專利名稱：計(jì)算x射線斷層攝影環(huán)污跡的漸進(jìn)校正的制作方法
背景技術(shù)：
在X射線計(jì)算斷層攝影系統(tǒng)中，一個(gè)能量源發(fā)出X射線束通過(guò)一個(gè)物體，并且一個(gè)檢測(cè)器陣列檢測(cè)并測(cè)量通過(guò)該物體一薄部份的削弱了的X射線的強(qiáng)度，入射在每個(gè)檢測(cè)器上的X射線強(qiáng)度值被數(shù)字化并轉(zhuǎn)換成代表物體沿X射線路徑的線積分，在本技術(shù)領(lǐng)域稱為‘投影’。
對(duì)于第三代系統(tǒng)，在掃描期間，X射線源20與檢測(cè)器陣列22一起繞著物體24旋轉(zhuǎn)，如

圖1所示。在每一個(gè)旋轉(zhuǎn)角或視角，所搜集的投影代表了該物體在該角度處的投影輪廓，利用在很多角度上的一套投影輪廓，就能以所知的重建處理方法產(chǎn)生在該掃描區(qū)上的物體圖像，陣列中每一個(gè)檢測(cè)器信道包括一個(gè)X射線檢測(cè)器和相關(guān)的用于簡(jiǎn)單放大和數(shù)字化的電路。這些信道被制造且定標(biāo)以便相對(duì)于偏移、增益和線性度來(lái)優(yōu)化精度和一致性。
但是即便進(jìn)行了良好的標(biāo)定，每個(gè)信道的靈敏度也可能由于溫度、輻射損害和其它物理?xiàng)l件上的變化而隨時(shí)間改變，因此每個(gè)信道在測(cè)量時(shí)就會(huì)表現(xiàn)出內(nèi)在誤差，這些可以歸類為信道投影值內(nèi)的偏移誤差ei，當(dāng)信道i的偏移誤差ei的強(qiáng)度超過(guò)臨近信道的誤差強(qiáng)度達(dá)到某一值時(shí)，在重建的圖像內(nèi)就會(huì)表現(xiàn)出一個(gè)環(huán)污跡。此時(shí)，該偏移誤差ei是環(huán)致誤差。
由信道i導(dǎo)致的環(huán)污跡(ring artifact)28的半徑ai等于對(duì)應(yīng)信道i的投射路徑與旋轉(zhuǎn)中心O之間的距離，如圖2所示。假定具有這種關(guān)系，圖像中的環(huán)污跡就可以用其相應(yīng)信道號(hào)i來(lái)標(biāo)識(shí)。假定這些信道是相互獨(dú)立的，偏移誤差ei幅度可以沿所有信道隨機(jī)分布。
對(duì)于一個(gè)給定的信道，偏移誤差ei作為投射幅度的函數(shù)而變化，其投射幅度的依賴關(guān)系通常在一個(gè)掃描周期內(nèi)保持在同一值。原理上，每個(gè)受影響的信道在寬度上產(chǎn)生一個(gè)信道的環(huán)污跡，但是僅有那些具有非常大的偏移誤差ei的信道在圖像內(nèi)產(chǎn)生可見(jiàn)的環(huán)污跡，由于偏移誤差ei的隨機(jī)分布，可見(jiàn)的環(huán)形也很可能是隨機(jī)分布的。
在用于減輕偏移誤差的常規(guī)技術(shù)中，基于在連續(xù)的視角處發(fā)生同一程度的誤差的假定以及誤差是獨(dú)立于相鄰的信道性能的假定，偏移誤差ei可以從投影數(shù)據(jù)中消除，而且，我們也知道，投影數(shù)據(jù)作為檢測(cè)器信道的函數(shù)逐步地變化，如果把投影數(shù)據(jù)作為二維數(shù)據(jù)繪出(信道號(hào)/視角)，就可以在多個(gè)連續(xù)的視角處利用一個(gè)低通濾波器來(lái)平均該投影值，也可以沿著信道號(hào)維度采用一個(gè)高通濾波器來(lái)將偏移誤差濾出物體的投影輪廓(profile)。對(duì)于從物體輪廓中分離偏移誤差單獨(dú)使用線性誤差是不夠的，因此，對(duì)于從物體輪廓中消除偏移誤差，有必要使用附加的非線性誤差。
在常規(guī)技術(shù)中，導(dǎo)致單一信道環(huán)的偏移誤差可利用相當(dāng)?shù)木冗M(jìn)行估計(jì)，所估計(jì)的誤差然后從在該信道處搜集的投影數(shù)據(jù)中減去，在校正所有信道后，所重建的圖像就沒(méi)有了單一信道環(huán)。但是，通常一個(gè)圖像表現(xiàn)出多信道環(huán)的人為現(xiàn)象，而高通濾波器不能對(duì)這種多信道誤差產(chǎn)生足夠的估計(jì)，因?yàn)檫@樣的濾波器是設(shè)計(jì)成用于確定單一信道誤差。因此，多信道環(huán)不能完全地校正，因此所產(chǎn)生的圖像就包括有懷舊(reminiscent)環(huán)。原理上，如果檢測(cè)器信道偏移誤差完全地彼此獨(dú)立，那么較寬多信道環(huán)就不可能發(fā)生，但是接近放置的檢測(cè)器傾向于位于同一物理?xiàng)l件下并且它們的相應(yīng)偏移傾向于漂移在一起，尤其是在具有固態(tài)檢測(cè)器的系統(tǒng)中。寬的多信道環(huán)的強(qiáng)度一般地要比單一信道環(huán)的強(qiáng)度弱得多，因?yàn)?，平均地，多信道上的偏移誤差要小于單一信道誤差。而且，作為在重建過(guò)程中執(zhí)行的卷積操作中高通濾波的結(jié)果，寬環(huán)污跡的強(qiáng)度并不表現(xiàn)得與處于同一偏移誤差幅度的單一信道環(huán)的強(qiáng)度一樣。在均勻結(jié)構(gòu)的物體的圖像內(nèi)，寬環(huán)的存在通常是可見(jiàn)的，如水幻影，但是由于其強(qiáng)度相對(duì)地要低，在非均勻物體的圖像中通常是很少見(jiàn)到的，如人體圖像。
原理上，已有的濾波環(huán)污跡校正技術(shù)可以擴(kuò)展到用于校正這種寬環(huán)。但是常規(guī)的濾波器專門(mén)設(shè)計(jì)于濾波單一信道誤差，為了濾除可變多信道寬度的環(huán)，需要一套濾波器，每一個(gè)都被截尾(tailor)以處理特定的寬度。由于一個(gè)環(huán)在寬度上可以是幾個(gè)信道，所要求的計(jì)算量可能是用于單一信道環(huán)校正的幾倍，導(dǎo)致不切實(shí)際的計(jì)算時(shí)間。而且對(duì)于這種方案是否能有效地校正寬環(huán)也存在著疑問(wèn)，而且這種校正寬環(huán)污跡的技術(shù)也有可能在圖像中重新引入窄環(huán)污跡。
考慮到上述的問(wèn)題，過(guò)去幾乎沒(méi)有辦法解決寬環(huán)的校正，寬環(huán)的強(qiáng)度并不象單一環(huán)的強(qiáng)度一樣強(qiáng)，并且利用精確和頻繁的標(biāo)定，它們并不會(huì)造成很嚴(yán)峻的問(wèn)題，但是隨著系統(tǒng)的改進(jìn)并變得越來(lái)越精尖，就非常希望能校正它們，如果得到校正，就可減緩對(duì)標(biāo)定的要求。
