用于口腔锥束CBCT的运动补偿重建方法、装置、设备及介质与流程

用于口腔锥束cbct的运动补偿重建方法、装置、设备及介质
技术领域
1.本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种用于口腔锥束cbct的运动补偿重建方法、装置、电子设备以及存储介质。


背景技术：

2.用于口腔锥束cbct的运动补偿重建是指在锥形束cbct的口腔颌面影像检查过程中，对扫描的口腔图像中存在运动伪影的图像进行补偿重建的过程，以用于避免图像中运动伪影对图像分析的不利影响，提高图像的清晰度。
3.目前，在口腔检查时，扫描过程中难以避免患者不自主运动，使采集到的投影信息不一致，从而造成重建图像出现组织结构模糊或错位等运动伪影，严重影响了医生对患者口腔疾病的检查诊断，相对来说，在扫描过程中患者口腔的运动通常表现为刚性运动，因此对这种刚性运动现象作运动补偿成为关键，现有技术中普遍使用简单的咬合杆等固定装置对头部作简单的固定，无法避免患者在扫描过程中仍然存在运动；其他一些技术方案主要通过追踪装置跟踪获取患者头部的运动并在重建过程中对数据进行运动补偿，但需要依赖额外装置，可能会干扰设备扫描并影响患者的体验；也有些技术方案通过配准迭代的思路对运动图像作运动补偿，但通常由于计算复杂且时间花费很长难以满足实际应用。因此，仍然亟待一种无需额外装置且能应用于口腔锥束cbct系统的运动补偿技术。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提供了一种用于口腔锥束cbct的运动补偿重建方法、装置、电子设备以及存储介质，可以无需额外装置且能应用于口腔锥束cbct系统。
5.第一方面，本发明提供了一种用于口腔锥束cbct的运动补偿重建方法，包括：
6.使用口腔锥束cbct对存在运动的扫描对象进行扫描，以采集所述口腔锥束cbct的投影图像数据，利用投影变换矩阵对所述投影图像数据进行图像重建，得到运动待补偿重建图像；
7.对所述运动待补偿重建图像进行前向投影操作，得到前向投影图像，对所述投影图像数据进行高斯滤波处理，得到投影滤波图像，并对所述前向投影图像进行高斯滤波处理，得到前向投影滤波图像，对所述投影滤波图像进行边缘特征提取，得到投影边缘特征，并对所述前向投影滤波图像进行边缘特征提取，得到前向投影边缘特征，并计算所述投影边缘特征与所述前向投影边缘特征之间的特征相关系数；
8.配置所述特征相关系数的运动向量，根据所述运动向量，对所述特征相关系数进行系数调整，得到调整系数，根据所述调整系数，对所述运动向量进行向量优化，得到优化运动向量，对所述优化运动向量进行线性插值处理，得到线性插值向量，对所述线性插值向量进行均值滤波处理，得到均值滤波向量；
9.根据所述均值滤波向量，对所述投影变换矩阵进行向量修正，得到向量修正矩阵，根据所述向量修正矩阵，对所述投影图像数据进行图像补偿重建，得到补偿重建图像，并计
算所述补偿重建图像的补偿前向投影；
10.计算所述补偿前向投影的投影偏差，根据所述投影偏差，确定所述口腔锥束cbct的运动补偿重建图像。
11.在第一方面的一种可能实现方式中，所述对所述投影图像数据进行高斯滤波处理，得到投影滤波图像，包括：
12.配置所述投影图像数据的高斯滤波窗口；
13.利用下述公式计算所述高斯滤波窗口的高斯滤波权重：
[0014][0015]
其中，wu表示所述高斯滤波窗口中第u个像素点对应的高斯滤波权重，hu表示所述高斯滤波窗口中第u个像素点对应的数值，n表示所述高斯滤波窗口中像素点的数量；
[0016]
根据所述高斯滤波权重，利用下述公式计算所述投影图像数据的滤波像素值：
[0017][0018]
其中，mv表示与所述高斯滤波窗口的大小相对应的投影图像数据中的中心点v的滤波像素值，wu表示所述高斯滤波窗口中第u个像素点对应的高斯滤波权重，n表示所述高斯滤波窗口中像素点的数量，hu表示与所述高斯滤波窗口中第u个像素点对应的投影图像数据中的像素点的数值；
[0019]
根据所述滤波像素值，确定所述投影滤波图像。
[0020]
在第一方面的一种可能实现方式中，所述对所述投影滤波图像进行边缘特征提取，得到投影边缘特征，包括：
[0021]
利用下述公式配置所述投影滤波图像的横向算子与纵向算子：
[0022][0023][0024]
其中，s
x
表示所述横向算子，sy表示所述纵向算子；
[0025]
根据所述横向算子与所述纵向算子，利用下述公式对所述投影滤波图像进行横向像素转换与纵向像素转换，得到横向转换像素与纵向转换像素：
[0026][0027]kx
＝(a2+2a3+a4)-(a0+2a7+a6)
[0028]ky
＝(a0+2a1+a2)-(a6+2a5+a4)
[0029]
其中，k
x
表示所述横向转换像素，ky表示所述纵向转换像素，[i,j]表示所述投影滤波图像中3*3比例大小的像素框中的像素中心点的值，a0、a1、a2、a7、a3、a4、a5、a6表示[i,j]的
邻域像素点的值；
[0030]
利用下述公式计算所述横向转换像素与所述纵向转换像素之间的像素近似值：
[0031][0032]
其中，g[i,j]表示所述像素近似值，k
x
表示所述横向转换像素，ky表示所述纵向转换像素；
[0033]
根据所述像素近似值，确定所述投影边缘特征。
[0034]
在第一方面的一种可能实现方式中，所述根据所述运动向量，对所述特征相关系数进行系数调整，得到调整系数，包括：
