乳腺層析成像方法和系統(tǒng)及成像設(shè)備和圖像采集處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種乳腺層析成像方法和系統(tǒng)及成像設(shè)備和圖像采集處理方法，其乳腺層析成像方法包括：獲取在無被掃描物體、且未開啟X光源時采集的至少兩幅暗場圖像、和在無被掃描物體、且依次逐個開啟同一平面上間隔排列的多個X光源時采集的每個X光源所對應(yīng)的至少兩幅亮場圖像，并分別通過求和平均獲得平均暗場圖像和每個X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像；利用所述平均暗場圖像和每個X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像，對所述被掃描物體分別對應(yīng)于所述多個X光源的投影圖像進(jìn)行校正，獲得校正后的投影圖像；基于層析圖像的迭代重建方法對所述校正后的投影圖像進(jìn)行迭代重建，獲得重建的層析圖像。其可以提供精確的三維乳腺結(jié)構(gòu)信息，有效避免傳統(tǒng)X光乳腺成像的影像重疊問題。
【專利說明】乳腺層析成像方法和系統(tǒng)及成像設(shè)備和圖像采集處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及乳腺X光層析成像技術(shù)，特別是涉及一種乳腺層析成像方法和系統(tǒng)及 成像設(shè)備和圖像采集處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002] X射線成像技術(shù)已經(jīng)成為乳腺疾病診斷中不可或缺的影響技術(shù)，依靠 X射線透視 成像技術(shù)逐步滿足了乳腺疾病診斷的需求。X射線透視成像又存在三種不同的技術(shù)手段： 膠片成像、數(shù)字化X射線成像技術(shù)和直接數(shù)字化X射線成像技術(shù)，這三種技術(shù)雖然只能夠針 對特定的局部組織進(jìn)行X射線透視成像，但是由于技術(shù)簡單、操作簡便、設(shè)備價格便宜等優(yōu) 點，因此在乳腺X射線中得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003] 但是，目前使用最為廣泛的是利用X射線成像獲得二維圖像，但是這種圖像會因 為光傳輸路徑上的重疊，由成像層外部物體引起圖像本身多余的陰影和偽影。為了提高圖 像的成像質(zhì)量，逐步的對X射線成像進(jìn)行了改進(jìn)，形成了全景成像技術(shù)，其利用專門設(shè)計的 掃描軌道，由X光機(jī)和探測器圍繞被掃描物體旋轉(zhuǎn)掃描實現(xiàn)曲面斷層成像，從而克服X光透 視在傳輸路徑上的重疊，消除由于成像層外部物體引起的多余陰影和偽影。但是，由于透視 成像的本質(zhì)并沒有改變，全景成像依然存在X射線路徑上前后重疊的問題。
[0004] 隨著1989年，螺旋CT開始投入醫(yī)學(xué)臨床引用，相對于以前的斷層CT，螺旋CT可以 連續(xù)不簡單地采集投影數(shù)據(jù)，并通過專門設(shè)計的重建算法得到物體的三維體數(shù)據(jù)，使得CT 掃描的時間大大縮短。但是基于此種技術(shù)的CT掃描方法需要基于固定軌道的運(yùn)動，進(jìn)行大 角度的移動成像，在移動的過程中也會存在一定的成像偽影，降低了圖像質(zhì)量。
[0005] 目前隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在逐步地利用計算機(jī)輔助技術(shù)來進(jìn)行掃描成像，從而 希望能夠通過后續(xù)的計算機(jī)技術(shù)對圖像進(jìn)行處理、提高圖像質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 基于此，有必要針對傳統(tǒng)乳腺X光成像的問題，提供一種乳腺層析成像方法和系 統(tǒng)及成像設(shè)備和圖像采集處理方法，其可以提供精確的三維乳腺結(jié)構(gòu)信息，有效避免傳統(tǒng)X 光乳腺成像的影像重疊問題。
[0007] 本發(fā)明提供的一種乳腺層析成像方法，其包括：
[0008] 獲取在無被掃描物體、且未開啟X光源時采集的至少兩幅暗場圖像、和在無被掃 描物體、且依次逐個開啟同一平面上間隔排列的多個X光源時采集的每個X光源所對應(yīng)的 至少兩幅亮場圖像，并分別通過求和平均獲得平均暗場圖像和每個X光源所對應(yīng)的平均亮 場圖像；