發(fā)明概述本發(fā)明就是以克服常規(guī)技術(shù)中的缺陷的方式提出一種用于計(jì)算X射線斷層攝影術(shù)系統(tǒng)中的環(huán)污跡漸近校正的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的方法致力于一種校正在由一個(gè)計(jì)算X射線斷層攝影術(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生的物體對(duì)象內(nèi)的各種信道寬度的混合環(huán)污跡，其中該系統(tǒng)具有一個(gè)用于捕獲一個(gè)物體的投影數(shù)據(jù)的檢測(cè)器信道陣列，該方法包括將這些檢測(cè)器陣列迭代地組成檢測(cè)器信道組。在每一次迭代期間，利用所捕獲的投影數(shù)據(jù)，相對(duì)于其它的檢測(cè)器信道組確定每個(gè)檢測(cè)器信道組的偏移誤差值，該偏移誤差值隨后用于校正所捕獲的投影數(shù)據(jù)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，在每一次迭代時(shí)相鄰的信道被分組成對(duì)。這樣例如在第一次迭代期間，每一個(gè)檢測(cè)器信道被個(gè)別分組，以及相對(duì)于其它的檢測(cè)器信道，個(gè)別地確定每個(gè)檢測(cè)器信道的偏移誤差值。在第二迭代期間，相鄰的檢測(cè)器信道被編組成對(duì)，相對(duì)于其它的檢測(cè)器信道對(duì)確定每個(gè)檢測(cè)器信道對(duì)的偏移誤差值。在第三迭代期間，相鄰的檢測(cè)器信道對(duì)被編對(duì)成四個(gè)一組(quartet)，以及相對(duì)于相對(duì)于其它的檢測(cè)器信道四個(gè)一組確定每個(gè)檢測(cè)器信道四個(gè)一組的偏移誤差值。在第四迭代期間，相鄰的檢測(cè)器信道四個(gè)一組被編對(duì)成八個(gè)一組(octet)，以及相對(duì)于相對(duì)于其它的檢測(cè)器信道八個(gè)一組確定每個(gè)八個(gè)一組的偏移誤差值。然后可根據(jù)所用的檢測(cè)的整個(gè)數(shù)量執(zhí)行隨后的迭代。在替換實(shí)施例中，按照其它的漸近過(guò)程，在每個(gè)組中的相鄰信道的數(shù)量可在每次隨后迭代中增加。
在每次迭代時(shí)，積累對(duì)應(yīng)于每個(gè)信道的偏移誤差值，所積累的對(duì)應(yīng)于每個(gè)檢測(cè)器信道的值被施加給由該信道所搜集的投影數(shù)據(jù)以便校正所捕獲的投影數(shù)據(jù)。確定偏移誤差值的順序最好包括在多個(gè)連續(xù)的視角上低通濾波每個(gè)檢測(cè)器信道組的數(shù)據(jù)，以及高通濾波相鄰信道組的低通數(shù)據(jù)。
附圖的簡(jiǎn)要描述本發(fā)明的前述及其它目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)優(yōu)選實(shí)施例的更詳細(xì)的描述以及參照附圖變得更清楚，在附圖的不同視圖中相同的符號(hào)代表同一部件，本附圖并不是限制性的，只是重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)本發(fā)明的原理。
圖1是常規(guī)的X射線CT掃描儀的方框圖，包括X射線源和安裝在一個(gè)支架上并能以恒定的角速率ω旋轉(zhuǎn)的的檢測(cè)器陣列，其中角速率描述了從旋轉(zhuǎn)中心O到X射線在檢測(cè)器上入射點(diǎn)i的距離；圖2是作為檢測(cè)器信道i固有的偏移誤差的結(jié)果包含從旋轉(zhuǎn)中心O測(cè)量的半徑ai的同心環(huán)污跡的重建圖像；圖3A是按照本發(fā)明的在對(duì)多個(gè)相鄰視角進(jìn)行平均后的物體輪廓P的頻譜與偏移誤差E的頻譜以及用于漸近校正的高通濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)K的曲線圖3B是按照本發(fā)明的在第一通高通濾波以及對(duì)角度扇區(qū)內(nèi)的所有視角進(jìn)行平均后的物體輪廓E’與偏移誤差P’的頻譜的曲線圖；圖4A是按照本發(fā)明的物體輪廓P、偏移誤差E與濾波器響應(yīng)K對(duì)于第二通上在一個(gè)特定視角處的頻譜曲線圖；圖4B是按照本發(fā)明作為第二通的結(jié)果在一個(gè)角度區(qū)內(nèi)的經(jīng)濾波的和經(jīng)平均化的物體輪廓P’與偏移誤差E’的頻譜的曲線示例圖；圖5A是按照本發(fā)明的物體輪廓P的頻譜、偏移誤差E與濾波器的響應(yīng)K對(duì)于第三通時(shí)在一個(gè)視角處的曲線圖；圖5B是是按照本發(fā)明作為第三通的結(jié)果在一個(gè)角度區(qū)內(nèi)的經(jīng)濾波的和經(jīng)平均化的物體輪廓P’與偏移誤差E’的頻譜的曲線示例圖；圖6是是按照本發(fā)明對(duì)于N個(gè)原始信道的由四個(gè)通所積累的偏移誤差Ea’的頻譜的曲線示例圖；圖7是按照本發(fā)明的用于漸近環(huán)校正的系統(tǒng)的方框圖；優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述本發(fā)明致力于一個(gè)環(huán)污跡校正技術(shù)，它以迭代與漸近方式采用同樣的濾波器來(lái)校正所有尺寸的環(huán)，包括兩個(gè)窄的單一信道和寬的多個(gè)信道環(huán)。
在圖7中示出了按照本發(fā)明的用于漸近環(huán)校正的系統(tǒng)100的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的方框圖。系統(tǒng)100包括一個(gè)CT掃描儀102，包括X射線源20與檢測(cè)器陣列22，其安裝在一個(gè)可繞物體24旋轉(zhuǎn)的支架上用于捕獲物體的投影數(shù)據(jù)，這些投影數(shù)據(jù)最好在多個(gè)視角上通過(guò)一個(gè)低通濾波器104和在多個(gè)檢測(cè)器信道上通過(guò)一個(gè)高通濾波器106進(jìn)行濾波。所過(guò)濾的結(jié)果在多個(gè)視角通過(guò)一個(gè)環(huán)誤差平均單元108進(jìn)行平均以產(chǎn)生近似的環(huán)誤差，并由一個(gè)加權(quán)和限制單元110進(jìn)行修改以產(chǎn)生檢測(cè)器系統(tǒng)偏移誤差。一個(gè)環(huán)校正單元112使用這些偏移誤差以校正中間數(shù)據(jù)，隨后通過(guò)一個(gè)信道分組單元114對(duì)其進(jìn)行漸近的重分組以進(jìn)行下一次環(huán)校正迭代。在每一次迭代中計(jì)算的偏移誤差在積累器116中按照原始信道進(jìn)行加總。在最后一次迭代之后，所積累的偏移誤差被提供給一個(gè)最終環(huán)校正單元118以校正原始的投影數(shù)據(jù)，由此提供了環(huán)校正數(shù)據(jù)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，最初執(zhí)行一個(gè)單一信道校正，其中各N信道的數(shù)據(jù)都要進(jìn)行校正以消除單一信道環(huán)。校正數(shù)據(jù)的每?jī)蓚€(gè)相鄰信道被分組成對(duì)并作為一個(gè)單一信道對(duì)待。信道的整個(gè)數(shù)量對(duì)于下一次迭代來(lái)說(shuō)減少為N/2(在此記為一“通(pass)”)，并且在每個(gè)對(duì)中的兩個(gè)信道都是用同一偏移誤差來(lái)校正的。N/2信道的第二校正數(shù)據(jù)進(jìn)一步分組成N/4個(gè)信道以產(chǎn)生第三校正數(shù)據(jù)，以此類推。在每一次校正通處確定的偏移誤差被保留并針對(duì)每一個(gè)信道積累。所積累的偏移誤差作為一個(gè)校正值施加給N個(gè)信道的原始數(shù)據(jù)。盡管2∶1分組以及四次迭代在下面描述的優(yōu)選實(shí)施例中清楚地進(jìn)行了描述，本發(fā)明中也可以采用其它的分組以及迭代次數(shù)。
為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，最好使用上面所述的同樣的濾波器來(lái)進(jìn)行所有的校正通，但是這樣做卻不是必須的。原理上，在每個(gè)順序的通上的優(yōu)化濾波器是很相近的，但卻與前一通的濾波器不完全一樣，因此，對(duì)于每一個(gè)通就有可能使用不同的濾波器并且可獲得略微改善的效果。
