CN105452852A - 通过使用相衬ct的单色衰减对比图像生成 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于X射线相衬成像的方法和装置。所述方法包括以下步骤：根据所测量的相位梯度信息和总衰减信息来计算电子密度；根据所述电子密度来估计康普顿散射对所述总衰减的贡献p_c；根据所述总衰减和所述贡献p_c来估计光电吸收对所述总衰减的贡献p_p；将值p_c和p_p用于重建康普顿图像和光电图像；通过这两幅图像的线性组合来获得在期望能量的单色图像。

Description

通过使用相衬CT的单色衰减对比图像生成

技术领域

本发明涉及用于生成图像的方法、图像处理系统、计算机程序元件以及计算机可读介质。

背景技术

在3DX射线成像中存在越来越多的兴趣移动向定量成像。所追求的一条路线是对双能量(或者甚至能量分辨)采集方案的使用以便提供定量单色图像。

发明内容

因此，存在着对用于图像生成的方法及相关装置或系统的需求。

本发明的目的通过独立权利要求的主题得以解决，其中在从属权利要求中并入了另外的实施例。应当指出，下文描述的本发明的方面同样适用于图像处理系统、计算机程序元件以及计算机可读介质。

根据本发明的第一方面，提供一种用于生成图像的方法，包括以下步骤：

接收记录相位梯度信息和总衰减信息的相衬图像(亦即，衰减实际上是在探测器处测量的)；

基于如在所述相衬图像中记录的所述相位梯度信息来计算电子密度图像；

根据所估计的电子密度来估计康普顿散射对所记录的总衰减的贡献p_C；

估计光电散射对所述衰减的贡献p_p；

针对指定能量，将所述p_C和p_P组合成针对所述指定能量的实质单色图像。

根据一个实施例，所述方法还包括在显示设备上显示所述单色图像。

根据一个实施例，所述方法还包括：响应于包括新的期望能量规范的请求，针对新能量重复先前步骤，并针对所述新能量在所述显示设备上显示新单色图像。

如本文中提出的针对p_P和p_C分辨所接收的相衬图像本质上相当于消除对两个成像“通道”(即在相衬图像中和在衰减对比图像中)的射束硬化效应。这提供了在两个通道上的定量成像，即使是利用能量积分探测器。不需要如在光谱成像中使用的能够进行能量区分的光子计数探测器。所提出的方法因此可以被视为射束硬化消除，其中，在处理期间生成的图像被用于生成单色衰减对比图像。

根据一个实施例，所述方法还包括：响应于针对可视化模式的请求，相应地绘制所述单色图像或所述新单色图像，并在所述显示单元上实现对所述单色图像或所述新单色图像的显示。这允许将后端功能添加到具有先前仅仅可用于双能量/光谱CT中的能量积分探测器的扫描器。所述方法提供了用于以几乎任何的、使用的选定能量显示“单色图像”的手段。

根据一个实施例，所述可视化模式包括水-骨图像绘制或水-碘绘制。

根据一个实施例，所述相衬图像在能量积分探测器处被配准。

根据一个实施例，所述相衬图像利用放射成像装置来记录。

根据一个实施例，所述相衬图像利用计算机断层摄影CT成像装置来记录。

根据一个实施例，所述方法是在射束硬化校正算法的框架内运行的。这允许节省CPU时间和/或存储器资源。

所提出的方法允许将相衬用作额外的对比机制，同时可能的益处是增加能量积分X射线系统、CT或2D射线摄影的灵敏度。

根据本发明的第二方面，提供一种用于生成图像的图像处理系统方法，这样的图像处理系统包括：成像装置，其被配置为供应相衬图像；用户输入设备，其用于接收期望能量规范；处理单元，其被配置为按照根据本发明的所述方法的任何实施例来处理所述相衬图像；以及显示单元，其用于显示由所述处理单元计算的所述单色图像。

