СПОСОБ КАЛИБРОВКИ КОМПЬЮТЕРНО-ТОМОГРАФИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ, УСТРОЙСТВО И СИСТЕМА КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ Российский патент 2016 года по МПК G01N23/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к технической области лучевой визуализации, и в частности относится к способу калибровки компьютерно-томографического (КТ) изображения, а также к устройству и системе компьютерной томографии (КТ).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Поскольку технология компьютерной томографии может устранять влияние перекрывающих предметов, она играет важную роль в таких областях, как контроль безопасности и т.п. В традиционной КТ проекционные данные под различными углами получаются путем вращения рентгеновского источника и детектора с использованием устройства скользящего кольца (гентри), и томографическое изображение получается с помощью способа реконструкции так, чтобы получить внутреннюю информацию о проверяемом багаже. Мультиэнергетический спектральный анализ относится к различению определенного материала посредством разности материала по свойствам поглощения рентгеновских лучей с различной энергией. Технология КТ используется вместе с технологией мультиэнергетического спектрального анализа, чтобы позволить существующему оборудованию контроля багажа реконструировать атомное число и электронную плотность в любом положении в исследуемом веществе с тем, чтобы идентифицировать тип вещества и обеспечить хорошую эффективность обнаружения взрывчатых веществ, наркотиков и т.д.

Однако независимо от того, используется ли традиционная КТ или мультиспектральная КТ, ввиду неустойчивости рентгеновской трубки и детектора, изображения, реконструированные с помощью оборудования КТ одной и той же модели, всегда имеют смещения пиксельных значений с увеличением времени работы и старением рентгеновской трубки и детектора даже для одного и того же оборудования КТ, реконструированные изображения будут также дрейфовать по значениям и отклоняться от фабричных условий. Чтобы решить вышеперечисленные проблемы, когда оборудование КТ выпускается с производства и периодически обслуживается, выполняется калибровка путем сканирования изделия, выполненного из конкретного материала, и сравнения численных значений реконструированного изображения с истинными значениями для изделия для определения посткалибровочного параметра для реализации посткалибровки КТ изображения.

Однако вышеупомянутый способ калибровки имеет следующие недостатки: с одной стороны, старение оборудования КТ является постоянным процессом, в то время как процесс калибровки может выполняться только периодически, например, 1-2 раза в год, что означает, что посткалибровочный параметр не может быть оптимальным все время, кроме того, поскольку процесс калибровки имеет серьезные технические особенности и должен выполняться инженером по техническому обслуживанию и ремонту, стоимость обслуживания увеличивается, и необходимо прерывать нормальную работу оборудования; с другой стороны, ввиду влияния от детектора, конвейерной ленты, формы канала, алгоритма реконструкции и т.п. разность между значениями пикселей и идеальным значением является неодинаковой в различных областях КТ изображения, в то время как традиционный способ калибровки выполняется путем помещения средне- или малогабаритного ящика для инструментов, содержащего калибровочное изделие, на конвейерную ленту компьютерного томографа для выполнения калибровочного сканирования, и таким образом в этом способе точными являются только значения изображения около конвейерной ленты, в то время как в других областях изображения оптимальная эффективность коррекции не может быть достигнута.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

(1) РЕШАЕМЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

Настоящее изобретение предлагает способ калибровки компьютерно-томографического (КТ) изображения и устройство и систему КТ для решения технических проблем несвоевременной калибровки и низкой точности в технологии посткалибровки КТ изображений в уровне техники.

(2) ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ

Для решения вышеописанных технических проблем настоящее изобретение предлагает способ калибровки КТ изображения, содержащий этапы, на которых:

размещают фиксированный калибровочный элемент снаружи области канала и в пределах максимальной области реконструирования сканирующего устройства КТ, и сохраняют теоретическое значение фиксированного калибровочного элемента;

собирают проекционные данные фиксированного калибровочного элемента для получения фактического реконструированного изображения фиксированного калибровочного элемента; и

сравнивают фактическое реконструированное изображение с соответствующим сохраненным теоретическим значением для определения функции отображения для корректировки фактического реконструированного изображения в теоретическое значение.

Кроме того, размещают одну или более групп фиксированных калибровочных элементов, и размещают в каждой группе один или более фиксированных калибровочных элементов.