對(duì)于完全地消除環(huán)污跡而確定多通道偏移誤差的精確幅度也不是必須的，在連續(xù)的校正通上逐漸地校正寬環(huán)。在多個(gè)通之后，偏移誤差仍然不能被完全地消除。但是只要偏移誤差在相鄰的多通之間的邊界上平滑地變化，環(huán)污跡就不會(huì)出現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的實(shí)施例中，已確定在經(jīng)過(guò)第四級(jí)的校正通之后，其數(shù)據(jù)被分組成N/8信道，所積累的偏移誤差足夠消除各種尺寸的可見(jiàn)環(huán)。以這種方式，經(jīng)過(guò)幾次迭代之后，就可從圖像中消除環(huán)污跡。
本發(fā)明的漸近校正方法的操作最好是在頻域內(nèi)以定性的方式進(jìn)行說(shuō)明，如圖3A中所示的例子，它包括在一特定的視角處一個(gè)純粹的物體輪廓P的頻譜以及相關(guān)偏移誤差E的頻譜，是在多個(gè)連續(xù)的視角上進(jìn)行平均之后的。從效果上看，該平均過(guò)程是一個(gè)抑制高頻成份的低通濾波過(guò)程，并且投影輪廓P高度地傾斜到頻譜的低頻端，如圖所示。為了以較低的幅度表示高頻成份，圖3A曲線的垂直比例被截?cái)嘁灾甘究拷泐l率的投影輪廓P的幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在曲線上表示的幅度。而且，疊加在所搜集投影數(shù)據(jù)內(nèi)的物體輪廓P上的偏移誤差被單獨(dú)地繪出以便在隨后的濾波中指示這兩個(gè)部份P和E的漸近過(guò)程。
在N個(gè)信道上利用從0到奈奎斯特頻率fN范圍內(nèi)的頻率搜集投影數(shù)據(jù)。高通濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)的增益的范圍是介于0至1之間，如圖中曲線K所示。在本例中給出的高通濾波器在靠近1/4奈奎斯特頻率fN/4處具有半響應(yīng)點(diǎn)。高通濾波器的操作相當(dāng)于在頻率空間內(nèi)將物體輪廓P與偏移誤差輪廓E與濾波器響應(yīng)函數(shù)K相乘。
為了降低計(jì)算的次數(shù)，最好(但不是必須的)將360°的角范圍劃分成多個(gè)扇區(qū)，每一個(gè)以恒定的扇區(qū)角延伸。最好扇區(qū)角介于15°與30°之間。高通濾波的輸出數(shù)據(jù)，包括物體輪廓P與誤差輪廓E被進(jìn)一步地在每個(gè)角度扇區(qū)內(nèi)的視角上進(jìn)行平均，在圖3B中示出對(duì)于一個(gè)角扇區(qū)的這種進(jìn)一步平均結(jié)果的頻譜P’和E’。因?yàn)檫@種附加的平均，高通過(guò)濾的物體輪廓P’(在正與負(fù)兩個(gè)幅度上隨著視角而變化)被進(jìn)一步減小到非常小的幅度。另一方面，對(duì)于每一個(gè)信道應(yīng)當(dāng)保持在該角度扇區(qū)內(nèi)的一個(gè)相當(dāng)恒定水平的偏移誤差E’并不會(huì)被這種進(jìn)一步的平均減小。因此，所得到的圖3B的誤差偏移輪廓很接近于圖3A的曲線E與K的乘積。
在第一通中所得到的結(jié)果實(shí)際上是與空間域內(nèi)的偏移誤差E’疊加的經(jīng)濾波的物體輪廓P’，由于經(jīng)濾波的物體輪廓P’的幅度非常地小，可以忽略它，并且所疊加的結(jié)果可以看作是對(duì)E’的估計(jì)。但是這僅是一種近似。根據(jù)掃描物體，可能沒(méi)有充分地濾出經(jīng)濾波的物體輪廓P’。
因此，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，評(píng)估這種殘余的濾波物體輪廓P’的數(shù)量并用作調(diào)整對(duì)偏移誤差的估計(jì)的基礎(chǔ)。該偏移誤差的調(diào)整估計(jì)的頻譜與E’中所示的頻譜稍微分離。當(dāng)這些調(diào)整的估計(jì)被用于校正校正過(guò)的投影數(shù)據(jù)時(shí)，重建的圖像就會(huì)變得與單一信道環(huán)無(wú)關(guān)。
在本發(fā)明的漸近方法中，在第一通校正后，第一通校正數(shù)據(jù)被分組以進(jìn)行第二校正，該分組與數(shù)據(jù)的重采樣類似，其中在一對(duì)中的每?jī)蓚€(gè)信道的數(shù)據(jù)被平均成一個(gè)單一信道，并且頻帶寬減少為原始的奈奎斯特頻率的一半fN/2。圖4A是針對(duì)物體P與偏移誤差輪廓E的第二通的分組數(shù)據(jù)的頻譜。整個(gè)信道的數(shù)量減少為N/2，高通濾波器K被因子2進(jìn)行類似的壓縮，其半頻率點(diǎn)減少到重采樣頻率空間內(nèi)的靠近fN/8的位置。在圖4B中示出了高通濾波器與進(jìn)一步在所有的視角上進(jìn)行平均的結(jié)果。在圖4B中第二通的殘余濾波物體輪廓P’稍微大于圖3B中的第一通的，因?yàn)槲矬w輪廓P的頻譜在這種重采樣頻率范圍內(nèi)大致地保持一致，同時(shí)高通濾波器K的半響應(yīng)點(diǎn)移到了低頻。如下面所描述的，可以采用進(jìn)一步的方法來(lái)區(qū)分偏移誤差輪廓E與物體輪廓P，因此為偏移誤差的估計(jì)提供改善的估計(jì)。
使用第二通校正的結(jié)果，投影數(shù)據(jù)可以非常好地用于第三通與第四通校正的重采樣。用于第三通的重采樣數(shù)據(jù)的頻譜以及高通過(guò)濾和進(jìn)一步平均的結(jié)果以與圖4同樣的方式在圖5中給出，同樣除了頻率范圍外，其主要差別在于殘余濾波物體輪廓的幅度P’在第三與第四通中變得很大。
在每一個(gè)通中產(chǎn)生的估計(jì)偏移誤差E’在針對(duì)N個(gè)信道中每一個(gè)信道的積累偏移誤差值中進(jìn)行組合，對(duì)應(yīng)于第二、第三或第四通中每一對(duì)或每一組信道的數(shù)據(jù)分別被映射成所積累的偏移誤差的兩個(gè)、四個(gè)和八個(gè)信道。在圖6中示出了所積累的偏移誤差Ea’的頻譜的一個(gè)示例。很明顯，所積累的偏移誤差Ea’的頻譜在低頻范圍內(nèi)的幅度上稍微小于圖3A的原始偏移誤差E，這是由于在后面的通的低頻內(nèi)的相對(duì)大的殘余濾波物體輪廓P’，它會(huì)引起低頻范圍內(nèi)的偏移誤差的低估計(jì)。但是如上面所提到的，在低頻范圍內(nèi)偏移誤差的存在并不是一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樗鼤?huì)被隨后的卷積濾波器抑制。盡管所積累的偏移誤差并不完全地估計(jì)實(shí)際的偏移誤差，但是對(duì)于校正重建圖像中的所有尺寸的環(huán)污跡已是足夠了。
在此提供的用于校正單一信道環(huán)污跡的技術(shù)是用于實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，也可以采用其它的技術(shù)，在美國(guó)專利5745542和G.Kowalski的‘在CT扇形束掃描儀中的環(huán)污跡的抑制’(IEEE第NS-25卷，no.5，第1111-16頁(yè)，1978年)中所揭示的，每一個(gè)都結(jié)合在此做為參考。
