CN105913397B - 一种重建图像的修正方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种重建图像的修正方法、装置及设备，达到了校正重建图像中病灶位置的目的，提高了根据病灶位置的诊断和治疗的准确率。该方法包括：获取在扫描视野范围内的实际点源进行衰变的实际重建图像；确定实际点源在实际重建图像中的实际位置；利用偏移量关于实际位置的第一关系，获得所述实际点源的偏移量；根据所述实际点源的实际位置和所述实际点源的偏移量得到所述实际点源的校正位置；根据所述实际点源的校正位置，以及高斯参数关于校正位置的第二关系，得到与所述实际点源的校正位置对应的高斯参数；根据所述实际点源的校正位置对应的高斯参数得到点扩散函数的扩散参数，利用所述扩散参数获得修正后的实际重建图像。
Description
技术领域
本发明涉及图像修正技术领域，尤其涉及一种重建图像的修正方法、装置及设备。
背景技术
PET(Positron Emission Computed Tomography，正电子发射型计算机断层显像)和PET-CT(computed tomography，计算机断层扫描)是当今最先进的大型医疗诊断成像设备。
PET和PET-CT通过探测活体或模体组织中核素发射的正电子湮灭时产生的光子对来重建出核素分布的图像，具体的重建过程是：在活体或者模体中注射一定的含有放射性元素的药物，放射性元素发生放射性衰变，产生正电子，正电子在运动较小的一段距离后发生湮灭，产生一对运动方向相差接近180度的光子对，光子打到核探测器的晶体上，晶体将光子转换为可见光，由核探测器的光电检测器将可见光转换为电信号，以实现对光子对所击中的晶体的位置的检测，然后根据检测到的光子对对应的晶体对的连线来重建出放射性元素的分布图像。
由于正电子湮灭射程、光子对的非准直性、光子在晶体中透射及散射等原因，导致产生正电子的位置沿着投影方向经过的晶体以外的晶体也有接收到光子的可能，这种现象称为扩散现象。参见图1，该图为所述扩散现象的示意图。在该图中，一束正电子湮灭产生的光子对(图1中采用黑色六角星表示)分别向两个相反的方向运动，理想情况下，只有晶体A能够探测到来自方向的光子，但是实际上，与晶体A相邻的晶体B和晶体C也会探测到部分光子。图1中填充网格线的表示探测到光子最多的晶体，即晶体A；填充散点的表示探测到的光子较少的晶体，即晶体B和晶体C。
由于扩散现象的存在，表现在重建图像中除了降低图像的分辨率，更重要的是病灶的扩大。参见图2a和图2b，图2a为理想中的重建图像，图2b为存在扩散现象的重建图像，可以看到，图2b中的病灶明显比图2a的病灶大，这会影响到医生对病灶大小的诊断和治疗，因此需要对存在扩散现象的重建图像进行修正。
但是，除了扩散现象，还存在由于光子穿透进而导致的响应线(Line ofResponse，LOR)的偏移现象。而目前的图像重建修正方法仅仅针对于扩散现象，并没有克服由于偏移现象导致的病灶位置偏移的技术问题，影响医生根据病灶位置对病灶的诊断和治疗。
发明内容
为了解决现有存在的技术问题，本发明提供一种重建图像的修正方法、装置及设备，改善重建图像的准确性，校正重建图像中病灶位置，提高根据病灶位置的诊断和治疗的准确率。
本发明实施例提供了一种重建图像的修正方法，所述方法包括：
获取在扫描视野范围内的实际点源进行衰变的实际重建图像；
确定所述实际点源在所述实际重建图像中的实际位置；
利用偏移量关于实际位置的第一关系，获得所述实际点源的偏移量；
根据所述实际点源的实际位置和所述实际点源的偏移量得到所述实际点源的校正位置；
根据所述实际点源的校正位置，以及高斯参数关于校正位置的第二关系，得到与所述实际点源的校正位置对应的高斯参数；
根据所述实际点源的校正位置对应的高斯参数得到点扩散函数的扩散参数，利用所述扩散参数获得修正后的实际重建图像。
本发明实施例还提供了一种重建图像的修正装置，所述装置包括：图像获取模块、实际位置确定模块、偏移量获取模块、校正位置确定模块、高斯参数计算模块以及图像修正模块；
所述图像获取模块，用于获取在扫描视野范围内的实际点源进行衰变的实际重建图像；
所述实际位置确定模块，用于确定所述实际点源在所述实际重建图像中的实际位置；
所述偏移量获取模块，用于利用偏移量关于实际位置的第一关系，获得所述实际点源的偏移量；
所述校正位置确定模块，用于根据所述实际点源的实际位置和所述实际点源的偏移量得到所述实际点源的校正位置；
所述高斯参数计算模块，用于根据所述实际点源的校正位置，以及高斯参数关于校正位置的第二关系，得到与所述实际点源的校正位置对应的高斯参数；
所述图像修正模块，用于根据所述实际点源的校正位置对应的高斯参数得到点扩散函数的扩散参数，利用所述扩散参数获得修正后的实际重建图像。
本发明实施例还提供了一种重建图像的修正设备，所述设备包括：处理器、用于存储所述处理器可执行指令的存储器、显示器；
其中，所述处理器被配置为：获取在扫描视野范围内的实际点源进行衰变的实际重建图像；
确定所述实际点源在所述实际重建图像中的实际位置；
利用偏移量关于实际位置的第一关系，获得所述实际点源的偏移量；
根据所述实际点源的实际位置和所述实际点源的偏移量得到所述实际点源的校正位置；
根据所述实际点源的校正位置，以及高斯参数关于校正位置的第二关系，得到与所述实际点源的校正位置对应的高斯参数；
根据所述实际点源的校正位置对应的高斯参数得到点扩散函数的扩散参数，利用所述扩散参数获得修正后的实际重建图像，将所述修正后的重建图像发送到显示器进行显示。