根据一个实施例，所述图像处理系统被布置用于在所述显示设备上显示所述单色图像。

根据一个实施例，所述图像处理系统被布置用于使得用户能够输入包括更新的能量规范的请求；响应于针对所述更新的能量规范的所述请求重复将p_C和p_P组合成单色图像的步骤；并且针对所述更新的能量规范在所述显示设备上显示更新的单色图像。

根据一个实施例，所述图像处理系统被布置用于使得用户能够输入针对可视化模式的请求；并且响应于所述请求相应地绘制所述单色图像或所述更新的单色图像，并在所述显示设备上实现对所述单色图像或所述更新的单色图像的显示。

根据一个实施例，所述图像处理系统被布置用于使得用户能够输入针对包括水-骨图像绘制和水-碘绘制的可视化模式的请求；并且响应于所述请求相应地绘制所述单色图像或所述更新的单色图像，并在所述显示设备上实现对所述单色图像或所述更新的单色图像的显示。

根据一个实施例，所述图像处理系统被布置用于使用能量积分探测器记录所述相衬图像。

根据一个实施例，所述成像装置为计算机断层摄影成像装置。

根据一个实施例，所述图像处理系统被布置用于在射束硬化校正算法的框架内运行所述方法的任何实施例。

根据本发明的第三方面，提供一种计算机程序，其用于控制根据任何所述图像处理系统的任何实施例，所述计算机程序被布置用于当被处理单元运行时，执行所述方法的任何实施例。

根据本发明的第四方面，提供一种计算机可读介质，其上存储有所述计算机程序。

定义

如果由构成图像的个体图像元素(体素或像素)承载的各自图像值，以真实像素/体素间缩放比例直接随着由在指定能量的X射线辐射在穿过对应于各自的图像元素的被成像目标的部分时经历的衰减而变化，则该图像数据在本文中被称为“定量的”。换言之，排除扭曲效应，例如尤其是射束硬化效应，所记录的图像值仅仅相对于由具有特定能量的辐射经历的衰减在整个图像上按比例缩放。又换言之，在整幅图像上的图像值是可相对于特定能量的衰减彼此比较的。

附图说明

现在将参考以下附图描述本发明的示范性实施例，其中：

图1示出成像布置；

图2示出如在根据图1的布置中使用的相衬成像装置；

图3示出生成图像的方法的流程。

具体实施方式

参考图1，示出了在根据本发明的图像处理系统的一个实施例中采用的成像装置。宽泛而言，成像装置包括基于X射线的CT扫描器IMA以及用于控制所述扫描器IMA的操作的工作站或操作控制台CON。

通用计算系统可以充当操作者控制台CON，并且包括诸如显示器M的输出设备以及诸如键盘、鼠标等等的输入设备。驻留在控制台CON上的软件允许操作者控制基于X射线的CT扫描器IMA的操作，例如允许操作者直接地或通过选择预生成的成像协议而间接地选择成像参数。显示单元(例如监视器/屏幕)M通信耦合到控制台CON以辅助输入控制信息或者观看扫描器的操作状态，或者观看由扫描器供应的图像或通过图像处理如此供应的图像而获得的图像。还存在图像处理单元IP，其在一个实施例中通信耦合到控制台CON以实现所述图像处理。宽泛地，处理单元IP包括输入IN、EG和输出OUT接口。下面将在图3进一步更详细地解释图像处理单元IP的操作。

针对要被显示在屏幕M上的图像的图像绘制由可视化工具VS来进行，所述可视化工具被配置为接收图像数据和可视化信息(如下面将在图3更详细地解释的)以驱动控制台CON的视频卡以如此实现在屏幕M上的显示。

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关于纵轴或z轴绕检查区域旋转。检查区域被形成为旋转机架G中的开口或膛。