環(huán)校正的第一步是在多個(gè)連續(xù)視角上將低通濾波器應(yīng)用到每個(gè)信道的數(shù)據(jù)，由于投影幅度隨著視角而改變，同時(shí)偏移誤差保持相當(dāng)?shù)暮愣?，?duì)于隨后的高通濾波來(lái)說(shuō)，低通濾波增強(qiáng)了偏移誤差與物體輪廓的對(duì)比(類似于增強(qiáng)了信噪比)，可以使用移動(dòng)平均方法來(lái)實(shí)現(xiàn)低通濾波操作。如果Pi(θ)代表信道i在視角θ處的投影幅度并且Δθ代表視角的增量，則移動(dòng)平均投影幅度Wi(θ)可以寫(xiě)為Qi(θ)＝(Pi(θ－K*Δθ)＋...＋Pi(θ－Δθ)＋Pi(θ)＋Pi(θ＋Δθ)＋...＋Pi(θ＋K*Δθ))/(2K＋1)，(1)用于在2K＋1個(gè)視角上進(jìn)行平均，其中i＝1，2，...N。
然后對(duì)于在每一個(gè)視角處每一個(gè)信道，最好將一個(gè)第一高通濾波器施加給所平均的投影Qi(θ)的相鄰信道，以便過(guò)濾出物體輪廓并使偏移誤差不起作用?？梢允褂靡粋€(gè)3點(diǎn)濾波器來(lái)產(chǎn)生第一濾波結(jié)果Ri(θ)Ri(θ)＝-0.5*Qi－1(θ)＋1.0*Qi(θ)－0.5*Qi＋1(θ)，(2)其中i＝1，2，...，N，端點(diǎn)Q0(θ)和QN＋1(θ)可選地可分別設(shè)置為Q2(θ)和QN－1(θ)。
在投影路徑通過(guò)靠近物體的中心并且因此投影幅度在相鄰的信道上緩慢地變化的區(qū)域，上述的3點(diǎn)濾波器可足夠地濾出總結(jié)構(gòu)，它是該物體輪廓的低頻成份。但是，在投影路徑通過(guò)該物體的邊界的區(qū)域內(nèi)，其中投影幅度快速地下降，第一濾波結(jié)果Ri(θ)仍保持著該總結(jié)構(gòu)的有用(appreciable)量。
為了進(jìn)一步地從物體輪廓中分離出偏移誤差，采用第二高通濾波器以進(jìn)一步地減少或?yàn)V出物體輪廓。為此采用一個(gè)5點(diǎn)的濾波器，并且主要包含偏移誤差的第二濾波輸出Si(θ)可計(jì)算為Si(θ)＝-0.2*Ri－2(θ)－0.2*Ri－1(θ)＋0.8*Ri(θ)－0.2*Ri＋1(θ)－0.2*Ri＋2(θ) (3)其中，i＝1，2，....N。濾波器R-1(θ)，R0(θ)，RN＋1(θ)和RN＋2(θ)可以不同的方式產(chǎn)生，最簡(jiǎn)單地是將其設(shè)置為0，因?yàn)樗鼈儗?duì)結(jié)果的影響可以忽略。
公式(2)和(3)的操作可以可選地組合成一個(gè)7點(diǎn)濾波器?？商鎿Q地，可使用一種傅里葉濾波技術(shù)，其中在頻域空間內(nèi)平均投影Qi(θ)的傅里葉變換與該7點(diǎn)濾波器的等效響應(yīng)相乘。
為了簡(jiǎn)化并降低計(jì)算量，視角的整個(gè)范圍可被分為多個(gè)角度扇區(qū)，每一扇區(qū)內(nèi)可包含L個(gè)視角。假定與各信道相關(guān)的偏移誤差在每個(gè)角度扇區(qū)內(nèi)保持恒定。另一方面，物體輪廓的精細(xì)(fine)結(jié)構(gòu)作為視角的函數(shù)快速地變化，因此與信道i相關(guān)的偏移誤差ei可作為在該扇區(qū)內(nèi)的所有視角上的Si(θ)的平均來(lái)估計(jì)。也就是，ei＝(Si(θ1)＋Si(θ1＋Δθ)＋Si(θ1＋2Δθ)＋Si(θ1＋(L－1)*Δθ))/L(4)其中，θ1是該扇區(qū)的第1個(gè)視角，并且i＝1，2，....N。
盡管Si(θ)的平均在投影數(shù)據(jù)的大多數(shù)區(qū)域內(nèi)是對(duì)偏移誤差ei的充分估計(jì)，但是這種估計(jì)至少引進(jìn)了兩個(gè)潛在的問(wèn)題。首先，該物體可能包含高對(duì)比特征，如人體中的骨頭。這些特征的投影可在濾波投影Si(θ)中產(chǎn)生大量的高頻成份。第二，該物體可能是弧形結(jié)構(gòu)特征，尤其是靠近圓形物體的邊界，并且這些特征的投影可能碰巧落在幾個(gè)視角的同一信道上。類似于環(huán)致偏移誤差，這些弧形結(jié)構(gòu)的投影在Si(θ)中將很突出。在兩種條件下，Si(θ)的平均不是偏移誤差的可靠估計(jì)。同時(shí)，精確地校正這些區(qū)域中的偏移誤差也不是很重要的，由于高對(duì)比特征或一致弧形結(jié)構(gòu)，這些環(huán)很模糊，本發(fā)明所提出的一個(gè)方案是在這些區(qū)域內(nèi)加權(quán)較少或低估的誤差ei。
反映估計(jì)的一致性的加權(quán)因子Wi用于產(chǎn)生加權(quán)的誤差e’i為e’i＝wi*ei， (5)其中wi的范圍在0-1范圍內(nèi)。在特定地的形式下wi對(duì)數(shù)據(jù)的依賴性并不是必須的。用于確定權(quán)重因子wi的一種技術(shù)是基于在該扇區(qū)內(nèi)的視角上的同一信道的濾波投影Si(θ)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。如果濾波的投影Si(θ)僅包含偏移誤差，則在該扇區(qū)內(nèi)的所有視角內(nèi)投影值應(yīng)保持基本恒定。這種情形下的標(biāo)準(zhǔn)偏差Si(θ)靠近零極限。另一方面，如果濾波的投影Si(θ)包含高對(duì)比物的投影，這些值在很大幅度上快速地變化，并且標(biāo)準(zhǔn)偏差也很大。類似地，因?yàn)榛⌒谓Y(jié)構(gòu)并不是與同心環(huán)正好重合在一起，在Si(θ)中的弧形結(jié)構(gòu)中的投影通常在很大的范圍內(nèi)逐漸地變化并且會(huì)產(chǎn)生很大的標(biāo)準(zhǔn)偏差。如果濾波的投影值Si(θ)在該扇區(qū)內(nèi)保持相當(dāng)?shù)暮愣?，也就意味著其結(jié)構(gòu)形狀與該環(huán)精確地重合，則所有環(huán)污跡的存在都可被結(jié)構(gòu)形狀削弱，并且可接受一個(gè)較低精度的誤差估計(jì)。因此，如果Si(θ)標(biāo)準(zhǔn)偏差是由σi來(lái)表示，則權(quán)重因子wi可以表示如下對(duì)于σi＜σmax，wi＝1.0－σi/σmax對(duì)于σi≥σmax，＝0.0 (6)其中σmax是代表由于存在殘余物體輪廓而導(dǎo)致最大允許標(biāo)準(zhǔn)偏差的預(yù)定常量。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)化的投影數(shù)據(jù)，其中對(duì)于人圖像來(lái)說(shuō)最大的幅度典型地位于5-10的范圍內(nèi)，該參數(shù)的優(yōu)選值是σmax＝0.002。
為了確定標(biāo)準(zhǔn)偏差，σi，使εi為Si(θ)的平方的平均值，為εi＝(Si2(θ1)＋Si2(θ1＋Δθ)＋Si2(θ1＋2Δθ)＋Si2(θ1＋(L－1)*Δθ))/L(7)眾所周知，標(biāo)準(zhǔn)偏差的平方等于σi2＝εi－ei2(8)盡管公式(6)適用于表示權(quán)重因子wi，其效果是相同的，并且實(shí)際中最好將權(quán)重因子計(jì)算為對(duì)于σi2＜σmax2，wi＝1.0－σi2/σmax2對(duì)于σi2≥σmax2，＝0.0(9)
通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)偏差的平方，權(quán)重因子wi的靈敏度相對(duì)偏差σi增加，并且避免了耗時(shí)的平方根計(jì)算。
由于從公式(9)或其它公式計(jì)算出的權(quán)重因子wi，加權(quán)誤差e’i按照公式(5)計(jì)算，并且用于針對(duì)該扇區(qū)內(nèi)的每個(gè)視角校正原始投影Pi(θ)為Pi’(θ)＝Pi(θ)－e’i，(10)其中θ＝θ1，θi＋Δθ，θ1＋2Δθ，....，θ1＋(L－1)*Δθ當(dāng)整個(gè)校正投影集Pi’(θ)用于重建時(shí)，圖像幾乎與單一信道環(huán)無(wú)關(guān)。在本發(fā)明中，漸進(jìn)操作持續(xù)進(jìn)行以校正所有尺寸的環(huán)，并且直到最后通時(shí)才校正原始的投影，此時(shí)已確定了多信道偏移誤差。
