针对差分相位衬度ct的经验性射束硬化校正的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种射束硬化校正方法、射束硬化校准方法、图像处理器、计算机程序 元件和计算机可读介质。
【背景技术】
[0002] 射束硬化是计算机断层摄影CT中的伪影的来源。射束硬化是由对多色X射线源的 使用和X射线衰减很大程度上取决于X射线射束的能量的事实而导致的。
[0003] 在常规CT中，射束硬化主要引起杯状和遮蔽伪影，并且必须进行校正，以便提供适 合于诊断或其它基于图像的推理任务的准确的图像。
[0004] 相似的伪影也出现在差分相位衬度成像（DPCI)中。过去，例如，在申请人的WO 2012/029039中已经提出了针对断层摄影的差分相位衬度成像(DPCI)的若干射束硬化(BH) 校正(BHC)算法。
【发明内容】
[0005] 因此，需要针对关于差分相位衬度图像信号和其他相关图像信号的射束硬化校正 的不同方法和相关装置。
[0006] 本发明的目的由独立权利要求的主题来解决，其中，其他实施例被并入从属权利 要求。应当注意，本发明的以下描述的方法同样适用于图像处理器、计算机程序元件和计算 机可读介质。
[0007] 根据本发明的第一方面，提供了一种用于断层摄影图像数据的射束硬化校正方 法，所述断层摄影图像数据是通过将对象暴露于由成像装置的X射线源发射的X射线射束并 且在射线通过对象之后采集的。断层摄影图像数据包括至少衰减数据和相位梯度数据(在 本文中也被称为"差分数据"）或小角度散射数据中的至少一个。所述方法包括以下步骤：
[0008] 将至少一个各自的校正值与相位梯度数据或小角度散射数据进行组合，其中，通 过将函数应用于衰减数据(f)来根据衰减数据计算所述各自的校正值。所述组合能够针对 不同的实施例采取不同的形式，例如，乘法形式（在该情况下，校正值可以被称为校正因 子），而在其他使用情形中也可以使用诸如加法形式或其它形式的其他组合。
[0009]通常图像数据被射束硬化损坏，这意味着射束的平均能量随着射束穿过对象而 "增长"。本文中提出利用校正因子来"调制"相位梯度数据g或小角度散射数据h，使得经调 制的投影数据形成射束硬化损坏函数的逆的近似。射束校正函数描述在给定射束的特定平 均能量的情况下i)由射束穿过的（对象中的）材料量与ii)衰减数据之间的函数关系。给定 衰减数据和平均能量，然后射束硬化损坏函数的逆是穿过的材料的量，并且经校正的投影 数据是对穿过的材料量的估计或近似。
[0010]在一个实施例中，校正因子是仅根据衰减数据来计算的，而不是根据相位梯度数 据或小角度散射数据。借助于替代函数I来用公式表示校正因子本身，所述替代函数I被认 为近似平均能量随射束穿过材料而增长的方式。平均能量增长表现被认为是缓慢而单调 的，这就是为什么在一个实施例中，使用多项式来对平均能量增长进行建模，尽管本文中也 设想其他适当的函数模型。多项式的次数优选是低的，即，次数在2到6之间，但也可以使用 更高的次数，诸如7-10或甚至更高。
[0011] 利用提出的方法，不需要明确知道X-射线谱，也不必知道探测器量子效率的能量 依赖性或被用于采集相位梯度数据的干涉仪的效率的能量依赖性。尽管该信息能够从实验 和理论流程中获得，但是提出的方法提供这些偶尔繁杂的过程以外的手段。换言之，提出的 方法是"经验性的"，由此，在实际的算法步骤中，本文不试图分开考虑对射束硬化效果有影 响的所有相关物理原因，而是至少主要相关物理原因被认为集结在一起并且由所述替代函 数捕获。本文中也假设，在多项式能够被用作适当的替代意义下，那些原因的组合效果足够 "低"。
[0012] 根据一个实施例，射束硬化校正方法包括校准步骤，其中，所述校准步骤包括以下 步骤：
[0013] 通过使用X射线源来采集体模本体的断层摄影校准图像数据；
[0014]通过将所述校准图像数据(其通常是射束硬化损坏的）拟合到体模本体的已知真 实数据来确定函数的一个或多个系数bk，其中，所述一个或多个系数使所述替代函数参数 化。所述断层摄影校准图像数据包括至少衰减数据和相位梯度数据或小角度散射数据中的 至少一个，每个关于体模本体。
[0015] 在一个实施例中，校准步骤包括根据衰减数据并且根据相位梯度数据或小角度散 射数据中的任一个来形成(各自的)混合图像数据。