诸如卧榻的对象支撑体BD0支撑检查区域中的对象PAT或目标，并且能够被用于在扫描之前、期间和/或之后，相对于x、y和/或z轴定位对象或目标。

诸如X射线管(“管”)的辐射源XR由旋转机架104支撑并与旋转机架G一起关于检查区域旋转，并且经由焦斑发射贯穿检查区域的辐射。

辐射束关于膛的等中心居中，并且限定(扫描器的)用于针对横向重建平面的重建的大体上圆形的视场，该横向重建平面大体垂直于射束的中心射线并且延伸穿过等中心。

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或单元DCL，其探测贯穿检查区域的辐射并生成指示探测到的辐射的电流或电压信号。根据一个实施例，探测器像素是根据积分探测器而形成的。

可旋转机架的(以及因此至少X射线源的焦斑的——在第四代扫描器中仅仅管在机架中旋转，其中探测器阵列被固定布置为使机架的内侧全部与能够针对任何旋转角度接收辐射旋转的探测器的至少一部分内侧排成一行)旋转是通过一个或多个控制器和/或一个或多个驱动系统(例如，电机、耦合等等)来实现。

在成像运行期间，当扫描器处于使用中时，焦斑在对对象或目标的扫描期间以给定的角频率，在膛B以及因此其中的对象或目标PAT周围的路径(大体为弧形或完整圆形旋转)上的预定角范围上旋转。针对每个旋转角探测器探测由焦斑在以所述角度穿过对象或目标之后发出的辐射。辐射在穿过对象或目标的通路期间经历衰减，所述衰减与对象或目标的局部密度成比例。被个体射线(所述辐射束由其构成)撞击的每个单元DCL(与焦斑相对)通过发出上文简单提到的对应的电信号做出响应。所述信号的集合然后被数据采集系统DAS(未示出)转换成表示所述衰减的各自的数字值。然后将针对每个(X)射线的经如此配准的数字值的集合合并成数字值的阵列，其形成针对给定采集时间和投影角度θ的2D(二维)X射线投影图像。探测器由此记录投影图像的集合，针对每个旋转角度θ一幅或多幅。

工作站包括用于运行重建算法(例如滤波反投影FBP)的重建器模块，其允许重建投影图像(正弦图)SG的集合以生成针对每个轴位z的横截面图像(“切片(图像)”)。经轴切片图像的集合然后能够通过适合的可视化工具模块被组合成指示检查区域以及其中的对象或目标的部分的体积图像数据。

如图1中还示出的，成像扫描器CT包括相衬成像装置PCI，其允许从所记录的投影图像提取相移梯度。这是因为，除了由X射线在其穿过物质PAT的通道中遭受的衰减以外，还存在由干涉物质PAT引起的相移，并且相移的量由相位梯度来描述。

参考图2描述相衬成像装置PCI的基本部件，实质上为干涉仪。在图2中，X射线源XR被描绘为具有被毗邻布置的源光栅元件202。穿透源光栅元件202的X射线辐射114可以被视为至少部分地空间相干。X射线辐射XR包括个体波前，其中波前210a被描绘为在对目标108的穿透之前的波前，而波前210b被描绘为在对目标PAT的穿透之后，具有图示的相移。

被布置在目标PAT之后并且与探测器元件104和分析器光栅G₂206两者间隔距离d的是具有栅距p的相位光栅204。探测器D(带有其个体探测器像素元件116)随后探测由相位光栅G₁204和分析器光栅G₂206施加的X射线辐射XR的干涉模式。

致动器元件208被示意性地图示为适于使分析器光栅G₂206相对于带有源光栅202的X射线管XR、相位光栅G₁204和X射线探测器104，横向移位。然而，致动器元件208可以针对位移x被布置在光栅元件202、204、206中的任一个处。所述致动器被用于实现所谓的“相位步进”。在相位步进中，源光栅、相位光栅和分析器光栅中被用于生成至少部分地空间相干的X射线辐射的一个相对于其他光栅和X射线探测器元件被横向移位其各自的栅距的分数，例如构成相位步进状态的各自的光栅元件的栅距的四分之一、六分之一或八分之一。重复图像采集和横向移位，例如四次、六次或八次以采集多个相衬投影，一起构成相位步进系列。