[0009] 獲取在依次逐個開啟所述多個X光源對被掃描物體進(jìn)行X光成像時所采集的所述 被掃描物體分別對應(yīng)于所述多個X光源的投影圖像；
[0010] 利用所述平均暗場圖像和每個X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像，對所述被掃描物體 分別對應(yīng)于所述多個X光源的投影圖像進(jìn)行校正，獲得校正后的投影圖像； toon] 基于層析圖像的迭代重建方法對所述校正后的投影圖像進(jìn)行迭代重建，獲得重建 的層析圖像。
[0012] 在其中一個實施例中，所述基于層析圖像的迭代重建方法對所述校正后的投影圖 像進(jìn)行迭代重建的過程包括：
[0013] 基于層析圖像的迭代重建方法，構(gòu)建層析圖像重建模型；
[0014] 將所述校正后的投影圖像輸入所述層析圖像重建模型進(jìn)行迭代重建，并判斷是否 達(dá)到預(yù)設(shè)迭代次數(shù)，若達(dá)到所述預(yù)設(shè)迭代次數(shù)則輸出重建的層析圖像；否則，對每一次迭代 重建獲得的層析圖像執(zhí)行以下步驟：
[0015] 執(zhí)行非負(fù)校正處理，得到第二中間圖像；
[0016] 計算所述第二中間圖像的水平梯度圖像和垂直梯度圖像；
[0017] 對所述水平梯度圖像和垂直梯度圖像分別進(jìn)行字典學(xué)習(xí)操作，獲得第三中間圖 像；
[0018] 對所述第三中間圖像進(jìn)行梯度反換，得到第四中間圖像；
[0019] 將所述第四中間圖像作為下一次迭代重建的輸入。
[0020] 在其中一個實施例中，所述對所述被掃描物體分別對應(yīng)于所述多個X光源的投影 圖像進(jìn)行校正的處理為：將所述被掃描物體對應(yīng)于每個X光源的投影圖像與所述平均暗場 圖像之差除以該X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像與所述平均暗場圖像之差后取負(fù)對數(shù)。
[0021] 在其中一個實施例中，所述通過求和平均獲得平均暗場圖像和每個X光源所對應(yīng) 的平均亮場圖像的過程中，按照圖像中像素灰度值疊加求和并取平均的方法獲得所述平均 暗場圖像和平均亮場圖像。
[0022] 在其中一個實施例中，所述執(zhí)行非負(fù)校正處理為將圖像中的像素灰度值小于零的 像素都賦值為零。
[0023] 在其中一個實施例中，所述方法還包括：獲得所述被掃描物體的旋轉(zhuǎn)中心到所述 每個X光源的距離、和所述每個X光源與用于接收和探測來自所述X光源X射線的探測器 之間的距離，用以構(gòu)建層析圖像重建模型。
[0024] 基于上述方法，本發(fā)明還提供了一種乳腺層析成像系統(tǒng)，其包括：
[0025] 校正數(shù)據(jù)提取模塊，用于獲取在無被掃描物體、且未開啟X光源時采集的至少兩 幅暗場圖像、和在無被掃描物體、且依次逐個開啟同一平面上間隔排列的多個X光源時采 集的每個X光源所對應(yīng)的至少兩幅亮場圖像，并分別通過求和平均獲得平均暗場圖像和每 個X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像；
[0026] 投影圖像提取模塊，用于獲取在依次逐個開啟所述多個X光源對被掃描物體進(jìn)行 X光成像時所采集的所述被掃描物體分別對應(yīng)于所述多個X光源的投影圖像；
[0027] 校正模塊，用于利用所述平均暗場圖像和每個X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像，對 所述被掃描物體分別對應(yīng)于所述多個X光源的投影圖像進(jìn)行校正，獲得校正后的投影圖 像；及
[0028] 層析圖像重建模塊，用于基于層析圖像的迭代重建方法對所述校正后的投影圖像 進(jìn)行迭代重建，獲得重建的層析圖像。
[0029] 在其中一個實施例中，所述層析圖像重建模塊包括：
[0030] 重建模型構(gòu)建單元，用于基于層析圖像的迭代重建方法，構(gòu)建層析圖像重建模 型；
[0031] 迭代單元，用于將所述校正后的投影圖像輸入所述層析圖像重建模型進(jìn)行迭代重 建，并判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)迭代次數(shù)，若達(dá)到所述預(yù)設(shè)迭代次數(shù)則輸出重建的層析圖像，否則 調(diào)用單次迭代計算單元對每一次迭代重建獲得的層析圖像進(jìn)行處理；及