[0035]
获取所述特征相关系数对应的当前待调整投影变换矩阵与当前运动待补偿重建图像，利用下述公式计算所述运动向量的运动变换矩阵：
[0036][0037]
其中，r表示所述运动变换矩阵，r＝{α,β,γ,t
x
,ty,tz}表示所述运动向量，包括分别沿扫描物体空间坐标系x,y,z轴旋转和平移的六个自由度的运动参数；
[0038]
根据所述运动变换矩阵，利用下述公式对所述当前待调整投影变换矩阵进行向量调整，得到当前调整投影变换矩阵：
[0039]ak
＝a
k-1
·rk
[0040]
其中，ak表示所述当前调整投影变换矩阵，a
k-1
表示所述当前待调整投影变换矩阵，rk表示所述当前运动变换矩阵，k表示当前执行相应的迭代次数；
[0041]
根据所述当前调整投影变换矩阵，利用下述公式对所述当前运动待补偿重建图像进行前向投影操作，得到调整前向投影图像：
[0042]
g＝f(ak,i
k-1
)
[0043]
其中，g表示所述调整前向投影图像，ak表示所述当前调整投影变换矩阵，i
k-1
表示所述当前待补偿重建图像，k表示当前执行相应的迭代次数；
[0044]
根据所述调整前向投影图像，利用下述公式对所述特征相关系数进行系数调整，得到调整系数：
[0045]
s＝s(i
k-1
,g)
[0046]
其中，s表示所述调整系数，g表示所述调整前向投影图像，i
k-1
表示当前运动待补偿重建图像。
[0047]
在第一方面的一种可能实现方式中，所述根据所述调整系数，对所述运动向量进行向量优化，得到优化运动向量，包括：
[0048]
对所述运动向量进行迭代调整，得到迭代调整向量；
[0049]
根据所述调整系数与所述迭代调整向量，利用下述公式计算所述优化运动向量：
[0050]
[0051]
其中，r
′
表示所述优化运动向量，s表示所述调整系数，表示调整所述迭代调整向量使得的值最小。
[0052]
在第一方面的一种可能实现方式中，所述对所述优化运动向量进行线性插值处理，得到线性插值向量，包括：
[0053]
对所述优化运动向量进行扫描方向排序，得到排序向量；
[0054]
对所述排序向量进行组合配对，得到配对向量；
[0055]
根据所述配对向量，利用下述公式计算所述线性插值向量：
[0056][0057]
其中，(x,r)表示所述线性插值向量，(x0,r0)和(x1,r1)表示所述配对向量。
[0058]
在第一方面的一种可能实现方式中，所述计算所述补偿前向投影的投影偏差，包括：
[0059]
利用下述公式计算所述补偿前向投影的投影偏差：
[0060][0061]
其中，d表示所述补偿前向投影的投影偏差，x表示所述补偿前向投影的感兴趣区域内像素数量，α表示投影感兴趣区域内像素位置序号，y表示投影扫描角度数量，β表示投影扫描角度的序号，g
αβk
表示第k次迭代的补偿前向投影，g
αβk-1
表示第k-1次迭代的补偿前向投影。
[0062]
第二方面，本发明提供了一种用于口腔锥束cbct的运动补偿重建装置，所述装置包括：
[0063]
投影图像获取模块，用于使用口腔锥束cbct对存在运动的扫描对象进行扫描，以采集所述口腔锥束cbct的投影图像数据，利用投影变换矩阵对所述投影图像数据进行图像重建，得到运动待补偿重建图像；
[0064]
相关系数计算模块，用于对所述运动待补偿重建图像进行前向投影操作，得到前向投影图像，对所述投影图像数据进行高斯滤波处理，得到投影滤波图像，并对所述前向投影图像进行高斯滤波处理，得到前向投影滤波图像，对所述投影滤波图像进行边缘特征提取，得到投影边缘特征，并对所述前向投影滤波图像进行边缘特征提取，得到前向投影边缘特征，并计算所述投影边缘特征与所述前向投影边缘特征之间的特征相关系数；
[0065]
向量均值滤波模块，用于配置所述特征相关系数的运动向量，根据所述运动向量，对所述特征相关系数进行系数调整，得到调整系数，根据所述调整系数，对所述运动向量进行向量优化，得到优化运动向量，对所述优化运动向量进行线性插值处理，得到线性插值向量，对所述线性插值向量进行均值滤波处理，得到均值滤波向量；
[0066]
补偿投影计算模块，用于根据所述均值滤波向量，对所述投影变换矩阵进行向量修正，得到向量修正矩阵，根据所述向量修正矩阵，对所述投影图像数据进行图像补偿重建，得到补偿重建图像，并计算所述补偿重建图像的补偿前向投影；
[0067]
重建图像确定模块，用于计算所述补偿前向投影的投影偏差，根据所述投影偏差，确定所述口腔锥束cbct的运动补偿重建图像。
[0068]
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括：
[0069]
至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；
[0070]
其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，以使所述至少一个处理器能够执行如上述第一方面中任意一项所述的用于口腔锥束cbct的运动补偿重建方法。
[0071]
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任意一项所述的用于口腔锥束cbct的运动补偿重建方法。
[0072]
与现有技术相比，本方案的技术原理及有益效果在于：
[0073]
