根据可信区域B1和/或B2中的第二向量，在待估计区域A中确定一个或多个与之匹配的第一向量，作为第一投影轨迹。

图3为本发明一个示例性实施例中根据可信区域的CT投影数据的纹理方向在待估计区域中确定第一向量的示意图。如图3所示，对于CT投影数据上的投影轨迹来说，由于其坐标(或数据点)连续地发生变化，因此其纹理方向可以包括沿该CT投影轨迹的多个特定的向量，各特定的向量可以以多种形式进行表示，例如仅以存储数据(比如每段轨迹的长度、在对应的坐标位置处的角度值或斜率)的形式，或者，还可以用图3所示的各方向线段来表示，其中每条方向线段具有特定方向，即具有特定的角度或斜率，代表在该方向线段指向的方向上存在第二投影轨迹，或者可以理解为：该方向线段是某条完整CT投影轨迹中的一段，针对任何投影轨迹，如果已知其对应的所有方向线段并将这些方向线段依次相连可以得到该投影轨迹的整体走向。本领域技术人员可以理解，还可以获取以其它形式进行表示的CT投影数据上轨迹的纹理走向。

可选地，在待估计区域中估计第一投影轨迹可以包括向量确定步骤和匹配步骤：

第一向量确定步骤：针对每个待估计的数据点确定一条通过该数据点的第一直线；

匹配步骤：如果该第一直线能够以该数据点作为旋转中心旋转至匹配角度，则将位于该匹配角度的第一直线在待估计区域中的部分确定为第一向量，即一条第一投影轨迹。其中，在该匹配角度下，该第一向量与至少一个第二向量之间的方向差异不大于上述预设值。该方向差异可以包括，例如角度差、斜率差等。

通过调整上述预设值可以调整匹配精度，例如，如果将该预设角度设为0度，则需要一条与数据点P1一侧或两侧的方向线段完全在同一直线的第一直线，才能将其在待估计区域中的部分作为第一向量。

例如，作为一个具体示例，可以针对图3中的数据点P1，先在水平角度或其它角度作为起点确定一条直线L1，并在360度内以该数据点P1为旋转中心来旋转该第一直线L1，如果第一直线L1在旋转30度后，与位于数据点P1两侧的方向线段D1和D2近似地在同一直线，则在30度方向能够确定一个第一向量，如果在旋转150度后，与位于数据点P1两侧的方向线段D3和D4近似地在同一直线，则在150度方向能够确定一个第一向量。当然，在一些情况下，如果第一直线L1在旋转30度后仅与位于数据点P1一侧的方向线段D1近似地在同一直线而和位于数据点P1另一侧的方向线段D2之间夹角过大，也可以将该第一直线L1在待估计区域A中的部分确定为第一向量。即，每条第一向量作为一个第一投影轨迹，只要与至少一个第二向量相匹配即可。

显然确定第一投影轨迹时，为了与待估计区域外的投影轨迹的纹理走向相匹配，在待估计区域中确定的第一投影轨迹不是或者不全是沿着探测通道方向的，即不是或不全是水平线或竖直线，其也可以是斜线，该第一投影轨迹可以理解为，能够表示CT投影轨迹在待估计区域中的走向，例如能够平滑地连接至可信区域中与之匹配的一条第二投影轨迹上。

可选地，沿着第一投影轨迹进行数据修复具体可以包括：根据与该第一投影轨迹相匹配的第二投影轨迹上的CT投影数据插值计算第一投影轨迹上的CT投影数据。插值计算得到的CT投影数据可以包括例如CT投影值。

通过插值运算，可以重新估计待估计区域A的CT投影数据。在插值计算各条第一投影轨迹的CT投影值之后，对于每个待估计的数据点，如果具有多个插值结果(例如有多条第一投影轨迹经过同一个待估计的数据点)，则将该多个插值结果进行加和以作为该数据点最终的插值结果。

通过上述插值运算获取的待估计区域的CT投影数据可以是CT投影数据中的高频部分。

可选地，在确定待估计区域A以及可信区域B1和/或B2后，还可以包括以下步骤以估计待估计区域A中的CT投影数据的低频部分：

数据拟合步骤：对可信区域的CT投影数据进行数据拟合以获取空间曲面方程。例如，可以对图2中的可信区域B1和B2中的CT投影数据进行数据拟合，上述的数据拟合可以包括，例如最小二乘法数据拟合。