X射线的相移可以被视为与电子密度沿X射线辐射的路径的积分直接相关。基于光栅的差分相衬成像可以允许采用相对宽带的X射线源，例如其中ΔE/E为～10％。换言之，多色X射线辐射，而不是实质上仅仅具有单一波长的单色X射线辐射可以被用于相衬成像。

相衬系统成像系统IMA+PCI的输出由三种类型的图像构成：衰减对比图像、相衬图像以及小角度散射图像(小角度散射与X射线束的相干的损失相关。这是由小于探测器像素的目标结构造成的。然而，本文中将不考虑小角度散射自身。换言之，除了多幅投影图像以外，以记录针对每个探测器像素元件的关联相位梯度的相位差分相衬图像的形式供应另外的输出。所述关联相位梯度测量由入射在各自像素px上的各自射线的物质相互作用引起的相移。这就是由该像素元件看到的相位梯度。例如参见SAMcDonald的“Advancedphase-contrastimagingusingagratinginterferometer”，J.SynchrotronRad.(2009)，16，562–572，尤其是在564页上的等式(1)。

如果使用常规的能量积分探测器和多色X射线源，如事实上为本文中针对优选实施例的情况，则衰减对比图像遭受射束硬化，即，衰减对比图像不是定量的。因此本文中提出处理单元IP，其被配置为基于一幅或多幅投影图像以及如由上文的相位成像系统100记录的一幅或多幅相衬图像，产生针对任何期望能量值E的定量单色图像MC，该期望能量值E如是由用户通过诸如指针工具PT(鼠标或触控笔)或键盘或触摸屏交互的输入设备供应的，或如通过在工作站CON上运行的图像处理协议自动供应的。

在下文中，更详细地解释用于模型化产生所记录的图像以及为所述图像处理器IP的操作的基础的物理相互作用的途径。

首先，针对每个投影角度θ，由每个探测器像素px拾取辐射信号I，并且所述信号在探测器像素/通道px处振荡，其中相位步进x大致如下：

$I\left(x\right)=A(1+Vcos(2\mathrm{\π}\frac{x}{g_2}+\mathrm{\φ}\left)\right)---\left(1\right)$

其中，A与射线的衰减相关，φ为局部相位梯度，V(“可见性”)为小角度散射，g₂为光栅G2的栅距并且x为光栅G1和G2在相位步进期间的相对位移。物质性质的定量值是通过使拟合值A、V、φ与在空白扫描期间采集到的那些A₀、V₀、φ₀相关来导出的。在空白或“空气”扫描中，在校准运行中操作扫描器，其中，管XR被激励为发射具有要在以后被用于实际成像运行中的能谱的X射线束。在空白扫描中，管与探测器之间不存在成像目标PAT，而在实际扫描运行中存在目标。所述拟合在一个实施例中是通过在所采集的信号I上运行快速傅立叶变换(FFT)来实现的。傅立叶分解然后得到A作为DC分量，其中A的幅度为针对可见性V的度量，并且相位φ为频率分量ν＝2π/g₂。在本文中应理解，每个(1)的近似针对每个像素px一般是不同的，因为每个像素px一般将看到针对每个x的不同强度波动，因此值A、V、φω将需要针对每个像素px单独地被拟合。

如较早简单提及的，由于射束硬化效应，扫描器IMA的X射线束的谱随着其行进穿过物质朝向更高能量移位，因为衰减随能量而减小。X射线谱在目标PAT扫描期间的该变化表明所拟合的值可能不再与空白扫描的那些直接相关。如果全部三个参数A、V、φ的能量相关性已知(这是在申请人的WO2012/029039中的假设)，则射束硬化的效应能够得以解决。这是针对乳房射线摄影能量范围的合理近似，其中，衰减由光电效应主导。