本发明实施例通过使用口腔锥束cbct对存在运动的扫描对象进行扫描，以采集所述口腔锥束cbct的投影图像数据，以用于采集所述口腔锥束cbct所拍摄的运动状态下模糊的图像相应的投影图像数据，保障后续对模糊的图像进行修正，进一步地，本发明实施例通过配置所述投影变换矩阵，以用于利用所述投影变换矩阵中方向向量对不同运动方向的投影进行向量变换，达到对运动投影纠正的目的，进一步地，本发明实施例通过根据所述投影变换矩阵，对所述投影图像数据进行图像重建，以用于利用包含多个方向角度的投影变换矩阵对所述投影图像数据进行移动、旋转和缩放，进一步地，本发明实施例通过对所述投影图像数据进行高斯滤波处理，以用于消除图像的高斯噪声，降低图像的高斯噪声对后续图像分析的不利影响，进一步地，本发明实施例通过对所述前向投影图像进行高斯滤波处理，以用于消除图像的高斯噪声，降低图像的高斯噪声对后续图像分析的不利影响，进一步地，本发明实施例通过对所述投影滤波图像进行边缘特征提取，以用于提取投影图像中局部区域亮度变化显著的部分，将对图像的全部内容分析转换为对图像的部分内容分析，在保障图像分析准确率的前提下，减少图像分析的工作量，进一步地，本发明实施例通过计算所述投影边缘特征与所述前向投影边缘特征之间的特征相关系数，以用于确定所补偿的前向投影与投影图像数据是否相似，避免投影补偿错误对后续实际运动图像纠正的不利影响，进一步地，本发明实施例通过配置所述特征相关系数的运动向量，以用于对图像中的伪影进行自由度转换，通过变换每种自由度对图像伪影进行调整，保障后续将对图像调整效果最好的运动向量作为最终用于调整图像伪影的向量，提升对图像调整的准确率，进一步地，本发明实施例通过根据所述运动向量，对所述特征相关系数进行系数调整，以用于利用构建的初始的运动向量对上述投影变换矩阵进行向量调整，得到进行向量调整之后的相关系数，保障后续根据相关系数对所述运动向量进行调整，以得到较佳的运动向量用于调整所述投影变换矩阵，进一步地，本发明实施例通过对所述优化运动向量进行线性插值处理，以用于利用线性插值法计算得到所有扫描角度下的优化运动向量，进一步地，本发明实施例通过对所述线性插值向量进行均值滤波处理，以用于抑制计算误差引起的干扰，进一步地，本发明实施例通过根据所述向量修正矩阵，对所述重建图像进行图像补偿重建，以用于利用修正好的矩阵对图像进行运动补偿重建，达到消除重建图像的运动伪影，提升图像质量的目的，进一步地，本发明实施例通过计算所述补偿前向投影的投影偏差，以用于利用偏差的大小检测迭代过程中投影补偿是否稳定，从而可以控制停止迭代过程并确定最终的补偿
重建图像。因此，本发明实施例提出的一种用于口腔锥束cbct的运动补偿重建方法、装置、电子设备以及存储介质，可以无需额外装置且能应用于口腔锥束cbct系统。
附图说明
[0074]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
[0075]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0076]
图1为本发明一实施例提供的一种用于口腔锥束cbct的运动补偿重建方法的流程示意图；
[0077]
图2为本发明一实施例中图1提供的一种用于口腔锥束cbct的运动补偿重建方法的其中一个步骤的流程示意图；
[0078]
图3为本发明一实施例中图1提供的一种用于口腔锥束cbct的运动补偿重建方法的另外一个步骤的流程示意图；
[0079]
图4为本发明一实施例提供的一种用于口腔锥束cbct的运动补偿重建装置的模块示意图；
[0080]
图5为本发明一实施例提供的实现用于口腔锥束cbct的运动补偿重建方法的电子设备的内部结构示意图。
具体实施方式
[0081]
应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0082]
本发明实施例提供一种用于口腔锥束cbct的运动补偿重建方法，所述用于口腔锥束cbct的运动补偿重建方法的执行主体包括但不限于服务端、终端等能够被配置为执行本发明实施例提供的该方法的电子设备中的至少一种。换言之，所述用于口腔锥束cbct的运动补偿重建方法可以由安装在终端设备或服务端设备的软件或硬件来执行，所述软件可以是区块链平台。所述服务端包括但不限于：单台服务器、服务器集群、云端服务器或云端服务器集群等。所述服务器可以是独立的服务器，也可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、内容分发网络(content delivery network，cdn)、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。
[0083]
参阅图1所示，是本发明一实施例提供的用于口腔锥束cbct的运动补偿重建方法的流程示意图。其中，图1中描述的用于口腔锥束cbct的运动补偿重建方法包括：
[0084]
s1、使用口腔锥束cbct对存在运动的扫描对象进行扫描，以采集所述口腔锥束cbct的投影图像数据，利用投影变换矩阵对所述投影图像数据进行图像重建，得到运动待补偿重建图像。
[0085]
本发明实施例通过使用口腔锥束cbct对存在运动的扫描对象进行扫描，以采集所述口腔锥束cbct的投影图像数据，以用于采集所述口腔锥束cbct所拍摄的运动状态下模糊的图像相应的投影图像数据，保障后续对模糊的图像进行修正。其中，所述口腔锥束cbct是