本发明主要通过获取在扫描视野范围内的实际点源进行衰变的实际重建图像，确定所述实际点源在所述实际重建图像中的实际位置，利用偏移量关于实际位置的第一关系，获得所述实际点源的偏移量，然后根据所述实际点源的实际位置和所述实际点源的偏移量得到所述实际点源的校正位置，根据所述实际点源的校正位置，以及高斯参数关于校正位置的第二关系，得到与所述实际点源的校正位置对应的高斯参数，最后根据所述实际点源的校正位置对应的高斯参数得到点扩散函数，进而得到扩散参数。由于利用本发明提供的重建图像的修正方法、装置及设备得到的扩散参数既考虑了扩散现象，又考虑了响应线的偏移现象，因此基于该扩散矩阵得到的修正后的重建图像比仅考虑扩散现象得到的修正后重建图像进行诊断或治疗能够得到更加准确的结论。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为扩散现象的示意图；
图2a为理想中重建图像的示意图；
图2b为存在扩散现象的重建图像的示意图；
图3为扩散现象和响应线偏移现象均存在的示意图；
图4为本发明实施例一提供的一种重建图像的修正方法的流程图；
图5为三维坐标系M和三维坐标系N的示意图；
图6a为点源在断层平面的纵向方向上放置位置的示意图；
图6b为点源在轴向方向上放置位置的示意图；
图7为本发明实施例二提供的一种重建图像的修正装置的结构框图；
图8为本发明实施例二提供的一种重建图像的修正装置的硬件架构图。
具体实施方式
为了克服重建图像中存在的扩散现象，现有技术提出了基于图像空间的重建图像修正方法，该方法的基本思路为：将图像重建的公式y＝Mx变为y＝MKx。其中，x表示需要得到的重建图像，y表示投影数据，M表示系统矩阵，所述系统矩阵中的元素Mij表示图像像素j到投影数据i的接收概率，K表示扩散矩阵，该方法旨在通过一系列的计算得到所述扩散矩阵。
然而，上述重建图像的修正方法仅仅考虑了扩散现象，并没有考虑由于光子穿透而导致的响应线的偏移现象。响应线是指满足符合事件的两个晶体之间的连线，所述符合事件是指所述两个晶体在一定的时间范围内分别各自接收到一个光子的事件。对于图1的情况，单个正电子衰变产生的两个光子的运动方向与被击打到的晶体A表面垂直，若该次事件为符合事件，那么所述晶体A与另一个光子击中的晶体的连线即为响应线。
但是，若光子运动的方向与被击打到的晶体表面不垂直，就可能会发生响应线的偏移现象。参见图3，该图为扩散现象和响应线的偏移现象均存在的示意图。在该图中，一束正电子湮灭产生的光子对(图3中采用黑色六角星表示)分别向两个相反的方向运动，且运动方向不与晶体A’、B’、C’、D’、E’的表面垂直。由于光子能够穿透晶体，有的光子被直接击中晶体C’探测，有的光子穿透晶体C’而被晶体A’探测到，有的光子继续穿透被晶体B’或晶体D’探测到，但是这些光子多数被晶体B’探测到，少部分被晶体A’、C’、D’探测到，形成扩散现象。图3中填充网格的表示探测到光子最多的晶体，即晶体B’；填充散点的表示探测到光子较少的晶体，即晶体D’和晶体A’；填充斜线的表示探测到光子最少的晶体，即晶体C’。
其中有一个光子打在了晶体C’上，并穿透晶体C’和晶体A’，最终被晶体B’探测到，而响应线是基于探测到光子的晶体的位置确定的，即基于晶体B’的位置确定(参见图3中的点划线)，但实际上，光子打到的是晶体C’的表面，即响应线应该是黑色带箭头的那条实线。这种现象就叫做响应线的偏移现象。
响应线偏移现象的存在一方面也会导致图像分辨率较低，但是更重要的是会导致重建图像中病灶位置的偏移，影响医生根据病灶位置对病灶的诊断和治疗。
于是，本发明提出了一种重建图像的修正方法，该方法主要通过获取在扫描视野范围内的实际点源进行衰变的实际重建图像，确定所述实际点源在所述实际重建图像中的实际位置，利用偏移量关于实际位置的第一关系，获得所述实际点源的偏移量，根据所述实际点源的实际位置和所述实际点源的偏移量得到所述实际点源的校正位置，根据所述实际点源的校正位置，以及高斯参数关于校正位置的第二关系，得到与所述实际点源的校正位置对应的高斯参数，进而根据所述实际点源的校正位置对应的高斯参数得到点扩散函数的扩散参数，即扩散矩阵K。
由于利用本发明提供的重建图像的修正方法得到的扩散参数既考虑了扩散现象，又考虑了偏移现象，因此基于该扩散矩阵得到的修正后的重建图像比仅考虑扩散现象得到的修正后重建图像进行诊断或治疗能够得到更加准确的结论。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
参见图4，该图为本发明实施例一提供的一种重建图像的修正方法的流程图。
本实施例提供的重建图像的修正方法包括如下步骤：
步骤S101：获取在扫描视野范围内的实际点源进行衰变的实际重建图像。
本发明中的所述实际点源在实质上为能够进行衰变产生正电子的点源，例如22Na，这种元素是一种不稳定的元素，可以进行连续衰变，每次衰变均产生一个正电子，每个正电子湮灭后均分别产生两个光子。在实际应用中，可以将所述实际点源和所述实验点源放置在PET或PET-CT的扫描视野范围内，以得到所述实际点源进行衰变得到的实际重建图像。
步骤S102：确定所述实际点源在所述实际重建图像中的实际位置。
所述实际点源在所述实际重建图像中的实际位置对应的坐标系，是以所述实际重建图像中心为原点的三维坐标系，我们将所述以实际重建图像中心为原点的三维坐标系称为坐标系N。所述坐标系N包括横向、纵向和轴向方向，所述轴向方向为扫描轴的方向，所述横向和纵向方向所在的平面为所述实际重建图像所在的平面，即断层平面。所述实际位置是所述实际点源被放置时就确定的，也就是说，所述实际点源就被放置在所述实际位置所在的地方。所述实际位置在所述坐标系N中对应的坐标为实际位置坐标，所述实际位置坐标包括实际径向位置坐标和实际轴向位置坐标，所述实际径向位置坐标根据所述点源的实际横向位置坐标和实际纵向位置坐标得到。假设所述实际点源的实际横向位置坐标为x0，实际纵向位置坐标为y0，那么所述实际点源的实际径向位置坐标
