CN107432750A - 校正成像系统的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本申请披露了一种用于校正医疗装置的系统及方法。该方法包括一个或多个下述操作。在成像装置的光源的多个角度，从成像装置处获取包含多个标记物的模体的投影数据。基于模体的投影数据和多个标记物在第一坐标系中的坐标，确定第一坐标系的多个投影矩阵以及第一坐标系和第二坐标系之间的转换矩阵。其中第一坐标系与模体相关，第二坐标系与成像装置相关。基于第一坐标系的多个投影矩阵和所确定的转换矩阵，确定第二坐标系的多个投影矩阵。

Description

校正成像系统的方法和系统
本申请涉及医疗系统，尤其涉及用于校正计算机断层扫描(CT)系统或放射治疗(RT)系统的方法和系统。
背景技术
包括成像系统的医疗系统，如计算机断层扫描(CT)系统和放射治疗(RT)系统(例如LINAC)等，可用于医学诊断或治疗。通过扫描诸如患者这样的对象可以获得CT数据。在扫描过程中，机架可围绕该对象旋转。在机架旋转期间，医疗系统的一个或多个部件的下沉可能导致医疗系统与其期望的位置有偏差。有必要提出一种几何校正医疗系统的系统和方法。
申请内容
本申请所要解决的技术问题是提供一种能够校正成像装置的方法及系统。
本申请所采用的技术方案如下：
本申请的一方面，提供了一种由至少一个机器执行的方法。所述至少一个机器的每一个机器包括至少一个处理器和存储器。所述方法包括：在第一坐标系中获取模体中至少一个标记物的标记物坐标，所述第一坐标系与包含所述至少一个标记物的所述模体相关；对于成像装置的光源的第一数量的角度中的每一个角度，当所述成像装置的光源位于所述角度时，从所述成像装置处获取与所述模体相关的投影数据；以及基于所述投影数据和所述模体中至少一个标记物的标记物坐标，确定与所述成像装置的光源的角度对应的光源位置和对应于所述角度的第一坐标系的投影矩阵；基于第一坐标系的第一数量的投影矩阵中的至少一个投影矩阵和其对应的至少一个光源位置，确定第一坐标系和第二坐标系的转换矩阵，所述第一坐标系的第一数量的投影矩阵对应于所述光源的第一数量的角度，所述第二坐标系与所述成像装置相关；以及基于第一坐标系的第一数量的投影矩阵中的所述至少一个投影矩阵和所确定的转换矩阵，确定第二坐标系的第一数量的投影矩阵，所述第二坐标系的一个投影矩阵对应于所述光源的一个角度。
进一步地，所述确定第一坐标系和第二坐标系的转换矩阵包括：基于所述第一坐标系的第一数量的投影矩阵和所述对应的光源位置，确定在所述第一坐标系中的所述第二坐标系的原点坐标和所述第二坐标系相对于所述第一坐标系的偏转角，所述第一坐标系的第二坐标系的原点坐标被定义为第二坐标系的原点相对于所述第一坐标系的原点的第一位移、第二位移和第三位移；以及
基于所确定的第二坐标系的原点坐标和所述偏转角，确定所述第一坐标系和第二坐标系的转换矩阵。
进一步地，所述第一坐标系包括第一坐标轴、第二坐标轴和第三坐标轴，所述确定在第一坐标系中的第二坐标系的原点坐标和第二坐标系相对于所述第一坐标系的偏转角包括：基于两个或两个以上光源位置，确定所述第一坐标系中的旋转平面，所述两个或两个以上光源位置对应于所述光源的第一数量的角度中的两个或两个以上角度；基于所述旋转平面，确定所述第二坐标系相对于第一坐标系的偏转角；基于所述第一坐标系的第一数量的投影矩阵，确定所述第二坐标系相对于第一坐标系的第二位移和第三位移，所述第二位移在所述第一坐标系的第二坐标轴上，所述第三位移在所述第一坐标系的第三坐标轴上；以及基于所述第二位移、所述第三位移和所述旋转平面，确定所述第一位移，所述第一位移在所述第一坐标系的第一坐标轴上。
进一步地，所述在所述第一坐标系中确定旋转平面包括：通过最小化所述两个或两个以上光源位置到所述旋转平面的距离的平方和，构造所述旋转平面，所述两个或两个以上光源位置对应于所述光源的第一数量的角度中的两个或两个以上角度。
进一步地，所述确定第二位移和第三位移包括：对于所述第一坐标系的第一数量的投影矩阵中的每一个投影矩阵，确定所述第一坐标系的投影矩阵的一个投影矩阵分量，所述投影矩阵分量与所述第二位移和所述第三位移相关；确定所述两个或两个以上投影矩阵分量的平均值；以及通过最小化所述两个或两个以上投影矩阵分量和所述两个或两个以上投影矩阵分量的平均值的偏差平方和，确定所述第二位移和所述第三位移。
进一步地，所述光源的第一数量的角度包括所述第一光源角度、与所述第一光源角度不同的第二光源角度、和与所述第一光源角度和所述第二光源角度不同的第三光源角度。
进一步地，所述第一光源角度与所述第二光源角度的第一角度差或所述第二光源角度与所述第三光源角度的第二角度差，在0°到20°之间。
进一步地，所述第一坐标系的第一数量的投影矩阵包括对应于所述第一光源角度的第一投影矩阵和对应于所述第二光源角度的第二投影矩阵。