[0032] 所述單次迭代計算單元包括：
[0033] 用于對每一次迭代重建獲得的層析圖像執(zhí)行非負(fù)校正處理得到第二中間圖像的 非負(fù)校正單元，
[0034]用于計算所述第二中間圖像的水平梯度圖像和垂直梯度圖像的梯度計算單元，
[0035] 用于對所述水平梯度圖像和垂直梯度圖像分別進(jìn)行字典學(xué)習(xí)操作獲得第三中間 圖像的字典學(xué)習(xí)單元，
[0036] 用于對所述第三中間圖像進(jìn)行梯度反換得到第四中間圖像的梯度反換單元，和
[0037] 用于將所述第四中間圖像作為下一次迭代重建輸入的輸出單元。
[0038] 在其中一個實施例中，所述校正模塊包括：用于將所述被掃描物體對應(yīng)于每個X 光源的投影圖像與所述平均暗場圖像之差除以該X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像與所述平 均暗場圖像之差后取負(fù)對數(shù)的計算單元。
[0039] 基于上述系統(tǒng)和方法，本發(fā)明還提供了一種乳腺層析成像設(shè)備，其包括：
[0040] X光源陣列，該X光源陣列中包含多個在同一平面上間隔排列的X光源；
[0041] 探測器，用于接收和探測來自所述X光源的X射線；
[0042] 托臺，用于放置被掃描物體、使所述被掃描物體位于所述X光源陣列和探測器之 間；
[0043] 控制器，用于控制所述X光源陣列中的多個X光源依次逐個開啟發(fā)出X射線、或者 控制所述X光源關(guān)閉，接收所述探測器的探測結(jié)果并對該探測結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)換、數(shù)值化獲得 采集的圖像數(shù)據(jù)；及
[0044] 層析圖像重建處理器，用于獲取在無被掃描物體、且未開啟X光源時采集的至少 兩幅暗場圖像、和在無被掃描物體、且依次逐個開啟同一平面上間隔排列的多個X光源時 采集的每個X光源所對應(yīng)的至少兩幅亮場圖像，并分別通過求和平均獲得平均暗場圖像和 每個X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像；以及獲取在依次逐個開啟所述多個X光源對被掃描物 體進(jìn)行X光成像時所采集的所述被掃描物體分別對應(yīng)于所述多個X光源的投影圖像；利用 所述平均暗場圖像和每個X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像，對所述被掃描物體分別對應(yīng)于所 述多個X光源的投影圖像進(jìn)行校正，獲得校正后的投影圖像；再基于層析圖像的迭代重建 方法對所述校正后的投影圖像進(jìn)行迭代重建，獲得重建的層析圖像。
[0045] 在其中一個實施例中，所述設(shè)備還包括：顯示器，用于顯示所述重建的層析圖像。
[0046] 基于上述設(shè)備，本發(fā)明還提供了一種乳腺層析圖像采集處理方法，其包括：
[0047] 根據(jù)被掃描物體的性質(zhì)確定掃描參數(shù)；
[0048] 在無被掃描物體、且未開啟X光源時，采集至少兩幅暗場圖像并存儲；
[0049] 在無被掃描物體時，依次逐個開啟同一平面上間隔排列的多個X光源，采集每個X 光源所對應(yīng)的至少兩幅亮場圖像并存儲；
[0050] 獲取被掃描物體的旋轉(zhuǎn)中心到各個X光源的距離，以及各個X光源到探測器的距 離并存儲；
[0051 ] 依次逐個開啟所述多個X光源，對被掃描物體進(jìn)行X光成像，采集被掃描物體分別 對應(yīng)于上述多個X光源的投影圖像并存儲；
[0052] 基于獲取的所述暗場圖像和亮場圖像對所述投影圖像進(jìn)行如下圖像處理過程：
[0053] 獲取至少兩幅所述暗場圖像、和每個X光源所對應(yīng)的至少兩幅所述殼場圖像，通 過求和平均獲得平均暗場圖像和每個X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像；
[0054] 獲取被掃描物體分別對應(yīng)于上述多個X光源的投影圖像；
[0055] 利用所述平均暗場圖像和每個X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像，對所述被掃描物體 分別對應(yīng)于所述多個X光源的投影圖像進(jìn)行校正，獲得校正后的投影圖像；