若不考虑偏移现象，所述实际点源在所述实际重建图像中的实际位置，与所述实际重建图像中像素值最大的像素点所在的位置相同，但是由于偏移现象的存在，二者存在一定的偏移量。因为所述实际点源是被放置在预设位置的，即其实际位置是预先确定的，由于偏移现象，我们并不知道所述实际点源在所述实际重建图像中会偏移多少，为此，我们需要构建偏移量关于所述实际位置的第一关系，通过所述实际点源的实际位置与所述第一关系，得到对应的偏移量，进而得到所述实际点源的校正位置。至于如何构建所述第一关系，下文将详细描述。
步骤S103：利用偏移量关于实际位置的第一关系，获得所述实际点源的偏移量。
步骤S104：根据所述实际点源的实际位置和所述实际点源的偏移量得到所述实际点源的校正位置。
步骤S105：根据所述实际点源的校正位置，以及高斯参数关于校正位置的第二关系，得到与所述实际点源的校正位置对应的高斯参数。
如果说所述偏移量关于实际位置的第一关系是用于克服偏移现象的存在，那么所述高斯参数关于校正位置的第二关系就是用于克服扩散现象的存在。至于如何得到所述高斯参数关于校正位置的第二关系，也将在下文进行详细介绍。
步骤S106：根据所述实际点源的校正位置对应的高斯参数得到点扩散函数的扩散参数，利用所述扩散参数获得修正后的实际重建图像。
关于什么是所述点扩散函数，如何得到所述点扩散函数，以及什么是扩散参数，将在下文进行介绍。
本实施例通过获取在扫描视野范围内的实际点源进行衰变的实际重建图像，确定所述实际点源在所述实际重建图像中的实际位置，利用偏移量关于实际位置的第一关系，获得所述实际点源的偏移量，根据所述实际点源的实际位置和所述实际点源的偏移量得到所述实际点源的校正位置，根据所述实际点源的校正位置，以及高斯参数关于校正位置的第二关系，得到与所述实际点源的校正位置对应的高斯参数，根据所述实际点源的校正位置对应的高斯参数得到点扩散函数的扩散参数，是综合考虑扩散现象和偏移现象的扩散参数，因而利用所述扩散参数获得的修正后的实际重建图像比单纯考虑了扩散现象得到的重建图像更加准确，提高了诊断和治疗的正确性。
下面介绍如何得到所述偏移量关于所述实际位置的第一关系和如何得到所述高斯参数关于校正位置的第二关系。在介绍之前，首先需要说明的是，所述第一关系和所述第二关系是通过大量的实验得到的。我们将在这些大量实验中用到的点源称为实验点源，与所述实际点源的实质相同，所述实验点源也为能够进行衰变产生正电子的点源。所述实验点源衰变得到的重建图像称为实验重建图像。
首先介绍如何构建所述偏移量关于所述实际位置的第一关系，本实施例提供两种可能的实现方式，第一种：
获取所述实验点源被放置在所述扫描视野范围内进行衰变得到的第一实验重建图像，确定所述实验点源在所述第一实验重建图像中的实际位置。同确定所述实际点源在所述实际重建图像中的实际位置一样，所述实验点源在所述第一实验重建图像中的实际位置也是预先在放置所述实验点源时就确定的。将所述第一实验重建图像中像素值最大的像素点的位置确定为所述实验点源的校正位置，并根据所述实验点源的实际位置和所述实验点源的校正位置得到所述实验点源的偏移量，利用所述实验点源的实际位置和所述实验点源的偏移量得到所述偏移量关于实际位置的第一关系。
第二种：
获取所述实验点源被放置在所述扫描视野范围内第一位置时进行衰变得到的第二实验重建图像，并确定所述实验点源在所述第二实验重建图像中的第一实际位置。获取所述实验点源被放置在所述扫描视野范围内第二位置时进行衰变得到的第三实验重建图像，并确定所述实验点源在所述第三实验重建图像中的第二实际位置。所述第二实验重建图像的中心和所述第三实验重建图像的中心重叠。利用所述第一实际位置和所述第二实际位置得到所述实验点源的实际移动距离。确定所述实验点源在所述第二实验重建图像中的第一校正位置，所述第一校正位置根据所述第二实验重建图像中像素最大的像素点的位置确定；确定所述实验点源在所述第三实验重建图像中的第二校正位置，所述第二校正位置根据所述第三实验重建图像中像素最大的像素点的位置确定。计算所述第一校正位置与所述第二校正位置之间的偏移距离，利用所述实验点源的实际移动距离和所述偏移距离得到所述实验点源的偏移量。根据所述第一实际位置或第二实际位置，以及所述实验点源的偏移量得到所述偏移量关于实际位置的第一关系。
当然，上述两种可能的实现方式并不构成对构建所述第一关系的限定，本领域技术人员还可以根据实际需求自行设计。
在上文中提到，所述实际点源的实际位置可以由所述实际径向位置坐标和所述实际轴向位置坐标表示。在实际应用中，由于多数偏移现象仅出现在实际重建图像所在平面上的偏移，即径向方向的偏移，轴向方向的偏移基本可以忽略，因而，所述第一关系可以为偏移量关于实际径向位置坐标的函数。那么在构建所述第一关系的所述第一种实现方式中，所述根据所述实验点源的实际位置和所述实验点源的校正位置得到所述实验点源的偏移量，并利用所述实验点源的实际位置和所述实验点源的偏移量得到所述偏移量关于实际位置的第一关系，可以是：根据所述实验点源的实际径向位置坐标和所述实验点源的校正径向位置坐标得到所述实验点源的在径向方向上的偏移量，并利用所述实验点源的实际径向位置坐标和所述实验点源的偏移量得到所述偏移量关于实际径向位置坐标的第一关系。在构建所述第一关系的所述第二种实现方式中，所述第一实际位置和所述第二实际位置得到所述实验点源的实际移动距离实质为实际径向移动距离，所述第一校正位置与所述第二校正位置之间的偏移距离实质为径向偏移距离，所述实验点源的偏移量根据所述实际径向移动距离和所述径向偏移距离得到。
