计算X射线断层摄影环污迹的渐进校正制造技术

在用于渐进校正计算Ｘ射线断层摄影系统（１０２）中的环污迹的方法和设备（１００）中，可利用单一信道环污迹来减弱或消除多信道环污迹。检测器信道（２２）被迭代地分组（１０６－１１４）成各种大小的组，例如一对，并且确定每个检测器信道组的偏移误差值。对应于每个检测器信道的误差值在每一次迭代时进行累积（１１６），并且最终的累积值（１１８）被施加给捕获的投影数据（１００）。以这种方式，通过几次迭代就可以消除图像中的环污迹。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
在X射线计算断层摄影系统中，一个能量源发出X射线束通过一个物体，并且一个检测器阵列检测并测量通过该物体一薄部份的削弱了的X射线的强度，入射在每个检测器上的X射线强度值被数字化并转换成代表物体沿X射线路径的线积分，在本
称为‘投影’。对于第三代系统，在扫描期间，X射线源20与检测器阵列22一起绕着物体24旋转，如附图说明图1所示。在每一个旋转角或视角，所搜集的投影代表了该物体在该角度处的投影轮廓，利用在很多角度上的一套投影轮廓，就能以所知的重建处理方法产生在该扫描区上的物体图像，阵列中每一个检测器信道包括一个X射线检测器和相关的用于简单放大和数字化的电路。这些信道被制造且定标以便相对于偏移、增益和线性度来优化精度和一致性。但是即便进行了良好的标定，每个信道的灵敏度也可能由于温度、辐射损害和其它物理条件上的变化而随时间改变，因此每个信道在测量时就会表现出内在误差，这些可以归类为信道投影值内的偏移误差ei，当信道i的偏移误差ei的强度超过临近信道的误差强度达到某一值时，在重建的图像内就会表现出一个环污迹。此时，该偏移误差ei是环致误差。由信道i导致的环污迹(ring artifact)28的半径ai等于对应信道i的投射路径与旋转中心O之间的距离，如图2所示。假定具有这种关系，图像中的环污迹就可以用其相应信道号i来标识。假定这些信道是相互独立的，偏移误差ei幅度可以沿所有信道随机分布。对于一个给定的信道，偏移误差ei作为投射幅度的函数而变化，其投射幅度的依赖关系通常在一个扫描周期内保持在同一值。原理上，每个受影响的信道在宽度上产生一个信道的环污迹，但是仅有那些具有非常大的偏移误差ei的信道在图像内产生可见的环污迹，由于偏移误差ei的随机分布，可见的环形也很可能是随机分布的。在用于减轻偏移误差的常规技术中，基于在连续的视角处发生同一程度的误差的假定以及误差是独立于相邻的信道性能的假定，偏移误差ei可以从投影数据中消除，而且，我们也知道，投影数据作为检测器信道的函数逐步地变化，如果把投影数据作为二维数据绘出(信道号/视角)，就可以在多个连续的视角处利用一个低通滤波器来平均该投影值，也可以沿着信道号维度采用一个高通滤波器来将偏移误差滤出物体的投影轮廓(profile)。对于从物体轮廓中分离偏移误差单独使用线性误差是不够的，因此，对于从物体轮廓中消除偏移误差，有必要使用附加的非线性误差。在常规技术中，导致单一信道环的偏移误差可利用相当的精度进行估计，所估计的误差然后从在该信道处搜集的投影数据中减去，在校正所有信道后，所重建的图像就没有了单一信道环。但是，通常一个图像表现出多信道环的人为现象，而高通滤波器不能对这种多信道误差产生足够的估计，因为这样的滤波器是设计成用于确定单一信道误差。因此，多信道环不能完全地校正，因此所产生的图像就包括有怀旧(reminiscent)环。原理上，如果检测器信道偏移误差完全地彼此独立，那么较宽多信道环就不可能发生，但是接近放置的检测器倾向于位于同一物理条件下并且它们的相应偏移倾向于漂移在一起，尤其是在具有固态检测器的系统中。宽的多信道环的强度一般地要比单一信道环的强度弱得多，因为，平均地，多信道上的偏移误差要小于单一信道误差。而且，作为在重建过程中执行的卷积操作中高通滤波的结果，宽环污迹的强度并不表现得与处于同一偏移误差幅度的单一信道环的强度一样。在均匀结构的物体的图像内，宽环的存在通常是可见的，如水幻影，但是由于其强度相对地要低，在非均匀物体的图像中通常是很少见到的，如人体图像。原理上，已有的滤波环污迹校正技术可以扩展到用于校正这种宽环。