CN103479377B - 一种校正医学成像设备的机械失准状态的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种校正医学成像设备的机械失准状态的方法和装置。其中，该方法包括：在一个设备模态下对空间模体进行扫描，生成所述空间模体的成像；利用所述空间模体的成像在图像坐标系的空间坐标信息，计算反映所述医学成像设备的机械失准状态的参数；根据计算得到的参数对医学成像设备进行校正；其中，所述参数包括：成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离，以及，成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴、Y轴和Z轴旋转的偏移角度。根据本发明实施例，不仅可以提高校正的工作效率，同时，还可以保证校正误差不会随机械失准状态的改变而改变，从而将校正误差控制在合理可信的范围内。

Description

一种校正医学成像设备的机械失准状态的方法和装置

技术领域

本发明涉及医学成像技术领域，特别是涉及一种校正医学成像设备的机械失准状态的方法和装置。

背景技术

由于单一设备模态的医学成像设备(如，单一的PET设备或单一的CT设备)仅能提供模体在单一设备模态下的医学图像(如，PET图像或CT图像)往往不能携带足够多的信息，因此，医学上常将模体在不同设备模态的多个医学图像通过图形融合技术而融合在一个图像上，以使得融合后的医学图像能够同时携带更丰富的信息。例如，以将PET(正电子发射计算机断层扫描)图像和CT(计算机X射线断层扫描)图像做融合为例，CT图像可以提供脏器的解剖结构信息，而PET图像可以提供脏器的新陈代谢功能信息，融合后的图像可以同时提供脏器的解剖结构信息以及新陈代谢功能信息。此外，CT图像还可以为PET图像提供用于衰减校正的数据。

当将在多个设备模态下的图像进行融合时必须要考虑被融合图像的空间一致性。多模态的医学成像设备的出现则大大降低了将多模态的医学图像进行融合的难度。多模态的医学成像设备就是将多个模态的医学成像设备集成在一台设备上，并共享一个扫描床。通过一次扫描患者，便可获得该患者在多个模态下的医学图像，扫描过程中患者无需移动，从而避免了因患者移动、患者多次摆位和扫描床差异等问题带来的空间不一致问题。

然而，多模态的医学成像设备虽然为一体机，但是，各模态的医学成像设备在空间上是各自独立的，并且，各自拥有独立的孔径，如果因设备的机械失准而导致扫描床的运动方向与医学成像设备的孔径轴向不一致，也会进一步影响到空间一致性。

目前，虽然现有技术提供了一些对机械失准状态进行校正的方法，但是，在校正的过程中需要采集多个模态下的医学图像，使校正的工作效率较低。另外，校正误差与机械失准状态的严重程度有关，当机械失准状态较严重时，校正误差就会变大，校正结果也将变得不可信。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种校正医学成像设备的机械失准状态的方法和装置，以提高校正的工作效率，同时，还可以保证校正误差不会随机械失准状态的改变而改变，从而将校正误差控制在合理可信的范围内。

本发明实施例公开了如下技术方案：

一种校正医学成像设备的机械失准状态的方法，包括：

在一个设备模态下对空间模体进行扫描，生成所述空间模体的成像；

利用所述空间模体的成像在图像坐标系的空间坐标信息，计算反映所述医学成像设备的机械失准状态的参数；

根据计算得到的参数对医学成像设备进行校正；

其中，所述参数包括：成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离，以及，成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴、Y轴和Z轴旋转的偏移角度。

优选的，当所述医学成像设备为PET、SPECT或MRI设备时，被扫描的空间模体包括：位于扫描床坐标系的Z轴上的Z向线性模体和位于扫描床坐标系的X轴上的X向线性模体；

则所述在一个设备模态下对空间模体进行扫描，生成所述空间模体的成像具体为：

在一个设备模态下，通过两个扫描床的床位对所述空间模体进行扫描，生成所述空间模体的两个床位成像，其中，至少通过一个床位对所述X向线性模体进行扫描。

进一步优选的，利用所述空间模体的成像在图像坐标系的空间坐标信息，具体通过如下方式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴和Y轴旋转的偏移角度：

计算Z向线性模体的第一床位成像和第二床位成像的空间直线；

按照关系式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}-x_{P1P}\\ y_{P2P}-y_{P1P}\\ z_{P2P}-z_{P1P}\end{array}\right]=A_1\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ D\end{array}\right]$ 计算A₁，根据A₁确定成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴和Y轴旋转的偏移角度；

其中，A₁为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X和Y轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P1P}\\ y_{P1P}\\ z_{P1P}\end{array}\right]$ 为位于所述Z向线性模体的第一床位成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}\\ y_{P2P}\\ z_{P2P}\end{array}\right]$ 为位于所述Z向线性模体的第二床位成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的空间坐标，且z_P1P＝z_P2P。

更进一步优选的，当扫描床坐标系到成像设备坐标系按照先后绕X、Y和Z轴的顺序旋转时，所述A为 $\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\γ}& -\sin \mathrm{\γ}& 0\\ \sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\γ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\β}& 0& \sin \mathrm{\β}\\ 0& 1& 0\\ -\sin \mathrm{\β}& 0& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}\\ 0& \sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right],$ 所述A₁为 $\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\β}& 0& \sin \mathrm{\β}\\ 0& 1& 0\\ -\sin \mathrm{\β}& 0& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}\\ 0& \sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right]\·$

进一步优选的，利用所述空间模体的成像在图像坐标系的空间坐标信息，具体通过如下方式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Z轴旋转的偏移角度：

计算Z向线性模体的第一床位成像和第二床位成像的空间直线；

按照关系式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}-x_{P1P}\\ y_{P2P}-y_{P1P}\\ z_{P2P}-z_{P1P}\end{array}\right]=A_1\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ D\end{array}\right]$ 计算A₁，再按照关系式 $\left[\begin{array}{c}{V}_x\\ V_y\\ V_z\end{array}\right]{=A}_2{A}_1\left[\begin{array}{c}1\\ 0\\ 0\end{array}\right]$ 计算A₂，根据A₂确定成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Z轴旋转的偏移角度；

其中，A₁为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X和Y轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵，A₂为当扫描床坐标系到成像设备坐标系绕Z轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵， $\left[\begin{array}{c}{V}_x\\ V_y\\ V_z\end{array}\right]$ 为所述X向线性模体的成像在图像坐标系的单位向量， $\left[\begin{array}{c}1\\ 0\\ 0\end{array}\right]$ 为扫描床坐标系中X轴上的单位向量， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P1P}\\ y_{P1P}\\ z_{P1P}\end{array}\right]$ 为位于所述Z向线性模体的第一床位成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}\\ y_{P2P}\\ z_{P2P}\end{array}\right]$ 为位于所述Z向线性模体的第二床位成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的空间坐标，且z_P1P=z_P2Q。

更进一步优选的，当扫描床坐标系到成像设备坐标系按照先后绕X、Y和Z轴的顺序旋转时，所述A为 $\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\γ}& -\sin \mathrm{\γ}& 0\\ \sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\γ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\β}& 0& \sin \mathrm{\β}\\ 0& 1& 0\\ -\sin \mathrm{\β}& 0& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}\\ 0& \sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right],$ 所述A₁为 $\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\β}& 0& \sin \mathrm{\β}\\ 0& 1& 0\\ -\sin \mathrm{\β}& 0& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}\\ 0& \sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right],$ A₂为 $\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\γ}& -\sin \mathrm{\γ}& 0\\ \sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\γ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right].$

进一步优选的，利用所述空间模体成像在图像坐标系的空间坐标信息，具体通过如下方式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离：

计算Z向线性模体的第二床位成像与X向线性模体的成像的空间直线；

根据所述Z向线性模体的第二床位成像与所述X向线性模体的成像的空间直线确定一个交点，所述交点在图像坐标系的空间坐标为成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离。

优选的，当所述医学成像设备为CT设备时，被扫描的空间模体包括：位于扫描床坐标系的X轴上的X向线性模体、位于扫描床坐标系的Y轴上的Y向线性模体和位于扫描床坐标系的Z轴上的Z向线性模体。

进一步优选的，利用所述空间模体的成像在图像坐标系的空间坐标信息，具体通过如下方式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系绕X轴旋转的偏移角度：

计算X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线；

构建关系式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmC}}\\ y_{\mathrm{PmC}}\\ z_{\mathrm{PmC}}\end{array}\right]=A\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmT}}\\ y_{\mathrm{PmT}}\\ z_{\mathrm{PmT}}\end{array}\right]$ 和 $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmI}}\\ y_{\mathrm{PmI}}\\ z_{\mathrm{PmI}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& -l/n\\ 0& 1& -m/n\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmC}}\\ y_{\mathrm{PmC}}\\ z_{\mathrm{PmC}}\end{array}\right];$

在位于所述X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线上选取点，并根据所选取点在图像坐标系的坐标以及所述关系式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴和Y轴旋转的偏移角度；

其中， $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmC}}\\ y_{\mathrm{PmC}}\\ z_{\mathrm{PmC}}\end{array}\right]$ 为Pm点在CT坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmT}}\\ y_{\mathrm{PmT}}\\ z_{\mathrm{PmT}}\end{array}\right]$ 为Pm点在扫描床坐标系的空间坐标，A为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X、Y轴和Z轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵， $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmI}}\\ y_{\mathrm{PmI}}\\ z_{\mathrm{PmI}}\end{array}\right]$ 为Pm点在图像坐标系中的空间坐标，扫描床坐标系中的Z向线性模体在CT坐标系的向量为(l，m，n)。

更进一步优选的，当扫描床坐标系到成像设备坐标系按照先后绕X、Y和Z轴的顺序旋转时，所述A为 $\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\γ}& -\sin \mathrm{\γ}& 0\\ \sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\γ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\β}& 0& \sin \mathrm{\β}\\ 0& 1& 0\\ -\sin \mathrm{\β}& 0& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}\\ 0& \sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right].$

更进一步优选的，所述在位于所述X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线上选取点，并根据所选取点在图像坐标系的坐标以及所述关系式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴旋转的偏移角度，具体包括：

选取所述Z向线性模体和Y向线性模体的成像的空间直线上的任意一点，以及选取X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点；

