可見(jiàn)光成像輔助定位局部ct掃描方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種可見(jiàn)光成像輔助定位局部CT掃描方法及系統(tǒng)，其中方法包括以下步驟：將標(biāo)志圖固定在被測(cè)物體上，以獲取標(biāo)志圖的初始位置；根據(jù)標(biāo)志圖的初始位置控制被測(cè)物體在預(yù)設(shè)角度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)至N個(gè)預(yù)設(shè)角度，并分別掃描被測(cè)物體在N個(gè)預(yù)設(shè)角度下的掃描數(shù)據(jù)；根據(jù)標(biāo)志圖的初始位置和當(dāng)前位置得到被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)信息，并根據(jù)運(yùn)動(dòng)信息獲取被測(cè)物體的位置信息；根據(jù)掃描數(shù)據(jù)和位置信息得到被測(cè)物體的投影數(shù)據(jù)，并根據(jù)投影數(shù)據(jù)通過(guò)局部CT成像重建算法得到被測(cè)物體的局部斷層圖像。該方法可以在機(jī)械控制精度由于復(fù)雜環(huán)境條件限制而無(wú)法保證的情況下，實(shí)現(xiàn)局部CT成像，提高了系統(tǒng)的靈活性和實(shí)用性，很好地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效部署和靈活機(jī)動(dòng)的目的。
【專利說(shuō)明】可見(jiàn)光成像輔助定位局部CT掃描方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及X光計(jì)算機(jī)斷層成像【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種可見(jiàn)光成像輔助定位局 部CT掃描方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 相關(guān)技術(shù)中，CT掃描的實(shí)現(xiàn)基于X光機(jī)和高能加速器等X射線源對(duì)物體進(jìn)行照射， 且使用線陣（例如二維掃描）或面陣（例如三維掃描）探測(cè)器采集數(shù)據(jù)。其中，掃描過(guò)程 通過(guò)物體和光源或者探測(cè)器的相對(duì)旋轉(zhuǎn)平移等軌跡得到不同角度下X射線穿過(guò)物體不同 位置的光強(qiáng)數(shù)據(jù)，根據(jù)得到的光強(qiáng)數(shù)據(jù)可重建出被檢測(cè)物體的斷層圖像。
[0003] 然而，CT掃描通常需要高精度地控制掃描過(guò)程中物體和加速器及探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)軌 跡和相對(duì)位置，以滿足對(duì)斷層圖像重建所需的數(shù)據(jù)條件。因此，為保證CT掃描系統(tǒng)的機(jī)械 精度，安裝一套工業(yè)CT掃描系統(tǒng)一般需要長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)試，導(dǎo)致對(duì)異形大尺寸物體存在很大 的機(jī)械布局和控制的實(shí)現(xiàn)困難，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)CT掃描系統(tǒng)的高效部署和靈活機(jī)動(dòng)的目的，也 無(wú)法適應(yīng)在復(fù)雜環(huán)境下的成像要求，降低了系統(tǒng)的靈活性和實(shí)用性，并且無(wú)法很好地滿足 對(duì)感興趣區(qū)域的局部CT成像需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。
[0005] 為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種低成本、高精度的可見(jiàn)光成像輔助定位局 部CT掃描方法。
[0006] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種可見(jiàn)光成像輔助定位局部CT掃描系統(tǒng)。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面實(shí)施例提出了一種可見(jiàn)光成像輔助定位局部CT 掃描方法，包括以下步驟：將標(biāo)志圖固定在被測(cè)物體上，以獲取標(biāo)志圖的初始位置；根據(jù)所 述標(biāo)志圖的初始位置控制所述被測(cè)物體在預(yù)設(shè)角度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)至N個(gè)預(yù)設(shè)角度，并分別掃 描所述被測(cè)物體在所述N個(gè)預(yù)設(shè)角度下的掃描數(shù)據(jù)；根據(jù)所述標(biāo)志圖的初始位置和當(dāng)前位 置得到所述被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)信息，并根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)信息獲取所述被測(cè)物體的位置信息；以 及根據(jù)所述掃描數(shù)據(jù)和所述位置信息得到所述被測(cè)物體的投影數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述投影數(shù)據(jù) 通過(guò)局部CT成像重建算法得到所述被測(cè)物體的局部斷層圖像。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的可見(jiàn)光成像輔助定位局部CT掃描方法，通過(guò)掃描被測(cè) 物體在根據(jù)標(biāo)志圖的初始位置旋轉(zhuǎn)至N個(gè)預(yù)設(shè)角度下的掃描數(shù)據(jù)，并得到被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng) 信息以獲取位置信息，以根據(jù)掃描數(shù)據(jù)和位置信息得到被測(cè)物體的投影數(shù)據(jù)，從而根據(jù)投 影數(shù)據(jù)通過(guò)局部CT成像重建算法得到被測(cè)物體的局部斷層圖像，在機(jī)械控制精度由于復(fù) 雜環(huán)境條件限制而無(wú)法保證的情況下，實(shí)現(xiàn)局部CT成像，提高了系統(tǒng)的靈活性和實(shí)用性， 很好地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效部署和靈活機(jī)動(dòng)的目的。
[0009] 另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的可見(jiàn)光成像輔助定位局部CT掃描方法還可以具 有如下附加的技術(shù)特征：
[0010] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述根據(jù)所述投影數(shù)據(jù)通過(guò)局部CT成像重建算法得 到所述被測(cè)物體的斷層圖像，進(jìn)一步包括：對(duì)所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行二階偏微分處理；對(duì)微分 處理后的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行二維卷積濾波處理；以及根據(jù)濾波處理后的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行反投影， 以獲取所述局部斷層圖像。