Кроме того, когда размещают одну группу, содержащую множество фиксированных калибровочных элементов, этап 103 дополнительно содержит этапы, на которых:

используют множество фиксированных калибровочных элементов в группе в качестве взаимных опорных точек, устанавливающих соотношение отображения фактического реконструированного изображения и теоретического значения в одной или более из линейной, полиномиальной и экспоненциальной форм, и затем устанавливают функцию отображения для корректировки фактического реконструированного изображения в теоретическое значение в соответствии с упомянутым соотношением отображения.

Кроме того, когда размещают множество групп фиксированных калибровочных элементов, этап 103 дополнительно содержит этапы, на которых:

устанавливают соотношение отображения фактического реконструированного изображения и теоретического значения в одной и той же группе в одной или более из линейной, полиномиальной и экспоненциальной форм, и устанавливают локальную функцию отображения для корректировки фактического реконструированного изображения в теоретическое значение в соответствии с упомянутым соотношением отображения; и

получают глобальную функцию отображения всей реконструируемой области с использованием метода линейной и/или полиномиальной интерполяции в соответствии с локальными функциями отображения каждой группы и соотношением пространственных положений упомянутых групп.

Кроме того, фактическое реконструированное изображение фиксированного калибровочного элемента содержит одно или более реконструированных изображений высокоэнергетического коэффициента ослабления, низкоэнергетического коэффициента ослабления, коэффициента ослабления для конкретного значения энергии рентгеновского луча, атомного числа, электронной плотности и распределения плотности с конкретным элементом в качестве основного материала; и

соответственно, теоретическое значение фиксированного калибровочного элемента содержит одно или более теоретических значений высокоэнергетического коэффициента ослабления, низкоэнергетического коэффициента ослабления, коэффициента ослабления для конкретного значения энергии рентгеновского луча, атомного числа, электронной плотности и распределения плотности с конкретным элементом в качестве основного материала.

Кроме того, способ дополнительно содержит этапы, на которых:

собирают проекционные данные и выполняют реконструкцию изображения сканируемого объекта в области канала сканирующего устройства КТ, чтобы получить сканированное реконструированное изображение сканируемого объекта; и

корректируют сканированное реконструированное изображение путем использования функции отображения, чтобы получить скорректированное реконструированное изображение.

В другом аспекте настоящее изобретение дополнительно предлагает устройство калибровки КТ изображения, содержащее: фиксированный калибровочный элемент, запоминающий блок, блок сбора и блок отображения, причем:

фиксированный калибровочный элемент размещен снаружи области канала и в пределах максимальной области реконструирования сканирующего устройства компьютерной томографии (КТ);

запоминающий блок используется для хранения теоретического значения фиксированного калибровочного элемента;

блок сбора используется для сбора проекционных данных фиксированного калибровочного элемента для получения фактического реконструированного изображения фиксированного калибровочного элемента; и

блок отображения используется для сравнения фактического реконструированного изображения с сохраненным соответствующим теоретическим значением для определения функции отображения для корректировки фактического реконструированного изображения в теоретическое значение.

Кроме того, размещена одна или более групп фиксированных калибровочных элементов, и в каждой группе размещены один или более фиксированных калибровочных элементов.

Кроме того, блок отображения дополнительно используется для:

использования множества фиксированных калибровочных элементов в группе в качестве взаимных опорных точек, устанавливающих соотношение отображения фактического реконструированного изображения и теоретического значения в одной или более из линейной, полиномиальной и экспоненциальной форм, и затем для установления функции отображения для корректировки фактического реконструированного изображения в теоретическое значение в соответствии с упомянутым соотношением отображения, когда имеется одна группа, содержащая множество фиксированных калибровочных элементов.

Кроме того, блок отображения дополнительно используется для:

установления соотношения отображения фактического реконструированного изображения и теоретического значения в одной и той же группе в виде одной или более из линейной, полиномиальной и экспоненциальной форм, и установления локальной функции отображения для корректировки фактического реконструированного изображения в теоретическое значение в соответствии с упомянутым соотношением отображения, когда имеется множество групп фиксированных калибровочных элементов; и

получения глобальной функции отображения всей реконструируемой области с использованием метода линейной и/или полиномиальной интерполяции в соответствии с локальной функцией отображения каждой группы и соотношением пространственных положений упомянутых групп.

Кроме того, фактическое реконструированное изображение фиксированного калибровочного элемента содержит одно или более реконструированных изображений высокоэнергетического коэффициента ослабления, низкоэнергетического коэффициента ослабления, коэффициента ослабления для конкретного значения энергии рентгеновского луча, атомного числа, электронной плотности и распределения плотности с конкретным элементом в качестве основного материала; и

соответственно, теоретическое значение фиксированного калибровочного элемента содержит одно или более теоретических значений высокоэнергетического коэффициента ослабления, низкоэнергетического коэффициента ослабления, коэффициента ослабления для конкретного значения энергии рентгеновского луча, атомного числа, электронной плотности и распределения плотности с конкретным элементом в качестве основного материала.