估计步骤：根据上述空间曲面方程重新估计待估计区域的CT投影数据。

可选地，根据空间曲面方程重新估计待估计区域的CT投影数据包括：将待估计区域中待估计的数据点的坐标以及CT投影数据作为上述空间曲面方程的输入值，计算该空间曲面方程的输出值以作为该数据点的新的CT投影数据的低频部分。

具体地，可以在进行数据拟合之前获取可信区域的CT投影数据中的低频数据，例如，可以通过对原始CT投影数据进行低通滤波以获取其中的低频数据。则在数据拟合步骤中，可以对可信区域的CT投影数据中的低频部分进行数据拟合以获取该空间曲面方程。

可选地，在所述待估计区域中估计第一投影轨迹可以包括：根据可信区域的CT投影数据中的高频数据获取上述第二向量。具体地，可以在获取第二向量之前，先获取可信区域的CT投影数据中的高频数据，以根据该高频数据获取相应的第二向量。

可信区域的CT投影数据中的高频数据可以通过以下两种方法获得：一种方法可以是，根据在数据拟合步骤中获取的空间曲面方程计算可信区域的CT投影数据的低频数据(例如，将可信区域待估计的数据点的坐标以及CT投影数据作为输入值代入空间曲面方程中，并将输出值作为相应低频数据)，并将可信区域的原始的CT投影数据减去根据该空间曲面方程计算的可信区域的CT投影数据的低频数据，以获得相应的高频数据；另一种方法可以是，对原始的CT投影数据进行滤波加强以获得原始的高频数据，上述可信区域的CT投影数据中的高频数据可以直接从原始的高频数据中确定。

可选地，在待估计区域中估计第一投影轨迹可以包括：采用滤波器对待估计区域外的CT投影数据进行滤波以获取分布在待估计区域外的第二向量。采用滤波器对待估计区域外的CT投影数据进行滤波时，可以仅对可信区域中的原始CT投影数据或其中的高频部分进行滤波；也可以对整个数据区域中的原始CT投影数据或其中的高频部分进行滤波以得到整个数据区域上的第二向量。

上述滤波器可以包括加博滤波器，例如：可以生成多个方向的加博滤波器，用上述多个方向的加博滤波器在对应的方向上对待滤波数据进行滤波，各加博滤波器的方向结果就是在各数据点加博滤波响应的最高幅度，即用于表示纹理方向的信息，如第二向量，采用加博滤波器获取的纹理方向信息可包括如图3所示的多条方向线段。

当然，也可以采用其它形式的滤波器，只要能获得CT投影数据的纹理方向信息即可。

因此，本发明的实施例实现了沿着投影轨迹的实际走向进行插值运算，而不是在通道列内插值或列间相同张角的通道间的插值，通过这种方式，使得修复的数据更准确，获得的CT图像的质量更好。

可选地，在待估计区域中估计第一投影轨迹，还可以包括以下步骤：

比较步骤：将与各第一向量(例如方向线段D1和/或D2)所对应的数据点处的数据强度与预设数据强度进行比较；

分类步骤：如果与任一第一向量所对应的数据点处的数据强度大于或等于该预设数据强度，则将对应的第一向量确定为需要的第一投影轨迹；否则，如果与任一第一向量(例如方向线段D1和/或D2)所对应的数据点处的数据强度小于该预设数据强度，则将对应的第一向量确定为能够忽略的第一投影轨迹。

此时，插值计算第一投影轨迹上的CT投影数据可以包括：仅选择插值计算该需要的第一投影轨迹上的CT投影数据。可以理解为，在待估计区域中搜寻与具有较高数据强度的第一投影轨迹并沿着该投影轨迹进行插值运算。上述数据强度是指对应的数据点处的CT投影值的绝对值。通过上述这种方式，不仅减小了插值运算的运算量，且提高了数据修复的准确性。

为了减少数据修复的工作量，可以仅针对低频数据进行数据拟合以重新估计待估计区域的CT投影数据的低频部分，或者，在待估计区域确定第一投影轨迹后，插值计算该第一投影轨迹上的高频数据。