然而，针对较高的能量(例如在50-60keV的范围内，如本文中的一个实施例中所追求的)，存在康普顿散射对总衰减的贡献的增加。此外，光电效应和康普顿散射对衰减的相对贡献并非先验已知的，这是由于其取决于正被扫描的目标PAT。

在数学上，我们能够将问题公式化为，根据以下模型，从在不同网格位置x处的强度测量结果，对参数p_p、p_C(分别表示光电效应和康普顿散射对线性衰减系数μ(E,l)的贡献)，以及φ(E_d)的估计问题：

$I\left(x\right)=\∫{\mathrm{dEI}}_0\left(E\right)e^{-\∫\mathrm{\μ}(E,l)dl}+\∫dEV\left(E\right)I_0\left(E\right)e^{-\∫\mathrm{\μ}(E,l)dl}\cos (2\mathrm{\π}\frac{x}{p}+\mathrm{\φ}(E_d\left)\frac{Ed}{E}\right)---\left(2\right).$

其中

∫μ(E，l)dl＝p_P(E/E_d)^-3+p_Cf_KN(E)(3)

其中：

E为能量范围；

L为通过目标PAT的组织中路径长度；

I为在成像运行中在网格位置x处记录的强度，而I₀为在“空气”或空白扫描中在该像素处记录的强度；

V为可见性，即，干涉图案的调制深度。

E_d为设计(或者更一般而言为参考)能量。这是图2的干涉仪以最佳可见性V做出响应时的能量。换言之，设计能量为在其中对干涉图案所观察到的调制深度处于其最大值时的能量。该调制深度是在空白扫描期间探查到的，并且通过拟合值V被量化为在空白扫描期间采集到的数据，如前文联系等式(1)所解释的；

x＝网格位置；

p_p、p_C＝光电效应和康普顿散射对射束的衰减的各自贡献；

p＝g₂＝光栅G2的栅距；

＝由成像器目标PAT引起的并且如在按照图2的干涉仪布置连线的探测器处记录的相移；

f_KN＝描述康普顿散射横截面在考虑中的能量范围内的能量相关性的克莱因-仁科公式。

模型等式(2)、(3)能够被理解为对等式(1)的重写，其中现在，在如在探测器D处配准的经衰减的X射线束的能谱上对针对每个能量在各自网格位置x处看到的强度I(.)求积分。

可见性V的能量相关性能够被模型化为V_I(即，干涉仪设置的已知能量相关性，例如Talbot阶n、在不同能量的光栅效率等，n与光栅G1与G2之间的距离相关，关系为d＝np₁ ²/8λ，其中，λ为X射线的波长并且n为奇整数[如果光栅G1不是π光栅则其他类似的公式可以适用])与V_o(即，目标对可见性的尚未知的影响)的乘积。

后一个的能量相关性能够被模型化为

$V_o\left(E\right)=V_o\left(F_d\right)\frac{E_d^2}{E^2}---\left(4\right)$

在下文中，参考图3中的流程，描述由图像处理器IP实施的方法步骤。该方法利用关于p_C与φ(E_d)之间的已知关系的额外的一点信息，申请人已经发现该关系能够被良好地用于根据在能量积分探测器处探测到的带图像数据来生成单色图像：

在步骤S305中，在图像处理输入端口IN处接收一幅或多幅相衬图像。

基于等式(1)，或者通过使用针对射束硬化校正的近似方法(例如在申请人的WO2012/029039中描述的)，针对如在探测器像素px中的相应探测器像素处拾取的辐射信号导出针对在设计能量E_d处的总衰减、小角度散射和相位梯度的初始估计。

在步骤S310中，使用针对相位梯度的初始估计，通过对相位梯度的积分、或者通过对复折射率δ的重建、或者通过使用已知关系(参见DPaganin的“CoherentX-RayOptics”，牛津大学出版社，2006年，第2章中的等式(2.134))到电子密度的转换，能够估计电子密度沿(构成入射在探测器D上的射束XB束的)每个射线的线积分p：