在一种可能实现的方式中，所述偏移量关于实际径向位置坐标的第一关系可以通过如下公式表达：
g(r)＝D1r+D2r2+D3r3+D4r4 (1)
其中，所述g(r)为所述偏移量，所述r为所述实际径向位置坐标，所述D1、D2、D3、D4为参数。
当然，上述拟合方式并不构成对本发明的限定，本领域技术人员可以根据实际需求自行设计。
下面介绍如何得到所述高斯参数关于校正位置的第二关系。
所述高斯参数关于校正位置的第二关系，可以根据所述实际点源衰变产生的光子在重建图像中径向、切向、轴向上的扩散分别服从高斯分布的原理得到，所述切向是指与径向和轴向均垂直的方向。具体的，可以通过如下步骤得到所述第二关系。
首先，获取实验点源被放置在所述扫描视野范围内进行衰变得到的第四实验重建图像。
在实际应用中，为节约程序，所述第四实验重建图像可以是所述第一实验重建图像至所述第三实验重建图像中的任意一个或多个。
其次，建立以所述第四实验重建图像为中心的三维坐标系，该三维坐标系与所述坐标系N相似。将所述第四实验重建图像中像素值最大的像素点的位置坐标作为所述实验点源在所述第四实验重建图像中的实验校正位置坐标，所述实验校正位置坐标包括实验校正径向位置坐标和实验校正轴向位置坐标。所述实验校正径向位置坐标根据实验校正横向位置坐标和实验校正纵向位置坐标得到。
由于扩散现象的存在，实验点源衰变的过程在实验重建图像上表现为有不止一个像素点的像素值大于0，且其中一个像素点的像素值最大，其余像素值大于0的像素点分布在像素值最大的像素点的周围，因此我们将像素值最大的点所在的位置坐标作为所述实验点源在所述实验重建图像中的实验校正位置。
然后，以所述实验点源在所述第四实验重建图像中的实验校正位置坐标作为基准点构建三个正交平面：X-Y平面、X-Z平面和Y-Z平面，其中所述X-Y平面为所述第四实验重建图像所在的平面，并获取所述第四实验重建图像中所述实验点源周围像素点相对于所述实验点源的实验位置坐标。
也就是说，以所述实验点源在所述第四实验重建图像中的实验校正位置为原点，建立三维坐标系M，所述三维坐标系M的X轴和Y轴所在的平面称为X-Y平面，X轴和Z轴所在的平面称为X-Z平面，Y轴和Z轴所在的平面称为Y-Z平面。所述X-Y平面为所述第四实验重建图像所在的平面，也即断层平面，所述Z轴与扫描轴平行。所述实验点源和所述第四实验重建图像的中心的连线与所述X轴重合。所述X轴的方向为径向方向，所述Y轴的方向为切向方向，所述Z轴的方向为轴向方向。在建立所述三维坐标系M后，获取所述第四实验重建图像中所述实验点源周围像素点相对于所述点源的实验位置坐标(x,y,z)。
接着，基于所述实验点源在所述三个正交平面上的扩散满足高斯分布的原理分别构建所述三个正交平面分别对应的曲面函数，所述曲面函数的自变量为所述周围像素点的像素值，因变量为所述周围像素点相对于实验点源的实验位置坐标。
本发明不对所述三个正交平面对应的曲面函数进行限定，本领域技术人员可以根据所述实验点源在所述三个正交平面上的扩散满足高斯分布的原理自行设计。此处提供一种曲面函数的构建公式以作为示例。在下述曲面函数中，所述高斯参数包括径向内、径向外、切向以及轴向方向对应的高斯参数。
所述X-Y平面对应的曲面函数为：
所述X-Z平面对应的曲面函数为：
所述Y-Z平面对应的曲面函数为：
其中，所述周围像素点相对于所述实验点源的实验位置坐标为(x,y,z)，所述frt(x,y)、fra(x,z)和fta(y,z)为所述周围像素点的像素值，所述σi为径向内方向对应的高斯参数，所述σe为径向外方向对应的高斯参数，所述σt为切向方向对应的高斯参数，所述σa为轴向方向对应的高斯参数；所述δ(x)为当x＜0时，δ(x)等于0的函数。所述δ(x)为分段函数，当x＜0时，δ(x)等于0；当x＝0，δ(x)等于0.5；当x＞0时，δ(x)等于1。或所述δ(x)为当x＞0时，δ(x)等于0；当x＝0，δ(x)等于0.5；当x＜0时，δ(x)等于1的函数。
然后，利用所述曲面函数、所述周围像素点相对于所述实验点源的实验位置坐标以及所述周围像素点的像素值，得到径向内、径向外、切向以及轴向方向分别对应的高斯参数。
在获取到周围像素点相对于所述实验点源的实验位置坐标(x,y,z)的具体值，以及所述周围像素点的像素值后，根据所述曲面函数，得到所述径向内、径向外、切向以及轴向方向分别对应的高斯参数。根据公式(2)至公式(4)，每个方向的高斯参数会得到两个值，可以将这两个值求平均，得到该方向对应的高斯参数。
这里需要强调的是，所述径向内、径向外、切向以及轴向方向对应的三维坐标系M是以所述实验点源在所述实验重建图像中的位置为原点建立的坐标系，而不是以所述实验重建图像中心为原点建立的三维坐标系N。参见图5，该图给出了三维坐标系M和N的示意图。所述三维坐标系N包括横向、纵向和轴向方向(图5中未示出轴向方向)，其中，所述横向和纵向方向所在的平面为所述实验重建图像所在的平面，即断层平面，所述轴向方向为所述扫描轴的方向。所谓实验点源的实际径向位置坐标是根据三维坐标系N中的实验点源的实际横向位置坐标和实际纵向位置坐标确定的。假设所述实验点源的实际横向位置坐标为x0，实际纵向位置坐标为y0，那么所述实验点源的实际径向位置坐标
而以实验点源为原点建立的三维坐标系M，其“横向方向”叫做径向，“纵向方向”叫做切向，径向和切向所在的平面也为所述实验重建图像所在的平面，即断层平面，轴向方向(图5中未示出)垂直于所述径向方向和切向方向。所谓径向方向所在的直线与所述实验图像重建中心与所述实验点源的连线重合；而切向方向是与所述径向方向垂直的方向。本发明所说的周围像素点的实验位置坐标(x,y,z)是依据三维坐标系M建立的。所谓径向内方向和径向外方向为径向方向所在轴线的两个相反的方向，假设从实验重建图像中心出发指向所述实验点源的方向为径向内方向，那么相反的方向即为径向外方向。