为了保证数据修复的准确度，本发明的修复原始CT投影数据的方法还可以包括加和处理步骤：将通过数据拟合获取的低频CT投影数据与在插值运算中获取的高频CT投影数据进行加和，以便在后续可以根据加和后的CT投影数据进行图像的重建。

第二实施例

在CT扫描成像的过程中时，当被扫描的物体过大或者被放置于偏离中心的位置时，被扫描的物体的一部分将位于探测器的覆盖范围之外。这样，有一部分原始CT投影数据将不能显示在原始CT投影图中，本实施例中，将这部分CT投影数据称为截断数据。在投影空间上，截断数据所在的区域称为截断区域。

在第二实施例中，当原始CT投影数据被截断时，则需要重新估计截断区域的CT投影轨迹及其上的数据，此时，截断区域的CT投影轨迹作为第一投影轨迹，需要能够与原始CT投影数据中的至少一条被截断的CT投影轨迹连接为一条完整的投影轨迹。

本发明第二实施例的修复原始CT投影数据的方法包括上述待估计区域确定步骤S110、第一投影轨迹估计步骤S120以及数据修复步骤S130。第二实施例与第一实施例类似，区别在于：

第二实施例中，待估计区域确定步骤S110可以包括：确定原始CT投影数据的截断区域，截断区域的确定，可以采用任何方法。

可选地，第一投影轨迹估计步骤S120具体可以包括以下步骤：

从原始CT投影数据中检测被截断的CT投影轨迹作为第二投影轨迹；以及，

对第二投影轨迹的坐标信息进行数据拟合以获取第一投影轨迹。例如，通过对第二投影轨迹的坐标信息进行数据拟合可以估计出第二投影轨迹在截断区域中的纹理走向，进而获得第一投影轨迹。

数据修复步骤S130可以包括：根据第二投影轨迹上的CT投影数据进行外插以得到第一投影轨迹上的CT投影数据。将该第一投影轨迹及其上的CT投影数据添加至原始CT投影数据中，实现了对原始CT投影数据的修复。

从原始CT投影数据(可信数据)中检测被截断的CT投影轨迹时，可以根据预先设定的判决门限，检测一些在投影空间中表现较为明显的被截断的轨迹，比如：高密度物质(金属、骨头等)和低密度物质(空气)的CT投影轨迹。具体的检测过程，可以采用滤波或者检测CT投影数据中的高频信息的方法。

图4为本发明第二实施例中获取的原始CT投影数据的示意图。如图4所示，CT投影轨迹401的一部分位于原始CT投影数据之外，因此，CT投影轨迹601是可以被检测的一条被截断的轨迹，即位于待估计区域外的第二投影轨迹。

本实施例中，对被截断的CT投影轨迹进行外插得到第一投影轨迹上的CT投影数据，使得被截断的CT投影轨迹和第一投影轨迹形成完整的、没有截断的投影轨迹。

可选地，本实施例中，可以对被截断的CT投影轨迹中的线形轨迹进行外插。

这里所说的线形轨迹，可以是宽度小于预先设定的门限值的投影轨迹。例如图4所示的被截断的轨迹401可以认为是一条线形轨迹。

在本发明的一个实施例中，可以利用CT投影轨迹被截断部分的数据，即：保留于原始投影数据中的数据，来确定该线形轨迹的形状和位置。在本发明的一个实施例中，线形轨迹的形状可以是正弦曲线或者类似正弦的曲线，还可以是其他的高次曲线。无论是哪一种曲线，其位置、走向等信息可以通过曲线上的点的坐标来确定。

可以根据预先确定的形状和位置对线形轨迹进行外插。

可以采用任何的外插方法，根据线形轨迹的形状、位置估计线性轨迹在截断区域的走向以获取第一投影轨迹，根据被截断的线性轨迹上的CT投影数据(例如可以包括CT投影值)来对第一投影轨迹上的CT投影数据进行外插，以将被截断的线性轨迹修复为完整的CT投影轨迹。