按照关系式α=arctg((z_P5I-z_P3I)／(y_P4I-y_P5I))计算成像设备坐标系到扫描床坐标系绕X轴旋转的角度；

其中，α为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕X轴旋转的角度，y_P5I和z_P5I分别为位于所述Z向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的Y轴和Z轴坐标，z_P3I为X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点在图像坐标系的Z轴坐标，y_P4I为位于Y向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的Y轴坐标，且，z_P5I=z_P4I，z_P4I为位于Y向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的Z轴坐标。

更进一步优选的，所述在位于所述X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线上选取点，并根据所选取点在图像坐标系的坐标以及所述关系式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕Y轴旋转的偏移角度，具体包括：

选取X向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线上的任意一点，以及选取X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点；

按照关系式β=arcsin((z_P3I-z_P2I)／(x_P1I-x_P2I))计算成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Y轴旋转的角度；

其中，β为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Y轴旋转的角度，z_P3I为X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点在图像坐标系的Z轴坐标，x_P2I和z_P2I分别为位于Z向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的X轴和Z轴坐标，x_P1I为位于X向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的X轴坐标，且z_P2I=z_P1I，z_P1I为位于X向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的Z轴坐标。

优选的，所述在位于所述X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线上选取点，并根据所选取点在图像坐标系的坐标以及所述关系式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕Y轴旋转的偏移角度，具体包括：

选取X向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线上的任意一点，以及选取X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点；

按照关系式β=arcsin((z_P3I-z_P2I)／(x_P1I-x_P2I))计算成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Y轴旋转的角度；

其中，β为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Y轴旋转的角度，z_P3I为X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点在图像坐标系的Z轴坐标，x_P2I和z_P2I分别为位于Z向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的X轴和Z轴坐标，x_P1I为位于X向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的X轴坐标，且z_P2I＝z_P1I，z_P1I为位于X向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的Z轴坐标。

优选的，所述在位于所述X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线上选取点，并根据所选取点在图像坐标系的坐标以及所述关系式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕Z轴旋转的偏移角度，具体包括：

选取X向线性模体的成像的空间直线上的任意一点，以及选取X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点；

按照关系式 $\mathrm{\γ}=\arcsin ((y_{P1I}-y_{P3I})/(\cos \mathrm{\β}\×\sqrt{{(x_{P1I}-x_{P3I})}^2+{(y_{P1I}-y_{P3I})}^2+{(z_{P1I}-z_{P3I})}^2}))$ 计算成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Z轴旋转的角度；

其中，γ为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Z轴旋转的角度，x_P3I、y_P3I和z_P3I分别为X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点在图像坐标系的X轴、Y轴和Z轴坐标，x_P1I、y_P1I和z_P1I分别为位于X向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的X轴、Y轴和Z轴坐标，cosβ为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Y轴旋转的角度余弦值。

优选的，所述在位于所述X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线上选取点，并根据所选取点在图像坐标系的坐标以及所述关系式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕Z轴旋转的偏移角度，具体包括：

选取X向线性模体的成像的空间直线上的任意一点，以及选取X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点；

按照关系式 $\mathrm{\γ}=\arcsin ((y_{P1I}-y_{P3I})/(\cos \mathrm{\β}\×\sqrt{{(x_{P1I}-x_{P3I})}^2+{(y_{P1I}-y_{P3I})}^2+{(z_{P1I}-z_{P3I})}^2}))$ 计算成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Z轴旋转的角度；

其中，γ为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Z轴旋转的角度，x_P3I、y_P3I和z_P3I分别为X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点在图像坐标系的X轴、Y轴和Z轴坐标，x_P1I、y_P1I和z_P1I分别为位于X向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的X轴、Y轴和Z轴坐标，COSβ为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Y轴旋转的角度余弦值。

优选的，利用所述空间模体关于所述一个设备模态的成像在图像坐标系的空间坐标信息，具体通过如下方式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离：

计算所述空间模体中的X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线；

根据所述空间模体中的X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线确定一个交点，所述交点的空间坐标为成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离。

一种校正医学成像设备的机械失准状态的装置，包括：

图像生成单元，用于在一个设备模态下对空间模体进行扫描，生成所述空间模体的成像；

参数计算单元，用于利用所述空间模体的成像在图像坐标系的空间坐标信息，计算反映所述医学成像设备的机械失准状态的参数；

校正单元，用于根据计算得到的参数对医学成像设备进行校正；

其中，所述参数包括：成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离，以及，成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴、Y轴和Z轴旋转的偏移角度。

优选的，当所述医学成像设备为PET、SPECT或MRI设备日寸，被扫描的空间模体包括：位于扫描床坐标系的Z轴上的Z向线性模体和位于扫描床坐标系的X轴上的X向线性模体；

所述图像生成单元，具体用于在一个设备模态下，通过两个扫描床的床位对所述空间模体进行扫描，生成所述空间模体的两个床位成像，其中，至少通过一个床位对所述X向线性模体进行扫描。

优选的，所述参数计算单元包括：

空间直线第一计算子单元，用于计算Z向线性模体的第一床位成像和第二床位成像的空间直线；

偏移角度第一确定子单元，用于按照关系式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}-x_{P1P}\\ y_{P2P}-y_{P1P}\\ z_{P2P}-z_{P1P}\end{array}\right]=A_1\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ D\end{array}\right]$ 计算A₁，根据A₁确定成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴和Y轴旋转的偏移角度；

其中，A₁为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X和Y轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P1P}\\ y_{P1P}\\ z_{P1P}\end{array}\right]$ 勾位于所述z向线性模体的第一床位成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}\\ y_{P2P}\\ z_{P2P}\end{array}\right]$ 为位于所述Z向线性模体的第二床位成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的空间坐标，且z_P1P＝z_P2P。

优选的，所述参数计算单元包括：

空间直线第一计算子单元，用于计算Z向线性模体的第一床位成像和第二床位成像的空间直线；

偏移角度第二确定子单元，用于按照关系式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}-x_{P1P}\\ y_{P2P}-y_{P1P}\\ z_{P2P}-z_{P1P}\end{array}\right]=A_1\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ D\end{array}\right]$ 计算A₁，按照关系式 $\left[\begin{array}{c}{V}_x\\ V_y\\ V_z\end{array}\right]=A_2{A}_1\left[\begin{array}{c}1\\ 0\\ 0\end{array}\right]$ 计算A₂，根据A₂确定成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Z轴旋转的偏移角度；

其中，A₁为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X和Y轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵，A₂为当扫描床坐标系到成像设备坐标系绕Z轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵， $\left[\begin{array}{c}{V}_x\\ V_y\\ V_z\end{array}\right]$ 为所述X向线性模体的成像在图像坐标系的单位向量， $\left[\begin{array}{c}1\\ 0\\ 0\end{array}\right]$ 为扫描床坐标系中X轴上的单位向量， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P1P}\\ y_{P1P}\\ z_{P1P}\end{array}\right]$ 为位于所述Z向线性模体的第一床位成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}\\ y_{P2P}\\ z_{P2P}\end{array}\right]$ 为位于所述Z向线性模体的第二床位成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的空间坐标，且z_P1P＝z_P2Q。

优选的，所述参数计算单元包括：

空间直线第二计算子单元，用于计算所述Z向线性模体的第二床位成像与X向线性模体的成像的空间直线；

偏移距离第一确定子单元，用于根据所述Z向线性模体的第二床位成像与所述X向线性模体的成像的空间直线确定一个交点，所述交点在图像坐标系的空间坐标为成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离。

优选的，当所述医学成像设备为CT设备时，被扫描的空间模体包括：位于扫描床坐标系的X轴上的X向线性模体、位于扫描床坐标系的Y轴上的Y向线性模体和位于扫描床坐标系的Z轴上的Z向线性模体。

优选的，所述参数计算单元包括：

空间直线第三计算子单元，用于计算X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线；

关系式构建子单元，用于构建关系式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmC}}\\ y_{\mathrm{PmC}}\\ z_{\mathrm{PmC}}\end{array}\right]=A\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmT}}\\ y_{\mathrm{PmT}}\\ z_{\mathrm{PmT}}\end{array}\right]$ 和 $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmI}}\\ y_{\mathrm{PmI}}\\ z_{\mathrm{PmI}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& -l/n\\ 0& 1& -m/n\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmC}}\\ y_{\mathrm{PmC}}\\ z_{\mathrm{PmC}}\end{array}\right];$

偏移角度计算子单元，用于在位于所述X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线上选取点，并根据所选取点在图像坐标系的坐标以及所述关系式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴和Y轴旋转的偏移角度；

其中， $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmC}}\\ y_{\mathrm{PmC}}\\ z_{\mathrm{PmC}}\end{array}\right]$ 为Pm点在CT坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmT}}\\ y_{\mathrm{PmT}}\\ z_{\mathrm{PmT}}\end{array}\right]$ 为Pm点在扫描床坐标系的空间坐标，A为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X、Y轴和Z轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵， $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmI}}\\ y_{\mathrm{PmI}}\\ z_{\mathrm{PmI}}\end{array}\right]$ 为Pm点在图像坐标系中的空间坐标，扫描床坐标系中的Z向线性模体在CT坐标系的向量为(l，m，n)。

优选的，当扫描床坐标系到成像设备坐标系按照先后绕X、Y和Z轴的顺序旋转时，所述A为 $\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\γ}& -\sin \mathrm{\γ}& 0\\ \sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\γ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]$ $\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}\\ 0& \sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right].$

由上述实施例可以看出，与现有技术相比，本发明的优点如下：

当校正一个模态的成像设备与扫描床之间的机械失准状态时，只需用到这个模态的图像在图像坐标系的空间坐标信息，不需要其他模态图像的辅助，提高了整个校正过程的工作效率。

另外，通过测试的实验数据还可发现，校正误差不会随机械失准状态的改变而改变，从而将校正误差控制在合理可信的范围内。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一揭示的一种校正医学成像设备的机械失准状态的方法的流程图；

