專利名稱：計算斷層攝影成像方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計算斷層攝影成像方法和系統(tǒng)，并且具體涉及一種對斷層攝影成像裝置或系統(tǒng)的未對準(zhǔn)進(jìn)行校正或者補(bǔ)償?shù)挠嬎銛鄬訑z影成像方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
術(shù)語計算斷層攝影術(shù)(CT)通常涉及如下處理，通過該處理，可以根據(jù)表示對象各幾何投影的相應(yīng)的一組圖像來計算本質(zhì)上表示感興趣的物理對象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的任意期望視圖的一個或更多個圖像。為了獲得對象的投影圖像，斷層攝影成像裝置需要(i)用于探測對象的粒子源或電磁輻射源、(ii)用于測量所得到的探測對象的相互作用的檢測器、以及(iii)用于改變源/檢測器部件與對象之間的相對取向(orientation)的器件。因此，構(gòu)成圖像組的投影圖像表示在源/檢測器部件與對象之間的各個相對取向處獲得的探測對象相互作用的測量值?！ねǔ?，將這些方向選擇為使得源和檢測器相對于對象遵循一定的軌跡，軌跡取決于源與檢測器之間的幾何形狀。這樣的軌跡的示例包括圓形軌跡、螺旋形軌跡和鞍形軌跡。一旦生成了一組在各個不同的相對取向處的二維投影圖像，則對這些圖像應(yīng)用重建算法，以生成在本文中被稱為斷層照片的相應(yīng)的數(shù)據(jù)組，以用三維空間來表示對象的外部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征。通過將斷層照片用作輸入，可以使用顯示軟件以基本上用戶期望的任何方式對對象進(jìn)行可視化，包括如旋轉(zhuǎn)的半透明對象、沿任意方向穿過對象的靜態(tài)和動態(tài)切片等。這樣的“重建”圖像在本文中被稱為斷層攝影圖像。計算斷層攝影術(shù)的具體困難在于，重建算法假定上述斷層攝影成像裝置或系統(tǒng)的三個部件極好地相互對準(zhǔn)。實際上，具體地，對于以微米或納米尺寸來對特征進(jìn)行成像而言，即使三個部件會對準(zhǔn)，這種情況也是很少見的。在這種情況下，實驗被稱為‘未對準(zhǔn)’，使得重建三維斷層攝影圖像總體或局部表現(xiàn)為“模糊”或“焦點(diǎn)未對準(zhǔn)”。已經(jīng)進(jìn)行了各種嘗試來克服這些難點(diǎn)。在A. V. Bronnikov的VirtualAlignment of χ-ray cone-beam tomography system using two calibration aperturemeasurements, Opt. Eng. 38 (2)，381-386 (1999)中，使用特別制造的校準(zhǔn)孔來替代感興趣的實際對象或樣品，并且，使用圓錐形X射線波束來生成孔的投影圖像，以進(jìn)行孔的相反對準(zhǔn)。接著，可以對這些圖像進(jìn)行處理，以確定旋轉(zhuǎn)軸的橫向未對準(zhǔn)和旋轉(zhuǎn)未對準(zhǔn)。一旦以這種方式進(jìn)行了測量，則可以將這些未對準(zhǔn)用于修改感興趣的實際樣品的投影圖像，以在對已修改的圖像應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)重建算法之前對未對準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)償。替選地，如 M. Karolczak 等人的 Implementation of a cone-beamreconstruction algorithm for the single_circIe source orbit withembedded misalignment correction using homogeneous coordinates, Med.Phys. 28(10)，2050-2069，2001中所描述的，可以將所測量的未對準(zhǔn)用作用于校正某些形式的未對準(zhǔn)的已修改重建算法的輸入。然而，現(xiàn)有的用于對斷層攝影這種未對準(zhǔn)進(jìn)行校正或補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ捎谄渚群瓦m用性而受到了限制。