Кроме того, материал фиксированного калибровочного элемента представляет собой:

одно или более из воды, графита и алюминия.

Кроме того, фиксированный калибровочный элемент размещен в одном или более положениях боковой стороны канала, верхней стороны канала и нижней стороны конвейерной ленты сканирующего устройства КТ.

Кроме того, блок сбора дополнительно используется для сбора проекционных данных и выполнения реконструкции изображения сканируемого объекта в области канала сканирующего устройства КТ, чтобы получить сканированное реконструированное изображение сканируемого объекта; и

устройство дополнительно содержит блок коррекции, соответственно соединенный с блоком сбора и блоком отображения, и используемый для коррекции сканированного реконструированного изображения путем использования функции отображения для получения скорректированного реконструированного изображения.

В третьем аспекте настоящее изобретение дополнительно предлагает систему КТ, которая содержит любое из вышеупомянутых устройств калибровки КТ изображения.

(3) ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следовательно, в способе и устройстве калибровки КТ изображения и в системе КТ, предлагаемых настоящим изобретением, фиксированный калибровочный элемент может использоваться для калибровки сканирующего устройства КТ в режиме реального времени, устраняя необходимость в периодической ручной посткалибровочной процедуре в соответствии с традиционным способом калибровки сканирующего устройства КТ, тем самым эффективно улучшая качество калибровки, улучшая эффект калибровки изображения, улучшая надежность сканирующего устройства КТ, уменьшая затраты на обслуживание и получая очень высокую практическую ценность; кроме того, способ калибровки, предлагаемый настоящим изобретением, может использоваться для получения скорректированных значений различных частей в пределах максимальной области реконструирования сканирующего устройства КТ, не ограничиваясь окружением области канала, и таким образом может быть достигнута более точная коррекция изображения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для более ясной иллюстрации технических решений в вариантах осуществления настоящего изобретения или в уровне техники ниже приведено краткое описание сопровождающих чертежей, которые необходимы при описании вариантов осуществления или уровня техники. Очевидно, что сопровождающие чертежи в нижеследующем описании представляют лишь некоторые из вариантов осуществления настоящего изобретения, на основании которых специалистом в данной области техники могут быть получены другие чертежи без каких-либо творческих усилий.

Фиг. 1 представляет собой основную блок-схему способа калибровки КТ изображения в одном варианте осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 представляет собой принципиальную схему базовой структуры устройства калибровки КТ изображения в одном варианте осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 3 представляет блок-схему практического применения устройства калибровки КТ изображения в одном варианте осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 4 представляет собой принципиальную схему области канала и максимальной области реконструирования сканирующего устройства КТ;

Фиг. 5 представляет собой принципиальную схему положений фиксированного калибровочного элемента в устройстве калибровки КТ изображения в одном варианте осуществления настоящего изобретения; и

Фиг. 6 представляет собой принципиальную схему способа калибровки линейных интерполяций в устройстве калибровки КТ изображения в одном варианте осуществления настоящего изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для прояснения задач, технических решений и преимуществ вариантов осуществления настоящего изобретения ниже будет приведено ясное и полное описание технических решений в вариантах осуществления настоящего изобретения в сочетании с сопровождающими чертежами в вариантах осуществления настоящего изобретения. Очевидно, что варианты осуществления, описанные ниже, являются только частью, но не всеми вариантами осуществления настоящего изобретения. Все другие варианты осуществления, полученные специалистом в данной области техники на основании вариантов осуществления настоящего изобретения без каких-либо творческих усилий, находятся в рамках объема настоящего изобретения.

Вариант осуществления настоящего изобретения, изображенный на Фиг. 1, предлагает способ калибровки КТ изображения, содержащий:

этап 101: размещение фиксированного калибровочного элемента снаружи области канала и в пределах максимальной области реконструирования сканирующего устройства КТ, и сохранение теоретического значения фиксированного калибровочного элемента;

этап 102: сбор проекционных данных фиксированного калибровочного элемента для получения фактического реконструированного изображения фиксированного калибровочного элемента; и

этап 103: сравнение фактического реконструированного изображения с сохраненным соответствующим теоретическим значением для определения функции отображения для корректировки фактического реконструированного изображения в теоретическое значение.