图2为本发明中扫描床坐标系与成像设备坐标系的方向规定示意图；

图3为本发明中扫描床坐标系与成像设备坐标系的一种机械失准状态示意图；

图4为本发明实施例二揭示的一种校正医学成像设备的机械失准状态的方法的流程图；

图5-1为本发明中当扫描床坐标系与PET坐标系在空间上一致时，空间模体关于PET设备模态的两个床位成像的拼合图像示意图；

图5-2为本发明中当扫描床坐标系与PET坐标系在空间上不一致时，空间模体关于PET设备模态的两个床位成像的拼合图像示意图；

图6为本发明实施例三揭示的一种校正医学成像设备的机械失准状态的方法的流程图；

图7-1为本发明中当扫描床坐标系与CT坐标系在空间上一致时，空间模体关于CT设备模态的成像示意图；

图7-2为本发明中当扫描床坐标系与CT坐标系在空间上不一致时，空间模体关于CT设备模态的成像示意图；

图8为本发明实施例四揭示的一种校正医学成像设备的机械失准状态的装置的结构图；

图9为本发明中参数计算单元的一个结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了校正医学成像设备的机械失准状态的方法和装置。只需要采集某一个空间模体关于一个设备模态的医学成像，并利用该医学成像在图像坐标系的空间坐标信息，计算出反映医学成像设备的机械失准状态的参数，即，计算出成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离，以及，成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴、Y轴和Z轴旋转的偏移角度。

另外，本发明的技术方案可以应用于单模态的医学成像设备上，包括多模态的医学成像设备中的任意一个模态的医学成像设备上，也可以应用在多模态的医学成像设备上。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

实施例一

请参阅图1，其为本发明实施例一揭示的一种校正医学成像设备的机械失准状态的方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤101：在一个设备模态下对空间模体进行扫描，生成所述空间模体的成像；

步骤102：利用所述空间模体的成像在图像坐标系的空间坐标信息，计算反映所述医学成像设备的机械失准状态的参数；

其中，反映所述医学成像设备的机械失准状态的参数包括：成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离，以及，成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴、Y轴和Z轴旋转的偏移角度。

如图2所示，对扫描床坐标系的方向规定如下：扫描床向成像设备运动的方向为Z轴正向，与扫描床的床面平行且与Z轴垂直的方向为X轴正向，Y轴正向与X轴和Z轴正向形成右手坐标系。对成像设备坐标系的方向规定如下：X轴正向为径向FOV水平向右的指向，Y轴方向为径向FOV垂直向下的指向，Z轴正向与径向FOV的法方向平行，并且，X轴、Y轴和Z轴构成右手坐标系，坐标原点为成像设备视野的中心。

一旦因机械失准就会导致扫描床坐标系与成像设备坐标系之间出现空间不一致，例如，当将扫描床坐标系和成像设备坐标系投影到XOZ平面时，通过图3可见，扫描床坐标系与成像设备坐标系之间在X轴方向的偏移距离为X_P，扫描床坐标系与成像设备坐标系之间在Z轴方向的偏移距离为Z_P，扫描床坐标系与成像设备坐标系之间在绕Y轴旋转的偏移角度为β_P。

步骤103：利用计算得到的参数对医学成像设备进行校正。

由上述实施例可以看出，与现有技术相比，本发明的优点如下：

当校正一个模态的成像设备与扫描床之间的机械失准状态时，只需用到这个模态的图像在图像坐标系的空间坐标信息，不需要其他模态图像的辅助，提高了整个校正过程的工作效率。

另外，通过测试的实验数据还可发现，校正误差不会随机械失准状态的改变而改变，从而将校正误差控制在合理可信的范围内。

实施例二

当医学成像设备为PET、SPECT或MRI设备时，由于这三种医学成像设备都需要通过在不同的床位扫描空间模体形成图像，并且，当因机械失准而导致扫描床坐标系与成像设备坐标系之间出现空间不一致时，空间模体关于这三种模态的成像在形状上并不会发生扭曲变形，进而可以采用相同的方式来校正这三种设备与扫描床之间的机械失准状态。

如图4所示，其为本发明实施例二揭示的一种校正医学成像设备的机械失准状态的方法的流程图，该方法以PET设备为例，SPECT设备和MRI设备的校正方法可以同理参考。具体的，该校正方法包括如下步骤：

步骤401：在PET设备模态下，通过两个扫描床的床位对空间模体进行扫描，生成该空间模体关于PET设备模态的两个床位成像，其中，空间模体包括位于扫描床坐标系的Z轴上的Z向线性模体和位于扫描床坐标系的X轴上的X向线性模体，至少通过一个床位对X向线性模体进行扫描；

如图5所示，图5为该空间模体关于PET设备模态的两个床位成像的拼合图像(位于XOZ平面的拼合图像)。当扫描床坐标系与PET坐标系在空间上一致时，如图5-1所示，1所指的是Z向线性模体的拼合图像，2所指的是X向线性模体的拼合图像。当扫描床坐标系与PET坐标系在空间上不一致时，如图5-2所示，1所指的是当扫描床位于第一床位时，Z向线性模体的第一床位成像，1’所指的是当扫描床位于第二床位时，Z向线性模体的第二床位成像，2所指的是X向线性模体的拼合图像。

步骤402：计算Z向线性模体的第一床位成像和第二床位成像的空间直线；

步骤403：按照关系式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}-x_{P1P}\\ y_{P2P}-x_{P1P}\\ z_{P2P}-z_{P1P}\end{array}\right]=A_1\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ D\end{array}\right]$ 计算A₁，根据A₁确定成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴和Y轴旋转的偏移角度；

根据医学成像设备的机械失准状态，存在如下两个关系式：

$\left[\begin{array}{c}{x}_{P1P}\\ y_{P1P}\\ z_{P1P}\end{array}\right]=A\left[\begin{array}{c}{x}_{P1T}\\ y_{P1T}\\ z_{P1T}\end{array}\right]+C$

$\left[\begin{array}{c}{x}_{{P1}^{\′}P}\\ y_{{P1}^{\′}P}\\ z_{{P1}^{\′}P}\end{array}\right]=A\left[\begin{array}{c}{x}_{{P1}^{\′}T}\\ y_{{P1}^{\′}T}\\ z_{{P1}^{\′}T}\end{array}\right]+C$

其中， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P1T}\\ y_{P1T}\\ z_{P1T}\end{array}\right]$ 为当扫描床位于第一床位时，Z向线性模体上的任意一点在扫描床坐标系的空间坐标(如，当扫描床位于第一床位时，Z向线性模体上的M点在扫描床坐标系的空间坐标)， $\left[\begin{array}{c}{x}_{{P1}^{\′}T}\\ y_{{P1}^{\′}T}\\ z_{{P1}^{\′}T}\end{array}\right]$ 为当扫描床位于第二床位时，Z向线性模体上的所述任意一点在扫描床坐标系的空间坐标(即，当扫描床沿扫描床的Z轴方向从第一床位运动到第二床位时，Z向线性模体上的M点在扫描床坐标系的空间坐标，显然，x_P1T=x_P1′T，y_P1T=y_P1′T，z_P1T+D=z_P1′T，D为第一床位与第二床位之间的距离)，A为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X、Y和Z轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵，C为成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P1P}\\ y_{P1P}\\ z_{P1P}\end{array}\right]$ 为位于Z向线性模体的第一床位成像的空间直线上的所述任意一点在图像坐标系的空间坐标(即，当扫描床位于第一床位时，M点的成像在图像坐标系的空间坐标)， $\left[\begin{array}{c}{x}_{{P1}^{\′}P}\\ y_{{P1}^{\′}P}\\ z_{{P1}^{\′}P}\end{array}\right]$ 为位于Z向线性模体的第二床位成像的空间直线上的所述任意一点在图像坐标系的空间坐标(即，当扫描床从第一床位运动到第二床位时，M点的成像在图像坐标系的空间坐标)。

将上述两个关系式求差，可得到 $\left[\begin{array}{c}{x}_{{P1}^{\′}P}-x_{P1P}\\ y_{{P1}^{\′}P}-y_{P1P}\\ z_{{P1}^{\′}P}-z_{P1P}\end{array}\right]=A\left[\begin{array}{c}{x}_{{P1}^{\′}T}-x_{P1T}\\ y_{{P1}^{\′}T}-y_{P1T}\\ z_{{P1}^{\′}T}-z_{P1T}\end{array}\right]=A\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ D\end{array}\right],$ D为第一床位与第二床位之间的距离。

当从位于Z向线性模体的第一床位成像的空间直线上任意选取一点作为M时， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P1P}\\ y_{P1P}\\ z_{P1P}\end{array}\right]$ 即为已知量，由于我们无法获知当扫描床位于第二床位时，该M点的成像在图像坐标系中的空间坐标，因此， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P{1}^{\′}P}\\ y_{P{1}^{\′}P}\\ z_{P{1}^{\′}P}\end{array}\right]$ 即为未知量。将 $\left[\begin{array}{c}{x}_{P{1}^{\′}P}\\ y_{P{1}^{\′}P}\\ z_{P{1}^{\′}P}\end{array}\right]$ 近似为 $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}\\ y_{P2P}\\ z_{P2P}\end{array}\right],$ 使z_P2P=z_P1′P(即，在Z向线性模体的第二床位成像的空间直线上选取一个N点，使N点与M点在图像坐标系的Z轴坐标相同)，进而，将当M点位于Z向线性模体的第二床位成像的空间直线上时，其在图像坐标系中的空间坐标近似为N点在图像坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}\\ y_{P2P}\\ z_{P2P}\end{array}\right]$ 为已知量。

再将成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕Z轴旋转的偏移角度近似为零，可进一步得到 $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}-x_{P1P}\\ y_{P2P}-y_{P1P}\\ z_{P2P}-z_{P1P}\end{array}\right]=A_1\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ D\end{array}\right],$ A₁为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X和Y轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵。

由于在该关系式中，只有A₁为未知量，因此，可计算获得A₁，根据A₁就可以确定成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴和Y轴旋转的偏移角度。

例如，当扫描床坐标系到成像设备坐标系按照先后绕X、Y和Z轴的顺序旋转时，A为 $\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\γ}& -\sin \mathrm{\γ}& 0\\ \sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\γ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\β}& 0& \sin \mathrm{\β}\\ 0& 1& 0\\ -\sin \mathrm{\β}& 0& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}\\ 0& \sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right],$ A₁为 $\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\β}& 0& \sin \mathrm{\β}\\ 0& 1& 0\\ -\sin \mathrm{\β}& 0& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}\\ 0& \sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right].$