因此，期望提供一種能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的一個或更多個困難或者至少能夠提供有用的替選方案的計算斷層攝影成像方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種計算斷層攝影成像方法，包括獲取(access)表示使用未對準(zhǔn)的斷層攝影成像裝置所獲得的對象的二維投影圖像的投影數(shù)據(jù)；以及 對所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以生成未對準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述未對準(zhǔn)數(shù)據(jù)表示量化所述斷層攝影成像裝置的各個未對準(zhǔn)的一個或多個值。該方法可以包括根據(jù)未對準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理投影數(shù)據(jù)，以生成其中斷層攝影成像裝置的一個或更多個未對準(zhǔn)已經(jīng)基本上被校正了的對象的斷層照片。該方法可以包括根據(jù)未對準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理投影數(shù)據(jù)，以生成表示其中斷層攝影成像裝置的一個或更多個未對準(zhǔn)已經(jīng)基本上被校正了的對象的投影圖像的已修改投影數(shù)據(jù)。處理投影數(shù)據(jù)可以包括處理投影數(shù)據(jù)，以針對斷層攝影成像裝置的至少一個未對準(zhǔn)的各個試驗值生成試驗重建斷層攝影橫截面圖像；處理試驗重建斷層攝影圖像，以生成試驗重建斷層攝影圖像的各個質(zhì)量評估結(jié)果；以及對于斷層攝影成像裝置的至少一個未對準(zhǔn)中的每個未對準(zhǔn)，基于試驗值和相應(yīng)的質(zhì)量評估結(jié)果來確定最佳地估計未對準(zhǔn)的相應(yīng)值。試驗重建斷層攝影橫截面圖像是通過以下方式來生成的對于斷層攝影成像裝置的旋轉(zhuǎn)軸和源使用固定的空間位置和取向，并且修改所述投影圖像，以模擬改變所述斷層攝影成像裝置的檢測器的空間位置和/或取向的影響。對投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可以包括處理投影數(shù)據(jù)，以針對相應(yīng)的斷層照片的多個不同切片中的每個切片生成試驗重建斷層攝影橫截面圖像。切片可以表示正交的空間取向。切片可以表示所有三個正交的空間取向。投影數(shù)據(jù)可以是沿著掃描軌跡來獲取的，該掃描軌跡涉及對象圍繞旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，并且對投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理包括處理投影數(shù)據(jù)，以生成至少一個不與該旋轉(zhuǎn)軸正交的試驗重建斷層攝影橫截面圖像。每個未對準(zhǔn)值可以通過選擇所述未對準(zhǔn)的試驗值中提供最佳質(zhì)量的一個試驗值來確定，或者可以基于所述試驗值和相應(yīng)的質(zhì)量評估結(jié)果通過內(nèi)插來確定。最佳地估計每個未對準(zhǔn)的值是以迭代的方式確定的，當(dāng)確定所述值的精度小于O. 5個體素時,迭代終止。投影數(shù)據(jù)的處理包括對基于所述未對準(zhǔn)的值的不同組合生成的重建斷層攝影橫截面圖像的質(zhì)量進(jìn)行評估，并且基于所述評估選擇所述組合中的一個組合。所選擇的組合是提供最高質(zhì)量的重建斷層攝影圖像的組合。重建斷層攝影圖像的質(zhì)量可以使用基于重建斷層攝影圖像的空間信息的重建斷層攝影圖像的銳度的測量值來評估的。每個重建斷層攝影圖像的銳度是使用通過差分濾波器處理的圖像的值的大小來評估的，或者是使用通過對圖像應(yīng)用數(shù)學(xué)變換而生成的高頻變換系數(shù)的大小來評估的。每個圖像的銳度可以根據(jù)圖像來直接計算，并且不同于圖像熵，圖像熵僅為圖像柱狀圖分析，因此忽略了圖像的所有空間信息?？梢赃x擇未對準(zhǔn)值的組合，以維持恒定的放大率。否則，放大率的變化可以影響所確定的銳度測量值，而實際上不影響圖像的視覺銳度。每個未對準(zhǔn)的初始估計值可以通過使用下采樣投影圖像以較低的空間分辨率掃描參數(shù)空間來獲得，接著，可以使用分辨率逐漸增高的圖像來精化(refine)所述估計值，直到獲得了最終的全分辨率估計值。對象的二維投影圖像可以沿著通過將旋轉(zhuǎn)和平移組合而產(chǎn)生的掃描軌跡來獲得，使得二維投影圖像表示與對象有關(guān)的完整信息。掃描軌跡可以是螺旋形或者近似螺旋形。