[0056] 基于層析圖像的迭代重建方法對所述校正后的投影圖像進(jìn)行迭代重建，獲得重建 的層析圖像。
[0057] 在其中一個實施例中，所述基于層析圖像的迭代重建方法對所述校正后的投影圖 像進(jìn)行迭代重建的過程包括：
[0058] 基于層析圖像的迭代重建方法，構(gòu)建層析圖像重建模型；
[0059] 將所述校正后的投影圖像輸入所述層析圖像重建模型進(jìn)行迭代重建，并判斷是否 達(dá)到預(yù)設(shè)迭代次數(shù)，若達(dá)到所述預(yù)設(shè)迭代次數(shù)則輸出重建的層析圖像；否則，對每一次迭代 重建獲得的層析圖像執(zhí)行以下步驟：
[0060] 執(zhí)行非負(fù)校正處理，得到第二中間圖像；
[0061] 計算所述第二中間圖像的水平梯度圖像和垂直梯度圖像；
[0062] 對所述水平梯度圖像和垂直梯度圖像分別進(jìn)行字典學(xué)習(xí)操作，獲得第三中間圖 像；
[0063] 對所述第三中間圖像進(jìn)行梯度反換，得到第四中間圖像；
[0064] 將所述第四中間圖像作為下一次迭代重建的輸入。
[0065] 在其中一個實施例中，所述方法還包括：獲取被掃描物體的旋轉(zhuǎn)中心到各個X光 源的距離，以及各個X光源到探測器的距離并存儲。
[0066] 本發(fā)明解決了現(xiàn)有方法中難以解決的乳腺層析成像所面臨的少角度成像問題，通 過本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可以獲得高質(zhì)量的乳腺層析圖像，避免因移動光源或探測器而產(chǎn)生 的成像偽影，還可以有效避免傳統(tǒng)X光乳腺成像的影像重疊問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0067] 圖1為本發(fā)明乳腺層析成像設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0068] 圖2為本發(fā)明乳腺層析圖像采集處理方法的流程示意圖；
[0069] 圖3為本發(fā)明基于層析圖像的迭代重建方法的流程示意圖；
[0070] 圖4為本發(fā)明乳腺層析成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0071] 基于X光射線成像技術(shù)，本發(fā)明提供了一種利用計算機(jī)輔助技術(shù)的乳腺層析成像 技術(shù)，其通過控制一定陣列排列的光源開啟或關(guān)閉，分別獲得無被掃描物體下的暗場圖像 和有被掃描物體下的亮場圖像，利用此暗場圖像和亮場圖像對投影圖像進(jìn)行校正，從而獲 得重建的層析圖像，可適用于少角度成像的環(huán)境，避免因移動光源或探測器而產(chǎn)生的成像 偽影，還可以有效避免傳統(tǒng)X光乳腺成像的影像重疊問題。以下基于各個實施例，詳細(xì)說明 本發(fā)明的各個技術(shù)方案。
[0072] 如圖1所示，本發(fā)明主要適用于以下結(jié)構(gòu)體系的設(shè)備之上。本實施例提供的一種 乳腺層析成像設(shè)備，其包括：
[0073] X光源陣列1，該X光源陣列中包含多個在同一平面上間隔排列的X光源11 ;優(yōu)選 將多個X光源11在同一平面上等間隔或等角度線性排列。
[0074] 探測器3,用于接收和探測來自X光源11的X射線；優(yōu)選探測器3與X光源陣列1 平行放置，X光源陣列1的個數(shù)圍繞探測器左右呈對稱分布。
[0075] 托臺，用于放置被掃描物體2、使被掃描物體2位于X光源陣列1和探測器3之間；
[0076] 控制器4,用于控制上述X光源陣列1中的多個X光源11依次逐個開啟發(fā)出X射 線、或者控制上述X光源關(guān)閉，接收上述探測器3的探測結(jié)果并對該探測結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)換、數(shù) 值化獲得采集的圖像數(shù)據(jù)；及