根据上述表达式可得：

$\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}-x_{P1P}\\ y_{P2P}-y_{P1P}\\ z_{P2Q}-z_{P1P}\end{array}\right]=A_1\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ D\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\β}& 0& \sin \mathrm{\β}\\ 0& 1& 0\\ -\sin \mathrm{\β}& 0& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}\\ 0& \sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ D\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\β}& \sin \mathrm{\β}\sin \mathrm{\α}& \sin \mathrm{\β}\cos \mathrm{\α}\\ 0& \cos \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}\\ -\sin \mathrm{\β}& \cos \mathrm{\β}\sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\β}\cos \mathrm{\α}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ D\end{array}\right]$

从而可计算获得α和β。

步骤404：再按照关系式 $\left[\begin{array}{c}{V}_x\\ V_y\\ V_z\end{array}\right]=A_2{A}_1\left[\begin{array}{c}1\\ 0\\ 0\end{array}\right]$ 计算A₂，根据A₂确定成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Z轴旋转的偏移角度；

根据医学成像设备的机械失准状态，存在如下关系式：

$\left[\begin{array}{c}{V}_x\\ V_y\\ V_z\end{array}\right]=A\left[\begin{array}{c}1\\ 0\\ 0\end{array}\right]$

其中， $\left[\begin{array}{c}1\\ 0\\ 0\end{array}\right]$ 为扫描床坐标系中X轴上的单位向量， $\left[\begin{array}{c}{V}_x\\ V_y\\ V_z\end{array}\right]$ 为所述X向线性模体的成像在图像坐标系的单位向量(其为已知量)，A为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X、Y和Z轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵。

将A拆分为A₁和A₂，得到 $\left[\begin{array}{c}{V}_x\\ V_y\\ V_z\end{array}\right]=A_2{A}_1\left[\begin{array}{c}1\\ 0\\ 0\end{array}\right],$ 其中，A₁为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X和Y轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵，A₂为当扫描床坐标系到成像设备坐标系绕Z轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵。

先按照关系式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}-x_{P1P}\\ y_{P2P}-y_{P1P}\\ z_{P2P}-z_{P1P}\end{array}\right]=A_1\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ D\end{array}\right],$ 计算A₁，再将计算得到的A₁代入到 $\left[\begin{array}{c}{V}_x\\ V_y\\ V_z\end{array}\right]=A_2{A}_1\left[\begin{array}{c}1\\ 0\\ 0\end{array}\right]$ 中，由于该关系式中只有A₂是未知量，因此，可计算得到A₂，根据A₂进一步确定成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Z轴旋转的偏移角度。

例如，当扫描床坐标系到成像设备坐标系按照先后绕X、Y和Z轴的顺序旋转时，A为 $\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\γ}& -\sin \mathrm{\γ}& 0\\ \sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\γ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\β}& 0& \sin \mathrm{\β}\\ 0& 1& 0\\ -\sin \mathrm{\β}& 0& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}\\ 0& \sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right],$ A₁为 $\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\β}& 0& \sin \mathrm{\β}\\ 0& 1& 0\\ -\sin \mathrm{\β}& 0& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}\\ 0& \sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right],$ A₂为 $\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\γ}& -\sin \mathrm{\γ}& 0\\ \sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\γ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right].$

步骤405：计算Z向线性模体的第二床位成像与X向线性模体的成像的空间直线；

步骤406：根据所述Z向线性模体的第二床位成像与所述X向线性模体的成像的空间直线确定一个交点，所述交点在图像坐标系的空间坐标为成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离。

由于Z向线性模体和X向线性模体的交点定义为扫描床坐标系的原点，当成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向各自偏移一定的距离后，该扫描床坐标系的原点在图像坐标系即为由Z向线性模体的第二床位成像与X向线性模体的成像的空间直线所确定的交点。因此，该交点在图像坐标系的空间坐标为成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离。

由上述实施例可以看出，与现有技术相比，本发明的优点如下：

当校正一个模态的成像设备与扫描床之间的机械失准状态时，只需用到这个模态的图像在图像坐标系的空间坐标信息，不需要其他模态图像的辅助，提高了整个校正过程的工作效率。

另外，通过测试的实验数据还可发现，校正误差不会随机械失准状态的改变而改变，从而将校正误差控制在合理可信的范围内。

实施例三

如果医学成像设备为CT设备，该医学成像设备不需要通过在不同的床位扫描空间模体形成图像，其只需要对空间模体进行一次扫描即可形成图像。并且，当由于因机械失准而导致扫描床坐标系与成像设备坐标系之间出现空间不一致时，空间模体关于该模态的成像在形状上还会发生扭曲变形。

如图6所示，其为本发明实施例三揭示的一种校正医学成像设备的机械失准状态的方法的流程图，该方法应用于CT设备中。具体的，该校正方法包括如下步骤：

步骤601：在CT设备模态下，对空间模体进行扫描，生成该空间模体关于CT设备模态的成像，其中，空间模体包括位于扫描床坐标系的X轴上的X向线性模体、位于扫描床坐标系的Y轴上的Y向线性模体和位于扫描床坐标系的Z轴上的Z向线性模体；

如图7所示，图7为该空间模体关于CT设备模态的成像(位于XOZ平面的图像)。1所指的是Z向线性模体的成像，2所指的是X向线性模体的成像。当扫描床坐标系与CT坐标系在空间上一致时，如图7-1所示。当扫描床坐标系与CT坐标系在空间上不一致时，如图7-2所示，从图7-2可见，受到机械失准状态的影响，X向线性模体的成像与Z向线性模体的成像在形状上已经发生了扭曲，由原来的垂直位置关系已扭曲为如图7-2所示的位置关系。

步骤602：计算X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线；

步骤603：构建关系式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmC}}\\ y_{\mathrm{PmC}}\\ z_{\mathrm{PmC}}\end{array}\right]=A\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmT}}\\ y_{\mathrm{PmT}}\\ z_{\mathrm{PmT}}\end{array}\right]$ 和 $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmI}}\\ y_{\mathrm{PmI}}\\ z_{\mathrm{PmI}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& -l/n\\ 0& 1& -m/n\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmC}}\\ y_{\mathrm{PmC}}\\ z_{\mathrm{PmC}}\end{array}\right];$

步骤604：在位于所述X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线上选取点，并根据所选取点在图像坐标系的坐标以及所述关系式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴和Y轴旋转的偏移角度；

其中， $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmC}}\\ y_{\mathrm{PmC}}\\ z_{\mathrm{PmC}}\end{array}\right]$ 为Pm点在CT坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmT}}\\ y_{\mathrm{PmT}}\\ z_{\mathrm{PmT}}\end{array}\right]$ 为Pm点在扫描床坐标系的空间坐标，A为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X、Y轴和Z轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵， $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmI}}\\ y_{\mathrm{PmI}}\\ z_{\mathrm{PmI}}\end{array}\right]$ 为Pm点在图像坐标系中的空间坐标，扫描床坐标系中的Z向线性模体在CT坐标系的向量为(l，m，n)。

例如，根据CT成像设备的机械失准状态，存在如下三个关系式：

$\left[\begin{array}{c}{x}_{P3C}\\ y_{P3C}\\ z_{P3C}\end{array}\right]=A\left[\begin{array}{c}{x}_{P3T}\\ y_{P3T}\\ z_{P3T}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{C}_x\\ C_y\\ C_z\end{array}\right]---\left(1\right)$

$\left[\begin{array}{c}{x}_{P4C}\\ y_{P4C}\\ z_{P4C}\end{array}\right]=A\left[\begin{array}{c}{x}_{P4T}\\ y_{P4T}\\ z_{P4T}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{C}_x\\ C_y\\ C_z\end{array}\right]---\left(2\right)$

$\left[\begin{array}{c}{x}_{P5C}\\ y_{P5C}\\ z_{P5C}\end{array}\right]=A\left[\begin{array}{c}{x}_{P5T}\\ y_{P5T}\\ z_{P5T}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{C}_x\\ C_y\\ C_z\end{array}\right]---\left(3\right)$

其中， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P3T}\\ y_{P3T}\\ z_{P3T}\end{array}\right]$ 为X向线性模体、Y向线性模体与Z向线性模体所在直线的交点(即，将该交点定为P3点)在扫描床坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P4T}\\ y_{P4T}\\ z_{P4T}\end{array}\right]$ 为Y向线性模体上的任意一点在扫描床坐标系的空间坐标(如，Y向线性模体上的P4点在扫描床坐标系的空间坐标)， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P5T}\\ y_{P5T}\\ z_{P5T}\end{array}\right]$ 为Z向线性模体上的任意一点在扫描床坐标系的空间坐标(如，Z向线性模体上的P5点在扫描床坐标系的空间坐标)，A为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X、Y和Z轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵， $\left[\begin{array}{c}{C}_x\\ C_y\\ C_z\end{array}\right]$ 为成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P3C}\\ y_{P3C}\\ z_{P3C}\end{array}\right]$ 为P3点在CT坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P4C}\\ y_{P4C}\\ z_{P4C}\end{array}\right]$ 为P4点在CT坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P5C}\\ y_{P5C}\\ z_{P5C}\end{array}\right]$ 为P5点在CT坐标系的空间坐标，且满足z_P4P=z_P5P。

根据所选取的P3点、P4点和P5点的特点，其在扫描床坐标系的空间坐标满足如下关系：

x_P3T＝x_P4T＝x_P5T；

y_P3T=y_P5T   (4)

z_P3T=z_P4T

其在CT坐标系的空间坐标满足如下关系：

z_P4C=z_P5C   (5)

根据关系式(2)和(3)可得：

z_P4C=C_z+-sinβx_P4T+cosβsinαy_P4T+cosβcosαz_P4T   (6)

z_P5C=C_z+-sinβx_P5T+cosβsinαy_P5T+cosβcosαz_P5T   (7)

根据关系式(4)中的关系，关系式(6)和关系式(7)变型为：

z_P4C=C_z+-sinβx_P3T+cosβsinαy_P4T+cosβcosαz_P3Tz_P5C＝C_z+-sinβx_P3T+cosβsinαy_P3T+cosβcosαz_P5T   (8)

再根据关系式(5)，关系式(8)变型为：

cosα(z_P5C-z_P3C)=sinα(y_P4T-x_P3T)   (9)

即，

tgα=(z_P5C-z_P3C)/(y_P4T-y_P3T)=(z_P5C-z_P3C)/(y_P4T-y_P5T)   (10)