本發(fā)明還提供了一種存儲有計算機(jī)可執(zhí)行指令的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，計算機(jī)可執(zhí)行指令被配置為用于執(zhí)行上述方法中的任一方法。本發(fā)明還提供了一種存儲有計算機(jī)程序產(chǎn)品的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，該計算機(jī)程序產(chǎn)品被配置為用于執(zhí)行上述方法中的任一方法。本發(fā)明還提供了一種被配置成執(zhí)行上述方法中的任一方法的計算斷層攝影成像系統(tǒng)。本發(fā)明還提供了一種計算斷層攝影成像系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)分析部件，數(shù)據(jù)分析部件被配置成接收表示使用未對準(zhǔn)的斷層攝影成像裝置所獲得的對象的二維投影圖像的投影數(shù)據(jù)；對投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以生成未對準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述未對準(zhǔn)數(shù)據(jù)表示量化所述斷層攝影成像裝置的各個未對準(zhǔn)的一個或多個值；以及根據(jù)未對準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理投影數(shù)據(jù)，以生成表示其中斷層攝影成像裝置的一個或更多個未對準(zhǔn)已經(jīng)被基本上校正了的投影圖像的已修改的投影數(shù)據(jù)。


下文中，僅作為示例而言，參考附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行了描述，其中，相似的附圖標(biāo)記指代相似的元件，并且，附圖中圖I是斷層攝影成像裝置的俯視圖照片，其中，發(fā)射由X射線源生成的錐形X射線波束使其穿過感興趣的對象以在檢測器上產(chǎn)生投影圖像；圖2是示出如圖I所示的斷層攝影成像裝置的幾何參數(shù)的示意圖；圖3A至3C是示出斷層攝影裝置的四種形式的樣品未對準(zhǔn)的示意圖，S卩，樣品旋轉(zhuǎn)軸的兩個平移偏移和樣品的兩個角度偏移；圖4A是極好地對準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)軸到圖I的斷層攝影成像裝置的檢測器平面上的投影的不意圖；圖4B和4C分別是圖4A的極好地對準(zhǔn)的系統(tǒng)的圓柱形地質(zhì)核心的斷層照片的重建橫截面?zhèn)纫晥D切片和俯視圖切片；圖5A是平移未對準(zhǔn)旋的轉(zhuǎn)軸到斷層攝影成像裝置的檢測器平面上的投影的示意圖5B和5C分別是圖5A的未對準(zhǔn)系統(tǒng)的核心樣品的斷層照片的重建俯視圖切片和橫截面?zhèn)纫晥D切片，其中，偏移為2個像素；圖和5E與圖5B和5C相同，除了平移偏移為4個像素；圖6A至6E是旋轉(zhuǎn)軸的平移未對準(zhǔn)為_4ρχ、_2ρχ、0ρχ (即，對準(zhǔn))、+2ρχ和+4ρχ的核心樣品的斷層照片的一系列重建俯視圖切片，例示了關(guān)于平移未對準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)軸的焦點(diǎn)未對準(zhǔn)、焦點(diǎn)對準(zhǔn)、回到焦點(diǎn)未對準(zhǔn)的一系列圖像；圖7Α是旋轉(zhuǎn)未對準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)軸到斷層攝影成像裝置的檢測器平面上的投影的示意圖；圖7Β和7C分別是圖7Α的旋轉(zhuǎn)未對準(zhǔn)的系統(tǒng)的核心樣品的斷層照片的重建俯視圖切片和橫截面?zhèn)纫晥D切片，其中，偏移為2個像素； 圖7D和7Ε與圖7Β和7C相同，除了旋轉(zhuǎn)偏移為4個像素；圖8Α至8Ε是旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)未對準(zhǔn)為-4ρχ、_2ρχ、0ρχ (即，對準(zhǔn))、+2ρχ和+4ρχ的核心樣品的斷層照片的一系列重建側(cè)視圖切片，例示了關(guān)于旋轉(zhuǎn)未對準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)軸的焦點(diǎn)未對準(zhǔn)、焦點(diǎn)對準(zhǔn)、回到焦點(diǎn)未對準(zhǔn)的一系列圖像；圖9是示出斷層攝影成像裝置的三種形式的檢測器(角度)未對準(zhǔn)的示意圖；圖10是示出斷層攝影成像裝置的兩種形式的源(平移)未對準(zhǔn)的示意圖；圖11是作為平移未對準(zhǔn)的函數(shù)變化的銳度的曲線圖；圖12是作為旋轉(zhuǎn)未對準(zhǔn)的函數(shù)變化的銳度的曲線圖；圖13是作為平移未對準(zhǔn)和旋轉(zhuǎn)未對準(zhǔn)的函數(shù)變化的銳度的三維曲線圖；圖14與圖13相同，但是，其中，投影圖像已經(jīng)被模糊，其示出了下采樣投影圖像產(chǎn)生了未對