Следовательно, в способе калибровки КТ изображения, предлагаемом данным вариантом осуществления настоящего изобретения, фиксированный калибровочный элемент может использоваться для калибровки сканирующего устройства КТ в режиме реального времени, и периодическая ручная посткалибровочная процедура в соответствии с традиционным способом калибровки сканирующего устройства КТ исключена, за счет чего эффективно улучшается качество калибровки, повышается эффективность калибровки изображения, повышается надежность сканирующего устройства КТ, уменьшаются затраты на обслуживание и обеспечивается очень высокая практическая ценность.

Предпочтительно может быть размещена одна или более групп фиксированных калибровочных элементов, и в каждой группе могут быть размещены один или более фиксированных калибровочных элементов, что зависит от типа измеряемого реконструированного изображения.

Предпочтительно, когда имеется одна группа, содержащая множество фиксированных калибровочных элементов, фактическое реконструированное изображение может быть обработано следующим образом: использование множества фиксированных калибровочных элементов в группе в качестве взаимных опорных точек, устанавливающих соотношение отображения фактического реконструированного изображения и теоретического значения в виде одной или более линейных, полиномиальных и экспоненциальных форм, а затем установление функции отображения для корректировки фактического реконструированного изображения в теоретическое значение в соответствии с этим соотношением отображения.

Предпочтительно, когда имеется множество групп фиксированных калибровочных элементов, фиксированные калибровочные элементы могут сначала группироваться, а затем интегрироваться путем рассмотрения соотношения пространственных положений этих групп, что в частности может содержать:

установление соотношения отображения фактического реконструированного изображения и теоретического значения в одной и той же группе в виде одной или более линейных, полиномиальных и экспоненциальных форм, и установление локальной функции отображения для корректировки фактического реконструированного изображения в теоретическое значение в соответствии с этим соотношением отображения; и

получение глобальной функции отображения всей реконструируемой области с использованием метода линейной и/или полиномиальной интерполяции в соответствии с локальной функцией отображения каждой группы и соотношением пространственных положений этих групп.

Способ, предлагаемый данным вариантом осуществления настоящего изобретения, может использоваться для калибровки разнообразных реконструированных КТ изображений, в частности содержащих такие данные, как высокоэнергетический коэффициент ослабления, низкоэнергетический коэффициент ослабления, коэффициент ослабления для конкретного значения энергии рентгеновского луча, атомное число, распределение электронной плотности и распределение плотности с конкретным элементом в качестве основного материала фиксированного калибровочного элемента, и конкретный элемент в настоящем документе может быть таким элементом, как углерод, вода или алюминий и т.п.

Предпочтительно коррекция сканированного реконструированного изображения может быть выполнена на сканирующем устройстве КТ в соответствии со способом калибровки в варианте осуществления настоящего изобретения, и в частности этот способ может дополнительно содержать:

сбор проекционных данных и выполнение реконструкции изображения сканируемого объекта в области канала сканирующего устройства КТ для получения сканированного реконструированного изображения сканируемого объекта; и

корректировку сканированного реконструированного изображения путем использования функции отображения для получения скорректированного реконструированного изображения.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения, изображенный на Фиг. 2, дополнительно предлагает устройство калибровки КТ изображения, содержащее:

фиксированный калибровочный элемент 201, размещенный снаружи области 1 канала и в пределах максимальной области 2 реконструирования сканирующего устройства КТ;

запоминающий блок 202, используемый для хранения теоретического значения фиксированного калибровочного элемента 201;

блок 203 сбора, используемый для сбора проекционных данных фиксированного калибровочного элемента 201 для получения фактического реконструированного изображения фиксированного калибровочного элемента 201; и

блок 204 отображения, используемый для сравнения фактического реконструированного изображения с сохраненным соответствующим теоретическим значением для определения функции отображения для корректировки фактического реконструированного изображения в теоретическое значение.

На Фиг. 2 позиция 3 представляет источник луча, а позиция 4 представляет конвейерную ленту.

Предпочтительно может быть размещена одна или более групп фиксированных калибровочных элементов 201, и в каждой группе также могут быть размещены один или более фиксированных калибровочных элементов.

Предпочтительно блок 204 отображения может быть использован также для: использования множества фиксированных калибровочных элементов 201 в группе в качестве взаимных опорных точек, устанавливающих соотношение отображения фактического реконструированного изображения и теоретического значения в виде одной или более линейных, полиномиальных и экспоненциальных форм, а затем установления функции отображения для корректировки фактического реконструированного изображения в теоретическое значение в соответствии с этим соотношением отображения, когда имеется одна группа, содержащая множество фиксированных калибровочных элементов 201.