再根据：

y_P4T=(sinαsinβcosγ-cosαsinγ)(x_P4C-C_x)+(sinαsinβcosγ+cosαcosγ)(y_P4C-C_y)+sinαsinβ(z_P4C-C_z)

y_P5T＝(sinαsinβcosγ-cosαsinγ)(x_P5C-C_x)+(sinαsinβcosγ+cosαcosγ)(y_P5C-C_y)+sinαsinβ(z_P5C-C_z)

可获得：

y_P4T-y_P5T=(sinαsinβcosγ-cosαsinγ)(x_P4C-x_P5C)+(sinαsinβcosγ+cosαcosγ)(y_P4C-y_P5C)+sinαsinβ(z_P4C-z_P5C)

当α，β，γ很小时，y_P4T-y_P5T≈y_P4C-y_P5C   (11)

将关系式(11)代入到(10)中，可得：

tgα=(z_P5C-z_P3C)/(y_P4T-y_P5T)≈(z_P5C-z_P3C)/(y_P4C-y_P5C)   (12)

由于对于CT成像设备而言，当由于因机械失准而导致扫描床坐标系与成像设备坐标系之间出现空间不一致时，空间模体关于该模态的成像在形状上还会发生扭曲变形，因此，空间模体的成像在CT坐标系的空间坐标与在图像坐标系的坐标是不同的，需要将上述在CT坐标系的空间坐标转换为在图像坐标系的坐标。

设扫描床坐标系中的Z向线性模体在CT坐标系的向量为(l，m，n)，则位于CT坐标系下的空间坐标(x_c，y_c，z_c)在图像坐标系中的空间坐标为(x_I，y_I，z_I)，且两个空间坐标之间满足如下关系：

$\left[\begin{array}{c}{x}_I\\ y_I\\ z_I\end{array}\right]=\begin{array}{c}\left[\begin{array}{ccc}1& 0& -l/n\\ 0& 1& -m/n\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\end{array}\left[\begin{array}{c}{x}_c\\ y_c\\ z_c\end{array}\right]---\left(13\right)$

根据关系式(5)和(13)，关系式(12)可变型为：

tgα≈(z_P5C-z_P3C)/(y_P4C-y_P5C)

＝(z_P5I-z_P3I)/((y_P4I+(m/n)z_P4C)-(y_P5I+(m/n)z_P5C))＝(z_P5I-z_P3I)/(y_P4I-y_P5I)

α＝arctg((z_P5I-z_P3I)/(y_P4I-y_P5I))

其中，α为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕X轴旋转的角度，y_P5I和z_P5I分别为位于所述Z向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的Y轴和Z轴坐标，z_P3I为X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点在图像坐标系的Z轴坐标，y_P4I为位于Y向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的Y轴坐标，且，z_P5I＝z_P4I，z_P4I为位于Y向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的Z轴坐标。

同理，根据CT成像设备的机械失准状态，存在如下三个关系式：

$\left[\begin{array}{c}{x}_{P1C}\\ y_{P1C}\\ z_{P1C}\end{array}\right]=A\left[\begin{array}{c}{x}_{P1T}\\ y_{P1T}\\ z_{P1T}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{C}_x\\ C_y\\ C_z\end{array}\right]---{\left(1\right)}^{\′}$

$\left[\begin{array}{c}{x}_{P2C}\\ y_{P2C}\\ z_{P2C}\end{array}\right]=A\left[\begin{array}{c}{x}_{P2T}\\ y_{P2T}\\ z_{P2T}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{C}_x\\ C_y\\ C_z\end{array}\right]---{\left(2\right)}^{\′}$

$\left[\begin{array}{c}{x}_{P3C}\\ y_{P3C}\\ z_{P3C}\end{array}\right]=A\left[\begin{array}{c}{x}_{P3T}\\ y_{P3T}\\ z_{P3T}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{C}_x\\ C_y\\ C_z\end{array}\right]---{\left(3\right)}^{\′}$

其中， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P3T}\\ y_{P3T}\\ z_{P3T}\end{array}\right]$ 为X向线性模体、Y向线性模体与Z向线性模体所在直线的交点(即，将该交点定为P3点)在扫描床坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P1T}\\ y_{P1T}\\ z_{P1T}\end{array}\right]$ 为X向线性模体上的任意一点在扫描床坐标系的空间坐标(如，X向线性模体上的P1点在扫描床坐标系的空间坐标)， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2T}\\ y_{P2T}\\ z_{P2T}\end{array}\right]$ 为Z向线性模体上的任意一点在扫描床坐标系的空间坐标(如，Z向线性模体上的P2点在扫描床坐标的空间坐标)，A为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X、Y和Z轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵， $\left[\begin{array}{c}{C}_x\\ C_y\\ C_z\end{array}\right]$ 为成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P3C}\\ y_{P3C}\\ z_{P3C}\end{array}\right]$ 为P3点在CT坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P1C}\\ y_{P1C}\\ z_{P1C}\end{array}\right]$ 为P1点在CT坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2C}\\ y_{P2C}\\ z_{P2C}\end{array}\right]$ 为P2点在CT坐标系的空间坐标，且满足z_P1P＝z_P2P。

根据所选取的P1点、P2点和P3点的特点，其在扫描床坐标系的空间坐标满足如下关系：

x_P2T＝x_P3T

y_P1T＝y_P2T＝y_P3T    (4)′

z_P3T＝z_P1T

其在CT坐标系的空间坐标满足如下关系：

z_P1C＝z_P2C    (5)’

根据关系式(1)’和(3)’可得，

z_P1C＝C_z+-sinβx_P1T+cosβsinαy_P1T+cosβcosαz_P1T    (6)’

z_P3C＝C_z+-sinβx_P3T+cosβsinαy_P3T+cosβcosαz_P3T    (7)’

根据关系式(4)’中的关系，关系式(6)’变型为：

z_P1C＝C_z+-sinβx_P1T+cosβsinαy_P3T+cosβcosαz_P3T    (8)’

关系式(7)’与关系式(8)’相减，可得：

z_P3C-z_P1C＝-sinβ(x_P3T-x_P1T)    (9)’

根据关系式(4)’和(5)’中的关系，关系式(9)’可变型为：

sinβ＝(z_P3C-z_P1C)/(x_P1T-x_P3T)＝(z_P3C-z_P2C)/(x_P1T-x_P2T)    (10)’

再根据

x_P1T＝cosβcosγ(x_P1C-C_x)+cosβsinγ(y_P1C-C_y)-sinβ(z_P1C-C_z)

x_P2T＝cosβcosγ(x_P2C-C_x)+cosβsinγ(y_P2C-C_y)-sinβ(z_P2C-C_z)

可获得：

x_P1T-x_P2T＝cosβcosγ(x_P1C-x_P2C)+cosβsinγ(y_P1C-y_P2C)-sinβ(z_P1C-z_P2C)

当β，γ很小时，x_P1T-x_P2T≈x_P1C-x_P2C    (11)’

将关系式(11)’代入到(10)’中，可得：

sinβ＝(z_P3C-z_P2C)/(x_P1T-x_P2T)≈(z_P3C-z_P2C)/(x_P1C-x_P2C)    (12)’

由于对于CT成像设备而言，当由于因机械失准而导致扫描床坐标系与成像设备坐标系之间出现空间不一致时，空间模体关于该模态的成像在形状上还会发生扭曲变形，因此，空间模体的成像在CT坐标系的空间坐标与在图像坐标系的坐标是不同的，需要将上述在CT坐标系的空间坐标转换为在图像坐标系的坐标。

设扫描床坐标系中的Z向线性模体在CT坐标系的向量为(l，m，n)，则位于CT坐标系下的空间坐标(x_c，y_c，z_c)在图像坐标系中的空间坐标为(x_I，y_I，z_I)，且两个空间坐标之间满足如下关系：

$\left[\begin{array}{c}{x}_I\\ y_I\\ z_I\end{array}\right]=\begin{array}{c}\left[\begin{array}{ccc}1& 0& -l/n\\ 0& 1& -m/n\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\end{array}\left[\begin{array}{c}{x}_c\\ y_c\\ z_c\end{array}\right]---{\left(13\right)}^{,}$

根据关系式(5)’和(13)’，关系式(12)’可变型为：

sinβ≈(z_P3C-z_P2C)/(x_P1C-x_P2C)

＝(z_P3I-z_P2I)/((x_P1I+(l/n)z_P1C)-(x_P2I+(l/n)z_P2C))＝(z_P3I-z_P2I)/(x_P1I-x_P2I)

β＝arcsin((z_P3I-z_P2I)/(x_P1I-x_P2I))

其中，β为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Y轴旋转的角度，z_P3I为X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点在图像坐标系的Z轴坐标，x_P2I和z_P2I分别为位于Z向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的X轴和Z轴坐标，x_P1I为位于X向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的X轴坐标，且z_P2I＝z_P1I，z_P1I为位于X向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的Z轴坐标。

同理，根据CT成像设备的机械失准状态，存在如下三个关系式：

$\left[\begin{array}{c}{x}_{P1C}\\ y_{P1C}\\ z_{P1C}\end{array}\right]=A\left[\begin{array}{c}{x}_{P1T}\\ y_{P1T}\\ z_{P1T}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{C}_x\\ C_y\\ C_z\end{array}\right]{\left(1\right)}^{\′}$

$\left[\begin{array}{c}{x}_{P2C}\\ y_{P2C}\\ z_{P2C}\end{array}\right]=A\left[\begin{array}{c}{x}_{P2T}\\ y_{P2T}\\ z_{P2T}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{C}_x\\ C_y\\ C_z\end{array}\right]{\left(2\right)}^{\′}$

$\left[\begin{array}{c}{x}_{P3C}\\ y_{P3C}\\ z_{P3C}\end{array}\right]=A\left[\begin{array}{c}{x}_{P3T}\\ y_{P3T}\\ z_{P3T}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{C}_x\\ C_y\\ C_z\end{array}\right]{\left(3\right)}^{\′}$

