CT图像重建方法、装置、电子设备以及存储介质制造方法及图纸

本申请实施例提供了一种CT图像重建方法、装置、电子设备以及存储介质。方法包括；将多个标志物固连在被检测物体上；获取多幅不同任意角度带有标志物的被检测物体的投影图像；通过每帧图像上标志物的像素坐标，建立像素坐标与标志物空间坐标的关系，为每帧图像计算实际成像系统与被检测物体之间的成像几何关系；通过数学优化方法提升该几何关系的精度；采用实际工况下对应的高精度几何关系实现三维图像重建，得到被检测物体的CT图像。本发明专利技术的成像几何关系比用机械加工和运动控制精度来保证的成像几何关系精度更高，在不要求成像系统控制高精度的条件下，提高CT图像重建精度，将低精度CT机和DR机方便地改造提升为高精度CBCT设备。备。备。

【技术实现步骤摘要】
CT图像重建方法、装置、电子设备以及存储介质


[0001]本申请涉及图像处理
，具体涉及一种CT图像重建方法、装置、电子设备以及存储介质。

技术介绍

[0002]近年来，各类CT机得到快速发展和广泛应用，依据射线穿透人体器官或组织时对射线的吸收系数是不同的这一物理特性，用射线从多个角度扫描人体后，即可根据射线衰减规律重建(CT三维图像重建的迭代法、反投影法等)成像。实际CT图像重建算法中要求必须获取CT成像系统在拍摄被测物体投影图像时的成像系统和被检测物体之间的成像几何关系参数。为了获取该成像几何关系参数，目前，各类CT系统通常要求射线源和射线探测器沿预定的运行轨迹进行运动，射线源在多个预定位置上发射X射线，照射被检测检体，射线探测器在射线源的对应方位上记录一系列投影数据，并得到对应成像几何关系参数，利用这些投影数据对被检测物体进行三维重建。
[0003]然而，上述的重建算法的精度取决于被检测物体和成像系统之间的成像几何关系精度，这种成像几何关系目前主要是由成像系统硬件和机械控制精度保证的，这种控制和获取成像几何关系的方法导致CT图像重建成本高，且精度较低。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种CT图像重建方法、装置、电子设备以及存储介质，降低CT机的制造成本，并且提高CT图像重建的精度。
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种CT图像重建方法，包括：
[0006]获取多帧投影图像，所述多帧投影图像是成像系统在多个任意成像角度下向被检测物体发射X射线进行成像得到，所述被检测物体上设置有多个标志物；
[0007]根据所述每帧投影图像中的标志物的像素坐标，获取所述每帧投影图像对应的成像几何关系，所述每帧投影图像对应的成像几何关系为获取所述每帧投影图像时所述被检测物体与所述成像系统之间的成像几何关系；
[0008]根据所述多帧投影图像以及所述每帧投影图像对应的成像几何关系，对所述多帧投影图像进行三维图像重建，得到所述被检测物体的CT图像。
[0009]第二方面，本申请实施例提供一种CT图像重建装置，包括：
[0010]获取单元，用于获取多帧投影图像，所述多帧投影图像是成像系统在多个任意成像角度下向被检测物体发射X射线进行成像得到，所述被检测物体上设置有多个标志物；
[0011]处理单元，用于根据所述每帧投影图像中的标志物的像素坐标，获取所述每帧投影图像对应的成像几何关系，所述每帧投影图像对应的成像几何关系为获取所述每帧投影图像时所述被检测物体与所述成像系统之间的成像几何关系；根据所述多帧投影图像以及所述每帧投影图像对应的成像几何关系，对所述多帧投影图像进行三维图像重建，得到所述被检测物体的CT图像。
[0012]第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：处理器，所述处理器与存储器相连，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使得所述电子设备执行如第一方面所述的方法。
[0013]第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序使得计算机执行如第一方面所述的方法。
[0014]第五方面，本申请实施例提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，所述计算机可操作来使计算机执行如第一方面所述的方法。
[0015]实施本申请实施例，具有如下有益效果：
[0016]在传统的各类CT设备中，被检测物体与成像系统之间的成像几何关系是靠机械装置或设备硬件保证精度的，本申请是通过摄影测量等算法确定出成像时成像系统与被检测物体之间成像几何关系；并且还可以高精度优化成像几何关系。由于本申请的全局坐标系与被测物体固连，标志物在投影图像中的像素坐标直接反映了成像系统成像时的位置姿态，其中包括了实际工况下振动、晃动等各种误差，所以基于标志物的摄影测量求出的成像几何关系更准确地反映了CT重建所需要的成像几何关系。使用本专利技术，不需要机械装置的高精密控制即可高精度的获取到成像几何关系，进而提高了被检测物体的三维CT图像重建的质量和精度，以及降低了制造CT机的成本。同时利用本专利技术所提到成像几何关系进行标定可以将DR系统方便地改造为锥束CT系统。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本申请实施例提供的一种CT图像重建方法的流程示意图；
[0019]图2为本申请实施例提供的一种获取多帧投影图像的示意图；
[0020]图3为本申请实施例提供的一种成像系统的内参数和外参数的示意图；
[0021]图4为本申请实施例提供的一种在位置1和位置2获取投影图像的示意图；
[0022]图5为本申请实施例提供的一种CT重建装置的功能单元组成框图；
[0023]图6为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0025]本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系