為了準(zhǔn)備第二通校正，對(duì)于在扇區(qū)內(nèi)的每個(gè)視角上的每個(gè)信道，通過(guò)來(lái)自第一通的平均誤差ei’校正平均投影Qi(θ)為Qi’(θ)＝Qi(θ)－e’i(11)也就是說(shuō)，θ＝θ1，θ1＋Δθ，θ1＋2θ，....，θ1＋(L－1)*Δθ，其中i＝1，2，...N。所校正的投影Qi’(θ)下一次被例如分組為兩兩一對(duì)，為Q2i(θ)＝0.5*(Qi＋i－1’(θ)＋Qi＋i’(θ))(12)其中i＝1，2，....N。以這種方式，分組信道的數(shù)量減少為原始信道數(shù)量的一半。
所分組的投影Q2i(θ)被三點(diǎn)高通濾波器進(jìn)一步濾波以提供經(jīng)過(guò)濾的投影Ri(θ)為Ri(θ)＝-0.5*(Q2i－1(θ)＋1.0*Q2i(θ)－0.5*Q2i＋1(θ))(13)
其中i＝1，2，...N/2。在第通期間采用的公式(13)的濾波器類似于第一通中的公式(12)的濾波器，在公式(3)和(4)中以與單一信道誤差ei類似的方式計(jì)算雙信道誤差e2i，區(qū)別在于索引的范圍減少為一半i＝1，2，....N/2。
在每一通中，由于多信道被組合成每個(gè)信道，因此在相鄰的信道上該物體的輪廓快速地變化。同時(shí)，多信道偏移誤差的幅度要小于單一信道偏移誤差的幅度。相對(duì)于該偏移誤差，多信道包含該物體輪廓的更多，特別地靠近該物體邊界的區(qū)域所搜集的投影數(shù)據(jù)。為此，最好使用一個(gè)附加的權(quán)重因子來(lái)去加重具有大誤差的那些，因?yàn)樗鼈兒苋菀讖奈矬w輪廓中導(dǎo)出。因此，不是利用公式(5)，該加權(quán)的多信道誤差由下式給出e2’i＝wi*w’i*e2i， (14)并且，類似于公式(9)，w’i利用gi2＝0.5*(e2i－12＋e2i＋12)(16)下式算出對(duì)于gi2＜gmax2，w’i＝1.0－gi2/gmax2對(duì)于gi2≥gmax2＝0.0 (15)也可以利用gi2＝e2i2來(lái)替換由公式(16)計(jì)算出的gi2。但是由公式(16)計(jì)算出的gi2為殘余物體輪廓的存在提供了較好了指示符，因?yàn)樵谙噜彽慕M上物體輪廓比偏移誤差變化更平緩。因此，當(dāng)利用相鄰的組平均e2i2值時(shí)，如公式(16)所示，gi2更依賴于該物體輪廓。結(jié)果，w’i就是比較滿意的權(quán)重因子，它會(huì)在存在有殘余物體輪廓時(shí)降低對(duì)偏移誤差的估計(jì)，用于計(jì)算gi2的其它方法也是可采用的，例如下面的三組平均gi2＝0.333*(e2i－12＋e2i2＋e2i＋12) (17)與公式(16)一樣都是可采用的，這取決于應(yīng)用。
類似于σmax’，常數(shù)gmax代表由于殘余物體輪廓的存在所引起的誤差估計(jì)的最大允許幅度，它們的幅度類似，并且針對(duì)本發(fā)明也可以將它們選擇為gmax＝σmax對(duì)于校正的第三通，由加權(quán)的多信道誤差e2’i校正雙信道分組投影Q2i(θ)為Q2i’(θ)＝Q2i(θ)－e2’i，(18)對(duì)于該扇區(qū)內(nèi)的每個(gè)視角處的每個(gè)信道，i＝1，2，...N/2。Q2i’(θ)數(shù)據(jù)集被進(jìn)一步分組準(zhǔn)備用于第三通的對(duì)，以在每個(gè)組中包含四個(gè)原始的信道Q4i(θ)＝0.5*(Q2i＋i－1’(θ)＋Q2i＋i’(θ))(19)其中i＝1，2，...N/4。
對(duì)應(yīng)于投影數(shù)據(jù)Q4i(θ)的四信道誤差數(shù)據(jù)e4i以與前述通中的相同方式計(jì)算，在公式(13)中用Q4i(θ)替換Q2i(θ)。并且類似于公式(14)，加權(quán)四信道誤差計(jì)算為e4’i＝wi*w’i*e4’i，(20)其中wi與w’i由公式(9)和(15)給出，并且(類似于公式(16))
gi2＝0.5*(e4i－12＋e4i＋12)(21)其中i＝1，2，....N/4。
第四校正通以與第三校正相同的方式來(lái)執(zhí)行，分別用于Q8i和e8i替換Q4i和朋e4i以確定加權(quán)8信道誤差e8’i，i＝1，2，...，N/8。
在運(yùn)行在從CT掃描儀搜集的數(shù)據(jù)上的實(shí)驗(yàn)實(shí)施例中，可以確定第四校正通適用于將環(huán)污跡校正到一個(gè)令人滿意的水平。如果需要進(jìn)一步的校正，該過(guò)程就可以進(jìn)行到第五、第六等等通，這取決于檢測(cè)器信道的數(shù)量，在每一通中分組信道的數(shù)量以及所要求的精確等級(jí)。
也可以通過(guò)將一個(gè)調(diào)整因子施加到每一通中的加權(quán)誤差來(lái)達(dá)到優(yōu)化校正。該調(diào)整因子可考慮為一個(gè)變量，用于調(diào)諧高通濾波器和加權(quán)因子w和w’以獲得每一通中偏移誤差的最佳估計(jì)。已發(fā)現(xiàn)對(duì)于第一通來(lái)說(shuō)，優(yōu)化調(diào)整因子是0.6，第二、第三及第四通是0.9。在這種情況下，在上面的描述中所計(jì)算的e’i，e2’i2，e4’i4以及e8’i8可分別用0.6e’i，0.9e2’i2，0.9e4’i4，和0.9e8’i8來(lái)替換，優(yōu)化的調(diào)整因子取決于檢測(cè)器系統(tǒng)和偏移誤差的程度(extent)。
假定執(zhí)行四級(jí)校正通，在每一通上加權(quán)的誤差被加總到一個(gè)累積的加權(quán)誤差E’i，對(duì)于在每一原始信道i＝1，2，...N處的每個(gè)角度扇區(qū)，在第四通末端，所累積的誤差E’i由下式來(lái)表示E’i＝e’i＋e2’i2＋e4’i4＋e8’i8(22)例如，通過(guò)將原始信道數(shù)用2、4、8來(lái)除所產(chǎn)生的截去整數(shù)是針對(duì)第二通i2、第三通i4以及第四通i8的索引(indice)。也就是說(shuō)，i2＝(i－1)/2＋1i4＝(i－1)/4＋1i8＝(i－1)/8＋1，(23)其中i2＝1，2，....N/2，i4＝1，2，....N/4，i8＝1，2，....N/8。
由于環(huán)污跡的強(qiáng)度由一個(gè)扇區(qū)到另一個(gè)扇區(qū)是逐漸地變化的，最好所累積的加權(quán)誤差E’i被內(nèi)插在相鄰的角扇區(qū)如a，b，c之間。例如，如果Ea’i，Eb’i，和Ec’i代表在三個(gè)連續(xù)的扇區(qū)內(nèi)的信道i的累積加權(quán)誤差，則對(duì)于中間扇區(qū)b的內(nèi)插校正是Pi’(Q1＋kΔθ)＝Pi(θ1＋kΔθ)－(0.5－k/L)*Ea’i＋(0.5＋k/L)*Eb’i)for 0≥k＜L/2(24)和Pi’(θ1＋kΔθ)＝Pi(θ1＋kΔθ)－((1.5－k/L)*Eb’i＋(k/L－0.5)*Ec’i)for L/2≥k＜L (25)其中對(duì)于視角θ＝θ1＋kΔθ處的投影，i＝1，2，...N。當(dāng)以這種方式對(duì)所有的投影進(jìn)行校正并且所校正的投影Pi’(θ)被用于重建時(shí)，該圖像可適用于校正所有尺寸的單一信道和多信道環(huán)污跡。
