本發(fā)明涉及醫(yī)療診斷領(lǐng)域，尤其涉及一種計(jì)算機(jī)斷層掃描圖像校正系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)斷層掃描(Computer Tomography，CT)設(shè)備中，利用CT圖像重建原理準(zhǔn)確地對(duì)掃描視野(Scan Field of View，SFOV)中的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建。掃描視野受到探測(cè)器的探測(cè)范圍和X射線孔徑大小的限制，因此當(dāng)患者體型較大，待診斷部位超出掃描視野限定的范圍時(shí)，在掃描視野之外的投影數(shù)據(jù)被截?cái)?，造成投影?shù)據(jù)不全，使得進(jìn)行圖像重建時(shí)，重建視野大于掃描視野，產(chǎn)生截?cái)鄠斡?Truncated Artifacts)。

因此，需要提供一種計(jì)算機(jī)斷層掃描圖像校正系統(tǒng)及方法，可以校正這種截?cái)鄠斡?，提高圖像質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)斷層掃描圖像校正系統(tǒng)，包括輪廓估計(jì)模塊、截?cái)鄥^(qū)域檢測(cè)模塊、高密度成分檢測(cè)模塊、模擬模塊、以及校正模塊。輪廓估計(jì)模塊，用于根據(jù)原始投影數(shù)據(jù)估計(jì)掃描對(duì)象的外部輪廓。截?cái)鄥^(qū)域檢測(cè)模塊用于檢測(cè)截?cái)鄥^(qū)域，掃描對(duì)象的外部輪廓在掃描視野外的區(qū)域?yàn)樵摻財(cái)鄥^(qū)域。高密度成分檢測(cè)模塊用于根據(jù)原始投影數(shù)據(jù)檢測(cè)處于截?cái)鄥^(qū)域中的高密度成分。模擬模塊用于在外部輪廓中，將檢測(cè)到的高密度成分添加至截?cái)鄥^(qū)域中，并將截?cái)鄥^(qū)域中除高密度成分以外的部分設(shè)為軟組織成分，以獲取掃描對(duì)象的模擬圖像。校正模塊，用于根據(jù)模擬圖像估計(jì)截?cái)鄥^(qū)域的投影數(shù)據(jù)，并根據(jù)截?cái)鄥^(qū)域的投影數(shù)據(jù)和原始投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像校正。

本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)斷層掃描圖像校正方法，包括：

根據(jù)原始投影數(shù)據(jù)估計(jì)掃描對(duì)象的外部輪廓；

檢測(cè)截?cái)鄥^(qū)域，其中掃描對(duì)象的外部輪廓在掃描視野外的區(qū)域?yàn)樵摻財(cái)鄥^(qū)域；

根據(jù)原始投影數(shù)據(jù)檢測(cè)處于截?cái)鄥^(qū)域中的高密度成分；

在外部輪廓中，將檢測(cè)到的高密度成分添加至截?cái)鄥^(qū)域中，并將截?cái)鄥^(qū)域中除高密度成分以外的部分設(shè)為軟組織成分，以獲取掃描對(duì)象的模擬圖像；以及，

根據(jù)模擬圖像估計(jì)截?cái)鄥^(qū)域的投影數(shù)據(jù)，并根據(jù)截?cái)鄥^(qū)域的投影數(shù)據(jù)和原始投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像校正。

通過下面的詳細(xì)描述、附圖以及權(quán)利要求，其他特征和方面會(huì)變得清楚。

附圖說明

通過結(jié)合附圖對(duì)于本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行描述，可以更好地理解本發(fā)明，在附圖中：

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的計(jì)算機(jī)斷層掃描圖像校正系統(tǒng)的框圖；

圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中獲取的掃描對(duì)象在掃描視野內(nèi)的正弦投影曲線；

圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中估計(jì)的掃描對(duì)象的輪廓；

圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中檢測(cè)到的掃描對(duì)象的高密度成分；

圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中獲取的掃描對(duì)象的模擬圖像；

圖6為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中獲取的掃描對(duì)象的完整的正弦投影曲線；

圖7為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中獲取的掃描對(duì)象的校正圖像；

圖8為現(xiàn)有技術(shù)中由于投影數(shù)據(jù)截?cái)喈a(chǎn)生的具有截?cái)鄠斡暗膱D像；

圖9為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的計(jì)算機(jī)斷層掃描圖像校正方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下將描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式，需要指出的是，在這些實(shí)施方式的具體描述過程中，為了進(jìn)行簡(jiǎn)明扼要的描述，本說明書不可能對(duì)實(shí)際的實(shí)施方式的所有特征均作詳盡的描述。應(yīng)當(dāng)可以理解的是，在任意一種實(shí)施方式的實(shí)際實(shí)施過程中，正如在任意一個(gè)工程項(xiàng)目或者設(shè)計(jì)項(xiàng)目的過程中，為了實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的具體目標(biāo)，為了滿足系統(tǒng)相關(guān)的或者商業(yè)相關(guān)的限制，常常會(huì)做出各種各樣的具體決策，而這也會(huì)從一種實(shí)施方式到另一種實(shí)施方式之間發(fā)生改變。此外，還可以理解的是，雖然這種開發(fā)過程中所作出的努力可能 是復(fù)雜并且冗長(zhǎng)的，然而對(duì)于與本發(fā)明公開的內(nèi)容相關(guān)的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在本公開揭露的技術(shù)內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一些設(shè)計(jì)，制造或者生產(chǎn)等變更只是常規(guī)的技術(shù)手段，不應(yīng)當(dāng)理解為本公開的內(nèi)容不充分。

除非另作定義，權(quán)利要求書和說明書中使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。本發(fā)明專利申請(qǐng)說明書以及權(quán)利要求書中使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來區(qū)分不同的組成部分。“一個(gè)”或者“一”等類似詞語并不表示數(shù)量限制，而是表示存在至少一個(gè)?！鞍ā被蛘摺鞍钡阮愃频脑~語意指出現(xiàn)在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵蓋出現(xiàn)在“包括”或者“包含”后面列舉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。“連接”或者“相連”等類似的詞語并非限定于物理的或者機(jī)械的連接，也不限于是直接的還是間接的連接。

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的計(jì)算機(jī)斷層掃描圖像校正系統(tǒng)的框圖，如圖1所示，該系統(tǒng)包括輪廓估計(jì)模塊11、截?cái)鄥^(qū)域檢測(cè)模塊15、高密度成分檢測(cè)模塊12、模擬模塊13、以及校正模塊14。

輪廓估計(jì)模塊11用于根據(jù)原始投影數(shù)據(jù)估計(jì)掃描對(duì)象的外部輪廓。該原始投影數(shù)據(jù)是指計(jì)算機(jī)斷層掃描設(shè)備在對(duì)掃描對(duì)象進(jìn)行X射線掃描時(shí)，在掃描視野內(nèi)由探測(cè)器采集到的圖像數(shù)據(jù)。

截?cái)鄥^(qū)域檢測(cè)模塊15用于檢測(cè)截?cái)鄥^(qū)域。掃描過程中，由于掃描對(duì)象過大，當(dāng)探測(cè)器旋轉(zhuǎn)至某一角度，掃描對(duì)象可能超出掃描視野，探測(cè)器無法探測(cè)到超出掃描視野的部分，造成投影數(shù)據(jù)截?cái)?。本?shí)施例中，將估計(jì)的掃描對(duì)象的外部輪廓在掃描視野外的區(qū)域稱為上述截?cái)鄥^(qū)域。

高密度成分檢測(cè)模塊12用于根據(jù)上述原始投影數(shù)據(jù)檢測(cè)處于截?cái)鄥^(qū)域中的高密度成分?？蛇x地，上述高密度成分包括骨質(zhì)成分或金屬成分。