Предпочтительно блок 204 отображения может дополнительно использоваться для:

установления соотношения отображения фактического реконструированного изображения и теоретического значения в одной и той же группе в виде одной или более линейных, полиномиальных и экспоненциальных форм, и установления локальной функции отображения для корректировки фактического реконструированного изображения в теоретическое значение в соответствии с этим соотношением отображения, когда имеется множество групп фиксированных калибровочных элементов 201; и

получения глобальной функции отображения всей реконструируемой области 2 с использованием метода линейной и/или полиномиальной интерполяции в соответствии с локальной функцией отображения каждой группы и соотношением пространственных положений этих групп.

Предпочтительно фактическое реконструированное изображение фиксированного калибровочного элемента 201 может содержать одно или более реконструированных изображений высокоэнергетического коэффициента ослабления, низкоэнергетического коэффициента ослабления, коэффициента ослабления для конкретного значения энергии рентгеновского луча, атомного числа, распределения электронной плотности и распределения плотности с конкретным элементом в качестве основного материала фиксированного калибровочного элемента 201; соответственно, теоретическое значение фиксированного калибровочного элемента 201 может также содержать одно или более теоретических значений высокоэнергетического коэффициента ослабления, низкоэнергетического коэффициента ослабления, коэффициента ослабления для конкретного значения энергии рентгеновского луча, атомного числа, распределения электронной плотности и распределения плотности с конкретным элементом в качестве основного материала фиксированного калибровочного элемента 201, и конкретный элемент в настоящем документе может быть таким элементом, как углерод, вода или алюминий и т.п.

Предпочтительно материал фиксированного калибровочного элемента 201 может быть таким калибровочным материалом, как вода, графит, алюминий и т.д.

Предпочтительно положением фиксированного калибровочного элемента 201 может быть боковая сторона канала, верхняя сторона канала и нижняя сторона конвейерной ленты сканирующего устройства КТ и т.п., а скорректированные значения различных частей в пределах максимальной области 2 реконструирования сканирующего устройства КТ могут быть получены, не ограничиваясь окружением области 1 канала, и таким образом может быть достигнута более точная коррекция изображения.

Предпочтительно блок 203 сбора может дополнительно использоваться для сбора проекционных данных и выполнения реконструкции изображения сканируемого объекта в области 1 канала сканирующего устройства КТ для получения сканированного реконструированного изображения сканируемого объекта; и соответственно устройство может также содержать блок коррекции, соответственно соединенный с блоком 203 сбора и блоком 204 отображения и используемый для коррекции сканированного реконструированного изображения путем использования функции отображения для получения скорректированного реконструированного изображения.

Конкретный процесс реализации данного варианта осуществления настоящего изобретения будет подробно описан ниже с блок-схемой практического применения устройства калибровки КТ изображения в варианте осуществления настоящего изобретения в компьютерном томографе с двойной энергетической проверкой безопасности, изображенной в качестве примера на Фиг. 3:

этап 301: размещение фиксированного калибровочного элемента снаружи области канала и в пределах максимальной области реконструирования компьютерного томографа с двойной энергетической проверкой безопасности.

В большинстве случаев полезная площадь канала сканирования, на которой может быть размещен объект, меньше, чем теоретически максимальная область реконструирования сканирующего устройства, как показано на Фиг. 4, таким образом может быть реконструирована часть областей, находящихся вне канала, но при обычной работе никакие объекты не могут располагаться снаружи канала, и таким образом эта часть в большинстве случаев не реконструируется.

В варианте осуществления настоящего изобретения упомянутая выше область может быть использована, при этом фиксированный калибровочный элемент располагается снаружи области канала и в пределах максимальной области реконструирования компьютерного томографа с двойной энергетической проверкой безопасности, причем в данном варианте осуществления используются всего 6 групп фиксированных калибровочных элементов, каждая группа фиксированных калибровочных элементов содержит столбик 5 чистой воды, столбик 6 графита и столбик 7 алюминия, см. Фиг. 5, и различные теоретические значения вышеупомянутых фиксированных калибровочных элементов хранятся в памяти. В компьютерном томографе с двойной энергетической проверкой безопасности четыре реконструированных изображения высокоэнергетического коэффициента ослабления, низкоэнергетического коэффициента ослабления, коэффициента ослабления для конкретного значения энергии рентгеновского луча, атомного числа и электронной плотности могут быть реконструированы посредством принципа КТ реконструирования с двойной энергией, так как реконструированные изображения атомного числа и электронной плотности играют важную роль в идентификации материалов, в данном варианте осуществления для калибровки выбираются реконструированные изображения атомного числа и электронной плотности. Теоретические значения атомного числа и электронная плотность вышеупомянутых трех материалов являются известными, и в данном варианте осуществления теоретические значения атомного числа и электронной плотности воды, графитового и алюминиевого материалов могут быть сохранены в запоминающем блоке.