$\mathrm{\δ}\left(E\right)=\frac{e^2\mathrm{\ρ}}{2{\∈}_0{m}_e{c}^{2}k{\left(E\right)}^2}---\left(5\right)$

其中：

E＝能量；

ρ＝我们希望求解的电子密度；

δ＝材料的折射率；

ε₀＝真空的介电常数；

m_e＝电子的质量；

k＝与能量相关的波数；

c＝光速。

转换之后然后是沿射线路径的数值前投影，以如此导出一套合成或估计的投影图像，一般不同于上文联系图1较早提到的实际的、扫描器IMA采集的投影图像。备选地，为了计算电子密度梯度，也可以有利地使用从X射线晶体学已知的软件包。

在步骤S315中，电子密度的线积分能够被用于计算康普顿散射对线积分的总衰减p的贡献p_C，p已被初始估计为p＝-ln(A/A₀)。因此，总衰减与针对p_C的估计之间的差能够被用于参见等式(3)在步骤S320导出光电效应的贡献p_p。对p_C贡献的计算可以基于如在Alvarez等人的“energy-selectivereconstructionsintheX-raycomputerizedtomography”，Phys.Med.Biol.，第21卷，第5号，第733页至第744页，在第734页上的等式2-5，尤其是等式2(在Alvarez中“ρ”指代质量密度，而在上文的等式(5)中，ρ指代电子密度)中描述的关系。Alvarez的等式(2)、(4)、(5)描述可以如何根据能量项对衰减系数进行线性组合(a1、a2)。申请人发现，可以进行以下简化假设，而没有准确度的不必要损失：在人类组织中，已知具有相对低原子数的元素占多数，因此在Alvarez的线性系数a1、a2中，可以安全地假设Z/A～0.5，其中(使用Alvarez记号)，“A”为组织元素的原子质量。而且，物质密度与电子密度成比例，因为对每个质子存在一个电子和一个中子。因此，一旦得到电子密度，就可以按照ρ_m＝ρ_e*(m_p+m_n)近似质量密度，其中，m_p、m_n分别指代质子和中子的质量。

使用p_C和p_p与X射线束的已知初始光谱相组合，能够导出如在探测器D处记录的X射线束的有效光谱。基于等式(2)，能够估计对电子密度沿X射线的线积分的更准确估计。然后能够返回在步骤S315中使用该改进的电子密度估计代替初始估计，以如此限定迭代循环以迭代地改进电子密度估计。

在步骤S325中，值p_C和p_p被用于重建所谓的光电图像和康普顿散射图像，每幅图像记录可(单独)归因于两种衰减类型中的相应衰减类型的衰减。滤波反投影或迭代重建方法可以被用于该任务。通过这两种图像的恰当线性组合，能够通过在期望能量E对等式(3)的简单评价来生成“单色”图像。针对每个像素和投影角度，各自的贡献p_C和p_p为标量值并且被测量为常见的线性衰减系数。然后将滤波反投影运算子FBP(.)应用于针对每个像素和投影角度的由全部p_C、p_p值限定的“正弦图”。图像空间中对应的(分别针对p_C和p_p的)FBP图像现在每幅表示总线性衰减系数的“纯化”版本，因为每幅现在测量分别由光电衰减和康普顿散射单独引起的各自衰减。考虑到用户请求的能量E，然后能够按照上文的等式(3)对期望单色图像MC进行线性组合。

在步骤S330中，实现在监视器M上对如此生成的单色图像MC的显示。

根据一个实施例，能够在步骤S335应用户请求生成如在光谱图像(例如水-骨图像或水-碘图像)中使用的可视化的模式。例如，能够通过以下流程完成水-骨分离可视化：光电吸收和康普顿散射对由水和钙(即，骨)引起的衰减的相对贡献是已知的，并且实际上，它们具有不同的相对贡献。一种途径是分别通过穿过水和骨的不同路径长度，“解释”对p_p和p_C的测量值。由于这是在每个探测器像素上完成的，所以能够构建针对选定的基本材料(在该情况中为水和骨)的完整“正弦图”。相同的流程也可以应用于图像域中，在其中光电吸收和康普顿散射对衰减的相同相对贡献针对每个体素都适用。