其中， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P3T}\\ y_{P3T}\\ z_{P3T}\end{array}\right]$ 为X向线性模体、Y向线性模体与Z向线性模体所在直线的交点(即，将该交点定为P3点)在扫描床坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P1T}\\ y_{P1T}\\ z_{P1T}\end{array}\right]$ 为X向线性模体上的任意一点在扫描床坐标系的空间坐标(如，X向线性模体上的P1点在扫描床坐标系的空间坐标)， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2T}\\ y_{P2T}\\ z_{P2T}\end{array}\right]$ 为Z向线性模体上的任意一点在扫描床坐标系的空间坐标(如，Z向线性模体上的P2点在扫描床坐标的空间坐标)，A为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X、Y和Z轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵， $\left[\begin{array}{c}{C}_x\\ C_y\\ C_z\end{array}\right]$ 为成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P3C}\\ y_{P3C}\\ z_{P3C}\end{array}\right]$ 为P3点在CT坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P1C}\\ y_{P1C}\\ z_{P1C}\end{array}\right]$ 为P1点在CT坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2C}\\ y_{P2C}\\ z_{P2C}\end{array}\right]$ 为P2点在CT坐标系的空间坐标，且满足z_P1P=z_P2P。

根据所选取的P1点、P2点和P3点的特点，其在扫描床坐标系的空间坐标满足如下关系：

x_P2T＝x_P3T

y_P1T=y_P2T=y_P3T(4)′

z_P3T＝z_P1T

其在CT坐标系的空间坐标满足如下关系：

z_P1C＝z_P2C          (5)’

根据关系式(1)’和(3)’可得，

y_P1C=C_y+sinγcosβx_P1T+(cosγcosα+sinγsinβsinα)y_P1T+(-cosγsinα+sinγsinβcosα)z_P1T

(6)”

y_P3C=C_y+sinγcosβx_P3T+(cosγcosα+sinγsinβsinα)y_P3T+(-cosγsinα+sinγsinβcosα)z_P3T

(7)”

关系式(6)”与关系式(7)”相减，并结合关系(4)’中的关系，可得：

sinγ=(y_P1C-y_P3C)/(cosβ(x_P1T-x_P3T))(8)”

再根据

x_P1T=cosβcosγ(x_P1C-C_x)+cosβsinγ(y_P1C-C_y)-sinβ(z_P1C-C_z)

x_P3T=cosβcosγ(x_P3C-C_x)+cosβsinγ(y_P3C-C_y)-sinβ(z_P3C-C_z)

可获得：

x_PiT-x_P3T=cosβcosγ(x_P1C-x_P3C)+cosβsinγ(y_P1C-y_P3C)-sinβ(z_P1C-z_P3C)

由扫描床坐标系到CT坐标系的转换公式易知，位于扫描床坐标系的x轴上的单位向量(1，0，0)在CT坐标系下的向量为(cosβcosγ，cosβsinγ，-sinβ)，根据P1点和P3点的特点，易知P1P3为与扫描床坐标系的x轴平行的向量。

即，(x_P1C-x_P3C，y_P1C-y_P3C，z_P1C-z_P3C)与(cosβcosγ，cosβsinγ，-sinβ)平行。

于是有

$x_{P1T}-x_{P3T}=\cos \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ}(x_{P1C}-x_{P3C})+\cos \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}(y_{P1C}-y_{P3C})-\sin \mathrm{\β}(z_{P1C}-z_{P3C})$

$=\sqrt{{(x_{P1C}-x_{P3C})}^2+{(y_{P1C}-y_{P3C})}^2+{(z_{P1C}-z_{P3C})}^2}$

(9)”

根据关系式(9)”，关系式(8)”可变型为：

$\sin \mathrm{\γ}=(y_{P1C}-y_{P3C})/\left(\cos \mathrm{\β}(x_{P1T}-x_{P3T})\right)$

$=(y_{P1C}-y_{P3C})/\left(\cos \mathrm{\β}\sqrt{{(x_{P1C}-x_{P3C})}^2+{(y_{P1C}-y_{P3C})}^2+{(z_{P1C}-z_{P1C})}^2}\right)$

$\≈(y_{P1I}-y_{P3I})/\left(\cos \mathrm{\β}\sqrt{{(x_{P1I}-x_{P3I})}^2+{(y_{P1I}-y_{P3I})}^2+{(z_{P1I}-z_{P3I})}^2}\right)$

$\mathrm{\γ}=\arcsin ((y_{P1I}-y_{P3I})/(\cos \mathrm{\β}\×\sqrt{{(x_{P1I}-x_{P3I})}^2+{(y_{P1I}-y_{P3I})}^2+{(z_{P1I}-z_{P3I})}^2}))$

其中，γ为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Z轴旋转的角度，x_P3I、y_P3I和z_P3I分别为X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点在图像坐标系的X轴、Y轴和Z轴坐标，x_P1I、y_P1I和z_P1I分别为位于X向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的X轴、Y轴和Z轴坐标，cosβ为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Y轴旋转的角度余弦值。

步骤605：根据所述空间模体中的X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线确定一个交点，所述交点的空间坐标为成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离。

由于X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体的交点定义为扫描床坐标系的原点，当成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向各自偏移一定的距离后，该扫描床坐标系的原点在图像坐标系即为由X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中的任意两个线性模体的成像的空间直线所确定的交点。因此，该交点在图像坐标系的空间坐标为成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离。

由上述实施例可以看出，与现有技术相比，本发明的优点如下：

当校正一个模态的成像设备与扫描床之间的机械失准状态时，只需用到这个模态的图像在图像坐标系的空间坐标信息，不需要其他模态图像的辅助，提高了整个校正过程的工作效率。

另外，通过测试的实验数据还可发现，校正误差不会随机械失准状态的改变而改变，从而将校正误差控制在合理可信的范围内。

实施例四

与上述一种校正医学成像设备的机械失准状态的方法相对应，本发明实施例还提供了一种校正医学成像设备的机械失准状态的装置。请参阅图8，其为本发明实施例四揭示的一种校正医学成像设备的机械失准状态的装置的结构图，该装置包括：图像生成单元801、参数计算单元802和校正单元803。下面结合该装置的工作原理进一步介绍其内部结构以及连接关系。

图像生成单元801，用于在一个设备模态下对空间模体进行扫描，生成所述空间模体的成像；

参数计算单元802，用于利用所述空间模体的成像在图像坐标系的空间坐标信息，计算反映所述医学成像设备的机械失准状态的参数；

校正单元803，用于根据计算得到的参数对医学成像设备进行校正；

其中，所述参数包括：成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离，以及，成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴、Y轴和Z轴旋转的偏移角度。

优选的，当所述医学成像设备为PET、SPECT或MRI设备时，被扫描的空间模体包括：位于扫描床坐标系的Z轴上的Z向线性模体和位于扫描床坐标系的X轴上的X向线性模体；

图像生成单元801，具体用于在一个设备模态下，通过两个扫描床的床位对所述空间模体进行扫描，生成所述空间模体的两个床位成像，其中，至少通过一个床位对所述X向线性模体进行扫描。

优选的，如图9所述，参数计算单元802包括：

空间直线第一计算子单元8021，用于计算Z向线性模体的第一床位成像和第二床位成像的空间直线；

偏移角度第一确定子单元8022，用于按照关系式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}-x_{P1P}\\ y_{P2P}-y_{P1P}\\ z_{P2P}-z_{P1P}\end{array}\right]=A_1\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ D\end{array}\right]$ 计算A₁，根据A₁确定成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴和Y轴旋转的偏移角度；

其中，A₁为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X和Y轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P1P}\\ y_{P1P}\\ z_{P1P}\end{array}\right]$ 为位于所述Z向线性模体的第一床位成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}\\ y_{P2P}\\ z_{P2P}\end{array}\right]$ 为位于所述Z向线性模体的第二床位成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的空间坐标，且z_P1P=z_P2P。

优选的，参数计算单元802包括：

空间直线第一计算子单元，用于计算Z向线性模体的第一床位成像和第二床位成像的空间直线；

偏移角度第二确定子单元，用于按照关系式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}-x_{P1P}\\ y_{P2P}-y_{P1P}\\ z_{P2P}-z_{P1P}\end{array}\right]=A_1\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ D\end{array}\right]$ 计算A₁，按照关系式 $\left[\begin{array}{c}{V}_x\\ V_y\\ V_z\end{array}\right]=A_2{A}_1\left[\begin{array}{c}1\\ 0\\ 0\end{array}\right]$ 计算A₂，根据A₂确定成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Z轴旋转的偏移角度；

其中，A₁为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X和Y轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵，A₂为当扫描床坐标系到成像设备坐标系绕Z轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵， $\left[\begin{array}{c}{V}_x\\ V_y\\ V_z\end{array}\right]$ 为所述X向线性模体的成像在图像坐标系的单位向量， $\left[\begin{array}{c}1\\ 0\\ 0\end{array}\right]$ 为扫描床坐标系中X轴上的单位向量， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P1P}\\ y_{P1P}\\ z_{P1P}\end{array}\right]$ 为位于所述Z向线性模体的第一床位成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}\\ y_{P2P}\\ z_{P2P}\end{array}\right]$ 为位于所述Z向线性模体的第二床位成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的空间坐标，且z_P1P=z_P2Q。

优选的，参数计算单元802包括：

空间直线第二计算子单元，用于计算所述Z向线性模体的第二床位成像与X向线性模体的成像的空间直线；

偏移距离第一确定子单元，用于根据所述Z向线性模体的第二床位成像与所述X向线性模体的成像的空间直线确定一个交点，所述交点在图像坐标系的空间坐标为成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离。

当所述医学成像设备为CT设备时，被扫描的空间模体包括：位于扫描床坐标系的X轴上的X向线性模体、位于扫描床坐标系的Y轴上的Y向线性模体和位于扫描床坐标系的Z轴上的Z向线性模体。

优选的，参数计算单元802包括：

空间直线第三计算子单元，用于计算X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线；

关系式构建子单元，用于构建关系式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmC}}\\ y_{\mathrm{PmC}}\\ z_{\mathrm{PmC}}\end{array}\right]=A\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmT}}\\ y_{\mathrm{PmT}}\\ z_{\mathrm{PmT}}\end{array}\right]$ 和 $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmI}}\\ y_{\mathrm{PmI}}\\ z_{\mathrm{PmI}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& -l/n\\ 0& 1& -m/n\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmC}}\\ y_{\mathrm{PmC}}\\ z_{\mathrm{PmC}}\end{array}\right];$

偏移角度计算子单元，用于在位于所述X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线上选取点，并根据所选取点在图像坐标系的坐标以及所述关系式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴和Y轴旋转的偏移角度；