準(zhǔn)信息的很好的初始估計值；圖15是計算斷層攝影成像系統(tǒng)的實施方式的框圖；圖16是計算斷層攝影成像系統(tǒng)的計算斷層攝影成像處理的實施方式的流程圖；圖17是其中可以沿著螺旋形掃描軌跡來掃描感興趣的對象的斷層攝影成像裝置的照片；圖18和19是示出圖17的螺旋形掃描斷層攝影成像裝置的幾何參數(shù)的示意圖，其中，近似豎直的平移方向關(guān)于豎直定向的旋轉(zhuǎn)軸分別對準(zhǔn)和未對準(zhǔn)；圖20和21是重建圖像的銳度的二維表面曲線圖，其中，重建圖像的銳度分別為使用Katsevich和FDK重建方法生成的圖像的樣品距離SD和水平檢測器偏移Dx的函數(shù)；圖22是在Katsevich重建期間被反投影的(黑色陰影)區(qū)域的示意圖；圖23包括針對水平檢測器偏移Dx (水平方向)和樣品距離Λ SD (豎直方向)的未對準(zhǔn)為_4、_2、0、+2、+4個光單位使用FDK重建而生成的多組重建圖像；以及圖24與圖23相同，但是，其中，重建圖像是使用理論上精確的Katsevich重建生成的；根據(jù)與圖23的對比，清楚的是即使裝置未對準(zhǔn)，Katsevich重建圖像仍然保持相當(dāng)尖銳。
具體實施例方式接下來，在斷層攝影成像裝置用于小型對象(尤其是圓柱形地質(zhì)核心樣品)的微米尺寸或納米尺寸計算斷層攝影的背景下對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行描述，其中使用錐形X射線波束以及圓形或螺旋形掃描(樣品)軌跡。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本文中描述的方法通常適用于各種不同的斷層攝影方法和裝置，包括錐形波束系統(tǒng)和平行波束系統(tǒng)，并且，本文中描述的方法不限于任意具體的裝置類型、波束類型、對象類型、長度尺寸或掃描軌跡。如圖I和17所示，計算斷層攝影(CT)裝置或系統(tǒng)包括X射線源102、樣品臺104和檢測器106。X射線源102生成錐形X射線波束108，錐形x射線波束108穿過安裝在樣品臺104上的對象110發(fā)射到檢測器106。錐形角和扇形角分別定義為檢測器106在源102處對的豎直半角和水平半角。檢測器106包括閃爍體以及CCD或無定形硅平板傳感器，其中，閃爍體在被X射線照射時生成可見光，CCD或無定形硅平板傳感器安裝在閃爍體后面，生成表示閃爍體生成的閃爍的空間布置的二維圖像的圖像數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生針對所發(fā)射的穿過對象的X射線的X射線強(qiáng)度的二維圖像或地圖。應(yīng)當(dāng)理解，這些圖像中的每個圖像示出了對象的外部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征二者，如沿著穿過對象發(fā)射給檢測器106的X射線的方向被投影。獲取通過檢測器106生成的圖像數(shù)據(jù)，作為以二進(jìn)制數(shù)據(jù)形式存儲在用于隨后處理的系統(tǒng)的計算機(jī)系統(tǒng)(未示出)中的一組圖像。依次獲取圖像，其中，在連續(xù)的圖像之間，樣品臺104被致動以使樣品或?qū)ο?10旋轉(zhuǎn)很小的角度(并且，在螺旋形掃描的情況下，還使樣品或?qū)ο?10平移很小的距離)，從而提供穿過對象的不同的幾何投影。重復(fù)這些步驟，直到樣品已經(jīng)經(jīng)歷了至少180° +扇形角的旋轉(zhuǎn)并且已經(jīng)獲得了完整的一組投影圖像。在螺旋形掃描的情況下，重復(fù)這些步驟，直到樣品或?qū)ο?10已經(jīng)經(jīng)歷了足以獲得樣品的感興趣的區(qū)域的完整信息的線性平移和旋轉(zhuǎn)。接著，使用重建軟件對這一組投影圖像進(jìn)行處理，以生成表示對象的三維外部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征的斷層照片。在所描述的實施方式中，標(biāo)準(zhǔn)Feldkamp-Davis-Kress (下文中稱為“FDK”)濾波反投影方法為用于重建的一種方法，如L. Feldkamp, L. Davis, andJ. Kress, Practical cone-beam algorithm, J. Opt. Soc. Am. , A (I) : 612-619 (1984)中描述的。所得到的斷層照片可以部分透明地表示對象的形式來顯示，該表示能夠由系統(tǒng)的用戶實時地動態(tài)旋轉(zhuǎn)和進(jìn)行切片以使對象110的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征可見并對其進(jìn)行分析。