为了实现各种可视化的模式，本文中提出的图像处理器IP包括可视化模块VS。该模块接收针对特定能量E(在步骤S325要针对该能量生成单色图像)的用户请求和/或针对水-骨或水-碘或其他绘制的可视化请求。

可视化模块VS在一个实施例中包括被显示在屏幕M上的图形用户界面GUI。图形用户界面包括一个或多个窗格，(一幅或多幅)经绘制的图像MC被显示在所述一个或多个窗格中。图像用户界面也可以包括其他GUI部件，例如响应于由用户利用指针工具PT(例如鼠标或其他方式)的操纵的滑块部件或按钮部件或滚动菜单等。滑块或按钮能够被用于调节期望能量值E和/或期望可视化(水-骨等)。在一个实施例中，图像处理器IP有效地实施响应以针对更新的一幅单色图像、针对新能量和/或可视化绘制请求，通过在一旦登记到用户请求就重复先前步骤S325-330和/或S335，更新当前示出的单色图像。本文中也设想针对期望能量和/或可视化参数的基于文本的输入手段(例如键盘)。

从上文应理解，在一些实施例中，步骤S315和S320能够被反转，从而首先计算光电散射p_p贡献并且然后是康普顿散射p_C贡献。

从上文也应理解，所描述的用于生成单色图像的方法能够被常规地实施为对某个已有射束硬化算法的扩展，例如在申请人的WO2012/029039中的算法。这允许节约计算时间，因为能够出于两种目的运行重叠的和/或相似的步骤中的至少一些，或者生成的数据可以被缓存或可以以其他方式协调或分配运行或数据。

而且，应认识到，所描述的方法能够同样应用于放射摄影成像器，例如诊断或介入性C型臂X射线系统或装置，在其中一般仅仅沿单个或几个离散间隔的投影方向采集单个或小量的多幅图像。

特定可视化工具VS中的图像处理器以及其部件可以被布置为单独的模块，其被布置为分布式架构并且被连接在合适的通信网络中。

在一个实施例中，图像处理器IP被布置为专用FPGA或为硬接线独立芯片。

在备选的实施例中，图像处理器IP以及其部件驻留于工作站CON中作为其上的软件例程而运行。图像处理器IP以及其部件可以在合适的科学计算平台(例如或)中被编程，并且可以被转化成C++或C例程，它们被维护在库中并且当被工作站CON的操作系统调用时被链接。

在本发明的另一示范性实施例中，提供计算机程序或计算机程序元件，其特征在于适于在合适的系统上运行根据前述实施例中的一个的方法所述的方法步骤。

计算机程序元件因此可以被存储在计算机单元上，其也可以为本发明的实施例的部分。该计算单元可以适于执行或诱导执行上述方法的步骤。此外，其可以适于操作上述装置的部件。计算单元能够适于自动操作和/或运行用户的命令。计算机程序可以被载入到数据处理器的工作存储器中。数据处理器因此可以被装备为执行本发明的方法。

本发明的该示范性实施例覆盖从一开始就使用本发明的计算机程序，以及借助于更新将已有程序转化为使用本发明的计算机程序两者。

更进一步，计算机程序元件可以能够提供要实现如上文描述的方法的示范性实施例的流程的全部必要步骤。

根据本发明的另外的示范性实施例，提供一种计算机可读介质，例如CD-ROM，其中，计算机可读介质具有被存储于其上的计算机程序元件，该计算机程序元件由前面的部分来描述。

计算机程序可以被存储和/或分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但也可以被分布为其他形式，例如经由互联网或者其他有线或无线电信系统。

然而，计算机程序也可以被提供在诸如万维网的网络上，并且能够从这样的网络被下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另外的示范性实施例，提供用于使计算机程序元件可供下载的介质，该计算机程序元件被布置为执行根据本发明的前述实施例中的一个的方法。

