[發(fā)明專(zhuān)利]獲取與圖像對(duì)象相關(guān)的3D圖像數(shù)據(jù)組的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210164637.5
• 申請(qǐng)日: 2012-05-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102800124B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: F.登納林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西門(mén)子公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06T17/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T17/00;G06T11/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所11105
• 代理人: 賈靜環(huán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于獲取與圖像對(duì)象相關(guān)的3D(X射線(xiàn))圖像數(shù)據(jù)組的方法。3D圖像數(shù)據(jù)組是這樣一種數(shù)據(jù)組，其中向圖像對(duì)象區(qū)域中的體元(Volumenelement)分配灰度值，該灰度值是在體元區(qū)域中由圖像對(duì)象所引起的X射線(xiàn)輻射衰減的量度。

背景技術(shù)

這樣的3D圖像數(shù)據(jù)組可以通過(guò)采集多個(gè)2D圖像數(shù)據(jù)組而獲得。為此，包括X射線(xiàn)輻射源和X射線(xiàn)輻射探測(cè)器的單元必須共同依次移動(dòng)至多個(gè)圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)位置中，并且在每個(gè)旋轉(zhuǎn)位置處獲取2D圖像數(shù)據(jù)組。

如果旋轉(zhuǎn)位置以均勻的步驟捕獲整個(gè)360°的范圍，則3D圖像數(shù)據(jù)組的計(jì)算是非常簡(jiǎn)單的。然而通常僅存在所謂的部分圓(Teilkreis)掃描軌跡，例如在200°的范圍上掃描。因此數(shù)據(jù)是冗余的，但是不為相同的程度。例如，在角度為10°時(shí)獲取的圖像數(shù)據(jù)相應(yīng)于在190°的區(qū)間處的數(shù)據(jù)。在相互對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)中，X射線(xiàn)輻射源和各探測(cè)器元件的位置僅簡(jiǎn)單地相互交換，X射線(xiàn)束僅在相反方向上穿過(guò)該圖像對(duì)象，但路徑是相同的。顯然，在計(jì)算圖像對(duì)象的3D圖像數(shù)據(jù)組時(shí)需要消除這些冗余。

已知根據(jù)Feldkamp的所謂濾波反投影(gefilterte?Rückprojektion)用于這樣的部分圓掃描軌跡，其中冗余通過(guò)探測(cè)器內(nèi)容(Detektorinhalt)的加權(quán)(即，所謂的Parker加權(quán)(Parker-Gewicht))消除。雖然該方法非常高效，但是該方法僅包含近似值。由此，在生成的3D圖像數(shù)據(jù)組中會(huì)觀察到所謂的錐束偽像(Kegelstrahlartefakte)。

從Zhu等人的公開(kāi)文獻(xiàn)“A?short-scan?reconstruction?for?cone-beam?CT?using?shift-invariant?FBP?and?equal?weighting”,Med.Phys.34(11),2007年11月,第4422至4438頁(yè)中已知，可以如下消除冗余：對(duì)2D圖像數(shù)據(jù)組進(jìn)行濾波反投影以獲取第一3D圖像數(shù)據(jù)組，其中來(lái)自2D圖像數(shù)據(jù)組的相互對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)可能并入兩次(即一次是冗余的)。現(xiàn)在如下抵消所述冗余：基于2D圖像數(shù)據(jù)組進(jìn)行計(jì)算以獲取第二3D圖像數(shù)據(jù)組，此時(shí)完全不并入在第一2D圖像數(shù)據(jù)組中兩次并入的數(shù)據(jù)。然后將兩個(gè)3D圖像數(shù)據(jù)組進(jìn)行平均，使得所有數(shù)據(jù)一次并入所得的3D圖像數(shù)據(jù)組中。

以此方式得到了權(quán)利要求1的前序部分的方法。

Zhu等人的方法的缺點(diǎn)在于僅近似處理了所謂的軸向截?cái)?Trunkierung)問(wèn)題。相比Feldkamp方法，Zhu等人的方法在視野的頂端和底端產(chǎn)生了圖像錯(cuò)誤。另外它不允許僅計(jì)算在軸向?qū)咏孛嬷械捏w積。

Arai等人的文獻(xiàn)“A?New?Class?of?Super-Short-Scan?Algorithms?for?Fan-Beam?Reconstruktion”,IEEE?Medical?Imaging?Conference?Record,Wyndham?El?Conquistador,Puerto?Rico,第2296至2300頁(yè)(2005)，記載了圖像重建算法，其中在希爾伯特變換(Hilbert-Transformation)之后進(jìn)行求導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是給出一種獲取與圖像對(duì)象相關(guān)的3D圖像數(shù)據(jù)組的方法，該方法如Zhu等人的方法一樣比部分圓-Feldkamp方法而言顯著降低了錐束偽像，但是本發(fā)明方法并不具有上文所述的缺陷。

該目的通過(guò)具有權(quán)利要求1中所述特征的方法而實(shí)現(xiàn)。

相應(yīng)地，采用了Zhu等人的基本想法，即計(jì)算兩個(gè)2D圖像數(shù)據(jù)組，之后平均該兩個(gè)2D圖像數(shù)據(jù)組。在本方法中，步驟b2)，即進(jìn)行計(jì)算以便獲取第二3D圖像數(shù)據(jù)組如下實(shí)施：2D圖像數(shù)據(jù)組以卷積方式(im?Sinne?einer?Faltung)經(jīng)受相對(duì)對(duì)稱(chēng)中心反對(duì)稱(chēng)的濾波。然后實(shí)現(xiàn)反投影。反對(duì)稱(chēng)相應(yīng)點(diǎn)對(duì)稱(chēng)。

與根據(jù)Zhu等人的方法不同，濾波(卷積)不在3D圖像數(shù)據(jù)組中在計(jì)算3D圖像數(shù)據(jù)組時(shí)實(shí)現(xiàn)，而是之前在2D圖像數(shù)據(jù)組中就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。以此方式可以避免截?cái)鄦?wèn)題。例如，濾波可以逐行地(或相反，逐列地)定義，此時(shí)自然不再存在截?cái)鄦?wèn)題。

在根據(jù)本發(fā)明的方法中，優(yōu)選在步驟b2)中在反投影之后計(jì)算導(dǎo)數(shù)(根據(jù)有限差分法)。以此方式可以同時(shí)利用Zhu等人的方法的優(yōu)勢(shì)以及Arai等人的方法的優(yōu)勢(shì)。導(dǎo)數(shù)涉及3D圖像數(shù)據(jù)組，而濾波涉及2D圖像數(shù)據(jù)組。