Этап 302: сбор проекционных данных шести групп фиксированных калибровочных элементов для получения фактических реконструированных изображений фиксированных калибровочных элементов.

В данном варианте осуществления проекционные данные вышеупомянутых 6 групп фиксированных калибровочных элементов из различных материалов собираются блоком сбора для получения их фактических реконструированных изображений.

Этап 303: сравнение фактических реконструированных изображений с сохраненными соответствующими теоретическими значениями для определения функции отображения для корректировки фактических реконструированных изображений в теоретические значения.

На этом этапе фактические реконструированные изображения, собранные блоком сбора, соответственно сравниваются с соответствующими теоретическими значениями воды, графитового и алюминиевого материалов, хранящимися в запоминающем блоке, посредством блока отображения, а именно:

сначала множество фиксированных калибровочных элементов, находящихся в одной и той же группе, используются как взаимные опорные точки, и устанавливается соотношение полиномиального отображения фактических реконструированных изображений и соответствующих теоретических значений для получения локальной функции отображения каждой группы; и затем функции отображения различных положений в пределах всей области реконструирования устанавливаются посредством локальных функций отображения для шести различных положений с использованием метода линейной интерполяции.

Либо функции отображения различных положений в пределах всей области реконструирования непосредственно устанавливаются в соответствии с пространственными положениями шести групп фиксированных калибровочных элементов с различными положениями. Фиг. 6 показывает средство реализации линейной интерполяции посредством способа установления для любого определенного положения D минимального треугольника, содержащего точку D, с вершинами A, B, C, после чего фактические реконструированные изображения трех блоков материала в точке D оцениваются посредством фактических реконструированных изображений трех блоков материала в трех точках A, B, C. Этот процесс может быть выполнен с помощью билинейной интерполяции, а затем функция отображения в точке D получается в соответствии с выведенными фактическими реконструированными изображениями трех материалов в точке D для соответствующей коррекции атомного числа и электронной плотности в точке D.

Этап 304: сбор проекционных данных и выполнение реконструкции изображения на сканируемого объекта, находящегося в области канала сканирующего устройства КТ, чтобы получить сканированное реконструированное изображение сканируемого объекта; и корректировка сканированного реконструированного изображения путем использования функции отображения для получения скорректированного реконструированного изображения.

На этом этапе сначала блок сбора используется для сбора проекционных данных и выполнения реконструкции изображения сканируемого объекта, находящегося в области канала сканирующего устройства КТ для получения сканированного реконструированного изображения сканируемого объекта, и затем сканированное реконструированное изображение корректируется в соответствии с первоначально установленной функцией отображения, и сканированное реконструированное изображение отображается обратно в теоретическое значение для получения скорректированного реконструированного изображения.

На этом весь процесс блок-схемы практического применения устройства калибровки КТ изображения в данном варианте осуществления настоящего изобретения завершается.

Запоминающий блок, блок сбора, блок отображения и блок корректировки в устройстве данного варианта осуществления настоящего изобретения могут быть расположены в устройстве сбора данных и реконструкции изображения сканирующего устройства КТ, могут быть также соединены со сканирующим устройством КТ, могут представлять собой единое целое, и могут быть составлены из множества фрагментов, при условии, что обеспечиваются вышеупомянутые функциональные блоки. Специалисты в данной области техники могут получить вышеупомянутые функциональные блоки путем использования технических средств, программного обеспечения, встроенных программ или их комбинаций.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения дополнительно предлагает систему КТ, которая содержит любое вышеупомянутое устройство калибровки КТ изображений.