[0077] 層析圖像重建處理器5,用于獲取在無被掃描物體、且未開啟X光源時采集的至少 兩幅暗場圖像、和在無被掃描物體、且依次逐個開啟同一平面上間隔排列的多個X光源時 采集的每個X光源所對應(yīng)的至少兩幅亮場圖像，并分別通過求和平均獲得平均暗場圖像和 每個X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像；以及獲取在依次逐個開啟上述多個X光源對被掃描物 體進(jìn)行X光成像時所采集的上述被掃描物體分別對應(yīng)于上述多個X光源的投影圖像；利用 上述平均暗場圖像和每個X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像，對上述被掃描物體分別對應(yīng)于上 述多個X光源的投影圖像進(jìn)行校正，獲得校正后的投影圖像；再基于層析圖像的迭代重建 方法對上述校正后的投影圖像進(jìn)行迭代重建，獲得重建的層析圖像。
[0078] 基于上述實施例，本實施例中的乳腺層析成像設(shè)備還包括：顯示器6,用于顯示上 述重建的層析圖像。便于使用者觀看針對掃描物體局部位置或者特定位置的三維成像結(jié) 果。
[0079] 基于上述實施例，本實施例中的層析圖像重建處理器5可以是計算機(jī)、單片機(jī)等 圖像處理器。層析圖像重建處理器5基于層析圖像的迭代重建方法對上述校正后的投影圖 像進(jìn)行迭代重建的過程中，對每一次迭代重建獲得的層析圖像執(zhí)行以下步驟，直至達(dá)到預(yù) 設(shè)迭代次數(shù)：
[0080] 執(zhí)行非負(fù)校正處理，得到第二中間圖像，這里的執(zhí)行非負(fù)校正處理為將圖像中的 像素灰度值小于零的像素都賦值為零；
[0081] 計算上述第二中間圖像的水平梯度圖像和垂直梯度圖像；
[0082] 對上述水平梯度圖像和垂直梯度圖像分別進(jìn)行字典學(xué)習(xí)操作，獲得第三中間圖 像；
[0083] 對上述第三中間圖像進(jìn)行梯度反換，得到第四中間圖像；
[0084] 將上述第四中間圖像作為下一次迭代重建的輸入。
[0085] 以下將在圖像處理方法中詳細(xì)說明上述迭代重建過程的具體實現(xiàn)方式。
[0086] 利用上述設(shè)備對被掃描物體進(jìn)行掃描采集圖像時，首先根據(jù)被掃描物體的性質(zhì)確 定對其進(jìn)行錐束CT掃描的投影放大比、平板探測器的數(shù)據(jù)采集方式、X射線源的電壓、功率 等掃描參數(shù)，這些參數(shù)在數(shù)據(jù)采集過程中均保持不變。
[0087] 然后，分別采集暗場圖像及亮場圖像，并通過求和平均得到平均暗場圖像和平均 亮場圖像，通過暗場圖像及亮場圖像對實際掃描的圖像進(jìn)行校正，可有效降低投影圖像噪 聲。這一圖像采集過程分為兩部分：
[0088] a)采集暗場圖像：成像視場中不放置被掃描物體，不打開X光源11，獲取若干幅暗 場圖像例如可采集5?10幅暗場圖像。對暗場圖像按照對應(yīng)像素灰度值疊加求和并取平 均可以得到平均暗場圖像4。
[0089] b)采集亮場圖像：成像視場中不放置被掃描物體，僅打開其中1個X光源11，采 集獲得若干幅亮場圖像。對亮場圖像按照像素灰度疊加求和并取平均，得到平均亮場圖像 /' (/)，i = 1，...，η (η為X光源11的個數(shù)。對每一個X光源11都要進(jìn)行上述操作，以獲 得每個X光源所對應(yīng)的亮場圖像。
[0090] 其次，依次測量被掃描物體2的旋轉(zhuǎn)中心到各個X光源11的距離，以及各個X光 源11到探測器3的距離，以得到層析成像所需的幾何參數(shù)，用于構(gòu)建構(gòu)建層析圖像重建模 型。在層析圖像重建中，需要知道掃描物體、每個光源和探測器在坐標(biāo)系中的幾何坐標(biāo)，以 便應(yīng)用不同的重建公式來進(jìn)行重建。這兩個距離是層析重建公式中需要使用的，用以獲知 X射線所經(jīng)過的路徑長度。
[0091] 上述實施例中的暗場圖像，是在無被掃描物體時、通過控制器4關(guān)閉所有X光源而 采集的圖像數(shù)據(jù)；上述實施例中的亮場圖像，是在無被掃描物體時、通過控制上述X光源陣 列1中的多個X光源11依次逐個開啟并發(fā)出X射線而采集的每一個X光源所對應(yīng)的圖像 數(shù)據(jù)。
[0092] 基于上述乳腺層析成像設(shè)備的結(jié)構(gòu)體系，如圖2所示，本發(fā)明還提供了一種乳腺 層析圖像采集處理方法，其包括：
[0093] 步驟710,根據(jù)被掃描物體的性質(zhì)確定對其進(jìn)行錐束CT掃描的投影放大比、平板 探測器的數(shù)據(jù)采集方式、X射線源的電壓、功率等掃描參數(shù)，這些參數(shù)在數(shù)據(jù)采集過程中均 保持不變；