其中, $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmC}}\\ y_{\mathrm{PmC}}\\ z_{\mathrm{PmC}}\end{array}\right]$ 为Pm点在CT坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmT}}\\ y_{\mathrm{PmT}}\\ z_{\mathrm{PmT}}\end{array}\right]$ 为Pm点在扫描床坐标系的空间坐标，A为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X、Y轴和Z轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵， $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmI}}\\ y_{\mathrm{PmI}}\\ z_{\mathrm{PmI}}\end{array}\right]$ 为Pm点在图像坐标系中的空间坐标，扫描床坐标系中的Z向线性模体在CT坐标系的向量为(l,m,n)。

进一步优选的，当扫描床坐标系到成像设备坐标系按照先后绕X、Y和Z轴的顺序旋转时，所述A为 $\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\γ}& -\sin \mathrm{\γ}& 0\\ \sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\γ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\β}& 0& \sin \mathrm{\β}\\ 0& 1& 0\\ -\sin \mathrm{\β}& 0& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}\\ 0& \sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right].$

具体的，偏移角度计算子单元包括X向偏移角度计算子单元、Y向偏移角度计算子单元和Z向偏移角度计算子单元，其中，

X向偏移角度计算子单元，具体用于选取所述Z向线性模体和Y向线性模体的成像的空间直线上的任意一点，以及选取X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点；按照关系式α=arctg((z_P5I-z_P3I)／(y_P4I-y_P5I))计算成像设备坐标系到扫描床坐标系绕X轴旋转的角度；

其中，α为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕X轴旋转的角度，y_P5I和z_P5I分别为位于所述Z向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的Y轴和Z轴坐标，z_P3I为X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点在图像坐标系的Z轴坐标，y_P4I为位于Y向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的Y轴坐标，且，z_P5I=z_P4I，z_P4I为位于Y向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的Z轴坐标。

Y向偏移角度计算子单元，具体用于选取X向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线上的任意一点，以及选取X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点；按照关系式β=arcsin((z_P3I-z_P2I)／(x_P1I-x_P2I))计算成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Y轴旋转的角度；

其中，β为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Y轴旋转的角度，z_P3I为X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点在图像坐标系的Z轴坐标，x_P2I和z_P2I分别为位于Z向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的X轴和Z轴坐标，x_P1I为位于X向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的X轴坐标，且z_P2I=z_P1I，z_P1I为位于X向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的Z轴坐标。

Z向偏移角度计算子单元，具体用于选取X向线性模体的成像的空间直线上的任意一点，以及选取X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点；按照关系式 $\mathrm{\γ}=\arcsin ((y_{P1I}-y_{P3I})/(\cos \mathrm{\β}\×\sqrt{{(x_{P1I}-x_{P3I})}^2+{(y_{P1I}-y_{P3I})}^2+{(z_{P1I}-z_{P3I})}^2}))$ 计算成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Z轴旋转的角度；

其中，γ为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Z轴旋转的角度，x_P3I、y_P3I和z_P3I分别为X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点在图像坐标系的X轴、Y轴和Z轴坐标，x_P1I、y_P1I和z_P1I分别为位于X向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的X轴、Y轴和Z轴坐标，cosβ为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Y轴旋转的角度余弦值。

优选的，参数计算单元802包括：

空间直线第四计算子单元，用于计算所述空间模体中的X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线；

偏移距离第二确定子单元，用于根据所述空间模体中的X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线确定一个交点，所述交点的空间坐标为成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离。

由上述实施例可以看出，与现有技术相比，本发明的优点如下：

当校正一个模态的成像设备与扫描床之间的机械失准状态时，只需用到这个模态的图像在图像坐标系的空间坐标信息，不需要其他模态图像的辅助，提高了整个校正过程的工作效率。

另外，通过测试的实验数据还可发现，校正误差不会随机械失准状态的改变而改变，从而将校正误差控制在合理可信的范围内。

以下实验数据为运用本发明技术方案计算机械失准状态参数的结果。

实验数据1：PET设备和扫描床之间的机械失准状态参数真实值与测量值的两组对比结果：

实验数据2：CT设备和扫描床之间的机械失准状态参数真实值与测量值的两组对比结果：

通过测试的实验数据还可发现，校正误差不会随机械失准状态的改变而改变，从而将校正误差控制在合理可信的范围内。

需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

以上对本发明所提供的一种校正医学图像设备的机械失准状态的方法和装置进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (22)

1.一种校正医学成像设备的机械失准状态的方法，其特征在于，包括：

在一个设备模态下对空间模体进行扫描，生成所述空间模体的成像；

利用所述空间模体的成像在图像坐标系的空间坐标信息，计算反映所述医学成像设备的机械失准状态的参数；

根据计算得到的参数对医学成像设备进行校正，以校正一个模态的成像设备与扫描床之间的机械失准状态；

其中，所述参数包括：成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离，以及，成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴、Y轴和Z轴旋转的偏移角度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述医学成像设备为PET、SPECT或MRI设备时，被扫描的空间模体包括：位于扫描床坐标系的Z轴上的Z向线性模体和位于扫描床坐标系的X轴上的X向线性模体；

则所述在一个设备模态下对空间模体进行扫描，生成所述空间模体的成像具体为：

在一个设备模态下，通过两个扫描床的床位对所述空间模体进行扫描，生成所述空间模体的两个床位成像，其中，至少通过一个床位对所述X向线性模体进行扫描。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用所述空间模体的成像在图像坐标系的空间坐标信息，具体通过如下方式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴和Y轴旋转的偏移角度：

计算Z向线性模体的第一床位成像和第二床位成像的空间直线；

按照关系式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}-x_{P1P}\\ y_{P2P}-y_{P1P}\\ z_{P2P}-z_{P1P}\end{array}\right]=A_1\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ D\end{array}\right]$ 计算A₁，根据A₁确定成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴和Y轴旋转的偏移角度；

其中，A₁为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X和Y轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P1P}\\ y_{P1P}\\ z_{P1P}\end{array}\right]$ 为位于所述Z向线性模体的第一床位成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}\\ y_{P2P}\\ z_{P2P}\end{array}\right]$ 为位于所述Z向线性模体的第二床位成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的空间坐标，且z_P1P＝z_P2P。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当扫描床坐标系到成像设备坐标系按照先后绕X、Y和Z轴的顺序旋转时，A为 $\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\γ}& -\sin \mathrm{\γ}& 0\\ \sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\γ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\β}& 0& \sin \mathrm{\β}\\ 0& 1& 0\\ -\sin \mathrm{\β}& 0& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}\\ 0& \sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right],$ 所述A₁为 $\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\β}& 0& \sin \mathrm{\β}\\ 0& 1& 0\\ -\sin \mathrm{\β}& 0& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}\\ 0& \sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right],$ 其中，A为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X、Y和Z轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵，α为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕X轴旋转的角度，β为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Y轴旋转的角度，γ为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Z轴旋转的角度。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用所述空间模体的成像在图像坐标系的空间坐标信息，具体通过如下方式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Z轴旋转的偏移角度：

计算Z向线性模体的第一床位成像和第二床位成像的空间直线；

按照关系式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}-x_{P1P}\\ y_{P2P}-y_{P1P}\\ z_{P2P}-z_{P1P}\end{array}\right]=A_1\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ D\end{array}\right]$ 计算A₁，再按照关系式 $\left[\begin{array}{c}{V}_x\\ V_y\\ V_z\end{array}\right]=A_2{A}_1\left[\begin{array}{c}1\\ 0\\ 0\end{array}\right]$ 计算A₂，根据A₂确定成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Z轴旋转的偏移角度；

其中，A₁为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X和Y轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵，A₂为当扫描床坐标系到成像设备坐标系绕Z轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵， $\left[\begin{array}{c}{V}_x\\ V_y\\ V_z\end{array}\right]$ 为所述X向线性模体的成像在图像坐标系的单位向量， $\left[\begin{array}{c}1\\ 0\\ 0\end{array}\right]$ 为扫描床坐标系中X轴上的单位向量， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P1P}\\ y_{P1P}\\ z_{P1P}\end{array}\right]$ 为位于所述Z向线性模体的第一床位成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}\\ y_{P2P}\\ z_{P2P}\end{array}\right]$ 为位于所述Z向线性模体的第二床位成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的空间坐标，且z_P1P＝z_P2Q。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当扫描床坐标系到成像设备坐标系按照先后绕X、Y和Z轴的顺序旋转时，A为 $\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\γ}& -\sin \mathrm{\γ}& 0\\ \sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\γ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\β}& 0& \sin \mathrm{\β}\\ 0& 1& 0\\ -\sin \mathrm{\β}& 0& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}\\ 0& \sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right],$ 所述A₁为 $\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\β}& 0& \sin \mathrm{\β}\\ 0& 1& 0\\ -\sin \mathrm{\β}& 0& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}\\ 0& \sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right],$ A₂为 $\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\γ}& -\sin \mathrm{\γ}& 0\\ \sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\γ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right],$ 其中，A为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X、Y和Z轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵，α为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕X轴旋转的角度，β为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Y轴旋转的角度，γ为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Z轴旋转的角度。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用所述空间模体成像在图像坐标系的空间坐标信息，具体通过如下方式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离：

计算Z向线性模体的第二床位成像与X向线性模体的成像的空间直线；

根据所述Z向线性模体的第二床位成像与所述X向线性模体的成像的空间直线确定一个交点，所述交点在图像坐标系的空间坐标为成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述医学成像设备为CT设备时，被扫描的空间模体包括：位于扫描床坐标系的X轴上的X向线性模体、位于扫描床坐标系的Y轴上的Y向线性模体和位于扫描床坐标系的Z轴上的Z向线性模体。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，利用所述空间模体的成像在图像坐标系的空间坐标信息，具体通过如下方式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系绕X轴旋转的偏移角度：

计算X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线；

构建关系式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmC}}\\ y_{\mathrm{PmC}}\\ z_{\mathrm{PmC}}\end{array}\right]=A\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmT}}\\ y_{\mathrm{PmT}}\\ z_{\mathrm{PmT}}\end{array}\right]$ 和 $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmI}}\\ y_{\mathrm{PmI}}\\ z_{\mathrm{PmI}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& -l/n\\ 0& 1& -m/n\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmC}}\\ y_{\mathrm{PmC}}\\ z_{\mathrm{PmC}}\end{array}\right];$