Следовательно, данный вариант осуществления настоящего изобретения имеет по меньшей мере следующие полезные эффекты:

в способе и устройстве калибровки КТ изображения и в системе КТ, предлагаемых данным вариантом осуществления настоящего изобретения, фиксированный калибровочный элемент может использоваться для калибровки сканирующего устройства КТ в режиме реального времени, устраняя необходимость в периодической ручной посткалибровочной процедуре в соответствии с традиционным способом калибровки сканирующего устройства КТ, тем самым эффективно повышая качество калибровки, повышая эффективность калибровки изображения, повышая надежность сканирующего устройства КТ, уменьшая затраты на обслуживание и обеспечивая очень высокую практическую ценность; кроме того, способ калибровки, предлагаемый данным вариантом осуществления настоящего изобретения, может использоваться для получения скорректированных значений для различных частей в пределах максимальной области реконструирования сканирующего устройства КТ, не ограничиваясь окружением области канала, и таким образом может быть достигнута более точная коррекция изображения.

Наконец, следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления используются только для иллюстрации технических решений настоящего изобретения, но не для их ограничения; хотя настоящее изобретение было подробно описано с обращением к вышеупомянутым вариантам осуществления, специалист в данной области техники должен понимать, что возможны модификации в технических решениях, описанных в вышеупомянутых вариантах осуществления, или эквивалентные замены части технических признаков; и эти модификации или замены не выводят сущность соответствующих технических решений за пределы сущности и объема технических решений вариантов осуществления настоящего изобретения.

Использование: для калибровки компьютерно-томографического (КТ) изображения. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют: размещение фиксированного калибровочного элемента снаружи области канала и в пределах максимальной области реконструирования сканирующего устройства компьютерной томографии (КТ) и сохранение теоретического значения фиксированного калибровочного элемента; сбор проекционных данных фиксированного калибровочного элемента для получения фактического реконструированного изображения фиксированного калибровочного элемента; и сравнение фактического реконструированного изображения с сохраненным соответствующим теоретическим значением для установления функции отображения для корректировки фактического реконструированного изображения в теоретическое значение. Технический результат: повышение качества калибровки. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ калибровки компьютерно-томографического (КТ) изображения, содержащий этапы, на которых:
Этап 101: размещают фиксированный калибровочный элемент снаружи области канала и в пределах максимальной области реконструирования сканирующего устройства компьютерной томографии (КТ) и сохраняют теоретическое значение фиксированного калибровочного элемента;
Этап 102: собирают проекционные данные фиксированного калибровочного элемента для получения фактического реконструированного изображения фиксированного калибровочного элемента; и
Этап 103: сравнивают фактическое реконструированное изображение с сохраненным соответствующим теоретическим значением для определения функции отображения для корректировки фактического реконструированного изображения в теоретическое значение.

2. Способ калибровки КТ изображения по п. 1, в котором
размещают одну или более групп фиксированных калибровочных элементов и размещают в каждой группе один или более фиксированных калибровочных элементов.

3. Способ калибровки КТ изображения по п. 2, в котором при размещении одной группы, содержащей множество фиксированных калибровочных элементов, этап 103 дополнительно содержит этапы, на которых:
используют множество фиксированных калибровочных элементов в группе в качестве взаимных опорных точек, устанавливающих соотношение отображения фактического реконструированного изображения и теоретического значения в одной или более из линейной, полиномиальной и экспоненциальной форм, и затем устанавливают функцию отображения для корректировки фактического реконструированного изображения в теоретическое значение в соответствии с упомянутым соотношением отображения.

4. Способ калибровки КТ изображения по п. 2, в котором при размещении множества групп фиксированных калибровочных элементов этап 103 дополнительно содержит этапы, на которых:
устанавливают соотношение отображения фактического реконструированного изображения и теоретического значения в одной и той же группе в одной или более из линейной, полиномиальной и экспоненциальной форм и устанавливают локальную функцию отображения для корректировки фактического реконструированного изображения в теоретическое значение в соответствии с упомянутым соотношением отображения; и
получают глобальную функцию отображения всей реконструируемой области с использованием способа линейной и/или полиномиальной интерполяции в соответствии с локальными функциями отображения каждой группы и соотношением пространственных положений упомянутых групп.

5. Способ калибровки КТ изображения по п. 1, в котором
фактическое реконструированное изображение фиксированного калибровочного элемента содержит одно или более реконструированных изображений высокоэнергетического коэффициента ослабления, низкоэнергетического коэффициента ослабления, коэффициента ослабления для конкретного значения энергии рентгеновского луча, атомного числа, электронной плотности и распределения плотности с конкретным элементом в качестве основного материала; и
соответственно, теоретическое значение фиксированного калибровочного элемента содержит одно или более теоретических значений высокоэнергетического коэффициента ослабления, низкоэнергетического коэффициента ослабления, коэффициента ослабления для конкретного значения энергии рентгеновского луча, атомного числа, электронной плотности и распределения плотности с конкретным элементом в качестве основного материала.