另外在计算高斯参数的过程中，可以将所述实验点源放置在扫描视野范围内的不同位置，以得到多组数据。例如参见图6a，在断层平面的纵向方向上，可以每隔一定的距离放置一次点源(小黑点表示点源的位置)，每放置一次，就重建图像一次，得到一次数据，然后再将所述实验点源放置在下一个位置，再重建图像得到数据。所述实验点源位置除了在断层平面的纵向方向上变动以外，还可以在轴向方向上设置，参见图6b。
最后，在得到径向内、径向外、切向和轴向对应的高斯参数后，拟合这些方向对应的高斯参数关于实验校正径向位置坐标和实验校正轴向位置坐标的关系式，即得到所述高斯参数关于校正位置的第二关系。
其中，径向内方向对应的高斯参数关于所述实验点源的实验校正径向位置坐标和实验校正轴向位置坐标的关系式可以拟合为：
fi(r,z)＝(Ri0+Ri1r+Ri2r2)(Ai0+Ai2z2) (5)
其中，所述fi(r,z)为径向内方向对应的高斯参数，所述r为所述实验点源的实验校正径向位置坐标，所述z为所述实验点源的实验校正轴向位置坐标，所述Ri0、Ri1、Ri2、Ai0和Ai2为参数；
径向外方向对应的高斯参数关于所述实验点源的实验校正径向位置坐标和实验校正轴向位置坐标的关系式可以拟合为：
fe(r,z)＝(Re0+Re1r+Re2r2)(Ae0+Ae2z2) (6)
其中，所述fe(r,z)为径向外方向对应的高斯参数，所述r为所述实验点源的实验校正径向位置坐标，所述z为所述实验点源的实验校正轴向位置坐标，所述Re0、Re1、Re2、Ae0和Ae2为参数；
切向方向对应的高斯参数关于所述实验点源的实验校正径向位置坐标和实验校正轴向位置坐标的关系式可以拟合为：
ft(r,z)＝(Rt0+Rt1r+Rt2r2)(At0+At2z2) (7)
其中，所述ft(r,z)为切向方向对应的高斯参数，所述r为所述实验点源的实验校正径向位置坐标，所述z为所述实验点源的实验校正轴向位置坐标，所述Rt0、Rt1、Rt2、At0和At2为参数；
轴向方向对应的高斯参数关于所述实验点源的实验校正径向位置坐标和实验校正轴向位置坐标的关系式可以拟合为：
fa(r,z)＝(Ra0+Ra1r+Ra2r2)(Aa0+Aa2z2) (8)
其中，所述fa(r,z)为轴向方向对应的高斯参数，所述r为所述实验点源的实验校正径向位置坐标，所述z为所述实验点源的实验校正轴向位置坐标，所述Ra0、Ra1、Ra2、Aa0和Aa2为参数。
当然，上述高斯参数关于所述实验点源的实验校正径向位置坐标和实验校正轴向位置坐标的关系式的拟合方式并不构成对本发明的限定，本领域技术人员还可以通过其他方法进行拟合。
本实施例通过大量的实验得到所述高斯参数关于实验点源的实验校正位置坐标的关系式，在利用所述实际点源的实际位置坐标和所述实际点源的偏移量得到所述实际点源的校正径向位置坐标和校正轴向位置坐标后，就可以代入到该拟合式中求出与所述实际点源的校正位置坐标对应的高斯参数。
在得到与所述实际点源对应的高斯参数后，就可以形成点扩散函数，所谓点扩散函数是所述周围像素点的像素值关于所述周围像素点相对于实际点源的实际位置坐标的函数，例如公式(9)：
其中，所述(x,y,z)为所述实际重建图像中周围像素点相对于所述实际点源的实际位置坐标，采用的是所述三维坐标系N。所述PSF(P)(x,y,z)为所述周围像素点的像素值，所述σi为径向内方向对应的高斯参数，所述σe为径向外方向对应的高斯参数，所述σt为切向方向对应的高斯参数，所述σa为轴向方向对应的高斯参数；所述δ(x)为分段函数，当x＜0时，δ(x)等于0；当x＝0，δ(x)等于0.5；当x＞0时，δ(x)等于1。或者，所述δ(x)为当x＞0时，δ(x)等于0；当x＝0，δ(x)等于0.5；当x＜0时，δ(x)等于1的函数。
根据点扩散函数以及实际重建图像中实际点源周围像素点(例如6倍的高斯参数范围内)的相对于实际点源的实际位置坐标，就可以得到扩散参数，也就是扩散矩阵K。在得到扩散矩阵K后，就可以根据y＝MKx得到修正后的实际重建图像。
实施例二
参见图7，该图为本发明实施例二提供的一种重建图像的修正装置的结构框图。
本实施提供的重建图像的修正装置包括：图像获取模块101、实际位置确定模块102、偏移量获取模块103、校正位置确定模块104、高斯参数计算模块105以及图像修正模块106；
所述图像获取模块101，用于获取在扫描视野范围内的实际点源进行衰变的实际重建图像；
所述实际位置确定模块102，用于确定所述实际点源在所述实际重建图像中的实际位置；
所述偏移量获取模块103，用于利用偏移量关于实际位置的第一关系，获得所述实际点源的偏移量；
所述校正位置确定模块104，用于根据所述实际点源的实际位置和所述实际点源的偏移量得到所述实际点源的校正位置；
所述高斯参数计算模块105，用于根据所述实际点源的校正位置，以及高斯参数关于校正位置的第二关系，得到与所述实际点源的校正位置对应的高斯参数；
所述图像修正模块106，用于根据所述实际点源的校正位置对应的高斯参数得到点扩散函数的扩散参数，利用所述扩散参数获得修正后的实际重建图像。
为了得到所述第一关系，在其中一种可能实现的方式中，所述装置还可以包括：
实验重建图像获取模块、实验实际位置确定模块、实验校正位置确定模块、实验偏移量获取模块以及第一关系获取模块；
其中，所述实验重建图像获取模块，用于获取实验点源放置在所述扫描视野范围内进行衰变得到的第一实验重建图像；