[0016] 可以在采集要被成像的实际对象的断层摄影图像数据之前或之后执行对校准图 像数据的采集。在一个方面中，所述校准步骤是如本文提出的射束硬化校准方法的独立(方 法)部分，并且可以在关于(断层摄影的）对象图像数据的以上步骤之前的初步阶段中执行 所述校准步骤。
[0017] 根据一个实施例，拟合步骤基于最小二乘法，但是其他曲线拟合方法，诸如加权最 小二乘法。
[0018] 根据一个实施例，由将至少一个离散部分并入的材料形成体模本体，所述至少一 个离散部分具有不同于周围体模本体材料的密度的密度。
[0019] 根据一个实施例，所述离散部分由空气填充的腔来定义。
[0020] 根据一个实施例，所述成像装置为计算机断层摄影扫描器，所述计算机断层摄影 扫描器被配置为采集至少衰减数据，并且额外地采集相位梯度数据和/或小角度散射数据。
【附图说明】
[0021] 现在将参考以下附图来描述本发明的示范性实施例，其中：
[0022] 图1示出了成像布置；
[0023]图2示出了在根据图1的装置中使用的相位衬度成像装备；
[0024]图3示意性示出了差分数据的射束硬化损坏；
[0025]图4示出了用于射束硬化校正方法的流程图；并且
[0026]图5示出了跨体模本体的横截面的示意性表示。
【具体实施方式】
[0027] 参考图1，示出了根据一个实施例的成像系统。广义上，所述成像布置包括基于X射 线的CT扫描器IMA，以及用于控制所述扫描器IM的操作的工作站或操作台C0N。
[0028] 通用计算系统可以充当操作者控制台C0N，并且包括输出设备(诸如显示器Μ)以及 输入设备(诸如键盘、鼠标等）。驻留在控制台CON上的软件允许操作者控制系统頂A的操作， 例如，允许操作者通过选择预生成的成像协议直接或间接地选择成像参数。显示单元(诸如 监视器/屏幕)M通信地被耦合到控制台C0N，以辅助输入控制信息或查看扫描器的操作状态 或查看由扫描器供应的图像或查看由对所述供应的图像进行处理图像获得的图像。
[0029]用于在屏幕M上显示的重建图像的图像绘制是通过可视化器VS的，所述可视化器 VS被配置为接收图像数据和可视化信息来驱动控制台CON的视频卡以这样实现屏幕M上的 显示。可视化信息可以包括色彩值或灰度值画板，通过映射器将所述图像值映射到所述色 彩值或灰度值画板，以在期望范围内以期望彩色值或灰度值编码实现显示。
[0030] 扫描器IMA包括固定机架和旋转机架G，所述旋转机架由固定机架可旋转地支撑。 旋转机架104关于纵向ζ轴围绕检查区域旋转。检查区域被形成作为旋转机架G中的开口或 膛。
[0031] 受检体支撑体B(诸如卧榻)支撑检查区域中要被成像的受检体PAT或对象ΡΑΤ，并 且能够被用于在扫描之前、期间和/或之后关于x、y和/或ζ轴定位受检体或对象。受检体可 以是人类或动物患者，并且对象可以是物品或行李或其他非生物样本。在以下，对"对象 PAT"做出的引用仅用于任一情况。
[0032] 辐射源XR(诸如X射线管（"管"））由旋转机架104支撑，并且随着旋转机架G关于检 查区域旋转，并且经由焦斑发射穿过检查区域的辐射。
[0033]辐射射束以膛的等中心为中心，并且定义(扫描器的)通常圆形的视场FoV，以对横 向重建平面进行重建，所述横向重建平面的法线通常垂直于射束的中心射线，并且延伸通 过所述等中心。
[0034] (在适当的壳体中的）辐射敏感探测器阵列D被定位为跨检查区域与辐射源XR相 对。探测器阵列D包括一行或多行探测器像素 px，其探测穿过检查区域的辐射并且生成指示 探测到的辐射的电流或电压信号。可旋转机架的（并且因此至少X射线源的焦斑的）旋转受 到一个或多个控制器和/或一个或多个驱动系统(例如，电动机、耦合等)的影响。
[0035] 在成像运行期间，当扫描器在使用中时，在扫描对象PAT的至少部分期间，焦斑在 围绕膛B并且因此围绕其中的对象PAT的路径上的预定角度范围之上以给定角度频率进行 旋转(通常是弧形或完整圆形旋转）。对于每个旋转角Θ，探测器探测在以所述角度穿过受检 体或对象之后的由焦斑发射的辐射。在穿过受检体或对象期间，当被视为波而非射线时，辐 射经历衰减和辐射的特定相移。所述衰减与受检体或对象的局部密度成大致比例，并且相 移涉及材料的局部折射率的实部。每个探测器像素（与焦斑相对)接收特定量的光子能量， 并且如以上简要提及的通过发出对应的电信号来做出