6. Способ калибровки КТ изображения по п. 1, дополнительно содержащий этапы, на которых:
собирают проекционные данные и выполняют реконструкцию изображения сканируемого объекта в области канала сканирующего устройства КТ для получения сканированного реконструированного изображения сканируемого объекта; и
корректируют сканированное реконструированное изображение путем использования функции отображения для получения скорректированного реконструированного изображения.

7. Устройство калибровки КТ изображения, содержащее: фиксированный калибровочный элемент, запоминающий блок, блок сбора и блок отображения, причем:
фиксированный калибровочный элемент размещен снаружи области канала и в пределах максимальной области реконструирования сканирующего устройства КТ;
запоминающий блок используется для сохранения теоретического значения фиксированного калибровочного элемента;
блок сбора используется для сбора проекционных данных фиксированного калибровочного элемента для получения фактического реконструированного изображения фиксированного калибровочного элемента; и
блок отображения используется для сравнения фактического реконструированного изображения с сохраненным соответствующим теоретическим значением для определения функции отображения для корректировки фактического реконструированного изображения в теоретическое значение.

8. Устройство калибровки КТ изображения по п. 7, в котором
размещены одна или более групп фиксированных калибровочных элементов, и в каждой группе размещен один или более фиксированных калибровочных элементов.

9. Устройство калибровки КТ изображения по п. 8, в котором блок отображения дополнительно используется для:
использования множества фиксированных калибровочных элементов в группе в качестве взаимных опорных точек, устанавливающих соотношение отображения фактического реконструированного изображения и теоретического значения в одной или более из линейной, полиномиальной и экспоненциальной форм, и затем установления функции отображения для корректировки фактического реконструированного изображения в теоретическое значение в соответствии с упомянутым соотношением отображения, когда имеется одна группа, содержащая множество фиксированных калибровочных элементов.

10. Устройство калибровки КТ изображения по п. 8, в котором блок отображения дополнительно используется для:
установления соотношения отображения фактического реконструированного изображения и теоретического значения в одной и той же группе в одной или более из линейной, полиномиальной и экспоненциальной форм, и установления локальной функции отображения для корректировки фактического реконструированного изображения в теоретическое значение в соответствии с упомянутым соотношением отображения, когда имеется множество групп фиксированных калибровочных элементов; и
получения глобальной функции отображения всей реконструируемой области с использованием метода линейной и/или полиномиальной интерполяции в соответствии с локальной функцией отображения каждой группы и соотношением пространственных положений этих групп.

11. Устройство калибровки КТ изображения по п. 7, в котором
фактическое реконструированное изображение фиксированного калибровочного элемента содержит одно или более реконструированных изображений высокоэнергетического коэффициента ослабления, низкоэнергетического коэффициента ослабления, коэффициента ослабления для конкретного значения энергии рентгеновского луча, атомного числа, электронной плотности и распределения плотности с конкретным элементом в качестве основного материала; и
соответственно, теоретическое значение фиксированного калибровочного элемента содержит одно или более теоретических значений высокоэнергетического коэффициента ослабления, низкоэнергетического коэффициента ослабления, коэффициента ослабления для конкретного значения энергии рентгеновского луча, атомного числа, электронной плотности и распределения плотности с конкретным элементом в качестве основного материала.

12. Устройство калибровки КТ изображения по п. 7, в котором материал фиксированного калибровочного элемента представляет собой:
одно или более из воды, графита и алюминия.

13. Устройство калибровки КТ изображения по п. 7, в котором
фиксированный калибровочный элемент размещен в одном или более положениях боковой стороны канала, верхней стороны канала и нижней стороны конвейерной ленты сканирующего устройства КТ.

14. Устройство калибровки КТ изображения по п. 7, в котором
блок сбора дополнительно используется для сбора проекционных данных и выполнения реконструкции изображения сканируемого объекта в области канала сканирующего устройства КТ для получения сканированного реконструированного изображения сканируемого объекта; и
устройство дополнительно содержит блок коррекции, соответственно соединенный с блоком сбора и блоком отображения и используемый для коррекции сканированного реконструированного изображения путем использования функции отображения для получения скорректированного реконструированного изображения.

15. Система КТ, содержащая устройство калибровки КТ изображения по п. 7.