一种多视场X射线成像拼接方法技术

本发明专利技术涉及一种多视场X射线成像拼接方法，集时对成像物体进行多视场的X射线扫描。通过在多视场投影重叠部分得到物体的深度信息，克服单视场投影没有物体的深度信息的弊端。投影数据加权融合为将各个视场中各像素的投影值通过计算赋予权重，加权得到重叠位置点的近似“平行光”投影数据。像素归一为将上一步得到的所有重叠点属于同一像素的部分各自取平均值，并赋予到对应的像素并输出得到一幅完整的图像。本发明专利技术可以显著提高扫描图像的拼接质量，在X射线扫描的同时就进行拼接，并且可以根据成像物体拼接精度的要求选择视场的使用数目，整个方法探测速度快，患者所受辐射小，成像效果好。可满足对X射线成像的低剂量，高精度的要求。要求。要求。

【技术实现步骤摘要】
一种多视场X射线成像拼接方法


[0001]本专利技术属于X射线成像技术，涉及一种多视场X射线成像拼接方法，具体来说是对在扇束X射线扫描下，多幅扫描图像产生形变，导致输出的图像与实际物体差别较大的成像物体进行扫描多视场图像采集，重叠位置定位，投影数据加权融合和像素归一，使得可以得到物体的深度信息，对每个重叠深度点的投影数据近似成垂直于物体得到的投影数据，在扫描的同时进行拼接，提升拼接速度，减少患者所受辐射剂量，改善X射线扫描图像的变形，提高成像质量，属于X射线辐射探测与成像领域。

技术介绍

[0002]随着X射线探测器和数字图像处理技术的发展，X射线成像技术已成为医学等领域不可或缺的一部分。在目前的医学诊断中，通常需要获取患者某部位或者骨骼的完整图像，协助医生来对患者选择最优的治疗方案。
[0003]X射线成像除了探测器等硬件本身性能对其的限制之外，往往受限于探测器的尺寸。由于受探测器尺寸的限制，对患者大的病患处或脊椎等长骨骼进行一次扫描，无法直接获得完整图像，只能在多次扫描感兴趣区域后通过几幅图像的拼接才能得到所需部位完整图像。所以，将多次扫描的图像拼接成整体图像至关重要。除此之外，在图像拼接过程中，扇形束X射线照射得到的图像与平行光得到的图像相比，还存在放大、缩小、局部重叠等变形问题。图像拼接的精度直接影响了医生对患者病情的判断。
[0004]人们一直在探索X射线的图像拼接办法，但是由于数字X射线摄影(Direct Radiography，简称DR)成像的原理，在单视图X射线投影图像中缺乏被检测部位的深度信息。为了获得不同深度层物体的结构信息，通常使用电子计算机断层扫描(Computed Tomography，简称CT)技术。虽然CT的成像技术可以实现高精度，但它们的辐射剂量更大，并且时间更长。但是通过多视场的DR成像获得物体的深度信息对多幅扫描图像进行拼接鲜有报道。图像拼接的质量直接影响医生的诊断，是限制X射线成像应用的重要因素，对X射线成像拼接方法的提升与优化是发展X射线成像技术的大趋势。

