[發(fā)明專利]缺失數(shù)據(jù)的補(bǔ)償方法、計(jì)算機(jī)斷層掃描成像方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711158746.5
• 申請(qǐng)日: 2017-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN107714072B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王哲;劉寶東;魏存峰;魏龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所
• 主分類號(hào): A61B6/03
• 分類號(hào): A61B6/03;G06T11/00
• 代理公司: 北京律智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11438
• 代理人: 王輝;闞梓瑄

1.一種缺失數(shù)據(jù)的補(bǔ)償方法，應(yīng)用于計(jì)算機(jī)斷層掃描成像中對(duì)掃描盲區(qū)的缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償；其特征在于，

計(jì)算機(jī)斷層掃描成像系統(tǒng)包括相對(duì)設(shè)置的X射線源和X射線探測(cè)器，所述X射線探測(cè)器的中心軸相對(duì)于所述計(jì)算機(jī)斷層掃描成像系統(tǒng)的成像中心軸在所述X射線探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)切線方向上偏移一預(yù)設(shè)距離以得到一擴(kuò)展探測(cè)區(qū)域，其中，所述計(jì)算機(jī)斷層掃描成像系統(tǒng)的成像中心軸為所述X射線源與所述計(jì)算機(jī)斷層掃描成像系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)中心的連線在成像區(qū)的投影，所述X射線探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)切線方向?yàn)樗鯴射線探測(cè)器的平移方向或者旋轉(zhuǎn)方向的切向方向；

所述缺失數(shù)據(jù)的補(bǔ)償方法包括：

獲取探測(cè)對(duì)象的參考三維投影數(shù)據(jù)并對(duì)所述參考三維投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理，以對(duì)缺失的三維投影數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償而得到所述探測(cè)對(duì)象的目標(biāo)三維投影數(shù)據(jù)，所述參考三維投影數(shù)據(jù)為所述X射線探測(cè)器實(shí)際獲取到的三維投影數(shù)據(jù)，僅包含所述X射線探測(cè)器的有效探測(cè)區(qū)所接收到的數(shù)據(jù)信息，而無法獲取所述X射線探測(cè)器的掃盲區(qū)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息；

所述預(yù)設(shè)距離小于所述X射線探測(cè)器的有效探測(cè)區(qū)的1/2寬度，所述擴(kuò)展探測(cè)區(qū)域的寬度為所述預(yù)設(shè)距離的兩倍；

所述獲取探測(cè)對(duì)象的參考三維投影數(shù)據(jù)包括：

采集X射線的特征數(shù)據(jù)并對(duì)所述特征數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以得到所述參考三維投影數(shù)據(jù)P(m,n,β,e)；

其中，m為X射線探測(cè)器沿寬度方向的位置，其取值范圍為[0,L+2Δ)；n為X射線探測(cè)器沿高度方向的位置，其取值范圍為[0,H)；β為投影圖像的采集角度，在2π角度全掃描時(shí)其取值范圍為[0,2π)；e為X射線探測(cè)器的能區(qū)編號(hào)，其取值范圍為[0,E)；L為X射線探測(cè)器的寬度；H為X射線探測(cè)器的高度；Δ為X射線探測(cè)器所偏移的預(yù)設(shè)距離；E為探測(cè)器能區(qū)數(shù)量；

所述對(duì)所述參考三維投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理包括：

基于對(duì)所述參考三維投影數(shù)據(jù)P(m,n,β,e)在所述X射線探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)切線方向上進(jìn)行加權(quán)處理，以得到所述目標(biāo)三維投影數(shù)據(jù)

其中，W(m)為加權(quán)函數(shù)，該加權(quán)函數(shù)為連續(xù)的光滑函數(shù)且滿足：

λ＝0,1,2,3……；a為有效探測(cè)區(qū)的寬度尺寸；b為掃描盲區(qū)的寬度尺寸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)償方法，其特征在于，所述掃描盲區(qū)以及所述擴(kuò)展探測(cè)區(qū)域的參考三維投影數(shù)據(jù)均置零。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)償方法，其特征在于，所述加權(quán)函數(shù)包括：