前述的討論提供了一種有效的用于校正CT圖像中所有尺寸的同心環(huán)污跡的有效方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明可以充分地消除在從掃描儀搜集的數(shù)據(jù)中內(nèi)在的各種尺寸的環(huán)。重復(fù)性使用單一信道環(huán)校正過(guò)程以改善在每一通處的結(jié)果。在第一校正之后，所校正數(shù)據(jù)的相鄰信道被分組以用于第二校正，在每一次迭代的基礎(chǔ)上持續(xù)進(jìn)行分組和校正通直到更寬的多信道環(huán)被逐漸地校正到一個(gè)可接受的水平。
在以后的通中，由于多個(gè)信道被組合成一組用于校正，很困難將物體輪廓與環(huán)致偏移誤差分開(kāi)。這了解決該問(wèn)題，在第一通之后采用一個(gè)附加的加權(quán)因子來(lái)進(jìn)一步地從偏移誤差中區(qū)分物體輪廓。
由于信道分組是一個(gè)平均過(guò)程，由于將多個(gè)信道分組成一個(gè)組，期望偏移誤差的幅度以及標(biāo)準(zhǔn)偏差都隨著每一通而降低。因此，最好在第一權(quán)重因子wi中減少標(biāo)準(zhǔn)偏差的最大值σmax，以及對(duì)于隨后的通的加權(quán)因子w’i中的gmax。對(duì)于上面給出的例子，最好采用替換公式(9)中的σmax2和公式(15)中的gmax2，如下對(duì)于第二通，σmax22＝σmax2/2并且gmax22＝gmax2/2，對(duì)于第三通，σmax42＝σmax2/4并且gmax42＝gmax2/4，對(duì)于第二通，σmax82＝σmax2/8并且gmax82＝gmax2/8， (26)最好將每一通中的平均誤差限制到一個(gè)最大值，以便e’i＝e’max如果e’i＜e’maxe2’i2＝e2’max如果e2’i2＜e2’maxe4’i4＝e4’max如果e4’i4＜e4’maxe8’i8＝e8’max如果e8’i8＜e8’max(27)其中e’max，e2’max，e4’max，e8’max是在第一、第二、第三、第四校正通中的最大允許平均誤差。在包含標(biāo)準(zhǔn)化投影數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集中(其中對(duì)于人圖像來(lái)說(shuō)，最大幅度典型地位于5-10的范圍內(nèi)，e’max最好設(shè)置為0.002)。剩余最大誤差值可以從e’max中導(dǎo)出e’max＝0.002
e2’max＝e’max/√2e4’max＝e’max/√4e8’max＝e’max/√8(28)最大限制的目的在于預(yù)防過(guò)校正，其中由于由物體的結(jié)構(gòu)特征引起的偽偏移誤差而過(guò)估計(jì)了偏移誤差。換句話說(shuō)，它可以防止由于較差的估計(jì)而將一個(gè)環(huán)污跡加入到圖像中。
在采用公式(27)中的限制器之前計(jì)算的平均誤差可用于提供該檢測(cè)器系統(tǒng)物體條件的指示，這些值可以累積進(jìn)一個(gè)陣列Ci，Ci＝e’i＋e2’i2＋e4’i4＋e8’i8(29)對(duì)于每個(gè)扇區(qū)內(nèi)的每個(gè)原始信道i，如公式(22)和(23)，沒(méi)有限制每一通中的誤差到一個(gè)最大值。所累積的條件數(shù)據(jù)Ci可以在所有角度扇區(qū)上進(jìn)行平均以對(duì)每一個(gè)原始信道i＝1，2，...N給出一個(gè)單一C’i。如果C’i的所有值都高于e’max，這就指示相應(yīng)的檢測(cè)信道發(fā)生功能故障或在惡劣的條件下，可以通知系統(tǒng)操作員這種狀態(tài)，以及確定是否要放棄該信道的數(shù)據(jù)以用例如由相鄰信道內(nèi)插的數(shù)據(jù)替換。
盡管做出示例在面給出一個(gè)單一信道環(huán)校正技術(shù)，也可以采用其它的單一信道校正技術(shù)做為本發(fā)明的漸進(jìn)校正方法的基礎(chǔ)以便校正各種寬度的多環(huán)污跡，但是也可以使用相應(yīng)技術(shù)的類似加權(quán)因子來(lái)進(jìn)一步區(qū)分物體輪廓與偏移誤差。
對(duì)于二進(jìn)制分組，通過(guò)連續(xù)的迭代，所分組的整個(gè)數(shù)量按照指數(shù)速率減少。從數(shù)學(xué)上來(lái)說(shuō)，計(jì)算的數(shù)量絕不會(huì)多于單一信道校正所要求的計(jì)算量的2倍，即使是這種迭代一直進(jìn)行到所有的原始信道被分成一個(gè)單一組的極限。而且，僅執(zhí)行一次計(jì)算移動(dòng)平均的初始操作，例如在第一通之前。做為示例，如果該處理過(guò)程在第四通時(shí)停止，其中分組了8個(gè)原始信道進(jìn)行校正，則用于這種漸進(jìn)校正的整個(gè)計(jì)算時(shí)間大約是1.8倍的單一信道環(huán)校正的計(jì)算時(shí)間，這是實(shí)際應(yīng)用的一個(gè)合理的計(jì)算時(shí)間。
盡管本發(fā)明已參照優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行特定說(shuō)明和詳細(xì)描述，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的人也可在不脫離由所附的權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出形式和內(nèi)容上的各種修改。
權(quán)利要求
1.一種用于校正物體圖像中多信道環(huán)污跡的方法，其中該物體圖像是由具有用于捕獲一個(gè)物體的投影數(shù)據(jù)的檢測(cè)器信道陣列的計(jì)算X射線斷層攝影系統(tǒng)產(chǎn)生的，包括以迭代方式將檢測(cè)器信道分組成檢測(cè)器信道組，以及利用所捕獲的投影數(shù)據(jù)確定每個(gè)檢測(cè)器信道分組相對(duì)于其它檢測(cè)器信道分組的偏移誤差值；以及利用該偏移誤差值校正所捕獲的投影數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中迭代地分組檢測(cè)器信道的步驟包括在第一次迭代時(shí)將每個(gè)檢測(cè)器信道個(gè)別地分組，并個(gè)別地確定每個(gè)檢測(cè)器信道相對(duì)于其他檢測(cè)器信道的偏移誤差值。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將檢測(cè)器信道分組成檢測(cè)器信道組包括將檢測(cè)器信道分組成檢測(cè)器信道對(duì)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中將檢測(cè)器信道分組成檢測(cè)器信道對(duì)進(jìn)一步包括在第一次迭代時(shí)，將每一個(gè)檢測(cè)器信道個(gè)別地分組，并且個(gè)別地確定每個(gè)檢測(cè)器信道相對(duì)于其他檢測(cè)器信道的偏移誤差；以及在第二次迭代時(shí)，將相鄰的檢測(cè)器信道分組成對(duì)，并確定每一個(gè)檢測(cè)器信道對(duì)相對(duì)于其他的檢測(cè)器信道對(duì)的偏移誤差。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中將檢測(cè)器信道分組成檢測(cè)器信道對(duì)進(jìn)一步包括在第三次迭代時(shí)，將相鄰的檢測(cè)器信道對(duì)配對(duì)成四個(gè)一組，并且確定每個(gè)四個(gè)一組相對(duì)于其他檢測(cè)器信道的四個(gè)一組的偏移誤差值；以及在第四次迭代時(shí)，將相鄰的檢測(cè)器信道四個(gè)一組配對(duì)成八個(gè)一組，并確定每一個(gè)八個(gè)一組相對(duì)于其他的檢測(cè)器信道的的八個(gè)一組的偏移誤差值。