如上所述，重建算法假定直接對對象成像所涉及的裝置的部件，即，源102、樣品臺104和檢測器106都極好地相對對準(zhǔn)。實際上，即使有，這種情況也是很罕見的。具體地，對于微米CT和納米CT系統(tǒng)，實現(xiàn)極好的對準(zhǔn)可能是不實際的，因此，投影圖像彼此未對準(zhǔn)使得對象110的重建圖像出現(xiàn)模糊或焦點(diǎn)未對準(zhǔn)。 本文中描述的斷層攝影成像處理對感興趣對象的所獲得的一組投影圖像中的至少兩個投影圖像進(jìn)行處理，以自動確定對用于生成圖像的斷層攝影成像裝置的各個未對準(zhǔn)進(jìn)行量化的一個或更多個值。在所描述的實施方式中，接著，將這些值用于修改這一組投影圖像，以有效地校正這些未對準(zhǔn)，從而使得能夠?qū)?biāo)準(zhǔn)重建算法用于生成表現(xiàn)為尖銳的或者‘焦點(diǎn)對準(zhǔn)的’斷層照片或者斷層投影圖像。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，替選地，可以將所確定的用于系統(tǒng)的未對準(zhǔn)的值提供給能夠根據(jù)相應(yīng)地修改的幾何形狀來進(jìn)行重建的已修改重建算法，從而避免需要生成已修改投影圖像。未對準(zhǔn)的值是通過以下方式來確定的用相應(yīng)的數(shù)值參數(shù)來表示未對準(zhǔn)，并且搜索參數(shù)空間以確定提供最高質(zhì)量的重建斷層投影圖像的未對準(zhǔn)參數(shù)值的組合。與現(xiàn)有技術(shù)中使用的統(tǒng)計方法如熵相對，使用這些圖像的空間信息來評價重建圖像的質(zhì)量。在所描述的實施方式中，所使用的具體空間信息是銳度，但是原則上也可以使用其他測量值?？梢杂么罅坎煌椒ㄖ械娜我环N方法來對重建圖像的銳度進(jìn)行評估。然而，較銳利的圖像通常具有較高的空間頻率分量，因此，可以使用離散傅里葉變換、正弦變換、余弦變換或小波變換來在頻域估計銳度，或者，可以通過對圖像進(jìn)行求微分來估計銳度，或者，可以通過對圖像峰和谷的深度或圖像對比度進(jìn)行評估來估計銳度。在L Shih，Autofocus survey:a comparison of algorithms，in Digital Photography III，Volume 6502 of Proc. SPIE-IS&T，pages 65020B-1-65020B-11 中，通過各種自然和人工圖像對大量基于DCT和圖像的方法進(jìn)行了研究，并且，發(fā)現(xiàn)基于微分的銳度是最精確并且是單峰的，(即，以產(chǎn)生單個最大值)。根據(jù) F. Groen，I. Young and G. Ligthartj A comparisonof different focus functions for use in autofocus algorithms， Cytometry6，81-91，1985，基于微分的銳度測量值的通式為
權(quán)利要求
1.一種計算斷層攝影成像方法，包括 獲取表示使用未對準(zhǔn)的斷層攝影成像裝置所獲得的對象的二維投影圖像的投影數(shù)據(jù)；以及 對所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以生成未對準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述未對準(zhǔn)數(shù)據(jù)表示量化所述斷層攝影成像裝置的各個未對準(zhǔn)的一個或多個值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括根據(jù)所述未對準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理所述投影數(shù)據(jù)，以生成其中所述斷層攝影成像裝置的一個或多個未對準(zhǔn)已經(jīng)基本上被校正了的所述對象的斷層照片。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，包括根據(jù)所述未對準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理所述投影數(shù)據(jù)，以生成表示其中所述斷層攝影成像裝置的所述一個或更多個未對準(zhǔn)已經(jīng)基本上被校正了的所述對象的投影圖像的已修改的投影數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的方法，其中，對所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理包括 處理所述投影數(shù)據(jù)，以針對所述斷層攝影成像裝置的至少一個未對準(zhǔn)中的各個試驗值生成試驗重建斷層攝影橫截面圖像； 處理所述試驗重建斷層攝影圖像，以生成所述試驗重建斷層攝影圖像的各個質(zhì)量評估結(jié)果；以及 對于所述斷層攝影成像裝置的所述至少一個未對準(zhǔn)中的每個未對準(zhǔn)，基于所述試驗值和相應(yīng)的質(zhì)量評估結(jié)果來確定最佳地估計所述未對準(zhǔn)的相應(yīng)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述試驗重建斷層攝影橫截面圖像是通過以下方式來生成的對于斷層攝影成像裝置的旋轉(zhuǎn)軸和源使用固定的空間位置和取向，并且修改所述投影圖像，以模擬改變所述斷層攝影成像裝置的檢測器的空間位置和/或取向的影響。