其中，λ＝0,1,2,3……。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的補(bǔ)償方法，其特征在于，所述X射線源發(fā)射的X射線為具有圓形掃描軌跡的錐形束或者扇形束。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的補(bǔ)償方法，其特征在于，所述X射線探測(cè)器包括光子計(jì)數(shù)探測(cè)器或者電荷積分式探測(cè)器。

6.一種計(jì)算機(jī)斷層掃描成像方法，其特征在于，包括：

采用如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的缺失數(shù)據(jù)的補(bǔ)償方法獲取探測(cè)對(duì)象的目標(biāo)三維投影數(shù)據(jù)；

基于計(jì)算機(jī)斷層掃描重建算法根據(jù)所述目標(biāo)三維投影數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建以得到三維重建圖像。

7.一種計(jì)算機(jī)斷層掃描成像系統(tǒng)，其特征在于，包括：

X射線源，用于發(fā)射X射線；

X射線探測(cè)器，與所述X射線源相對(duì)設(shè)置，用于獲取探測(cè)對(duì)象的參考三維投影數(shù)據(jù)，該X射線探測(cè)器的中心軸相對(duì)于計(jì)算機(jī)斷層掃描成像系統(tǒng)的成像中心軸在所述X射線探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)切線方向上偏移一預(yù)設(shè)距離以得到一擴(kuò)展探測(cè)區(qū)域，其中，所述計(jì)算機(jī)斷層掃描成像系統(tǒng)的成像中心軸為所述X射線源與所述計(jì)算機(jī)斷層掃描成像系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)中心的連線在成像區(qū)的投影，所述X射線探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)切線方向?yàn)樗鯴射線探測(cè)器的平移方向或者旋轉(zhuǎn)方向的切向方向；

所述預(yù)設(shè)距離小于所述X射線探測(cè)器的有效探測(cè)區(qū)的1/2寬度，所述擴(kuò)展探測(cè)區(qū)域的寬度為所述預(yù)設(shè)距離的兩倍；

所述獲取探測(cè)對(duì)象的參考三維投影數(shù)據(jù)包括：

采集X射線的特征數(shù)據(jù)并對(duì)所述特征數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以得到所述參考三維投影數(shù)據(jù)P(m,n,β,e)；

其中，m為X射線探測(cè)器沿寬度方向的位置，其取值范圍為[0,L+2Δ)；n為X射線探測(cè)器沿高度方向的位置，其取值范圍為[0,H)；β為投影圖像的采集角度，在2π角度全掃描時(shí)其取值范圍為[0,2π)；e為X射線探測(cè)器的能區(qū)編號(hào)，其取值范圍為[0,E)；L為X射線探測(cè)器的寬度；H為X射線探測(cè)器的高度；Δ為X射線探測(cè)器所偏移的預(yù)設(shè)距離；E為探測(cè)器能區(qū)數(shù)量；

信號(hào)處理模塊，用于對(duì)所述參考三維投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理，以對(duì)缺失的三維投影數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償而得到所述探測(cè)對(duì)象的目標(biāo)三維投影數(shù)據(jù)，所述參考三維投影數(shù)據(jù)為所述X射線探測(cè)器實(shí)際獲取到的三維投影數(shù)據(jù)，僅包含所述X射線探測(cè)器的有效探測(cè)區(qū)所接收到的數(shù)據(jù)信息，而無法獲取所述X射線探測(cè)器的掃盲區(qū)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息；

所述信號(hào)處理模塊用于：

基于對(duì)所述參考三維投影數(shù)據(jù)P(m,n,β,e)在所述X射線探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)切線方向上進(jìn)行加權(quán)處理，以得到所述目標(biāo)三維投影數(shù)據(jù)

其中，W(m)為加權(quán)函數(shù)，該加權(quán)函數(shù)為連續(xù)的光滑函數(shù)且滿足：

λ＝0,1,2,3……；a為有效探測(cè)區(qū)的寬度尺寸；b為掃描盲區(qū)的寬度尺寸；

三維重建模塊，基于計(jì)算機(jī)斷層掃描重建算法根據(jù)所述目標(biāo)三維投影數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建以得到三維重建圖像。