本申请提出一种自导航X射线成像系统及成像方法，其中，成像系统包括：X射线源模块对目标物体进行扫描；X射线探测模块采集探测数据；扫描轨迹导航定位模块实时采集目标物体的深度图像和/或当前所处位置并引导X射线探测模块相对目标物体的运动；光源/探测器相对位置导航定位模块利用标定模体采集X射线源模块与X射线探测模块之间的相对位置并引导二者之间的相对运动；信号采集同步模块同步X射线探测模块和扫描轨迹导航定位模块的数据采集时间；几何轨迹数据处理模块构建成像系统的投影关系矩阵；图像重建和图像处理模块基于时间同步后采集的多个时刻的探测数据，利用投影关系矩阵进行图像处理和/或重建图像，得到目标物体的成像结果。该系统可以灵活有效地实施X射线透射成像和CT成像。透射成像和CT成像。透射成像和CT成像。
【技术实现步骤摘要】
自导航X射线成像系统及成像方法
[0001]本申请涉及辐射成像
，特别涉及一种自导航X射线成像系统及成像方法。
技术介绍
[0002]X射线CT成像系统在医疗、安检、工业无损检测等领域中都有着广泛的应用。射线源和探测器按照一定的轨道采集一系列的投影数据，经过图像重建算法的复原和图像去噪等处理可以得到物体在的线性衰减系数的三维空间分布。对于常规的CT成像系统，一般由X射线源、机械运动装置、探测器、控制电路以及数据处理系统构成。
[0003]相关技术的X射线CT，主要有三种方式：1、X射线光源和探测器的物理位置固定，被成像物体在机械运动装置的控制下按照预先设计的固定轨迹旋转或平移；2、被成像物体固定，X射线光源和探测器在机械运动装置的控制下按照预先设计的固定轨迹旋转或平移；3、上述两种方式的结合，如螺旋CT，被成像物体和X射线光源、探测器均按照设计轨迹运动，两方的轨迹综合构成一个确定的相对运动轨迹。这几种方式的一个共同点是CT成像轨迹的确定性预设，偏离预设轨迹的实际运动将导致CT图像的伪影和误差。CT成像的这个高精度轨道要求极大程度限制了其使用的灵活性、限制了其的适用场景。然而，在很多实际场景中，存在一些特殊成像需求，比如物体的形状和尺寸导致无法实现常规的扫描轨迹，或者实现特殊轨迹的机械装置成本巨大，又如工件必须在原位检测，而且所在位置无法构建机械运动轨道装置。
[0004]随着各行各业对检测要求的提升，CT扫描成像应用的灵活性和适配性成为整个领域的一个大问题，也是其拓宽应用的一个瓶颈问题。为此，急需提出全新的系统设计和方法，开创建立高自由度和精度兼顾的新型X射线CT成像系统。
[0005]申请内容
[0006]本申请提供一种自导航X射线成像系统及成像方法，以解决相关技术中需要构建机械运动轨道装置，成本高，操作不便，不能灵活有效地实施X射线透射成像和CT成像等问题。
[0007]本申请第一方面实施例提供一种自导航X射线成像系统，包括：X射线源模块，用于按照预设或实时设轨迹运动的同时，对目标物体进行扫描；X射线探测模块，用于按照预设或实时设轨迹运动的同时，采集所述目标物体和标定模体的探测数据；扫描轨迹导航定位模块，用于在成像过程中，实时采集所述目标物体的深度图像和/或当前所处位置并引导X射线探测模块相对目标物体的运动；光源/探测器相对位置导航定位模块，包括所述标定模体，用于利用所述标定模体采集所述X射线源模块与所述X射线探测模块之间的相对位置并引导二者之间的相对运动；信号采集同步模块，用于同步所述X射线探测模块和所述扫描轨迹导航定位模块的数据采集时间；几何轨迹数据处理模块，用于根据所述深度图像和/或当前所处位置和相对位置构建所述成像系统的投影关系矩阵；图像重建和图像处理模块，用于基于时间同步后采集的多个时刻的探测数据，利用所述投影关系矩阵进行图像处理和/或重建图像，得到所述目标物体的成像结果。
[0008]根据本申请的实施例，所述扫描轨迹导航定位模块与所述光源/探测器相对位置导航定位模块分别或者均加载至所述X射线源模块或所述X射线探测模块。
[0009]根据本申请的实施例，在成像过程中，提取所述标定模体在所述X射线探测模块上的探测数据，根据所述标定模体的探测数据生成所述X射线探测模块位置的第一调整值或者所述X射线源模块的位置的第二调整值，并在根据所述第一调整值和/或所述第二调整值将所述X射线探测模块和/或所述X射线源模块变换位置后，使得所述目标物体中感兴趣区域的投影位于所述X射线探测模块的探测视野内。
[0010]根据本申请的实施例，所述图像重建和图像处理模块进一步用于对所述多个时刻的探测数据进行数据顺序排列整合或者融合噪声处理，求解得到透射图像或重建图像。
[0011]根据本申请的实施例，所述扫描轨迹导航定位模块还用于通过所述扫描轨迹导航定位模块与所述X射线源模块对一个预设模体的成像信息确定所述X射线源模块的焦斑在世界坐标系的实际坐标。
[0012]本申请第二方面实施例提供一种自导航X射线成像方法，包括以下步骤：在所述成像系统中，利用标定模体采集所述目标物体的深度图像和/或当前所处位置，根据所述深度图像和/或当前所处位置确定所述目标物体的运动轨迹；根据所述标定模体的实时探测数据计算X射线探测模块的像素在世界坐标系中的坐标，根据X射线源模块在世界坐标系中的实际坐标和所述X射线探测模块的像素在世界坐标系中的坐标确定所述成像系统的采集射线路径；根据所述目标物体的运动轨迹以及所述采集射线路径构建所述成像系统的投影关系矩阵；去除所述X射线探测模块采集的所述目标物体和所述标定模体的探测数据中所述标定模体的投影数据分量，根据去除后的探测数据以及所述投影关系矩阵得到所述目标物体的探测数据；对所述目标物体的探测数据进行图像处理和/或重建图像，得到所述目标物体的成像结果。