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項所述的方法，其中，對所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理包括處理所述投影數(shù)據(jù)，以針對相應(yīng)的斷層照片的多個不同切片中的每個切片生成試驗重建斷層攝影橫截面圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項所述的方法，其中，所述投影數(shù)據(jù)是沿著掃描軌跡來獲取的，所述掃描軌跡涉及所述對象圍繞旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，并且對所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理包括處理所述投影數(shù)據(jù)，以生成至少一個不與所述旋轉(zhuǎn)軸正交的試驗重建斷層攝影橫截面圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中，所述切片表示正交的空間取向。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項所述的方法，其中，所述切片表示所有三個正交的空間取向。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項所述的方法，其中，每個未對準(zhǔn)值是通過選擇所述未對準(zhǔn)的試驗值中提供最佳質(zhì)量的一個試驗值來確定的，或者是基于所述試驗值和相應(yīng)的質(zhì)量評估結(jié)果通過內(nèi)插來確定的。
11.根據(jù)權(quán)利要求6至10中任一項所述的方法，其中，最佳地估計每個未對準(zhǔn)的值是以迭代的方式確定的，當(dāng)確定所述值的精度小于0. 5個體素時，迭代終止。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至11中任一項所述的方法，其中，所述投影數(shù)據(jù)的處理包括對基于所述未對準(zhǔn)的值的不同組合生成的重建斷層攝影橫截面圖像的質(zhì)量進(jìn)行評估，并且基于所述評估選擇所述組合中的一個組合。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所選擇的組合是提供最高質(zhì)量的重建斷層攝影圖像的組合。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中，重建斷層攝影圖像的質(zhì)量是使用所述重建斷層攝影圖像的空間信息來評估的。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述空間信息是通過評估所述重建斷層攝影圖像的銳度的測量值來評估的。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，每個重建斷層攝影圖像的銳度是使用通過差分濾波器處理的圖像的值的大小來評估的，或者是使用通過對所述圖像應(yīng)用數(shù)學(xué)變換而生成的高頻變換系數(shù)的大小來評估的。
17.根據(jù)權(quán)利要求12至16中任一項所述的方法，其中，選擇所述未對準(zhǔn)值的組合以維持恒定的放大率。
18.根據(jù)權(quán)利要求12至17中任一項所述的方法，其中，通過使用下采樣投影圖像以較低的空間分辨率掃描參數(shù)空間來獲得每個未對準(zhǔn)的初始估計值，接著，使用分辨率逐漸增高的圖像來精化所述估計值，直到獲得了最終的全分辨率估計值。
19.根據(jù)權(quán)利要求I至18中任一項所述的方法，其中，沿著通過將旋轉(zhuǎn)和平移組合而產(chǎn)生的掃描軌跡來獲得所述對象的二維投影圖像，使得所述二維投影圖像表示關(guān)于所述對象的完整信息。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述掃描軌跡為螺旋形或近似螺旋形的。