但是常规的滤波器专门设计于滤波单一信道误差，为了滤除可变多信道宽度的环，需要一套滤波器，每一个都被截尾(tailor)以处理特定的宽度。由于一个环在宽度上可以是几个信道，所要求的计算量可能是用于单一信道环校正的几倍，导致不切实际的计算时间。而且对于这种方案是否能有效地校正宽环也存在着疑问，而且这种校正宽环污迹的技术也有可能在图像中重新引入窄环污迹。考虑到上述的问题，过去几乎没有办法解决宽环的校正，宽环的强度并不象单一环的强度一样强，并且利用精确和频繁的标定，它们并不会造成很严峻的问题，但是随着系统的改进并变得越来越精尖，就非常希望能校正它们，如果得到校正，就可减缓对标定的要求。专利技术概述本专利技术就是以克服常规技术中的缺陷的方式提出一种用于计算X射线断层摄影术系统中的环污迹渐近校正的方法和设备。本专利技术的方法致力于一种校正在由一个计算X射线断层摄影术系统产生的物体对象内的各种信道宽度的混合环污迹，其中该系统具有一个用于捕获一个物体的投影数据的检测器信道阵列，该方法包括将这些检测器阵列迭代地组成检测器信道组。在每一次迭代期间，利用所捕获的投影数据，相对于其它的检测器信道组确定每个检测器信道组的偏移误差值，该偏移误差值随后用于校正所捕获的投影数据。在优选实施例中，在每一次迭代时相邻的信道被分组成对。这样例如在第一次迭代期间，每一个检测器信道被个别分组，以及相对于其它的检测器信道，个别地确定每个检测器信道的偏移误差值。在第二迭代期间，相邻的检测器信道被编组成对，相对于其它的检测器信道对确定每个检测器信道对的偏移误差值。在第三迭代期间，相邻的检测器信道对被编对成四个一组(quartet)，以及相对于相对于其它的检测器信道四个一组确定每个检测器信道四个一组的偏移误差值。在第四迭代期间，相邻的检测器信道四个一组被编对成八个一组(octet)，以及相对于相对于其它的检测器信道八个一组确定每个八个一组的偏移误差值。然后可根据所用的检测的整个数量执行随后的迭代。在替换实施例中，按照其它的渐近过程，在每个组中的相邻信道的数量可在每次随后迭代中增加。在每次迭代时，积累对应于每个信道的偏移误差值，所积累的对应于每个检测器信道的值被施加给由该信道所搜集的投影数据以便校正所捕获的投影数据。确定偏移误差值的顺序最好包括在多个连续的视角上低通滤波每个检测器信道组的数据，以及高通滤波相邻信道组的低通数据。附图的简要描述本专利技术的前述及其它目标、特征和优点可通过优选实施例的更详细的描述以及参照附图变得更清楚，在附图的不同视图中相同的符号代表同一部件，本附图并不是限制性的，只是重点强调本专利技术的原理。图1是常规的X射线CT扫描仪的方框图，包括X射线源和安装在一个支架上并能以恒定的角速率ω旋转的的检测器阵列，其中角速率描述了从旋转中心O到X射线在检测器上入射点i的距离；图2是作为检测器信道i固有的偏移误差的结果包含从旋转中心O测量的半径ai的同心环污迹的重建图像；图3A是按照本专利技术的在对多个相邻视角进行平均后的物体轮廓P的频谱与偏移误差E的频谱以及用于渐近校正的高通滤波器的频率响应函数K的曲线图3B是按照本专利技术的在第一通高通滤波以及对角度扇区内的所有视角进行平均后的物体轮廓E’与偏移误差P’的频谱的曲线图；图4A是按照本专利技术的物体轮廓P、偏移误差E与滤波器响应K对于第二通上在一个特定视角处的频谱曲线图；图4B是按照本专利技术作为第二通的结果在一个角度区内的经滤波的和经平均化的物体轮廓P’与偏移误差E’的频谱的曲线示例图；图5A是按照本专利技术的物体轮廓P的频谱、偏移误差E与滤波器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于校正物体图像中多信道环污迹的方法，其中该物体图像是由具有用于捕获一个物体的投影数据的检测器信道阵列的计算Ｘ射线断层摄影系统产生的，包括：以迭代方式将检测器信道分组成检测器信道组，以及利用所捕获的投影数据确定每个检测器信道分组 相对于其它检测器信道分组的偏移误差值；以及利用该偏移误差值校正所捕获的投影数据。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：赖景明，
申请(专利权)人：模拟技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]