模擬模塊13用于在外部輪廓中，將檢測(cè)到的高密度成分添加至其中的截?cái)鄥^(qū)域中，并將截?cái)鄥^(qū)域中除上述高密度成分以外的部分設(shè)為軟組織成分，以獲取掃描對(duì)象的模擬圖像。

校正模塊14用于根據(jù)上述模擬圖像估計(jì)截?cái)鄥^(qū)域的投影數(shù)據(jù)，并根據(jù)估計(jì)的截?cái)鄥^(qū)域的投影數(shù)據(jù)和上述原始投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像校正。

可選地，上述原始投影數(shù)據(jù)包括掃描對(duì)象在掃描視野內(nèi)獲取的原始正弦投影曲線，該原始正弦投影曲線表示不同探測(cè)通道在每個(gè)掃描視角下采集的 圖像數(shù)據(jù)。例如，正弦投影曲線的橫軸表示不同掃描視角，縱軸表示不同的探測(cè)通道，曲線上每個(gè)點(diǎn)具有特定的CT值。

可選地，上述截?cái)鄥^(qū)域檢測(cè)模塊15包括邊緣通道確定單元、視角確定單元、交點(diǎn)確定單元以及檢測(cè)單元。

邊緣通道確定單元，用于確定與原始正弦投影曲線的截?cái)噙吘壦鶎?duì)應(yīng)的探測(cè)通道作為邊緣通道；

視角確定單元，用于對(duì)該邊緣通道處的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行二值化處理，并確定該邊緣通道處的圖像數(shù)據(jù)的上升沿和下降沿所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)掃描視角作為兩個(gè)邊緣視角；

交點(diǎn)確定單元，用于分別確定該邊緣通道探測(cè)到的在上述兩個(gè)邊緣視角處發(fā)射的兩條射線與上述外部輪廓的第一個(gè)交點(diǎn)；

檢測(cè)單元，用于將上述兩條射線與外部輪廓的第一個(gè)交點(diǎn)以直線連接以在上述外部輪廓中確定出截?cái)鄥^(qū)域。

在其它實(shí)施方式中，也可通過其它方式檢測(cè)掃描對(duì)象在掃描視野外的外部輪廓。下面結(jié)合圖2至圖7對(duì)本發(fā)明進(jìn)行示例性地描述：

在一種實(shí)施例中，當(dāng)由于掃描視野受限而使得掃描對(duì)象超出掃描視野的圖像數(shù)據(jù)被截?cái)鄷r(shí)，在掃描視野內(nèi)獲取的原始正弦投影曲線也會(huì)出現(xiàn)截?cái)嗖糠郑?，圖2所示的曲線中，其左上方和下方都出現(xiàn)了截?cái)嗖糠帧?/p>

輪廓估計(jì)模塊11可根據(jù)圖2所示的原始正弦投影曲線估計(jì)掃描對(duì)象的外部輪廓，獲得如圖3所示的圖像。

截?cái)鄥^(qū)域檢測(cè)模塊15在圖3所示的外部輪廓中檢測(cè)出截?cái)鄥^(qū)域(如圖3中直線L左側(cè)的外部輪廓中的區(qū)域)。高密度成分檢測(cè)模塊12根據(jù)圖2所示的原始正弦投影曲線檢測(cè)處于截?cái)鄥^(qū)域中的高密度成分，如圖4顯示了檢測(cè)到的高密度成分，例如，檢測(cè)該高密度成分的CT值和位置信息。根據(jù)原始正弦投影曲線估計(jì)掃描對(duì)象輪廓以及檢測(cè)高密度成分是本領(lǐng)域的公知技術(shù)，不再贅述。

模擬模塊13將檢測(cè)到的圖4所示的高密度成分添加至圖3所示圖像的相應(yīng)區(qū)域中，即添加到上述截?cái)鄥^(qū)域中，例如，模擬模塊13將檢測(cè)的高密度成分的CT值對(duì)應(yīng)添加到外部輪廓的相應(yīng)的位置。模擬模塊13還對(duì)截?cái)鄥^(qū)域中除高密度成分以外的區(qū)域賦予一個(gè)相同的、與軟組織成分相適應(yīng)的CT值，如-100，以形成如圖5所示的模擬圖像。