指锥形束投照计算机重组断层影像设备，其中cbct是指锥形束ct，由x线发射器与平板探测器组成，所述口腔锥束cbct的原理是x线发射器以较低的射线量(通常球管电流在10毫安左右)围绕投照体做环形dr(数字式投照)，并将发出的射线穿过投照体，将穿过物体上的某一点的体素点落在探测器单元。所述投影图像数据是指在某一角度下从射线源所在点发射出的所有射线穿过物体上某一体素点后落在探测器单元上的投影。
[0086]
本发明的一实施例中，所述采集所述口腔锥束cbct的投影图像数据通过在所述口腔锥束cbct的平板探测器中查询实现。
[0087]
进一步地，本发明实施例通过利用投影变换矩阵对所述投影图像数据进行图像重建，以用于利用所述投影变换矩阵中方向向量对不同运动方向的投影进行向量映射。其中，所述投影变换矩阵是指物体空间映射至探测器空间的几何变换关系，通过cbct的三维几何系统计算获取所得。所述重建图像是指对所述投影图像数据进行三维重建得到切片序列的重建图像。
[0088]
本发明的一实施例中，参阅图2所示，所述利用所述投影变换矩阵对所述投影图像数据进行图像重建，得到运动待补偿重建图像，包括：
[0089]
s201、利用所述投影变换矩阵确定所述投影图像数据的投影变换形式；
[0090]
s202、利用所述投影变换形式确定所述运动待补偿重建图像。
[0091]
进一步地，本发明实施例通过计算所述重建图像的前向投影图像，以用于识别进行重建之后的图像中的投影像素。
[0092]
本发明的一实施例中，所述计算所述重建图像的前向投影图像通过利用降采样法实现。
[0093]
其中，所述降采样法是降低特定信号的采样率的过程，通常用于降低数据传输速率或者数据大小。
[0094]
s2、对所述运动待补偿重建图像进行前向投影操作，得到前向投影图像，对所述投影图像数据进行高斯滤波处理，得到投影滤波图像，并对所述前向投影图像进行高斯滤波处理，得到前向投影滤波图像，对所述投影滤波图像进行边缘特征提取，得到投影边缘特征，并对所述前向投影滤波图像进行边缘特征提取，得到前向投影边缘特征，并计算所述投影边缘特征与所述前向投影边缘特征之间的特征相关系数。
[0095]
本发明实施例通过对所述投影图像数据进行高斯滤波处理，以用于消除图像的高斯噪声，降低图像的高斯噪声对后续图像分析的不利影响。
[0096]
本发明的一实施例中，所述对所述投影图像数据进行高斯滤波处理，得到投影滤波图像，包括：配置所述投影图像数据的高斯滤波窗口；利用下述公式计算所述高斯滤波窗口的高斯滤波权重：
[0097][0098]
其中，wu表示所述高斯滤波窗口中第u个像素点对应的高斯滤波权重，hu表示所述高斯滤波窗口中第u个像素点对应的数值，n表示所述高斯滤波窗口中像素点的数量；
[0099]
根据所述高斯滤波权重，利用下述公式计算所述投影图像数据的滤波像素值：
[0100][0101]
其中，mv表示与所述高斯滤波窗口的大小相对应的投影图像数据中的中心点v的滤波像素值，wu表示所述高斯滤波窗口中第u个像素点对应的高斯滤波权重，n表示所述高斯滤波窗口中像素点的数量，hu表示与所述高斯滤波窗口中第u个像素点对应的投影图像数据中的像素点的数值；
[0102]
根据所述滤波像素值，确定所述投影滤波图像。
[0103]
其中，所述高斯滤波窗口与卷积核类似，大小多种多样，例如3*3大小的窗口。
[0104]
进一步地，本发明实施例通过对所述前向投影图像进行高斯滤波处理，以用于消除图像的高斯噪声，降低图像的高斯噪声对后续图像分析的不利影响。
[0105]
本发明的一实施例中，所述对所述前向投影图像进行高斯滤波处理，得到前向投影滤波图像的步骤与上述对所述投影图像数据进行高斯滤波处理，得到投影滤波图像的原理类似，在此不做进一步地赘述。
[0106]
进一步地，本发明实施例通过对所述投影滤波图像进行边缘特征提取，以用于提取投影图像中局部区域亮度变化显著的部分，将对图像的全部内容分析转换为对图像的部分内容分析，在保障图像分析准确率的前提下，减少图像分析的工作量。其中，所述投影边缘特征是指图像局部区域亮度变化显著的部分，该区域的灰度剖面一般可以看作是一个阶跃，即从一个灰度值在很小的缓冲区域内急剧变化到另一个灰度相差较大的灰度值。
[0107]
本发明的一实施例中，所述对所述投影滤波图像进行边缘特征提取，得到投影边缘特征，包括：利用下述公式配置所述投影滤波图像的横向算子与纵向算子：
[0108][0109][0110]
其中，s
x
表示所述横向算子，sy表示所述纵向算子；
[0111]
根据所述横向算子与所述纵向算子，利用下述公式对所述投影滤波图像进行横向像素转换与纵向像素转换，得到横向转换像素与纵向转换像素：
[0112][0113]kx
＝(a2+2a3+a4)-(a0+2a7+a6)
[0114]ky
＝(a0+2a1+a2)-(a6+2a5+a4)
[0115]
其中，k
x
表示所述横向转换像素，ky表示所述纵向转换像素，[i,j]表示所述投影滤波图像中3*3比例大小的像素框中的像素中心点的值，a0、a1、a2、a7、a3、a4、a5、a6表示[i,j]的邻域像素点的值；
[0116]
利用下述公式计算所述横向转换像素与所述纵向转换像素之间的像素近似值：
[0117][0118]
其中，g[i,j]表示所述像素近似值，k
x
表示所述横向转换像素，ky表示所述纵向转换像素；