[0011] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在所述對(duì)所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行二階偏微分處 理之前，還包括：根據(jù)以下公式對(duì)所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)：
[0012]

【權(quán)利要求】
1. 一種可見(jiàn)光成像輔助定位局部CT掃描方法，其特征在于，包括以下步驟： 將標(biāo)志圖固定在被測(cè)物體上，以獲取標(biāo)志圖的初始位置； 根據(jù)所述標(biāo)志圖的初始位置控制所述被測(cè)物體在預(yù)設(shè)角度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)至N個(gè)預(yù)設(shè)角 度，并分別掃描所述被測(cè)物體在所述N個(gè)預(yù)設(shè)角度下的掃描數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述標(biāo)志圖的初始位置和當(dāng)前位置得到所述被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)信息，并根據(jù)所述運(yùn) 動(dòng)信息獲取所述被測(cè)物體的位置信息；以及 根據(jù)所述掃描數(shù)據(jù)和所述位置信息得到所述被測(cè)物體的投影數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述投影數(shù) 據(jù)通過(guò)局部CT成像重建算法得到所述被測(cè)物體的局部斷層圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述投影數(shù)據(jù)通過(guò)局部CT成像 重建算法得到所述被測(cè)物體的斷層圖像，進(jìn)一步包括： 對(duì)所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行二階偏微分處理； 對(duì)微分處理后的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行二維卷積濾波處理；以及 根據(jù)濾波處理后的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行反投影，以獲取所述局部斷層圖像。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述對(duì)所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行二階偏微分 處理之前，還包括： 根據(jù)以下公式對(duì)所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)：
其中，g(A，u，v)為所述投影數(shù)據(jù)，D為X光源到探測(cè)器的距離，λ為所述投影數(shù)據(jù)的 角度，u、ν表示所述探測(cè)器的坐標(biāo)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，根據(jù)以下公式進(jìn)行所述二階偏微分處理：
其中，gl(A，u，v)為加權(quán)后的投影數(shù)據(jù)；以及 根據(jù)以下公式進(jìn)行所述二維卷積濾波處理：
其中，
R為掃描軌道的半徑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，還包括：在反投影時(shí)，記錄對(duì)每個(gè)像素的 反投影過(guò)程的有效角度數(shù)目。
6. -種可見(jiàn)光成像輔助定位局部CT掃描系統(tǒng)，其特征在于，包括： 標(biāo)志圖，所述標(biāo)志圖固定在被測(cè)物體上； 用于獲取所述標(biāo)志圖在不同視角下的圖像的第一圖像獲取裝置和第二圖像獲取裝 置； 定位裝置，所述定位裝置與所述第一圖像獲取裝置和所述第二圖像獲取裝置相連，用 于根據(jù)所述第一圖像獲取裝置和第二圖像獲取裝置獲取的標(biāo)志圖的圖像對(duì)所述標(biāo)志圖進(jìn) 行定位，并根據(jù)標(biāo)志圖的初始位置和當(dāng)前位置得到所述被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)信息，以及根據(jù)所 述運(yùn)動(dòng)信息獲取所述被測(cè)物體的位置信息； 圖像掃描器，用于對(duì)所述被測(cè)物體進(jìn)行掃描； 控制器，所述控制器分別與所述定位裝置和所述圖像掃描器相連，用于根據(jù)所述標(biāo)志 圖的初始位置控制所述被測(cè)物體在預(yù)設(shè)角度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)至N個(gè)預(yù)設(shè)角度，以使所述圖像掃 描器掃描所述被測(cè)物體在所述N個(gè)預(yù)設(shè)角度下的掃描數(shù)據(jù)；以及 成像裝置，所述成像裝置分別與所述定位裝置和所述圖像掃描器相連，用于根據(jù)所述 掃描數(shù)據(jù)和所述位置信息得到所述被測(cè)物體的投影數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述投影數(shù)據(jù)通過(guò)局部CT 成像重建算法得到所述被測(cè)物體的局部斷層圖像。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述成像裝置還用于： 對(duì)所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行二階偏微分處理； 對(duì)微分處理后的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行二維卷積濾波處理；以及 根據(jù)濾波處理后的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行反投影，以獲取所述局部斷層圖像。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述成像裝置還用于根據(jù)以下公式對(duì)所 述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)：
其中，g(A，u，v)為所述投影數(shù)據(jù)，D為X光源到探測(cè)器的距離，λ為所述投影數(shù)據(jù)的 角度，u、ν表示所述探測(cè)器的坐標(biāo)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)以下公式進(jìn)行所述二階偏微分處理：
其中，gl(A，u，v)為加權(quán)后的投影數(shù)據(jù)；以及 根據(jù)以下公式進(jìn)行所述二維卷積濾波處理：
其中，
R為掃描軌道的半徑。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述成像裝置還用于：在反投影時(shí)，記錄 對(duì)每個(gè)像素的反投影過(guò)程的有效角度數(shù)目。
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK104142353SQ201410250920
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】邢宇翔, 陳羽加, 曹萌, 劉永盛, 黃偉健, 王正安, 張麗, 陳志強(qiáng), 劉賓, 梁保權(quán), 肖永順 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 國(guó)營(yíng)七四一六廠