在形成上述模擬圖像時(shí)，位于外部輪廓中且在截?cái)鄥^(qū)域外的部分可與原始圖像的相應(yīng)部分相同或不同，模擬圖像中，在截?cái)鄥^(qū)域外的部分不會(huì)對(duì)后續(xù)的圖像處理造成影響。

校正模塊14根據(jù)圖5所示的模擬圖像估計(jì)圖2所示的原始正弦投影曲線的截?cái)嗖糠植⒐烙?jì)的截?cái)嗖糠痔砑又猎颊彝队扒€中，形成圖6所示的掃描對(duì)象的完整的正弦投影曲線。校正模塊14可根據(jù)該完整的正弦投影曲線生成如圖7所示的掃描對(duì)象的校正圖像，例如根據(jù)該完整的正弦投影曲線重新進(jìn)行圖像重建。

校正模塊14獲取的校正圖像作為診斷圖像供醫(yī)生進(jìn)行參考。該校正圖像與圖8所示的原始圖像相比，有效消除了截?cái)鄨D像偽影(圖像左側(cè)部分)，提高了圖像質(zhì)量。

在檢測(cè)截?cái)鄥^(qū)域時(shí)，截?cái)鄥^(qū)域檢測(cè)模塊15的邊緣通道確定單元確定與原始正弦投影曲線的截?cái)噙吘?如圖2中左上方截?cái)嗵幍倪吘壔蛳路浇財(cái)嗵幍倪吘?所對(duì)應(yīng)的探測(cè)通道(如圖2中兩個(gè)截?cái)噙吘壦鶎?duì)應(yīng)的探測(cè)通道a和b)作為邊緣通道。

以邊緣通道a為例，截?cái)鄥^(qū)域檢測(cè)模塊15的視角確定單元對(duì)邊緣通道a處的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行二值化處理，得到二值化曲線，其中邊緣通道a處的二值化圖像數(shù)據(jù)從0變?yōu)?時(shí)為上升沿，從1變?yōu)?時(shí)為下降沿。該上升沿和下降沿即對(duì)應(yīng)于圖2中在邊緣通道a上的兩點(diǎn)a1和a2，可在圖2的曲線中或者上述的二值化曲線中確定該兩點(diǎn)a1和a2所在的掃描視角，即兩個(gè)邊緣視角。

截?cái)鄥^(qū)域檢測(cè)模塊15的交點(diǎn)確定單元分別確定在邊緣通道a探測(cè)到的在上述兩個(gè)邊緣視角處發(fā)射的兩條射線與上述外部輪廓的第一個(gè)交點(diǎn)。即如圖3所示的，射線X1和X2與外部輪廓的第一個(gè)交點(diǎn)，該“第一個(gè)交點(diǎn)”是指，射線發(fā)出后，首先與掃描對(duì)象的輪廓相交的點(diǎn)，即穿入掃描對(duì)象的點(diǎn)而非從掃描對(duì)象穿出的點(diǎn)。

截?cái)鄥^(qū)域檢測(cè)模塊15的檢測(cè)單元將兩條射線X1和X2與外部輪廓的第一個(gè)交點(diǎn)以直線L連接以在外部輪廓中確定出上述截?cái)鄥^(qū)域。由于在非截?cái)鄥^(qū)域估計(jì)的外部輪廓的準(zhǔn)確度較高，因此通過上述方法檢測(cè)出截?cái)鄥^(qū)域后，便能夠確定估計(jì)的外部輪廓中，哪些部分是準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，哪些部分是估計(jì)的數(shù)據(jù)，有助于進(jìn)一步提升圖像處理的準(zhǔn)確度或者處理速度。