所述实验实际位置确定模块，用于以所述第一实验重建图像的中心为原点建立三维坐标系，确定所述实验点源在所述第一实验重建图像中对应的实际位置；
所述实验校正位置确定模块，用于将所述第一实验重建图像中像素值最大的像素点的位置确定为所述实验点源的校正位置；
所述实验偏移量获取模块，用于根据所述实验点源的实际位置和所述实验点源的校正位置得到所述实验点源的实验偏移量；
所述第一关系获取模块，用于利用所述实验点源的实际位置和所述实验点源的偏移量得到所述偏移量关于实际位置的第一关系。
在另外一种可能实现的方式中，所述装置还可以包括：第一实际位置确定模块、第二实际位置确定模块、实际移动距离获取模块、第一校正位置确定模块、第二校正位置确定模块、偏移距离计算模块、实验偏移量确定模块、第一关系确定模块；
其中，所述第一实际位置确定模块，用于获取实验点源放置在所述扫描视野范围内第一位置时进行衰变得到的第二实验重建图像，并以所述第二实验重建图像的中心为原点建立三维坐标系，确定所述实验点源在所述第二实验重建图像中的第一实际位置；
所述第二实际位置确定模块，用于获取所述实验点源放置在所述扫描视野范围内第二位置时进行衰变得到的第三实验重建图像，以所述第三实验重建图像的中心为原点建立三维坐标系，并确定所述实验点源在所述第三实验重建图像中的第二实际位置；
所述实际移动距离获取模块，用于利用所述第一实际位置和所述第二实际位置得到所述实验点源的实际移动距离；
所述第一校正位置确定模块，用于确定所述实验点源在所述第二实验重建图像中的第一校正位置，所述第一校正位置根据所述第二实验重建图像中像素最大的像素点的位置确定；所述第二校正位置确定模块，用于确定所述实验点源在所述第三实验重建图像中的第二校正位置，所述第二校正位置根据所述第三实验重建图像中像素最大的像素点的位置确定；所述第二实验重建图像的中心和所述第三实验重建图像的中心重叠；
所述偏移距离计算模块，用于计算所述第一校正位置与所述第二校正位置之间的偏移距离；
所述实验偏移量确定模块，用于利用所述实验点源的实际移动距离和所述偏移距离得到所述实验点源的实验偏移量；
所述第一关系确定模块，用于根据所述第一实际位置或第二实际位置，以及所述实验点源的偏移量得到所述偏移量关于实际位置的第一关系。
所述实施例二提供的重建图像的修正装置可以应用在投影系统的设备或者任何具有处理器(特别是图像处理器)的电子设备上，所述电子设备可以是现有的、正在研发的或将来研发的任何电子设备，包括但不限于：现有的、正在研发的或将来研发的台式计算机、膝上型计算机、移动终端(包括智能手机、非智能手机、各种平板电脑)等。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在投影系统的设备或带有处理器的电子设备的处理器将存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。从硬件层面而言，如图8所示，为本发明重建图像的修正装置所在投影系统的设备或带有处理器的电子设备的一种硬件结构图，除了图8所示的处理器、内存、网络接口、以及存储器之外，实施例中装置所在的投影系统的设备或带有处理器的电子设备通常根据该设备的实际功能，还可以包括其他硬件，例如显示器，对此不再赘述。
其中，存储器中可以存储有图像重建方法对应的逻辑指令，该存储器例如可以是非易失性存储器(non-volatile memory)，处理器可以调用执行存储器中的保存的逻辑指令，以执行上述的图像重建方法，显示器可以显示所述修正后的重建图像。
重建图像的修正方法对应的逻辑指令的功能，如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
实施例三
本实施提供的重建图像的修正设备包括：处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器、显示器；
其中，所述处理器被配置为：获取在扫描视野范围内的实际点源进行衰变的实际重建图像；
确定所述实际点源在所述实际重建图像中的实际位置；
利用偏移量关于实际位置的第一关系，获得所述实际点源的偏移量；
根据所述实际点源的实际位置和所述实际点源的偏移量得到所述实际点源的校正位置；
根据所述实际点源的校正位置，以及高斯参数关于校正位置的第二关系，得到与所述实际点源的校正位置对应的高斯参数；
根据所述实际点源的校正位置对应的高斯参数得到点扩散函数的扩散参数，利用所述扩散参数获得修正后的实际重建图像，将所述修正后的重建图像发送到显示器进行显示。
当介绍本发明的各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“这个”和“所述”都意图表示有一个或多个元件。词语“包括”、“包含”和“具有”都是包括性的并意味着除了列出的元件之外，还可以有其它元件。
需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施例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实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(RandomAccess Memory,RAM)等。
本说明书中的各个实施例描述得比较简单，相关之处参见本发明对技术方案的描述部分即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的。另外，还可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种重建图像的修正方法，其特征在于，所述方法包括：