统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0026]在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结果或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0027]为了便于理解本申请的实施例，首先对本申请涉及到的相关知识进行介绍。
[0028]目前各类CT在进行三维重建时，通常需要射线源和射线探测器沿预先设定的运行轨迹运动并在相对固定位置采集图像。射线源在运动轨迹上的多个设定位置上发射X射线，照射被检测物体，然后射线探测器在射线源的对应方位上记录投影数据，利用获得的投影数据结合重建算法实现被检测物体的三维重建。
[0029]例如，在锥形束电子计算机断层扫描成像(Cone beam Computed Tomography，CBCT，简称锥束CT本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CT图像重建方法，其特征在于，包括：获取多帧投影图像，所述多帧投影图像是成像系统在多个任意成像角度下向被检测物体发射X射线进行成像得到，所述被检测物体上设置有多个标志物；根据所述每帧投影图像中的标志物的像素坐标，获取所述每帧投影图像对应的成像几何关系，所述每帧投影图像对应的成像几何关系为获取所述每帧投影图像时所述被检测物体与所述成像系统之间的成像几何关系；根据所述多帧投影图像以及所述每帧投影图像对应的成像几何关系，对所述多帧投影图像进行三维图像重建，得到所述被检测物体的CT图像。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述成像系统包括射线源和射线探测器；所述每帧投影图像对应的成像几何关系包括所述成像系统的内参数和所述每帧投影图像对应的外参数；所述成像系统的内参数包括焦距和主点的坐标，所述焦距为所述射线源到所述射线探测器的距离，所述主点为所述每帧投影图像的中心像素点。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所述多帧投影图像中已知空间坐标的标志物的数量均大于或等于第一阈值时，所述根据所述每帧投影图像中的标志物的像素坐标，获取所述每帧投影图像对应的成像几何关系，包括：根据所述每帧投影图像中已知空间坐标的标志物的空间坐标和像素坐标，确定所述成像系统的内参数，以及所述每帧投影图像对应的外参数。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所述多帧投影图像中的部分投影图像中已知空间坐标的标志物的数量均大于或等于第一阈值时，所述根据所述每帧投影图像中的标志物的像素坐标，获取所述每帧投影图像对应的成像几何关系，包括：根据所述部分投影图像中已知空间坐标的标志物的空间坐标和像素坐标，确定所述成像系统的内参数，以及所述部分投影图像对应的外参数；根据所述成像系统的内参数、所述部分投影图像的外参数，对第一剩余投影图像执行多次位姿估计操作，得到所述第一剩余投影图像的外参数，其中，所述第一剩余图像为所述多帧投影图像中除所述部分投影图像之外的投影图像。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述每帧投影图像中的标志物的像素坐标，获取所述每帧投影图像对应的成像几何关系，包括：从所述多帧投影图像中选取第一投影图像和第二投影图像，其中，所述第一投影图像和所述第二投影图像具有k个相同的标志物，并将所述k个相同的标志物作为k个第一标志物，k大于或等于第二阈值；根据所述k个第一标志物分别在所述第一投影图像和所述第二投影图像中的像素坐标，以及所述基本矩阵和极点之间的约束确定所述成像系统的内参数；根据每个第一标志物分别在所述第一投影图像和所述第二投影图像中的像素坐标，确定每个第一标志物的空间坐标；
根据所述k个第一标志物的空间坐标，以及所述k个第一标志物分别在所述第一投影图像和所述第二投影图像中的像素坐标，分别得到所述第一投影图像对应的外参数和所述第二投影图像对应的外参数；根据所述成像系统的内参数，所述第一投影图像对应的外参数或所述第二投影图像对应的外参数，以及所述每帧投影图像中的标志物的像素坐标，对第二剩余投影图像分别执行多次位姿估计操作，得到所述第二剩余投影图像的外参数，其中，所述第二剩余投影图像为所述多个投影图像中除所述第一投影图像和所述第二投影图像之外的投影图像。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据每个第一标志物分别在所述第一投影图像和所述第二投影图像中的像素坐标，确定每个第一标志物的空间坐标，包括：根据每个第一标志物分别在所述第一投影图像和所述第二投影图像中的像素坐标，以及所述成像系统的内参数，构造所述第一投影图像和所述第二投影图像之间的本质矩阵；对所述本质矩阵进行奇异值分解，得到所述第一投影图像和所述第二投影图像在成像时所述成像系统之间的相对旋转平移关系；基于三角交会算法以及所述相对旋转平移关系，确定每个第一标志物的空间坐标。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据每个第一标志物分别在所述第一投影图像和所述第二投影图像中的像素坐标，以及所述成像系统的内参数，构造所述第一投影图像和所述第二投影图像之间的本质矩阵，包括：根据对极几何关系，建立与所述k个第一标志物对应的约束方程；根据所述k个第一标志物分别在所述第一投影图像和所述第二投影图像中的像素坐标以及所述约束方程，确定基本矩阵；根据所述基本矩阵以及内参矩阵，确定所述本质矩阵，其中，所述内参矩阵是由所述成像系统的内参数构成的矩阵。8.根据权利要求4
‑
7中任一项所述的方法，其特征在于，所述多次位姿操作中的第i次位姿估计操作包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：于留青，刘肖琳，
申请(专利权)人：刘肖琳，
类型：发明
国别省市：