圖9為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的計(jì)算機(jī)斷層掃描圖像校正方法的流程圖。 如圖9所示，該方法包括以下步驟：

步驟S91：根據(jù)原始投影數(shù)據(jù)估計(jì)掃描對(duì)象的外部輪廓；

步驟S92：檢測(cè)截?cái)鄥^(qū)域，其中掃描對(duì)象的外部輪廓在掃描視野外的區(qū)域?yàn)樯鲜鼋財(cái)鄥^(qū)域；

步驟S93：根據(jù)上述原始投影數(shù)據(jù)檢測(cè)處于截?cái)鄥^(qū)域中的高密度成分；

步驟S94：在上述外部輪廓中，將檢測(cè)到的高密度成分添加至截?cái)鄥^(qū)域中，并將截?cái)鄥^(qū)域中除高密度成分以外的部分設(shè)為軟組織成分，以獲取掃描對(duì)象的模擬圖像；以及，

步驟S95：根據(jù)上述模擬圖像估計(jì)截?cái)鄥^(qū)域的投影數(shù)據(jù)，并根據(jù)截?cái)鄥^(qū)域的投影數(shù)據(jù)和上述原始投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像校正。

可選地，步驟S93包括：對(duì)截?cái)鄥^(qū)域中除高密度成分以外的區(qū)域賦予相同的、與軟組織成分相適應(yīng)的CT值。

可選地，上述原始投影數(shù)據(jù)包括在掃描視野內(nèi)獲取的掃描對(duì)象的原始正弦投影曲線，步驟S95包括：根據(jù)模擬圖像估計(jì)原始正弦投影曲線的截?cái)嗖糠植⒐烙?jì)的截?cái)嗖糠痔砑又猎颊彝队扒€中，形成掃描對(duì)象的完整的正弦投影曲線，并根據(jù)該完整的正弦投影曲線生成掃描對(duì)象的校正圖像。

可選地，步驟S92包括：

確定與上述原始正弦投影曲線的截?cái)噙吘壦鶎?duì)應(yīng)的探測(cè)通道作為邊緣通道；

對(duì)邊緣通道處的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行二值化處理，并確定邊緣通道處的圖像數(shù)據(jù)的上升沿和下降沿所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)掃描視角作為兩個(gè)邊緣視角；

分別確定該邊緣通道探測(cè)到的在上述兩個(gè)邊緣視角處發(fā)射的兩條射線與該外部輪廓的第一個(gè)交點(diǎn)；以及，

將上述兩條射線與外部輪廓的第一個(gè)交點(diǎn)以直線連接以在外部輪廓中確定出該截?cái)鄥^(qū)域。

本發(fā)明的計(jì)算機(jī)斷層掃描圖像校正系統(tǒng)及方法通過原始投影數(shù)據(jù)估計(jì)掃描對(duì)象的外部輪廓并檢測(cè)截?cái)鄥^(qū)域的高密度成分，通過將估計(jì)的外部輪廓和高密度成分合并，并將外部輪廓中除高密度成分外的區(qū)域設(shè)置為軟組織成分來模擬掃描對(duì)象的真實(shí)圖像，根據(jù)該模擬圖像估計(jì)截?cái)嗖糠值耐队皵?shù)據(jù)并根據(jù)該截?cái)嗖糠值耐队皵?shù)據(jù)進(jìn)行圖像校正，有效減少了截?cái)鄠斡?，提高圖像質(zhì)量。

上面已經(jīng)描述了一些示例性實(shí)施例。然而，應(yīng)該理解的是，可以做出各種修改。例如，如果所描述的技術(shù)以不同的順序執(zhí)行和/或如果所描述的系統(tǒng)、架構(gòu)、設(shè)備或電路中的組件以不同方式被組合和/或被另外的組件或其等同物替代或補(bǔ)充，則可以實(shí)現(xiàn)合適的結(jié)果。相應(yīng)地，其他實(shí)施方式也落入權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。