尽管已经在附图和前面的描述中详细说明并描述了本发明，但是这样的说明和描述被视为说明性或示范性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员在实践要求保护的发明时能够根据对附图、公开内容和所附权利要求的研究理解并实现对所公开实施例的其他变型。

在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中记载的其他项目的功能。互不相同的从属权利要求中记载了特定措施这一仅有事实并不指示不能有利地组合这些措施。权利要求中的任何附图标记不应当被解读为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于生成图像的方法，包括以下步骤：

接收(S305)相位梯度信息和总衰减信息，所述相位梯度信息和所述总衰减信息两者都是从相衬图像导出的；

基于如在所述相衬图像中记录的所述相位梯度信息来计算(S310)电子密度图像；

根据所计算的电子密度来估计(S315)康普顿散射对如在所述相衬图像中记录的所述总衰减信息的贡献p_C；

估计(S320)光电吸收对如在所述相衬图像中记录的所述总衰减信息的贡献p_p；并且

针对能量规范(E)，将p_C和p_P组合(S325)成单色图像(MC)。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在显示设备(M)上显示(S330)所述单色图像(MC)。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括：

响应于包括更新的能量规范的请求，针对所述更新的能量规范重复先前步骤(S325)，并针对所述更新的能量规范在所述显示设备(M)上显示更新的单色图像。

4.根据权利要求2或3所述的方法，还包括：

响应于针对可视化模式的请求，相应地绘制所述单色图像(MC)或所述更新的单色图像，并在所述显示设备(M)上实现对所述单色图像(MC)或所述更新的单色图像的显示。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述可视化模式包括水-骨图像绘制或水-碘绘制。

6.一种图像处理系统，包括：

成像装置(IMA、PCI)，其被配置为供应相衬图像；

用户输入设备(PT)，其用于接收期望能量规范(E)；

处理单元(IP)，其被配置为根据权利要求1至5中的任一项所述的方法处理所述相衬图像；

显示设备(M)，其用于显示由所述处理单元计算的单色图像。

7.根据权利要求2所述的图像处理系统，被布置用于：

在所述显示设备(M)上显示(S330)所述单色图像(MC)。

8.根据权利要求6或7所述的图像处理系统，被布置用于：

使得用户能够输入包括更新的能量规范的请求，响应于所述请求针对所述更新的能量规范重复步骤(S325)；并且

针对所述更新的能量规范在所述显示设备(M)上显示更新的单色图像。

9.根据权利要求6、7或8所述的图像处理系统，被布置用于：

使得用户能够输入针对可视化模式的请求；并且

响应于所述请求相应地绘制所述单色图像(MC)或所述更新的单色图像，并在所述显示设备(M)上实现对所述单色图像(MC)或所述更新的单色图像的显示。

10.根据权利要求9所述的图像处理系统，被布置用于：

使得用户能够输入针对可视化模式的请求，所述可视化模式包括水-骨图像绘制和水-碘绘制；并且

响应于所述请求相应地绘制所述单色图像(MC)或所述更新的单色图像，并在所述显示设备(M)上实现对所述单色图像(MC)或所述更新的单色图像的显示。

11.根据权利要求6至10中的任一项所述的图像处理系统，被布置用于使用能量积分探测器(D)记录所述相衬图像。

12.根据权利要求6至11中的任一项所述的图像处理系统，其中，所述成像装置(IMA、PCI)为计算机断层摄影成像装置。

13.根据权利要求6至12中的任一项所述的图像处理系统，被布置用于在射束硬化校正算法的框架内运行根据权利要求1至5中的任一项所述的方法。

14.一种用于控制根据权利要求6至13中的任一项的图像处理系统的计算机程序，所述计算机程序被布置用于当被处理单元运行时，执行根据权利要求1至5中的任一项所述的方法。

15.一种计算机可读介质，其上存储有权利要求14所述的计算机程序。