可选地，还可以对被截断的投影轨迹中的带状轨迹进行外插。这里所说的带状轨迹，可以是宽度大于预先设定的门限值的投影轨迹。

所谓带状轨迹的中心线，指的是沿着该带状轨迹的宽度方向位于中间位置的曲线。在本发明的一个实施例中，中心线无论是正弦曲线或类似正弦的曲线，还是其他的高次曲线，都可以通过获取带状轨迹的中心线的坐标来估算其在截断区域的中心线位置。

在一种示例中，可以沿着CT探测器的通道(channel)方向计算带状轨迹的宽度。

因此，可以根据宽度及中心线的形状和位置对带状轨迹在截断区域的部分(即第一投影轨迹)进行外插。

在一个示例中，可以先沿宽度方向计算CT投影值的和，然后根据该CT投影值的和、中心线位置、以及带状轨迹的宽度来对带状轨迹外插，从而将带状轨迹修复为完整轨迹。

通常，一个截断区域中可能有多条CT投影轨迹穿过其中。因此，在本发明的一个实施例中，可以通过上述方法将多条CT投影轨迹修复完整，之后可以将多条完整的CT投影轨迹进行加权求和。

本发明的实施例中，还可以对原始CT投影数据中截断的背景数据进行修复，以得到更好的图像质量。具体地，可以包括以下步骤：

根据多条完整的CT投影轨迹的包络线确定背景数据的外插范围；在本发明的实施例中，可能存在多条被截断的CT投影轨迹。因此，对每一条被截断的CT投影轨迹而言，都可以将其修复为完整的CT投影轨迹。这些多条完整的CT轨迹投影的包络线的最外延，就可以构成对背景数据进行外插修复时的插值范围；

在外插范围内进行背景数据外插以得到完整的背景数据。

对背景数据的外插可以采用任何的背景数据外插方法，并可以根据以下三点准则进行：1)各个放线角度(VIEW)中的信号之和相等；2)沿着探测器的通道(channel)方向不要有明显的信号跳变；2)外插后的图像的正向投影减去原始CT投影数据，可以得到外插的总和。

通过以上方法，实现了对截断区域的CT投影数据进行修复，相较传统的增大CT的孔径(bore)的方法，能够扩大CT显示视野并去除由于截断带来的伪影。

第三实施例

如上所示，由于探测器上的某些通道的性能下降、被扫描对象包含金属等原因，原始CT投影数据会包含有低可信度的数据，用这些数据参与重建得到的CT原始图像会出现伪影。

在第三实施例中，在对CT原始图像进行正向投影得到的CT投影轨迹中，可信的投影轨迹与不可信的带状或线性投影轨迹交叠时，需要估计可信的投影轨迹在该重叠区域的纹理走向，并沿着该纹理走向进行数据修复。

与第一实施例和第二实施例类似，本发明第三实施例的修复原始CT投影数据的方法包括上述待估计区域确定步骤S110、第一投影轨迹估计步骤S120以及数据修复步骤S130。

可选地，待估计区域确定步骤S110中，确定原始CT投影数据的待估计区域可以包括：获取原始CT投影数据中的低可信度区域以作为待估计区域。

低可信度区域可以是一些已知的低性能探测器通道所对应到原始CT投影数据上的区域，还可以是由于球管打火(tube spit)等原因反映到原始CT投影数据上的区域。比如：对于已知的低性能探测器通道的情况，可以直接在投影空间上选择相应的探测器的通道(channel)，将该通道对应的所有数据构成的区域认定为低可信度区域。对于球管打火的情况，可以将该放线角度(view)下的所有数据构成的区域认定为低可信度区域。

可选地，低可信度区域可以是原始CT图像上的金属区域对应到原始CT投影数据上的区域，上述原始CT图像是根据原始CT投影数据进行重建获取的图像。

因此，本实施例中，获取原始CT投影数据中的低可信度区域可以包括以下步骤：

在原始CT图像上选取目标区域；该目标区域可以是伪影所在的区域，也可以是用户认为可信度较低的区域；以及，

对目标区域做正向投影得到低可信度区域。

对于一些特定样式的伪影，比如：条形(steak)伪影、环形(ring)伪影、带形(band)伪影等，可以从重建图像上识别其形状、位置、大小等信息。

例如，通过条形伪影的方向和到旋转中心的距离计算出放线角度(view)、探测器沿X方向的通道数(channel)和探测器沿Z方向的排数(row)等信息，以此来确定该条形伪影在原始CT投影数据中的区域。又如：可以通过环形伪影或带形伪影的半径以及圆周覆盖范围来计算该环形伪影或带形伪影放线角度、通道数和排数，以此来确定该环形伪影或带状伪影在原始CT投影数据中的区域。