获取在扫描视野范围内的实际点源进行衰变的实际重建图像；
确定所述实际点源在所述实际重建图像中的实际位置；
利用偏移量关于实际位置的第一关系，获得所述实际点源的偏移量；
根据所述实际点源的实际位置和所述实际点源的偏移量得到所述实际点源的校正位置；
根据所述实际点源的校正位置，以及高斯参数关于校正位置的第二关系，得到与所述实际点源的校正位置对应的高斯参数；
根据所述实际点源的校正位置对应的高斯参数得到点扩散函数的扩散参数，利用所述扩散参数获得修正后的实际重建图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偏移量关于所述实际位置的第一关系根据如下步骤得到：
获取实验点源被放置在所述扫描视野范围内进行衰变得到的第一实验重建图像；
以所述第一实验重建图像的中心为原点建立三维坐标系，确定所述实验点源在所述第一实验重建图像中对应的实际位置；
将所述第一实验重建图像中像素值最大的像素点的位置确定为所述实验点源的校正位置，并根据所述实验点源的实际位置和所述实验点源的校正位置得到所述实验点源的偏移量；
利用所述实验点源的实际位置和所述实验点源的偏移量得到所述偏移量关于实际位置的第一关系。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偏移量关于所述实际位置的第一关系根据如下步骤得到：
获取实验点源被放置在所述扫描视野范围内第一位置时进行衰变得到的第二实验重建图像，以所述第二实验重建图像的中心为原点建立三维坐标系，并确定所述实验点源在所述第二实验重建图像中的第一实际位置；
获取所述实验点源被放置在所述扫描视野范围内第二位置时进行衰变得到的第三实验重建图像，以所述第三实验重建图像的中心为原点建立三维坐标系，并确定所述实验点源在所述第三实验重建图像中的第二实际位置；所述第二实验重建图像的中心和所述第三实验重建图像的中心重叠；
利用所述第一实际位置和所述第二实际位置得到所述实验点源的实际移动距离；
确定所述实验点源在所述第二实验重建图像中的第一校正位置，所述第一校正位置根据所述第二实验重建图像中像素最大的像素点的位置确定；
确定所述实验点源在所述第三实验重建图像中的第二校正位置，所述第二校正位置根据所述第三实验重建图像中像素最大的像素点的位置确定；
计算所述第一校正位置与所述第二校正位置之间的偏移距离；
利用所述实验点源的实际移动距离和所述偏移距离得到所述实验点源的偏移量；
根据所述第一实际位置或第二实际位置，以及所述实验点源的偏移量得到所述偏移量关于实际位置的第一关系。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述实际点源在所述实际重建图像中的实际位置包括：
以所述实际重建图像的中心为原点建立三维坐标系，所述三维坐标系包括横向、纵向和轴向方向，所述轴向方向为扫描轴的方向，所述横向和纵向方向所在的平面为所述实际重建图像所在的平面；
确定所述实际点源在所述三维坐标系中的实际位置坐标，所述实际位置坐标包括实际径向位置坐标和实际轴向位置坐标，所述实际径向位置坐标根据所述点源的实际横向位置坐标和实际纵向位置坐标得到；
所述根据所述实际点源的实际位置和所述实际点源的偏移量得到所述实际点源的校正位置包括：
根据所述实际点源的实际位置坐标和所述实际点源的偏移量得到所述实际点源的校正位置坐标，所述校正位置坐标包括校正径向位置坐标和校正轴向位置坐标。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述偏移量关于实际位置的第一关系包括：
所述偏移量关于实际径向位置坐标的第一关系。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在在于，所述偏移量关于实际径向位置坐标的第一关系通过如下公式表达：
g(r)＝D1r+D2r2+D3r3+D4r4
其中，所述g(r)为所述偏移量，所述r为所述实际径向位置坐标，所述D1、D2、D3、D4为参数。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高斯参数关于校正位置的第二关系，根据实验点源衰变产生的光子在重建图像中径向、切向、轴向上的扩散分别服从高斯分布的原理得到，所述切向是指与径向和轴向均垂直的方向。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述高斯参数关于校正位置的第二关系根据如下步骤得到：
获取实验点源被放置在所述扫描视野范围内进行衰变得到的第四实验重建图像；
建立以所述第四实验重建图像为中心的三维坐标系，将所述第四实验重建图像中像素值最大的像素点的位置坐标作为所述实验点源在第四实验重建图像中的实验校正位置坐标，所述实验校正位置坐标包括实验校正径向位置坐标和实验校正轴向位置坐标，所述实验校正径向位置坐标根据实验校正横向位置坐标和实验校正纵向位置坐标得到；
以所述实验点源在所述第四实验重建图像中的实验校正位置坐标作为基准点构建三个正交平面：X-Y平面、X-Z平面和Y-Z平面，其中所述X-Y平面为所述第四实验重建图像所在的平面，并获取所述第四实验重建图像中所述实验点源周围像素点相对于所述实验点源的实验位置坐标；
基于所述实验点源在所述三个正交平面上的扩散满足高斯分布的原理分别构建所述三个正交平面分别对应的曲面函数，所述曲面函数的自变量为所述周围像素点的像素值，因变量为所述周围像素点相对于实验点源的实验位置坐标；