[0119]
根据所述像素近似值，确定所述投影边缘特征。
[0120]
可选地，所述根据所述像素近似值，确定所述投影边缘特征可以通过将所述像素近似值与预先配置的阈值进行比较，根据比较结果，将所述像素近似值对应的像素中心点作为所述投影边缘特征。
[0121]
进一步地，本发明实施例通过对所述前向投影滤波图像进行边缘特征提取，以用于提取投影图像中局部区域亮度变化显著的部分，将对图像的全部内容分析转换为对图像的部分内容分析，在保障图像分析准确率的前提下，减少图像分析的工作量。其中，所述前向投影边缘特征是指图像局部区域亮度变化显著的部分，该区域的灰度剖面一般可以看作是一个阶跃，即从一个灰度值在很小的缓冲区域内急剧变化到另一个灰度相差较大的灰度值。
[0122]
本发明的一实施例中，所述对所述前向投影滤波图像进行边缘特征提取，得到前向投影边缘特征的步骤与上述对所述投影滤波图像进行边缘特征提取，得到投影边缘特征的原理类似，在此不做进一步地赘述。
[0123]
进一步地，本发明实施例通过计算所述投影边缘特征与所述前向投影边缘特征之间的特征相关系数，以用于确定所补偿的前向投影图像与采集的投影图像是否相似，避免投影补偿错误对后续实际运动图像纠正的不利影响。其中，所述特征相关系数是指所述投影边缘特征与所述前向投影边缘特征之间的相似度。
[0124]
本发明的一实施例中，利用下述公式计算所述投影边缘特征与所述前向投影边缘特征之间的特征相关系数：
[0125][0126]
其中，s(p,q)表示所述投影边缘特征与所述前向投影边缘特征之间的特征相关系数，n表示所述投影边缘特征与所述前向投影边缘特征在感兴趣区域内像素数量，pi表示投影边缘特征在感兴趣区域内第i个像素点的值，qi表示前向投影边缘特征在感兴趣区域内第i个像素值，表示投影边缘特征在感兴趣区域内平均像素值，表示前向投影边缘特征在感兴趣区域内平均像素值。
[0127]
s3、配置所述特征相关系数的运动向量，根据所述运动向量，对所述特征相关系数进行系数调整，得到调整系数，根据所述调整系数，对所述运动向量进行向量优化，得到优化运动向量，对所述优化运动向量进行线性插值处理，得到线性插值向量，对所述线性插值向量进行均值滤波处理，得到均值滤波向量。
[0128]
本发明实施例通过配置所述特征相关系数的运动向量，以用于对图像中的伪影进行自由度转换，通过变换每种自由度度对图像伪影进行调整，保障后续将对图像调整效果最好的运动向量作为最终用于调整图像伪影的向量，提升对图像调整的准确率。
[0129]
本发明的一实施例中，所述配置所述特征相关系数的运动向量的步骤与上述配置所述投影变换矩阵的原理类似，在此不做进一步地赘述。
[0130]
进一步地，本发明实施例通过根据所述运动向量，对所述特征相关系数进行系数调整，以用于利用构建的初始的运动向量对上述投影变换矩阵进行向量调整，得到进行向量调整之后的相关系数，保障后续根据相关系数对所述运动向量进行调整，以得到较佳的运动向量用于调整所述投影变换矩阵。
[0131]
本发明的一实施例中，所述根据所述运动向量，对所述特征相关系数进行系数调整，得到调整系数，包括：获取所述特征相关系数对应的当前待调整投影变换矩阵与当前运动待补偿重建图像，利用下述公式计算所述运动向量的运动变换矩阵：
[0132][0133]
其中，r表示所述运动变换矩阵，r＝{α,β,γ,t
x
,ty,tz}表示所述运动向量，包括分别沿扫描物体空间坐标系x,y,z轴旋转和平移的六个自由度的运动参数；
[0134]
根据所述运动变换矩阵，利用下述公式对所述当前待调整投影变换矩阵进行向量调整，得到当前调整投影变换矩阵：
[0135]ak
＝a
k-1
·rk
[0136]
其中，ak表示所述当前调整投影变换矩阵，a
k-1
表示所述当前待调整投影变换矩阵，rk表示所述当前运动变换矩阵，k表示当前执行相应的迭代次数；
[0137]
根据所述当前调整投影变换矩阵，利用下述公式对所述当前运动待补偿重建图像进行前向投影操作，得到调整前向投影图像：
[0138]
g＝f(ak,i
k-1
)
[0139]
其中，g表示所述调整前向投影图像，ak表示所述当前调整投影变换矩阵，i
k-1
表示所述当前运动待补偿重建图像，k表示当前执行相应的迭代次数；
[0140]
根据所述调整前向投影图像，利用下述公式对所述特征相关系数进行系数调整，得到调整系数：
[0141]
s＝s(i
k-1
,g)
[0142]
其中，s表示所述调整系数，g表示所述调整前向投影图像，i
k-1
表示当前运动待补偿重建图像，k表示当前执行相应的迭代次数。
[0143]
需要说明的是，所述对所述特征相关系数进行系数调整，得到调整系数的原理与上述计算所述投影边缘特征与所述前向投影边缘特征之间的特征相关系数的原理类似。
[0144]
进一步地，本发明实施例通过根据所述调整系数，对所述运动向量进行向量优化，以用于利用构建的初始的运动向量对上述投影变换矩阵进行向量调整，得到进行向量调整之后的相关系数，保障后续根据相关系数对所述运动向量进行调整，以得到较佳的运动向量用于调整所述投影变换矩阵。
[0145]
本发明的一实施例中，所述根据所述调整系数，对所述运动向量进行向量优化，得到优化运动向量，包括：
[0146]
对所述运动向量进行迭代调整，得到迭代调整向量；
[0147]
根据所述调整系数与所述迭代调整向量，利用下述公式计算所述优化运动向量：