技术实现思路

[0005]要解决的技术问题
[0006]为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种多视场X射线成像拼接方法，所得到的方法具有良好的X射线扫描图像拼接能力并减少辐射剂量，同时具有相比于未用此方法的X射线拼接图像具有更高的质量和更快地拼接速度，解决现有技术中存在的技术问题。
[0007]技术方案
[0008]一种多视场X射线成像拼接方法，其特征在于步骤如下：
[0009]步骤1、多视场X射线扫描图像投影的采集：
[0010]1、探测器，置物台和X光机在竖直方向上平行放置，置物台上放置固定不动的待测物体；探测器到置物台距离为X光机到置物台距离的4倍；探测器和X光机通过同步带传动同
步匀速运动；
[0011]2、探测器和光机每次移动的步进由以下公式决定：
[0012][0013]3、探测器和X光机平行于置物台沿物体轴线呈弓字形移动，直至对待测物体感兴趣部位扫描完成；
[0014]步骤2、重叠位置定位：
[0015]1、以第一次扫描的探测器第一个像素中心为原点，沿像素水平方向为X轴，竖直方向为Y轴建立直角坐标系；
[0016]2、以每次扫描探测器各像素中心和X光机两点确定一条直线，每条探测器各像素中心位置与光机连线可以在直角坐标系中用以下公式表示：
[0017][0018]其中h表示光机到探测器的垂直距离，x
i
表示第i次扫描光机位置的横坐标，x
ij
表示第i次扫描第j个像素中心位置的横坐标，d表示光机移动的步进；
[0019]3、在探测器和光机之间区域获得所有直线交点，确定所有交点坐标得到物体重叠区域的深度信息；
[0020]步骤3、投影数据加权融合：每个交点与其对应的两个像素中心位置连线都构成一个三角形，在三角形中用下方两个像素的投影值确定交点位置的投影值，投影值计算公式如下所示：
[0021][0022]D＝|x
ij
‑
x
mn
|
[0023]其中表示交点位置投影值，P
ij
，P
mn
分别代表第i次扫描第j个像素的投影值与第m次扫描的第n个像素的投影值，x
mn
表示第m次扫描第n个像素中心位置的横坐标；
[0024]步骤4、像素归一：
[0025]1、确定所有交点的横坐标位置，横坐标在各像素位置的区间内的交点定为归属同一像素；
[0026]2、确定每个像素的最终投影值，投影值计算公式如下所示：
[0027][0028]其中n
j
表示一共属于第j个像素的交点个数，P
t
表示属于第j个像素的第t个交点的投影值。3)利用投影值输出得到完整的拼接图像。
[0029]所述X光机最大能量在80kV以上，发射X射线类型为扇形窄束。
[0030]所述探测器为光子技术线阵探测器，探测器的能量分辨率为20％以下。
[0031]所述探测器使用前进行过能量与阈值标定。
[0032]所述探测器材料为碲锌镉，要求材料电阻率在109Ω
·
cm以上，工作漏电流小于10nA，晶体内部无宏观缺陷、无晶界、碲夹杂分布均匀。
[0033]所述探测器的电极材料为金或铟或银或铝。
[0034]有益效果
[0035]本专利技术提出的一种多视场X射线成像拼接方法，包括多视场X射线扫描图像投影的采集，重叠位置定位，投影数据加权融合和像素归一四大部分，通过对上述四大部分的结合达到对多幅X射线扫描图像拼接成一幅完整图像的目的。其中多视场X射线扫描图像投影的采集，成像物体固定不动，X光机与探测器同步运动，对成像物体进行多视场的X射线扫描。通过设置不同的X光机移动步进，可以决定拼接中用到的视场数量，步进越小，拼接的视场就越多，对“三角形光”成像的影响抵消的就越明显，得到图像的拼接结果越好。其中重叠位置定位为通过在多视场投影重叠部分得到物体的深度信息，克服单视场投影没有物体的深度信息的弊端。其中投影数据加权融合为将各个视场中各像素的投影值通过计算赋予权重，加权得到重叠位置深度信息的投影数据，得到重叠位置点的近似“平行光”投影数据。其中像素归一为将上一步得到的所有重叠点属于同一像素的部分各自取平均值，并赋予到对应的像素，保证探测器的分辨率不变，并输出得到一幅完整的图像。本专利技术提出的多视场X射线成像拼接方法，可以显著提高扫描图像的拼接质量，在X射线扫描的同时就进行拼接，并且可以根据成像物体拼接精度的要求选择视场的使用数目，整个方法探测速度快，患者所受辐射小，成像效果好。可满足对X射线成像的低剂量，高精度的要求。
[0036]本专利技术的有益效果是：
[0037]第一、本专利技术的多视场X射线扫描图像投影的采集系统可以克服单视图x射线投影图像中缺乏被检测部位的深度信息的问题，获得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多视场X射线成像拼接方法，其特征在于步骤如下：步骤1、多视场X射线扫描图像投影的采集：1、探测器，置物台和X光机在竖直方向上平行放置，置物台上放置固定不动的待测物体；探测器到置物台距离为X光机到置物台距离的4倍；探测器和X光机通过同步带传动同步匀速运动；2、探测器和光机每次移动的步进由以下公式决定：3、探测器和X光机平行于置物台沿物体轴线呈弓字形移动，直至对待测物体感兴趣部位扫描完成；步骤2、重叠位置定位：1、以第一次扫描的探测器第一个像素中心为原点，沿像素水平方向为X轴，竖直方向为Y轴建立直角坐标系；2、以每次扫描探测器各像素中心和X光机两点确定一条直线，每条探测器各像素中心位置与光机连线可以在直角坐标系中用以下公式表示：其中h表示光机到探测器的垂直距离，x
i
表示第i次扫描光机位置的横坐标，x
ij
表示第i次扫描第j个像素中心位置的横坐标，d表示光机移动的步进；3、在探测器和光机之间区域获得所有直线交点，确定所有交点坐标得到物体重叠区域的深度信息；步骤3、投影数据加权融合：每个交点与其对应的两个像素中心位置连线都构成一个三角形，在三角形中用下方两个像素的投影值确定交点位置的投影值，投影值计算公式如下所示：ω
ij
＝|x
ij
‑
mn
‑
x
mn
|，ω
mn
＝|x
ij
‑
mn
‑
x

【专利技术属性】
技术研发人员：康阳，吴森，李颖锐，武蕊，范东海，查钢强，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：