利用所述曲面函数、所述周围像素点相对于所述实验点源的实验位置坐标以及所述周围像素点的像素值，得到径向内、径向外、切向以及轴向方向分别对应的高斯参数；
根据所述径向内、径向外、切向以及轴向方向分别对应的高斯参数以及所述实验点源的实验校正径向位置坐标和实验校正轴向位置坐标，得到高斯参数关于校正位置的第二关系。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述X-Y平面对应的曲面函数为：
所述X-Z平面对应的曲面函数为：
所述Y-Z平面对应的曲面函数为：
其中，所述周围像素点相对于所述实验点源的实验位置坐标为(x,y,z)，所述frt(x,y)、fra(x,z)和fta(y,z)为所述周围像素点的像素值，所述σi为径向内方向对应的高斯参数，所述σe为径向外方向对应的高斯参数，所述σt为切向方向对应的高斯参数，所述σa为轴向方向对应的高斯参数；所述δ(x)为分段函数，当x＜0时，δ(x)等于0；当x＝0，δ(x)等于0.5；当x＞0时，δ(x)等于1；或所述δ(x)为当x＞0时，δ(x)等于0；当x＝0，δ(x)等于0.5；当x＜0时，δ(x)等于1的函数。
10.一种重建图像的修正装置，其特征在于，所述装置包括：图像获取模块、实际位置确定模块、偏移量获取模块、校正位置确定模块、高斯参数计算模块以及图像修正模块；
所述图像获取模块，用于获取在扫描视野范围内的实际点源进行衰变的实际重建图像；
所述实际位置确定模块，用于确定所述实际点源在所述实际重建图像中的实际位置；
所述偏移量获取模块，用于利用偏移量关于实际位置的第一关系，获得所述实际点源的偏移量；
所述校正位置确定模块，用于根据所述实际点源的实际位置和所述实际点源的偏移量得到所述实际点源的校正位置；
所述高斯参数计算模块，用于根据所述实际点源的校正位置，以及高斯参数关于校正位置的第二关系，得到与所述实际点源的校正位置对应的高斯参数；
所述图像修正模块，用于根据所述实际点源的校正位置对应的高斯参数得到点扩散函数的扩散参数，利用所述扩散参数获得修正后的实际重建图像。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：实验重建图像获取模块、实验实际位置确定模块、实验校正位置确定模块、实验偏移量获取模块以及第一关系获取模块；
其中，所述实验重建图像获取模块，用于获取实验点源放置在所述扫描视野范围内进行衰变得到的第一实验重建图像；
所述实验实际位置确定模块，用于以所述第一实验重建图像的中心为原点建立三维坐标系，确定所述实验点源在所述第一实验重建图像中对应的实际位置；
所述实验校正位置确定模块，用于将所述第一实验重建图像中像素值最大的像素点的位置确定为所述实验点源的校正位置；
所述实验偏移量获取模块，用于根据所述实验点源的实际位置和所述实验点源的校正位置得到所述实验点源的实验偏移量；
所述第一关系获取模块，用于利用所述实验点源的实际位置和所述实验点源的偏移量得到所述偏移量关于实际位置的第一关系。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：第一实际位置确定模块、第二实际位置确定模块、实际移动距离获取模块、第一校正位置确定模块、第二校正位置确定模块、偏移距离计算模块、实验偏移量确定模块、第一关系确定模块；
其中，所述第一实际位置确定模块，用于获取实验点源放置在所述扫描视野范围内第一位置时进行衰变得到的第二实验重建图像，并以所述第二实验重建图像的中心为原点建立三维坐标系，确定所述实验点源在所述第二实验重建图像中的第一实际位置；
所述第二实际位置确定模块，用于获取所述实验点源放置在所述扫描视野范围内第二位置时进行衰变得到的第三实验重建图像，以所述第三实验重建图像的中心为原点建立三维坐标系，并确定所述实验点源在所述第三实验重建图像中的第二实际位置；
所述实际移动距离获取模块，用于利用所述第一实际位置和所述第二实际位置得到所述实验点源的实际移动距离；
所述第一校正位置确定模块，用于确定所述实验点源在所述第二实验重建图像中的第一校正位置，所述第一校正位置根据所述第二实验重建图像中像素最大的像素点的位置确定；所述第二校正位置确定模块，用于确定所述实验点源在所述第三实验重建图像中的第二校正位置，所述第二校正位置根据所述第三实验重建图像中像素最大的像素点的位置确定；所述第二实验重建图像的中心和所述第三实验重建图像的中心重叠；
所述偏移距离计算模块，用于计算所述第一校正位置与所述第二校正位置之间的偏移距离；
所述实验偏移量确定模块，用于利用所述实验点源的实际移动距离和所述偏移距离得到所述实验点源的实验偏移量；
所述第一关系确定模块，用于根据所述第一实际位置或第二实际位置，以及所述实验点源的偏移量得到所述偏移量关于实际位置的第一关系。
13.一种重建图像的修正设备，其特征在于，所述设备包括：处理器、用于存储所述处理器可执行指令的存储器、显示器；
其中，所述处理器被配置为：获取在扫描视野范围内的实际点源进行衰变的实际重建图像；
确定所述实际点源在所述实际重建图像中的实际位置；
利用偏移量关于实际位置的第一关系，获得所述实际点源的偏移量；
根据所述实际点源的实际位置和所述实际点源的偏移量得到所述实际点源的校正位置；
根据所述实际点源的校正位置，以及高斯参数关于校正位置的第二关系，得到与所述实际点源的校正位置对应的高斯参数；
根据所述实际点源的校正位置对应的高斯参数得到点扩散函数的扩散参数，利用所述扩散参数获得修正后的实际重建图像，将所述修正后的实际重建图像发送到显示器进行显示。
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