[0094] 步驟720,在無被掃描物體2、且未開啟X光源時，采集至少兩幅暗場圖像并存儲；
[0095] 步驟730,在無被掃描物體2時，依次逐個開啟同一平面上間隔排列的多個X光源， 采集每個X光源所對應(yīng)的至少兩幅亮場圖像并存儲；
[0096] 步驟740,獲取被掃描物體2的旋轉(zhuǎn)中心到各個X光源11的距離，以及各個X光源 11到探測器3的距離并存儲；
[0097] 步驟750,依次逐個開啟上述多個X光源，對被掃描物體進(jìn)行X光成像（即每次采 集時只開啟一個X光源），采集被掃描物體分別對應(yīng)于上述多個X光源的投影圖像并存儲；
[0098] 步驟760,基于上述獲取的暗場圖像和亮場圖像對實際掃描的投影圖像進(jìn)行如下 圖像處理過程，其包括以下步驟：
[0099] 步驟761，獲取上述步驟720中在無被掃描物體、且未開啟X光源時采集的至少兩 幅暗場圖像、和上述步驟730中在無被掃描物體、且依次逐個開啟同一平面上間隔排列的 多個X光源時采集的每個X光源所對應(yīng)的至少兩幅亮場圖像，并分別通過求和平均獲得平 均暗場圖像和每個X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像。這里的求和平均處理優(yōu)選基于圖像中像 素灰度值疊加求和并取平均的方法；
[0100] 步驟762,獲取上述步驟750中在依次逐個開啟上述多個X光源對被掃描物體進(jìn)行 X光成像時、所采集的上述被掃描物體分別對應(yīng)于上述多個X光源的投影圖像。
[0101] 步驟763,利用上述平均暗場圖像和每個X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像，對上述被 掃描物體分別對應(yīng)于上述多個X光源的投影圖像進(jìn)行校正，獲得校正后的投影圖像。這里 的校正處理方式可以是：將上述被掃描物體對應(yīng)于每個X光源的投影圖像與上述平均暗場 圖像之差除以該X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像與上述平均暗場圖像之差后取負(fù)對數(shù)，如下 述公式⑴所示。

【權(quán)利要求】
1. 一種乳腺層析成像方法，其包括： 獲取在無被掃描物體、且未開啟X光源時采集的至少兩幅暗場圖像、和在無被掃描物 體、且依次逐個開啟同一平面上間隔排列的多個X光源時采集的每個X光源所對應(yīng)的至少 兩幅亮場圖像，并分別通過求和平均獲得平均暗場圖像和每個X光源所對應(yīng)的平均亮場圖 像； 獲取在依次逐個開啟所述多個X光源對被掃描物體進(jìn)行X光成像時所采集的所述被掃 描物體分別對應(yīng)于所述多個X光源的投影圖像； 利用所述平均暗場圖像和每個X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像，對所述被掃描物體分別 對應(yīng)于所述多個X光源的投影圖像進(jìn)行校正，獲得校正后的投影圖像； 基于層析圖像的迭代重建方法對所述校正后的投影圖像進(jìn)行迭代重建，獲得重建的層 析圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳腺層析成像方法，其特征在于，所述基于層析圖像的迭代 重建方法對所述校正后的投影圖像進(jìn)行迭代重建的過程包括： 基于層析圖像的迭代重建方法，構(gòu)建層析圖像重建模型； 將所述校正后的投影圖像輸入所述層析圖像重建模型進(jìn)行迭代重建，并判斷是否達(dá)到 預(yù)設(shè)迭代次數(shù)，若達(dá)到所述預(yù)設(shè)迭代次數(shù)則輸出重建的層析圖像；否則，對每一次迭代重建 獲得的層析圖像執(zhí)行以下步驟： 執(zhí)行非負(fù)校正處理，得到第二中間圖像； 計算所述第二中間圖像的水平梯度圖像和垂直梯度圖像； 對所述水平梯度圖像和垂直梯度圖像分別進(jìn)行字典學(xué)習(xí)操作，獲得第三中間圖像； 對所述第三中間圖像進(jìn)行梯度反換，得到第四中間圖像； 將所述第四中間圖像作為下一次迭代重建的輸入。