因此，本实施例中，获取原始CT投影数据中的低可信度区域还可以包括以下步骤：

在原始CT图像上获取伪影信息；以及，

根据伪影信息计算低可信度区域。

可选地，第一投影轨迹估计步骤S120可以包括以下步骤：

对原始CT图像上的全部或部分像素点做正向投影得到各像素点的CT投影轨迹，并将各像素点的CT投影轨迹在待估计区域外的部分作为上述第二投影轨迹；上述原始CT图像是根据原始CT投影数据进行重建获取的图像；以及，

估计各像素点的CT投影轨迹穿过待估计区域的部分作为上述一投影轨迹。

例如，可以对原始CT图像上密度较大的物体(如：金属、骨骼等)所在的区域中的像素点做正向投影来得到这些像素点的CT投影轨迹。还可以对原始CT图像上物体密度差异较大的区域(如：高密度物质和低密度物质相紧邻的区域)中的像素点做正向投影来得到这些像素点的CT投影轨迹。此时，如果某个像素点的CT投影轨迹穿过待估计区域，则该像素点的CT投影轨迹包括处于待估计区域外的第二投影轨迹。

通过估计该像素点CT投影轨迹穿过待估计区域的部分的走向，就可以在待估计区域中确定第一投影轨迹，此时，该像素点的第一投影轨迹和第二投影轨迹连接为一条完整的CT投影轨迹。例如，可以根据待估计区域外的CT投影轨迹的坐标信息在待估计区域中估计与之匹配的第一投影轨迹。

根据该第二投影轨迹上的CT投影数据对该第一投影轨迹插值就可修复该像素点对应的CT投影数据在待估计区域中的部分。

在一些CT机的原始CT投影数据中，CT投影轨迹是正弦曲线，因此在本发明的一个实施例中，可以根据正弦曲线的走向对CT投影轨迹上的交叠区域进行插值修复。

图5为本发明第三实施例中获取的一个像素点CT投影轨迹穿过待估计区域的示意图。图6为在图5的待估计区域外的第二投影轨迹的示意图。图7为在图5中的待估计区域中估计的第一投影轨迹的示意图。图8为用含有低可信度的CT投影数据重建得到的重建图像；图9A为用现有技术修复原始CT投影数据后重建得到的重建图像；图9B为用本发明第三实施例的技术方案修复原始CT投影数据后重建得到的重建图像。

如图5所示，投影轨迹未穿过待估计区域的部分可以被视为是可信区域。因此，可以利用正弦变化规律，来获得交叠区域(待估计区域)中的CT投影轨迹，根据可信区域内的CT投影数据(即第二投影轨迹上的CT投影数据)沿该第一投影轨迹进行插值运算可以实现数据修复。

在另一些CT机的原始CT投影数据中，投影轨迹可以是类正弦曲线或者其他任意的高次曲线，因此，在本发明的另一个实施例中，可以根据类正弦曲线或该高次曲线的走向和变化规律，对CT投影轨迹上的交叠区域进行插值修复。

可选地，当有多条CT投影轨迹通过同一待估计区域时，可以将插值后得到的完整投影轨迹进行加权求和。各投影轨迹的权重可以相等，也可以对强度较大的投影轨迹赋予更大的权重。

在本发明的一个实施例中，还可以将修复后的数据与修复前的数据进行合并。该合并的过程可以是一个加权叠加的过程，比如：可以完全信任修复后的数据而完全不信任修复前的数据。也可以部分信任修复后的数据，这样，就可以分别给修复前的数据和修复后的数据赋予一定的权重并将两者加权叠加。这里所说的数据，可以是投影数据，也可以是重建图像的数据，即：该合并可以在投影空间进行，也可以在图像空间进行。