21.根據(jù)權(quán)利要求I至20中任一項所述的方法，其中，對所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以生成所述未對準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括使用第一重建方法生成其質(zhì)量被評價以確定所述斷層攝影成像裝置的未對準(zhǔn)的重建圖像，并且，所述處理包括使用第二重建方法生成其中所述斷層攝影成像裝置的所述一個或更多個未對準(zhǔn)已經(jīng)被基本上校正了的所述對象的斷層照片。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述第一重建方法使用在所述第二重建方法中不使用的冗余投影數(shù)據(jù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的方法，其中，對所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以生成所述未對準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括使用所述第一重建方法確定所述斷層攝影成像裝置的所述未對準(zhǔn)的近似值，并且，使用所述第二重建方法確定這些未對準(zhǔn)的精確值。
24.根據(jù)權(quán)利要求21至23中任一項所述的方法，其中，所述第二重建方法是理論上精確的濾波反投影重建方法。
25.根據(jù)權(quán)利要求21至24中任一項所述的方法，其中，所述第一重建方法是基于Feldkamp-Davis-Kress 的重律。
26.一種存儲有計算機(jī)可執(zhí)行指令的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可執(zhí)行指令被配置為用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求I至25中任一項所述的方法。
27.一種計算斷層攝影成像系統(tǒng)，配置為執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求I至25中任一項所述的方法。
28.一種計算斷層攝影成像系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)分析部件，所述數(shù)據(jù)分析部件被配置成 接收表示使用未對準(zhǔn)的斷層攝影成像裝置所獲得的對象的二維投影圖像的投影數(shù)據(jù)；對所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以生成未對準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述未對準(zhǔn)數(shù)據(jù)表示量化所述斷層攝影成像裝置的各個未對準(zhǔn)的一個或多個值；以及 根據(jù)所述未對準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理所述投影數(shù)據(jù)，以生成表示其中所述斷層攝影成像裝置的所述一個或更多個未對準(zhǔn)已經(jīng)基本上被校正了的所述對象的投影圖像的已修改的投影數(shù)據(jù)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中，對所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理包括對基于所述未對準(zhǔn)的值的不同組合生成的重建斷層攝影橫截面圖像的質(zhì)量進(jìn)行評估，并且，基于所述評估選擇所述組合中的一個組合。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中，所述重建斷層攝影圖像的質(zhì)量是使用所述重建斷層攝影圖像的空間信息來評估的。
全文摘要
一種計算斷層攝影成像方法，包括獲取表示使用未對準(zhǔn)的斷層攝影成像裝置所獲得的對象的二維投影圖像的投影數(shù)據(jù)；并且，對投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以生成未對準(zhǔn)數(shù)據(jù)，未對準(zhǔn)數(shù)據(jù)表示量化所述斷層攝影成像裝置的各個未對準(zhǔn)的一個或多個值。
文檔編號G06T9/00GK102711613SQ201180005845
公開日2012年10月3日 申請日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月13日
發(fā)明者亞德里恩·保羅·謝潑德, 亞瑟·薩克拉里烏, 安德魯·莫里斯·金斯頓, 沙恩·杰米·萊瑟姆, 特龍·卡爾斯堅·瓦爾斯洛特 申請人:澳大利亞國立大學(xué)