在位于所述X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线上选取点，并根据所选取点在图像坐标系的坐标以及所述关系式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴和Y轴旋转的偏移角度；

其中， $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmC}}\\ y_{\mathrm{PmC}}\\ z_{\mathrm{PmC}}\end{array}\right]$ 为Pm点在CT坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmT}}\\ y_{\mathrm{PmT}}\\ z_{\mathrm{PmT}}\end{array}\right]$ 为Pm点在扫描床坐标系的空间坐标，A为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X、Y轴和Z轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵， $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmI}}\\ y_{\mathrm{PmI}}\\ z_{\mathrm{PmI}}\end{array}\right]$ 为Pm点在图像坐标系中的空间坐标，扫描床坐标系中的Z向线性模体在CT坐标系的向量为(l，m，n)。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当扫描床坐标系到成像设备坐标系按照先后绕X、Y和Z轴的顺序旋转时，所述A为 $\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\γ}& -\sin \mathrm{\γ}& 0\\ \sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\γ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\β}& 0& \sin \mathrm{\β}\\ 0& 1& 0\\ -\sin \mathrm{\β}& 0& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}\\ 0& \sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right],$ α为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕X轴旋转的角度，β为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Y轴旋转的角度，γ为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Z轴旋转的角度。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述在位于所述X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线上选取点，并根据所选取点在图像坐标系的坐标以及所述关系式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴旋转的偏移角度，具体包括：

选取所述Z向线性模体和Y向线性模体的成像的空间直线上的任意一点，以及选取X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点；

按照关系式α＝arctg((z_P5I-z_P3I)/(y_P4I-y_P5I))计算成像设备坐标系到扫描床坐标系绕X轴旋转的角度；

其中，α为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕X轴旋转的角度，y_P5I和z_P5I分别为位于所述Z向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的Y轴和Z轴坐标，z_P3I为X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点在图像坐标系的Z轴坐标，y_P4I为位于Y向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的Y轴坐标，且，z_P5I＝z_P4I，z_P4I为位于Y向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的Z轴坐标。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述在位于所述X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线上选取点，并根据所选取点在图像坐标系的坐标以及所述关系式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕Y轴旋转的偏移角度，具体包括：

选取X向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线上的任意一点，以及选取X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点；

按照关系式β＝arcsin((z_P3I-z_P2I)/(x_P1I-x_P2I))计算成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Y轴旋转的角度；

其中，β为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Y轴旋转的角度，z_P3I为X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点在图像坐标系的Z轴坐标，x_P2I和z_P2I分别为位于Z向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的X轴和Z轴坐标，x_P1I为位于X向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的X轴坐标，且z_P2I＝z_P1I，z_P1I为位于X向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的Z轴坐标。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述在位于所述X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线上选取点，并根据所选取点在图像坐标系的坐标以及所述关系式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕Z轴旋转的偏移角度，具体包括：

选取X向线性模体的成像的空间直线上的任意一点，以及选取X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点；

按照关系式 $\mathrm{\γ}=\arcsin ((y_{P1I}-y_{P3I})/(\cos \mathrm{\β}\×\sqrt{{(x_{P1I}-x_{P3I})}^2+{(y_{P1I}-y_{P3I})}^2+{(z_{P1I}-z_{P3I})}^2}))$ 计算成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Z轴旋转的角度；

其中，γ为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Z轴旋转的角度，x_P3I、y_P3I和z_P3I分别为X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线的交点在图像坐标系的X轴、Y轴和Z轴坐标，x_P1I、y_P1I和z_P1I分别为位于X向线性模体的成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的X轴、Y轴和Z轴坐标，cosβ为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Y轴旋转的角度余弦值。

14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，利用所述空间模体关于所述一个设备模态的成像在图像坐标系的空间坐标信息，具体通过如下方式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离：

计算所述空间模体中的X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线；

根据所述空间模体中的X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体中任意两个线性模体的成像的空间直线确定一个交点，所述交点的空间坐标为成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离。

15.一种校正医学成像设备的机械失准状态的装置，其特征在于，包括：

图像生成单元，用于在一个设备模态下对空间模体进行扫描，生成所述空间模体的成像；

参数计算单元，用于利用所述空间模体的成像在图像坐标系的空间坐标信息，计算反映所述医学成像设备的机械失准状态的参数；

校正单元，用于根据计算得到的参数对医学成像设备进行校正，以校正一个模态的成像设备与扫描床之间的机械失准状态；

其中，所述参数包括：成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离，以及，成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴、Y轴和Z轴旋转的偏移角度。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，当所述医学成像设备为PET、SPECT或MRI设备时，被扫描的空间模体包括：位于扫描床坐标系的Z轴上的Z向线性模体和位于扫描床坐标系的X轴上的X向线性模体；

所述图像生成单元，具体用于在一个设备模态下，通过两个扫描床的床位对所述空间模体进行扫描，生成所述空间模体的两个床位成像，其中，至少通过一个床位对所述X向线性模体进行扫描。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述参数计算单元包括：

空间直线第一计算子单元，用于计算Z向线性模体的第一床位成像和第二床位成像的空间直线；

偏移角度第一确定子单元，用于按照关系式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}-x_{P1P}\\ y_{P2P}-y_{P1P}\\ z_{P2P}-z_{P1P}\end{array}\right]=A_1\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ D\end{array}\right]$ 计算A₁，根据A₁确定成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴和Y轴旋转的偏移角度；

其中，A₁为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X和Y轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P1P}\\ y_{P1P}\\ z_{P1P}\end{array}\right]$ 为位于所述Z向线性模体的第一床位成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}\\ y_{P2P}\\ z_{P2P}\end{array}\right]$ 为位于所述Z向线性模体的第二床位成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的空间坐标，且z_P1P＝z_P2P。

18.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述参数计算单元包括：

空间直线第一计算子单元，用于计算Z向线性模体的第一床位成像和第二床位成像的空间直线；

偏移角度第二确定子单元，用于按照关系式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}-x_{P1P}\\ y_{P2P}-y_{P1P}\\ z_{P2P}-z_{P1P}\end{array}\right]=A_1\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ D\end{array}\right]$ 计算A₁，按照关系式 $\left[\begin{array}{c}{V}_x\\ V_y\\ V_z\end{array}\right]=A_2{A}_1\left[\begin{array}{c}1\\ 0\\ 0\end{array}\right]$ 计算A₂，根据A₂确定成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Z轴旋转的偏移角度；

其中，A₁为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X和Y轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵，A₂为当扫描床坐标系到成像设备坐标系绕Z轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵， $\left[\begin{array}{c}{V}_x\\ V_y\\ V_z\end{array}\right]$ 为所述X向线性模体的成像在图像坐标系的单位向量， $\left[\begin{array}{c}1\\ 0\\ 0\end{array}\right]$ 为扫描床坐标系中X轴上的单位向量， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P1P}\\ y_{P1P}\\ z_{P1P}\end{array}\right]$ 为位于所述Z向线性模体的第一床位成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{P2P}\\ y_{P2P}\\ z_{P2P}\end{array}\right]$ 为位于所述Z向线性模体的第二床位成像的空间直线上的任意一点在图像坐标系的空间坐标，且z_P1P＝z_P2Q。

19.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述参数计算单元包括：

空间直线第二计算子单元，用于计算所述Z向线性模体的第二床位成像与X向线性模体的成像的空间直线；

偏移距离第一确定子单元，用于根据所述Z向线性模体的第二床位成像与所述X向线性模体的成像的空间直线确定一个交点，所述交点在图像坐标系的空间坐标为成像设备坐标系到扫描床坐标系分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的偏移距离。

20.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，当所述医学成像设备为CT设备时，被扫描的空间模体包括：位于扫描床坐标系的X轴上的X向线性模体、位于扫描床坐标系的Y轴上的Y向线性模体和位于扫描床坐标系的Z轴上的Z向线性模体。

21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述参数计算单元包括：

空间直线第三计算子单元，用于计算X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线；

关系式构建子单元，用于构建关系式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmC}}\\ y_{\mathrm{PmC}}\\ z_{\mathrm{PmC}}\end{array}\right]=A\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmT}}\\ y_{\mathrm{PmT}}\\ z_{\mathrm{PmT}}\end{array}\right]$ 和 $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmI}}\\ y_{\mathrm{PmI}}\\ z_{\mathrm{PmI}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& -l/n\\ 0& 1& -m/n\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmC}}\\ y_{\mathrm{PmC}}\\ z_{\mathrm{PmC}}\end{array}\right];$

偏移角度计算子单元，用于在位于所述X向线性模体、Y向线性模体和Z向线性模体的成像的空间直线上选取点，并根据所选取点在图像坐标系的坐标以及所述关系式计算成像设备坐标系到扫描床坐标系分别绕X轴和Y轴旋转的偏移角度；

其中， $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmC}}\\ y_{\mathrm{PmC}}\\ z_{\mathrm{PmC}}\end{array}\right]$ 为Pm点在CT坐标系的空间坐标， $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmT}}\\ y_{\mathrm{PmT}}\\ z_{\mathrm{PmT}}\end{array}\right]$ 为Pm点在扫描床坐标系的空间坐标，A为当扫描床坐标系到成像设备坐标系分别绕X、Y轴和Z轴旋转相应的偏移角度时，空间模体在扫描床坐标系中的空间坐标转换为所述空间模体在成像设备坐标系中的空间坐标的旋转矩阵， $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PmI}}\\ y_{\mathrm{PmI}}\\ z_{\mathrm{PmI}}\end{array}\right]$ 为Pm点在图像坐标系中的空间坐标，扫描床坐标系中的Z向线性模体在CT坐标系的向量为(l，m，n)。

22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，当扫描床坐标系到成像设备坐标系按照先后绕X、Y和Z轴的顺序旋转时，所述A为 $\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\γ}& -\sin \mathrm{\γ}& 0\\ \sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\γ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\β}& 0& \sin \mathrm{\β}\\ 0& 1& 0\\ -\sin \mathrm{\β}& 0& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}\\ 0& \sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right],$ α为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕X轴旋转的角度，β为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Y轴旋转的角度，γ为成像设备坐标系到扫描床坐标系绕Z轴旋转的角度。