[0148][0149]
其中，r
′
表示所述优化运动向量，s表示所述调整系数，表示调整所述迭代调整向量使得的值最小。
[0150]
需要说明的是，所述根据所述调整系数，对所述运动向量进行向量优化，得到优化运动向量通过反复调整运动向量，并根据调整的运动向量计算相应运动变化的前向投影图像与所述投影图像数据的相似性，使得目标函数满足最优，最后采用nelder-mead方法对上述的运动估计目标函数进行最优化求解。所述nelder-mead方法能对多变量函数进行求解，且无需函数可导并能快速收敛到局部最小值，通过对运动估计目标函数的最优化求解，可对引起投影信息不匹配的运动因素即运动向量进行估计计算，并获得合适的运动向量r。优选地，此优化求解过程中的前向投影操作过程可采用降采样方式进行，以优化算法的计算效率。
[0151]
进一步地，本发明实施例通过对所述优化运动向量进行线性插值处理，以用于利用线性插值法计算得到的所有扫描角度下的优化运动向量
[0152]
本发明的一实施例中，所述对所述优化运动向量进行线性插值处理，得到线性插值向量，包括：对所述优化运动向量进行扫描方向排序，得到排序向量；对所述排序向量进行组合配对，得到配对向量；根据所述配对向量，利用下述公式计算所述线性插值向量：
[0153][0154]
其中，(x,r)表示所述线性插值向量，(x0,r0)和(x1,r1)表示所述配对向量。
[0155]
进一步地，本发明实施例通过对所述线性插值向量进行均值滤波处理，以用于抑制计算误差引起的干扰。
[0156]
本发明的一实施例中，所述对所述线性插值向量进行均值滤波处理，得到均值滤波向量，可以通过对线性插值的运动向量中各个自由度分量参数沿扫描角度方向作一维均值滤波处理，保证各个自由度分量运动参数沿扫描方向连续平滑，避免引入二次伪影影响图像质量。
[0157]
s4、根据所述均值滤波向量，对所述投影变换矩阵进行向量修正，得到向量修正矩阵，根据所述向量修正矩阵，对所述投影图像数据进行图像补偿重建，得到补偿重建图像，并计算所述补偿重建图像的补偿前向投影。
[0158]
本发明实施例通过根据所述均值滤波向量，对所述投影变换矩阵进行向量修正，以用于对待修正投影变换矩阵中的各个自由度参数进行调整，以适应不同自由度运动的投影图像，提升了对图像补偿重建的准确率。
[0159]
本发明的一实施例中，所述根据所述均值滤波向量，对所述投影变换矩阵进行向量修正，得到向量修正矩阵的步骤与上述根据所述运动变换矩阵，利用下述公式对所述当前待调整投影变换矩阵进行向量调整，得到当前调整投影变换矩阵的原理类似，在此不做
进一步地赘述。
[0160]
进一步地，本发明实施例通过根据所述向量修正矩阵，对所述投影图像数据进行图像补偿重建，以用于利用修正好的矩阵对图像进行运动补偿重建，达到消除重建图像的运动伪影，提升图像质量的目的。
[0161]
本发明的一实施例中，所述根据所述向量修正矩阵，对所述重建图像进行图像补偿重建，得到补偿重建图像的步骤与上述根据所述投影变换矩阵，对所述投影图像数据进行图像重建，得到重建图像的原理类似，在此不做进一步地赘述。
[0162]
进一步地，本发明实施例通过计算所述补偿重建图像的补偿前向投影，以用于计算经过运动补偿重建的图像的前向投影，保障后续对迭代过程中投影补偿是否稳定进行检测。
[0163]
本发明的一实施例中，所述计算所述补偿重建图像的补偿前向投影的步骤与上述对所述运动待补偿重建图像进行前向投影操作，得到前向投影图像的原理类似，在此不做进一步地赘述。
[0164]
s5、计算所述补偿前向投影的投影偏差，根据所述投影偏差，确定所述口腔锥束cbct的运动补偿重建图像。
[0165]
本发明实施例通过计算所述补偿前向投影的投影偏差，以用于利用偏差的大小检测迭代过程中投影补偿是否稳定，从而可以控制停止迭代过程并确定最终的补偿重建图像。其中，所述投影偏差是指由平面起伏引起的像点位移，当平面有起伏时对于高于或低于某一基准面上垂直投影点在像片上的构象点之间的位移。
[0166]
本发明的一实施例中，利用下述公式计算所述补偿前向投影的投影偏差：
[0167][0168]
其中，d表示所述补偿前向投影的投影偏差，x表示所述补偿前向投影的感兴趣区域内像素数量，α表示投影感兴趣区域内像素位置序号，y表示投影扫描角度数量，β表示投影扫描角度的序号，g
αβk
表示第k次迭代的补偿前向投影，g
αβk-1
表示第k-1次迭代的补偿前向投影。
[0169]
进一步地，本发明实施例通过根据所述投影偏差，确定所述口腔锥束cbct的运动补偿重建图像，以用于确定所述投影偏差所对应迭代过程中投影补偿是否稳定。
[0170]
本发明的一实施例中，参阅图3所示，所述根据所述投影偏差，确定所述口腔锥束cbct的运动补偿重建图像，包括：
[0171]
s301、配置所述投影偏差的偏差阈值；
[0172]
s302、在所述投影偏差不小于所述偏差阈值时，返回上述配置所述特征相关系数的运动向量的步骤进行迭代执行；
[0173]
s303、在所述投影偏差小于所述偏差阈值时，将所述投影偏差对应的补偿重建图像作为所述口腔锥束cbct的运动补偿重建图像。
[0174]
其中，所述偏差阈值可以设置为0.0001，也可以根据实际场景进行设置。
[0175]
可以看出，本发明实施例通过使用口腔锥束cbct对存在运动的扫描对象进行扫描，以采集所述口腔锥束cbct的投影图像数据，以用于采集运动状态下模糊的图像相应的