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中分組檢測(cè)器信道包括將相鄰的檢測(cè)器信道分組成檢測(cè)器信道組。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中校正包括在每一次迭代時(shí)累積對(duì)應(yīng)于每個(gè)信道的偏移誤差值，并將對(duì)應(yīng)于每個(gè)信道的積累偏移誤差值施加給由該信道搜集的數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中校正包括將每個(gè)檢測(cè)器信道的偏移誤差值施加給由該信道搜集的以后的投影數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中校正包括在多個(gè)連續(xù)的視角處低通過(guò)濾每個(gè)檢測(cè)器信道組的數(shù)據(jù)；高通過(guò)濾相鄰信道組的低通過(guò)濾數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中低通過(guò)濾波包括計(jì)算移動(dòng)平均。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中高通過(guò)濾波包括從下列組中選擇的空間域?yàn)V波技術(shù)，該組包括3點(diǎn)濾波，5點(diǎn)濾波，7點(diǎn)濾波和通過(guò)傅里葉變換的頻域?yàn)V波技術(shù)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中同一濾波技術(shù)用于所有迭代。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中在至少兩個(gè)迭代中使用不同的濾波技術(shù)。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將捕獲的投影數(shù)據(jù)區(qū)分成在多個(gè)視角的一個(gè)扇區(qū)上搜集的數(shù)據(jù)。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括通過(guò)采用依賴于數(shù)據(jù)的權(quán)重因子而修改偏移誤差值。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中校正包括在多個(gè)連續(xù)的視角處低通過(guò)濾每個(gè)檢測(cè)器信道組的數(shù)據(jù)；高通過(guò)濾相鄰信道組的低通過(guò)濾數(shù)據(jù)；以及其中根據(jù)投影數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差或標(biāo)準(zhǔn)偏差的平方確定加權(quán)因子。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中校正包括在多個(gè)連續(xù)的視角處低通過(guò)濾每個(gè)檢測(cè)器信道組的數(shù)據(jù)；高通過(guò)濾相鄰信道組的低通過(guò)濾數(shù)據(jù)；以及其中根據(jù)高通濾波投影數(shù)據(jù)的平方或平均平方確定加權(quán)因子。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括通過(guò)采用恒定調(diào)整因子來(lái)修改偏移誤差值。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括通過(guò)偏移誤差值的最大平均來(lái)限制校正程度。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括產(chǎn)生用于記錄每個(gè)檢測(cè)器狀態(tài)的偏移誤差值，利用這些狀態(tài)確定壞的檢測(cè)器，以及利用來(lái)自相臨信道的內(nèi)插數(shù)據(jù)來(lái)替換壞檢測(cè)器的數(shù)據(jù)。
21.一種用于校正物體圖像中多信道環(huán)污跡的系統(tǒng)，其中該物體圖像是由具有用于捕獲一個(gè)物體的投影數(shù)據(jù)的檢測(cè)器信道陣列的計(jì)算X射線斷層攝影系統(tǒng)產(chǎn)生的，包括信道數(shù)據(jù)處理器，用于以迭代方式將檢測(cè)器信道分組成檢測(cè)器信道組，以及用于利用所捕獲的投影數(shù)據(jù)確定每個(gè)檢測(cè)器信道分組相對(duì)于其它檢測(cè)器信道分組的偏移誤差值；以及環(huán)校正單元，用于利用該偏移誤差值校正所捕獲的投影數(shù)據(jù)。
22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中該信道數(shù)據(jù)處理器包括用于在第一次迭代時(shí)將每個(gè)檢測(cè)器信道個(gè)別地分組的裝置，以及用于個(gè)別地確定每個(gè)檢測(cè)器信道相對(duì)于其他檢測(cè)器信道的偏移誤差值的裝置。
23.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中該檢測(cè)器數(shù)據(jù)處理器包括用于將檢測(cè)器信道分組成檢測(cè)器信道對(duì)的裝置。
24.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中該檢測(cè)器數(shù)據(jù)處理器進(jìn)一步包括用于在第一次迭代時(shí)將每一個(gè)檢測(cè)器信道個(gè)別地分組的裝置，以及用于個(gè)別地確定每個(gè)檢測(cè)器信道相對(duì)于其他檢測(cè)器信道的偏移誤差的裝置；以及用于在第二次迭代時(shí)將相鄰的檢測(cè)器信道分組成對(duì)的裝置，以及用于確定每一個(gè)檢測(cè)器信道對(duì)相對(duì)于其他的檢測(cè)器信道對(duì)的偏移誤差值的裝置。
25.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中該檢測(cè)器數(shù)據(jù)處理器進(jìn)一步包括用于在第三次迭代時(shí)將相鄰的檢測(cè)器信道對(duì)分組成四個(gè)一組的裝置，以及用于確定每個(gè)四個(gè)一組相對(duì)于其他檢測(cè)器信道的四個(gè)一組的偏移誤差值的裝置；以及用于在第四次迭代時(shí)將相鄰的檢測(cè)器信道四個(gè)一組配對(duì)成八個(gè)一組的裝置，以及用于確定每一個(gè)八個(gè)一組相對(duì)于其他的檢測(cè)器信道的的八個(gè)一組的偏移誤差值的裝置。
26.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中該檢測(cè)器數(shù)據(jù)處理器包括用于將相鄰的檢測(cè)器信道分組成檢測(cè)器信道組的裝置。
27.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中環(huán)校正單元包括用于在每一次迭代時(shí)累積對(duì)應(yīng)于每個(gè)信道的偏移誤差值的裝置，以及用于將對(duì)應(yīng)于每個(gè)信道的積累偏移誤差值施加給由該信道搜集的數(shù)據(jù)的裝置。