第四实施例

原始的CT投影数据中，出现低可信度数据的其中一个原因可能是检测体内的特定部位成分造成的，该特定部位成分可以是金属组织或者其它会引起投影数据不可信的组织成分。例如在CT投影数据的某个数据点上，不仅包括可信数据，例如与肌肉组织、骨头组织等相关的数据，还包括例如与金属组织相关的不可信数据，可信数据和不可信数据叠加在一起，因此需要对该数据点进行数据修复。在第四实施例中，当原始CT投影数据中具有例如金属等特定部位造成的带状或线性的投影轨迹时，则可以将该金属的投影轨迹作为第一投影轨迹并沿该金属的投影轨迹进行数据修复。

与第一、第二和第三实施例类似，本发明第四实施例的修复原始CT投影数据的方法包括上述待估计区域确定步骤S110、第一投影轨迹估计步骤S120以及数据修复步骤S130。

可选地，第四实施例中，待估计区域确定步骤S110包括以下步骤：

根据原始CT投影数据重建原始CT图像；

检测原始CT图像中的特定部位；以及，

对该特定部位的图像进行正向投影以获取特定部位的CT投影轨迹，在原始CT投影数据中与该特定部位的CT投影轨迹相对应的区域即为待估计区域。

可选地，待估计区域确定步骤S110之前还可以包括数据预处理步骤：对上述原始CT投影数据进行预处理。因此在待估计区域确定步骤S110中，可以直接根据探测器通道采集的原始CT投影数据重建原始CT图像，也可根据预处理后的原始CT投影数据重建原始CT图像。该预处理可以包括，例如偏置(Offset)校正去除暗电流、参考(Reference)通道校正去除各视野的射线能量的拨动、空气(aircal)校正去除各通道初入能量的不均匀性、波束硬化校正去除高低能射线吸收率不一致、-In数学变换使得数据在理论上变成加和的含义等。

图10为本发明第四实施例中获取的原始CT投影数据的示意图。图11为根据图10所示的原始CT投影数据进行图像重建获得的原始CT图像。在根据原始CT投影数据进行图像重建得到的原始CT图像中，不同部位具有不同的CT值，例如，通常情况下金属组织部位的CT值不小于3500HU，当然在不同的机型中得到的金属组织的CT值也会有所变化。

因此可以通过检测原始CT图像的CT值来确定特定部位，具体地，可以包括以下步骤：

将原始CT图像中各像素的CT值与预设CT值进行比较；以及，

将CT值大于上述预设CT值的像素所在的区域确定为特定部位。

例如，上述预设CT值可以为3500HU，则可以在图11所示的原始CT图像中将CT值大于3500HU的像素所在的区域确定为特定部位。

图12为在图11中获取的金属部位的图像。如图12所示，可以将原始CT图像中处于特定部位以外的各像素的CT值设为0，例如在图11中，可以将金属部位以外的像素处的CT值均设为0，通过这种方式，即可在原始CT图像中去除特定部位以外的图像，得到如图12所示的金属部位的图像。

图13为根据图12所示的图像获取的金属部位的CT投影数据。可选地，在第一投影轨迹估计步骤S120中，对该特定部位的图像进行正向投影可以获取特定部位的CT投影轨迹及其上的投影数据，该特定部位的CT投影轨迹即为本实施例的第一投影轨迹，在原始CT投影数据中与该第一投影轨迹相对应的区域即为待估计区域。

则数据修复步骤S130中可以包括：将原始CT投影数据减去第一投影轨迹上的CT投影数据以得到原始CT投影数据中的可信数据。例如去除图10中金属轨迹区域内的金属投影，剩余非金属物质在此区域的投影轨迹。具体地，可进行如下操作：

如果数据点属于图13中金属轨迹所划过的区域，则针对该区域的每个数据点，将其在图10中的数据值(CT投影值)减去在图13中的数据值，得到新的数据值，该新的数据值即为在图10中检测的可信数据。如果数据点不属于图13中金属轨迹所划过的区域，则保留其在图10中的数据值。

可选地，在第四实施例中，数据修修复步骤S150之前还可以包括：调整上述特定部位的CT投影数据的数据量级。例如，在对图13所示的数据与原始CT投影数据进行运算操作前，可以进行适当的Scale(比例)变换或加权处理，以适应可能出现的、某些中间计算过程带来的数据量级的变化，通过这种方式，可以使特定部位的CT投影数据与原始CT投影数据的数据量级相适应。