投影图像数据，保障后续对模糊的图像进行修正，进一步地，本发明实施例通过配置所述投影变换矩阵，以用于利用所述投影变换矩阵中方向向量对不同运动方向的投影进行向量变换，达到对运动投影纠正的目的，进一步地，本发明实施例通过根据所述投影变换矩阵，对所述投影图像数据进行图像重建，以用于利用包含多个方向角度的投影变换矩阵对所述投影图像数据进行移动、旋转和缩放，进一步地，本发明实施例通过对所述投影图像数据进行高斯滤波处理，以用于消除图像的高斯噪声，降低图像的高斯噪声对后续图像分析的不利影响，进一步地，本发明实施例通过对所述前向投影图像进行高斯滤波处理，以用于消除图像的高斯噪声，降低图像的高斯噪声对后续图像分析的不利影响，进一步地，本发明实施例通过对所述投影滤波图像进行边缘特征提取，以用于提取投影图像中局部区域亮度变化显著的部分，将对图像的全部内容分析转换为对图像的部分内容分析，在保障图像分析准确率的前提下，减少图像分析的工作量，进一步地，本发明实施例通过计算所述投影边缘特征与所述前向投影边缘特征之间的特征相关系数，以用于确定所计算的补偿前向投影与采集的投影图像是否相似，避免前向投影补偿错误对后续实际运动图像纠正的不利影响，进一步地，本发明实施例通过配置所述特征相关系数的运动向量，以用于对图像中的伪影进行自由度转换，通过变换每种自由度对图像伪影进行调整，保障后续将对图像调整效果最好的运动向量作为最终用于调整图像伪影的向量，提升对图像调整的准确率，进一步地，本发明实施例通过根据所述运动向量，对所述特征相关系数进行系数调整，以用于利用构建的初始的运动向量对上述投影变换矩阵进行向量调整，得到进行向量调整之后的相关系数，保障后续根据相关系数对所述运动向量进行调整，以得到较佳的运动向量用于调整所述投影变换矩阵，进一步地，本发明实施例通过对所述优化运动向量进行线性插值处理，以用于利用线性插值法计算得到的所有扫描角度下的优化运动向量，进一步地，本发明实施例通过对所述线性插值向量进行均值滤波处理，以用于抑制计算误差引起的干扰，进一步地，本发明实施例通过根据所述向量修正矩阵，对所述重建图像进行图像补偿重建，以用于利用修正好的矩阵对图像进行运动补偿重建，达到消除重建图像的运动伪影，提升图像质量的目的，进一步地，本发明实施例通过计算所述补偿前向投影的投影偏差，以用于利用偏差的大小检测迭代过程中投影补偿是否稳定，从而可以控制停止迭代过程并确定最终的补偿重建图像。因此，本发明实施例提出的一种用于口腔锥束cbct的运动补偿重建方法可以无需额外装置且能应用于口腔锥束cbct系统。
[0176]
如图4所示，是本发明用于口腔锥束cbct的运动补偿重建装置功能模块图。
[0177]
本发明所述用于口腔锥束cbct的运动补偿重建装置400可以安装于电子设备中。根据实现的功能，所述用于口腔锥束cbct的运动补偿重建装置可以包括投影图像获取模块401、相关系数计算模块402、向量均值滤波模块403、补偿投影计算模块404以及重建图像确定模块405。本发明所述模块也可以称之为单元，是指一种能够被电子设备处理器所执行，并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在电子设备的存储器中。
[0178]
在本发明实施例中，关于各模块/单元的功能如下：
[0179]
所述投影图像获取模块401，用于使用口腔锥束cbct对存在运动的扫描对象进行扫描，以采集所述口腔锥束cbct的投影图像数据，利用投影变换矩阵对所述投影图像数据进行图像重建，得到运动待补偿重建图像；
[0180]
所述相关系数计算模块402，用于对所述运动待补偿重建图像进行前向投影操作，
architecture，简称eisa)总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。所述总线被设置为实现所述存储器51以及至少一个处理器50等之间的连接通信。
[0190]
所述通信接口53用于上述电子设备5与其他设备之间的通信，包括网络接口和用户接口。可选地，所述网络接口可以包括有线接口和/或无线接口(如wi-fi接口、蓝牙接口等)，通常用于在该电子设备与其他电子设备之间建立通信连接。所述用户接口可以是显示器(display)、输入单元(比如键盘(keyboard))，可选地，所述用户接口还可以是标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是led显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及oled(organic light-emitting diode，有机发光二极管)触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在电子设备中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
[0191]
图5仅示出了具有部件的电子设备，本领域技术人员可以理解的是，图5示出的结构并不构成对所述电子设备的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
[0192]