28.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中環(huán)校正單元進(jìn)一步包括用于將每個(gè)檢測(cè)器信道的偏移誤差值施加給由該信道搜集的以后的投影數(shù)據(jù)的裝置。
29.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中環(huán)校正包括用于在多個(gè)連續(xù)的視角處低通過(guò)濾每個(gè)檢測(cè)器信道組的數(shù)據(jù)的低通濾波器；用于高通過(guò)濾相鄰信道組的低通過(guò)濾數(shù)據(jù)的高通濾波器。
30.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中低通濾波器包括用于計(jì)算移動(dòng)平均的裝置。
31.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中高通濾波器包括從下列組中選擇的空間域?yàn)V波器，該組包括3點(diǎn)濾波器，5點(diǎn)濾波器，7點(diǎn)濾波器和傅里葉變換頻域?yàn)V波器。
32.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中同一濾波器用于所有迭代。
33.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中在至少兩個(gè)迭代中使用不同的濾波器。
34.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于將捕獲的投影數(shù)據(jù)區(qū)分成在多個(gè)視角的一個(gè)扇區(qū)上搜集的數(shù)據(jù)的裝置。
35.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，還包括用于通過(guò)采用依賴于數(shù)據(jù)的權(quán)重因子而修改偏移誤差值的裝置。
36.如權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中環(huán)校正單元包括用于在多個(gè)連續(xù)的視角處低通過(guò)濾每個(gè)檢測(cè)器信道組的數(shù)據(jù)的低通濾波器；用于高通過(guò)濾相鄰信道組的低通過(guò)濾數(shù)據(jù)的高通濾波器；以及其中根據(jù)投影數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差或標(biāo)準(zhǔn)偏差的平方確定加權(quán)因子。
37.如權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中環(huán)校正單元包括用于在多個(gè)連續(xù)的視角處低通過(guò)濾每個(gè)檢測(cè)器信道組的數(shù)據(jù)的低通濾波器；用于高通過(guò)濾相鄰信道組的低通過(guò)濾數(shù)據(jù)的高通濾波器；以及其中根據(jù)高通濾波投影數(shù)據(jù)的平方或平均平方確定加權(quán)因子。
38.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，還包括用于通過(guò)采用恒定調(diào)整因子來(lái)修改偏移誤差值的裝置。
39.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，還包括用于通過(guò)偏移誤差值的最大平均來(lái)限制校正程度的裝置。
40.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，還包括用于產(chǎn)生用于記錄每個(gè)檢測(cè)器狀態(tài)的偏移誤差值的裝置，以及用于利用這些狀態(tài)確定壞的檢測(cè)器的裝置，以及用于利用來(lái)自相臨信道的內(nèi)插數(shù)據(jù)來(lái)替換壞檢測(cè)器的數(shù)據(jù)的裝置。
41.一種用于校正物體圖像中多信道環(huán)污跡的系統(tǒng)，其中該物體圖像是由具有用于捕獲一個(gè)物體的投影數(shù)據(jù)的檢測(cè)器信道陣列的計(jì)算X射線斷層攝影掃描儀產(chǎn)生的，包括一個(gè)子系統(tǒng)，其建立和配置以便能以迭代方式將檢測(cè)器信道分組成檢測(cè)器信道組，利用所捕獲的投影數(shù)據(jù)確定每個(gè)檢測(cè)器信道分組相對(duì)于其它檢測(cè)器信道分組的偏移誤差值，以及利用該偏移誤差值校正所捕獲的投影數(shù)據(jù)。
42.如權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其中該該子系統(tǒng)進(jìn)一步在第一次迭代時(shí)將每個(gè)檢測(cè)器信道個(gè)別地分組，以及個(gè)別地確定每個(gè)檢測(cè)器信道相對(duì)于其他檢測(cè)器信道的偏移誤差值。
43.如權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其中該子系統(tǒng)用于將檢測(cè)器信道分組成檢測(cè)器信道對(duì)。
44.如權(quán)利要求43所述的系統(tǒng)，其中子系統(tǒng)進(jìn)一步在第一次迭代時(shí)將每一個(gè)檢測(cè)器信道個(gè)別地分組，以及用于個(gè)別地確定每個(gè)檢測(cè)器信道相對(duì)于其他檢測(cè)器信道的偏移誤差；以及在第二次迭代時(shí)將相鄰的檢測(cè)器信道分組成對(duì)，以及用于確定每一個(gè)檢測(cè)器信道對(duì)相對(duì)于其他的檢測(cè)器信道對(duì)的偏移誤差值。
45.如權(quán)利要求44所述的系統(tǒng)，其中該子系統(tǒng)進(jìn)一步在第三次迭代時(shí)將相鄰的檢測(cè)器信道對(duì)分組成四個(gè)一組，以及確定每個(gè)四個(gè)一組相對(duì)于其他檢測(cè)器信道的四個(gè)一組的偏移誤差值；以及在第四次迭代時(shí)將相鄰的檢測(cè)器信道四個(gè)一組配對(duì)成八個(gè)一組，以及確定每一個(gè)八個(gè)一組相對(duì)于其他的檢測(cè)器信道的的八個(gè)一組的偏移誤差值。
46.如權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其中該子系統(tǒng)將相鄰的檢測(cè)器信道分組成檢測(cè)器信道組。
全文摘要
在用于漸進(jìn)校正計(jì)算X射線斷層攝影系統(tǒng)(102)中的環(huán)污跡的方法和設(shè)備(100)中,可利用單一信道環(huán)污跡來(lái)減弱或消除多信道環(huán)污跡。檢測(cè)器信道(22)被迭代地分組(106—114)成各種大小的組,例如一對(duì),并且確定每個(gè)檢測(cè)器信道組的偏移誤差值。對(duì)應(yīng)于每個(gè)檢測(cè)器信道的誤差值在每一次迭代時(shí)進(jìn)行累積(116),并且最終的累積值(118)被施加給捕獲的投影數(shù)據(jù)(100)。以這種方式,通過(guò)幾次迭代就可以消除圖像中的環(huán)污跡。
文檔編號(hào)A61B6/03GK1336810SQ00802723
公開(kāi)日2002年2月20日 申請(qǐng)日期2000年1月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月12日
發(fā)明者賴景明 申請(qǐng)人:模擬技術(shù)公司