[0013]根据本申请的实施例，还包括：在成像过程中，提取所述标定模体在所述X射线探测模块上的探测数据，根据所述标定模体的探测数据生成所述X射线探测模块位置的第一调整值或者所述X射线源模块的位置的第二调整值，并在根据所述第一调整值和/或所述第二调整值将所述X射线探测模块和/或所述X射线源模块变换位置后，使得所述目标物体中感兴趣区域的投影位于所述X射线探测模块的探测视野内。
[0014]根据本申请的实施例，还包括：通过扫描轨迹导航定位模块与所述X射线源模块对一个预设模体的成像信息确定所述X射线源模块在世界坐标系中的实际坐标。
[0015]本专利技术第三方面实施例提供一种电子设备，包括：处理器和存储器；其中，所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序，以实现如上述实施例所述的自导航X射线成像方法。
[0016]本专利技术第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现行如上述实施例所述的自导航X射线成像方法。
[0017]本申请实施例的自导航X射线成像系统及成像方法，具有以下有益效果：
[0018]1)通过采用引入导航模块，使CT系统无需固定的机械运动架构，大大降低了CT系统的限制条件，增加了系统的灵活性；
[0019]3)通过引入光源/探测器相对位置导航定位模块，可以在光机和探测器模块无硬
连接的条件下实现相互的精确定位和适当扫描几何保持，大大拓宽了CT系统的应用场景，使CT可以在以前不可能使用的场合使用；
[0020]3)利用无固定扫描轨迹的成像方式，可以很大程度节约CT设备成本。
[0021]本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0022]本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0023]图1为根据本申请实施例提供的自导航X射线成像系统结构示意图；
[0024]图2为根据本申请本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自导航X射线成像系统，其特征在于，包括：X射线源模块，用于按照预设或实时设定轨迹运动的同时，对目标物体进行扫描；X射线探测模块，用于按照预设或实时设定轨迹运动的同时，采集所述目标物体和标定模体的探测数据；扫描轨迹导航定位模块，用于在成像过程中，实时采集所述目标物体的深度图像和/或当前所处位置并引导X射线探测模块相对目标物体的运动；光源/探测器相对位置导航定位模块，包括所述标定模体，用于利用所述标定模体采集所述X射线源模块与所述X射线探测模块之间的相对位置并引导二者之间的相对运动；信号采集同步模块，用于同步所述X射线探测模块和所述扫描轨迹导航定位模块的数据采集时间；几何轨迹数据处理模块，用于根据所述深度图像和/或当前所处位置和相对位置构建所述成像系统的投影关系矩阵；以及图像重建和图像处理模块，用于基于时间同步后采集的多个时刻的探测数据，利用所述投影关系矩阵进行图像处理和/或重建图像，得到所述目标物体的成像结果。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述扫描轨迹导航定位模块与所述光源/探测器相对位置导航定位模块分别或者均加载至所述X射线源模块或所述X射线探测模块。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在成像过程中，提取所述标定模体在所述X射线探测模块上的探测数据，根据所述标定模体的探测数据生成所述X射线探测模块位置的第一调整值或者所述X射线源模块的位置的第二调整值，并在根据所述第一调整值和/或所述第二调整值将所述X射线探测模块和/或所述X射线源模块变换位置后，使得所述目标物体中感兴趣区域的投影位于所述X射线探测模块的探测视野内。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像重建和图像处理模块进一步用于对所述多个时刻的探测数据进行数据顺序排列整合或者融合噪声处理，求解得到透射图像或重建图像。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述扫描轨迹导航定位模块还用于通过所述扫描轨迹导航定位模块与所述X射线源模块对一个预设模体的成像信息确定所述X射线源模块的焦斑在世界坐标系的实际坐标。6....
【专利技术属性】
技术研发人员：邢宇翔，张丽，陈志强，高河伟，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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