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳腺層析成像方法，其特征在于，所述對所述被掃描物體分 別對應(yīng)于所述多個X光源的投影圖像進(jìn)行校正的處理為：將所述被掃描物體對應(yīng)于每個X 光源的投影圖像與所述平均暗場圖像之差除以該X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像與所述平 均暗場圖像之差后取負(fù)對數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳腺層析成像方法，其特征在于，所述通過求和平均獲得平 均暗場圖像和每個X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像的過程中，按照圖像中像素灰度值疊加求 和并取平均的方法獲得所述平均暗場圖像和平均亮場圖像。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的乳腺層析成像方法，其特征在于，所述執(zhí)行非負(fù)校正處理為 將圖像中的像素灰度值小于零的像素都賦值為零。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳腺層析成像方法，其特征在于，所述方法還包括：獲得所述 被掃描物體的旋轉(zhuǎn)中心到所述每個X光源的距離、和所述每個X光源與用于接收和探測來 自所述X光源X射線的探測器之間的距離，用以構(gòu)建層析圖像重建模型。
7. -種乳腺層析成像系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括： 校正數(shù)據(jù)提取模塊，用于獲取在無被掃描物體、且未開啟X光源時采集的至少兩幅暗 場圖像、和在無被掃描物體、且依次逐個開啟同一平面上間隔排列的多個X光源時采集的 每個X光源所對應(yīng)的至少兩幅亮場圖像，并分別通過求和平均獲得平均暗場圖像和每個X 光源所對應(yīng)的平均亮場圖像； 投影圖像提取模塊，用于獲取在依次逐個開啟所述多個X光源對被掃描物體進(jìn)行X光 成像時所采集的所述被掃描物體分別對應(yīng)于所述多個X光源的投影圖像； 校正模塊，用于利用所述平均暗場圖像和每個X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像，對所述 被掃描物體分別對應(yīng)于所述多個X光源的投影圖像進(jìn)行校正，獲得校正后的投影圖像；及 層析圖像重建模塊，用于基于層析圖像的迭代重建方法對所述校正后的投影圖像進(jìn)行 迭代重建，獲得重建的層析圖像。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的乳腺層析成像系統(tǒng)，其特征在于，所述層析圖像重建模塊包 括： 重建模型構(gòu)建單元，用于基于層析圖像的迭代重建方法，構(gòu)建層析圖像重建模型； 迭代單元，用于將所述校正后的投影圖像輸入所述層析圖像重建模型進(jìn)行迭代重建， 并判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)迭代次數(shù)，若達(dá)到所述預(yù)設(shè)迭代次數(shù)則輸出重建的層析圖像，否則調(diào) 用單次迭代計算單元對每一次迭代重建獲得的層析圖像進(jìn)行處理；及 所述單次迭代計算單元包括： 用于對每一次迭代重建獲得的層析圖像執(zhí)行非負(fù)校正處理得到第二中間圖像的非負(fù) 校正單元， 用于計算所述第二中間圖像的水平梯度圖像和垂直梯度圖像的梯度計算單元， 用于對所述水平梯度圖像和垂直梯度圖像分別進(jìn)行字典學(xué)習(xí)操作獲得第三中間圖像 的字典學(xué)習(xí)單元， 用于對所述第三中間圖像進(jìn)行梯度反換得到第四中間圖像的梯度反換單元，和 用于將所述第四中間圖像作為下一次迭代重建輸入的輸出單元。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的乳腺層析成像系統(tǒng)，其特征在于，所述校正模塊包括：用于將 所述被掃描物體對應(yīng)于每個X光源的投影圖像與所述平均暗場圖像之差除以該X光源所對 應(yīng)的平均亮場圖像與所述平均暗場圖像之差后取負(fù)對數(shù)的計算單元。