图14为本发明实施例提供的一种修复原始CT投影数据的装置的框图。如图14所示，该修复原始CT投影数据的装置可以包括待估计区域确定模块141、第一投影轨迹估计模块143以及数据修复模块145。

待估计区域确定模块141可以用于确定原始CT投影数据的待估计区域。

第一投影轨迹估计模块143可以用于在上述待估计区域中估计第一投影轨迹，其中，第一投影轨迹能够与待估计区域外的至少一条第二投影轨迹相匹配，或者，第一投影轨迹为特定部位的投影轨迹。

可选地，第一投影轨迹能够与待估计区域外的至少一条第二投影轨迹连接为一条完整的投影轨迹。

数据修复模块145可以用于沿着第一投影轨迹进行数据修复。可选地，数据修复模块145可以根据与第一投影轨迹相匹配的第二投影轨迹上的CT投影数据插值计算第一投影轨迹上的CT投影数据。

可选地，第一投影轨迹可以包括在待估计区域中估计的第一向量，本发明的修复原始CT投影数据的装置还包括可信区域确定模块以及检测模块。

可信区域确定模块可以在原始CT投影数据中确定与待估计区域相邻接的可信区域，该可信区域中包括该第二投影轨迹。

检测模块可以检测可信区域中的第二投影轨迹的纹理方向以获取多个第二向量。当第一向量与至少一个第二向量之间的方向差异不大于预设值时，则第一投影轨迹与该第二向量对应的第二投影轨迹相匹配。

可选地，待估计区域确定模块141还可以用于确定原始CT投影数据的截断区域。

第一投影轨迹估计模块143可以包括第一检测单元和数据拟合单元。

第一检测单元可以从原始CT投影数据中检测被截断的CT投影轨迹作为该第二投影轨迹。

数据拟合单元可以对第二投影轨迹的坐标信息进行数据拟合获取该第一投影轨迹。

数据修复模块147可以根据第二投影轨迹上的CT投影数据进行外插以得到第一投影轨迹上的CT投影数据。

可选地，第一投影轨迹估计模块143还可以包括第一正向投影单元和估计单元。

第一正向投影单元可以对原始CT图像上的全部或部分像素点做正向投影得到各像素点的CT投影轨迹，并将各像素点的CT投影轨迹在待估计区域外的部分作为第二投影轨迹。该原始CT图像是根据原始CT投影数据进行重建获取的图像。

估计单元可以估计各像素点的CT投影轨迹穿过所述待估计区域的部分作为该第一投影轨迹。

可选地，待估计区域确定模块141还可以包括重建单元、第二检测单元和第二正向投影单元。

重建单元可以根据原始CT投影数据重建原始CT图像。

第二检测单元可以检测原始CT图像中的特定部位。

第二正向投影单元可以对该特定部位的图像进行正向投影以获取特定部位的CT投影轨迹，原始CT投影数据中与该特定部位的CT投影轨迹相对应的区域为待估计区域。

第一投影轨迹估计模块可以将特定部位的CT投影轨迹作为上述第一投影轨迹。

数据修复模块147可以将原始CT投影数据减去第一投影轨迹上的CT投影数据以得到原始CT投影数据中的可信数据。

图15为本发明一个实施例提供的CT成像系统的框图。如图15所示，该系统包括球管151、探测器153以及上述实施例的修复原始CT投影数据的装置。球管151用于向扫描对象发射X射线，探测器153用于接收穿过扫描对象的X射线以产生上述原始CT投影数据。

修复原始CT投影数据的装置可以对该原始的CT投影数据进行数据修复，以供进行图像重建。

本发明的实施例中，通过确定原始CT投影数据的待估计区域，并通过估计CT投影轨迹在待估计区域中的实际走向而获取第一投影轨迹，即需要进行数据修复的轨迹，可以实现基于CT投影数据中的投影轨迹进行数据的修复，相较传统的在探测器列内或列间插值的方式，能够为图像重建提供更可靠的数据，进而获得质量更高的图像。

上面已经描述了一些示例性实施例。然而，应该理解的是，可以做出各种修改。例如，如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的组件以不同方式被组合和/或被另外的组件或其等同物替代或补充，则可以实现合适的结果。相应地，其他实施方式也落入权利要求的保护范围内。