例如，尽管未示出，所述电子设备还可以包括给各个部件供电的电源(比如电池)，优选地，电源可以通过电源管理装置与所述至少一个处理器50逻辑相连，从而通过电源管理装置实现充电管理、放电管理、以及功耗管理等功能。电源还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电装置、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。所述电子设备还可以包括多种传感器、蓝牙模块、wi-fi模块等，在此不再赘述。
[0193]
应该了解，所述实施例仅为说明之用，在专利发明范围上并不受此结构的限制。
[0194]
所述电子设备中的所述存储器51存储的数据库配置化连接程序是多个计算机程序的组合，在所述处理器50中运行时，可以实现：
[0195]
使用口腔锥束cbct对存在运动的扫描对象进行扫描，以采集所述口腔锥束cbct的投影图像数据，利用投影变换矩阵对所述投影图像数据进行图像重建，得到运动待补偿重建图像；
[0196]
对所述运动待补偿重建图像进行前向投影操作，得到前向投影图像，对所述投影图像数据进行高斯滤波处理，得到投影滤波图像，并对所述前向投影图像进行高斯滤波处理，得到前向投影滤波图像，对所述投影滤波图像进行边缘特征提取，得到投影边缘特征，并对所述前向投影滤波图像进行边缘特征提取，得到前向投影边缘特征，并计算所述投影边缘特征与所述前向投影边缘特征之间的特征相关系数；
[0197]
配置所述特征相关系数的运动向量，根据所述运动向量，对所述特征相关系数进行系数调整，得到调整系数，根据所述调整系数，对所述运动向量进行向量优化，得到优化运动向量，对所述优化运动向量进行线性插值处理，得到线性插值向量，对所述线性插值向量进行均值滤波处理，得到均值滤波向量；
[0198]
根据所述均值滤波向量，对所述投影变换矩阵进行向量修正，得到向量修正矩阵，根据所述向量修正矩阵，对所述投影图像数据进行图像补偿重建，得到补偿重建图像，并计算所述补偿重建图像的补偿前向投影；
[0199]
计算所述补偿前向投影的投影偏差，根据所述投影偏差，确定所述口腔锥束cbct的运动补偿重建图像。
[0200]
具体地，所述处理器50对上述计算机程序的具体实现方法可参考图1对应实施例中相关步骤的描述，在此不赘述。
[0201]
进一步地，所述电子设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个非易失性计算机可读取存储介质中。所述存储介质可以是易失性的，也可以是非易失性的。例如，所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)。
[0202]
本发明还提供一种存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序在被电子设备的处理器所执行时，可以实现：
[0203]
使用口腔锥束cbct对存在运动的扫描对象进行扫描，以采集所述口腔锥束cbct的投影图像数据，利用投影变换矩阵对所述投影图像数据进行图像重建，得到运动待补偿重建图像；
[0204]
对所述运动待补偿重建图像进行前向投影操作，得到前向投影图像，对所述投影图像数据进行高斯滤波处理，得到投影滤波图像，并对所述前向投影图像进行高斯滤波处理，得到前向投影滤波图像，对所述投影滤波图像进行边缘特征提取，得到投影边缘特征，并对所述前向投影滤波图像进行边缘特征提取，得到前向投影边缘特征，并计算所述投影边缘特征与所述前向投影边缘特征之间的特征相关系数；
[0205]
配置所述特征相关系数的运动向量，根据所述运动向量，对所述特征相关系数进行系数调整，得到调整系数，根据所述调整系数，对所述运动向量进行向量优化，得到优化运动向量，对所述优化运动向量进行线性插值处理，得到线性插值向量，对所述线性插值向量进行均值滤波处理，得到均值滤波向量；
[0206]
根据所述均值滤波向量，对所述投影变换矩阵进行向量修正，得到向量修正矩阵，根据所述向量修正矩阵，对所述投影图像数据进行图像补偿重建，得到补偿重建图像，并计算所述补偿重建图像的补偿前向投影；
[0207]
计算所述补偿前向投影的投影偏差，根据所述投影偏差，确定所述口腔锥束cbct的运动补偿重建图像。
[0208]
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
[0209]
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
[0210]
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
[0211]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
[0212]
因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本
发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附关联图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0213]
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0214]
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。