10. -種乳腺層析成像設(shè)備，其特征在于，所述成像設(shè)備包括： X光源陣列，該X光源陣列中包含多個在同一平面上間隔排列的X光源； 探測器，用于接收和探測來自所述X光源的X射線； 托臺，用于放置被掃描物體、使所述被掃描物體位于所述X光源陣列和探測器之間； 控制器，用于控制所述X光源陣列中的多個X光源依次逐個開啟發(fā)出X射線、或者控制 所述X光源關(guān)閉，接收所述探測器的探測結(jié)果并對該探測結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)換、數(shù)值化獲得采集 的圖像數(shù)據(jù)；及 層析圖像重建處理器，用于獲取在無被掃描物體、且未開啟X光源時采集的至少兩幅 暗場圖像、和在無被掃描物體、且依次逐個開啟同一平面上間隔排列的多個X光源時采集 的每個X光源所對應(yīng)的至少兩幅亮場圖像，并分別通過求和平均獲得平均暗場圖像和每個 X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像；以及獲取在依次逐個開啟所述多個X光源對被掃描物體進(jìn) 行X光成像時所采集的所述被掃描物體分別對應(yīng)于所述多個X光源的投影圖像；利用所述 平均暗場圖像和每個X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像，對所述被掃描物體分別對應(yīng)于所述多 個X光源的投影圖像進(jìn)行校正，獲得校正后的投影圖像；再基于層析圖像的迭代重建方法 對所述校正后的投影圖像進(jìn)行迭代重建，獲得重建的層析圖像。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的乳腺層析成像設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括：顯示 器，用于顯示所述重建的層析圖像。
12. -種乳腺層析圖像采集處理方法，其包括： 根據(jù)被掃描物體的性質(zhì)確定掃描參數(shù)； 在無被掃描物體、且未開啟X光源時，采集至少兩幅暗場圖像并存儲； 在無被掃描物體時，依次逐個開啟同一平面上間隔排列的多個X光源，采集每個X光源 所對應(yīng)的至少兩幅殼場圖像并存儲； 依次逐個開啟所述多個X光源，對被掃描物體進(jìn)行X光成像，采集被掃描物體分別對應(yīng) 于上述多個X光源的投影圖像并存儲； 基于獲取的所述暗場圖像和亮場圖像對所述投影圖像進(jìn)行如下圖像處理過程： 獲取至少兩幅所述暗場圖像、和每個X光源所對應(yīng)的至少兩幅所述亮場圖像，通過求 和平均獲得平均暗場圖像和每個X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像； 獲取被掃描物體分別對應(yīng)于所述多個X光源的投影圖像； 利用所述平均暗場圖像和每個X光源所對應(yīng)的平均亮場圖像，對所述被掃描物體分別 對應(yīng)于所述多個X光源的投影圖像進(jìn)行校正，獲得校正后的投影圖像； 基于層析圖像的迭代重建方法對所述校正后的投影圖像進(jìn)行迭代重建，獲得重建的層 析圖像。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的乳腺層析圖像采集處理方法，其特征在于，所述基于層析 圖像的迭代重建方法對所述校正后的投影圖像進(jìn)行迭代重建的過程包括： 基于層析圖像的迭代重建方法，構(gòu)建層析圖像重建模型； 將所述校正后的投影圖像輸入所述層析圖像重建模型進(jìn)行迭代重建，并判斷是否達(dá)到 預(yù)設(shè)迭代次數(shù)，若達(dá)到所述預(yù)設(shè)迭代次數(shù)則輸出重建的層析圖像；否則，對每一次迭代重建 獲得的層析圖像執(zhí)行以下步驟： 執(zhí)行非負(fù)校正處理，得到第二中間圖像； 計算所述第二中間圖像的水平梯度圖像和垂直梯度圖像； 對所述水平梯度圖像和垂直梯度圖像分別進(jìn)行字典學(xué)習(xí)操作，獲得第三中間圖像； 對所述第三中間圖像進(jìn)行梯度反換，得到第四中間圖像； 將所述第四中間圖像作為下一次迭代重建的輸入。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的乳腺層析圖像采集處理方法，其特征在于，所述方法還包 括：獲取被掃描物體的旋轉(zhuǎn)中心到各個X光源的距離，以及各個X光源到探測器的距離并存 儲。
【文檔編號】A61B6/03GK104274201SQ201410531587
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】胡戰(zhàn)利, 梁棟, 鄭海榮, 桂建保, 陳垚 申請人:深圳先進(jìn)技術(shù)研究院