进一步地，所述方法还包括：基于所述第一坐标系的第一数量的投影矩阵中至少一个投影矩阵和其所对应的至少一个光源位置，确定所述第一坐标系的第二数量的投影矩阵和对应的第二数量的光源位置，所述第二数量的投影矩阵中的一个投影矩阵对应于一个光源位置，所述一个光源位置对应于所述光源的第二数量的角度中的一个角度；以及基于所述第一坐标系的第二数量的投影矩阵中至少一个投影矩阵和所述确定的转换矩阵，确定第二坐标系中所述第一数量的投影矩阵中的至少一个投影矩阵。
进一步地，所述光源的所述第二数量的角度包括第四光源角度，所述确定第一坐标系的第二数量的投影矩阵还包括：通过插值所述第一投影矩阵和所述第二投影矩阵，确定对应于所述第四光源角度的第四投影矩阵。
进一步地，所述方法还包括：基于所述第一坐标系的第二数量的投影矩阵中至少一个投影矩阵和其对应的至少一个光源位置，确定所述第一坐标系和第二坐标系的转换矩阵。
进一步地，当所述成像装置的光源位于对应于所述光源位置的所述光源角度时，所述确定第一坐标系的投影矩阵包括：在第三坐标系中，确定所述模体中所述至少一个标记物的投影坐标，所述第三坐标系是所述成像装置的图像坐标系；以及基于所述第一坐标系中的所述标记物坐标和所述第三坐标系中的所述投影坐标，确定所述第一坐标系的所述投影矩阵。
进一步地，所述方法还包括：基于所述第二标坐标系的所述投影矩阵，在第三坐标系中确定所述光源的投影坐标，所述第三坐标系是所述成像装置的图像坐标系。
进一步地，所述方法还包括：通过所述成像装置，获取与对象相关的投影数据；以及通过所述第二坐标系的所述投影矩阵处理与所述对象相关的所述投影数据，生成图像。
进一步地，所述确定所述第二坐标系的投影矩阵包括将所述第一坐标系的所述投影矩阵和所述确定的转换矩阵相乘，所述确定的转换矩阵用于将所述第一坐标系转换成所述第二坐标系。
进一步地，所述方法还包括：基于所述第二坐标系的第一数量的投影矩阵确定所述第二坐标系的第二数量的投影矩阵。
本申请的另一方面，提供了一种系统。所述系统包括至少一个存储介质和处理器。所述存储介质包括一组指令。所述处理器与所述至少一个存储介质通信。当执行所述指令时，所述至少一个处理器用于：在成像装置的光源的两个或两个以上的角度，从所述成像装置处获取包含两个或两个以上标记物的模体的投影数据；基于所述模体的所述投影数据和所述两个或两个以上的标记物在第一坐标系中的坐标，确定所述第一坐标系的两个或两个以上的投影矩阵和所述第一坐标系与第二坐标系的转换矩阵，所述光源的一个角度对应于所述第一坐标系的一个投影矩阵，所述第一坐标系和所述模体相关，所述第二坐标系和所述成像装置相关；基于所述第一坐标系的所述两个或两个以上的投影矩阵和所述第一坐标系与所述第二坐标系的所述转换矩阵，确定所述第二坐标系的两个或两个以上的投影矩阵，所述第二坐标系的一个投影矩阵对应于所述光源的一个角度；以及以电子文件的形式存储所述第二坐标系的所述两个或两个以上的所确定的投影矩阵。
进一步地，所述至少一个处理器还用于：基于所述第二坐标系的所述两个或两个以上投影矩阵，确定所述光源在第三坐标系中的投影矩阵，所述第三坐标系是所述成像装置的图像坐标系。
进一步地，所述至少一个处理器还用于基于所述模体的所述投影数据和所述标记物在第一坐标系中的坐标，确定两个或两个以上的光源位置，一个光源位置对应于所述光源的一个角度；基于所述第一坐标系的所述两个或两个以上的投影矩阵和其所对应的光源位置，确定在所述第一坐标系中的所述第二坐标系的原点坐标和所述第二坐标系相对于所述第一坐标系的偏转角，所述第一坐标系中的第二坐标系的原点坐标被定义为第二坐标系的原点相对于所述第一坐标系的原点的第一位移、第二位移和第三位移；以及基于所述确定的所述第二坐标系的原点坐标和所述偏转角，确定所述第一坐标系和所述第二坐标系的所述转换矩阵。
进一步地，所述至少一个处理器还用于：基于所述两个或两个以上的光源位置，在所述第一坐标系中确定旋转平面；基于所述旋转平面，确定所述第二坐标系相对于所述第一坐标系的所述旋转角；基于所述第一坐标系的所述两个或两个以上的投影矩阵，确定所述第二坐标系相对于所述第一坐标系的所述第二位移和所述第三位移，所述第二位移在所述第一坐标系的第二坐标轴上，所述第三位移在所述第一坐标系的第三坐标轴上；以及基于所述第二位移、所述第三位移和所述旋转平面，确定所述第一位移，所述第一位移在所述第一坐标系的第一坐标轴上。
进一步地，所述至少一个处理器还用于：基于对应于所述光源的非等间距角度的两个或两个以上的投影矩阵，生成对应于所述光源的等间距角度的投影矩阵。
本发明的另一方面，提供了一种包括可执行指令的非暂时性的计算机可读介质。当至少一个处理器执行所述可执行指令时，所述至少一个处理器执行一种方法。所述方法包括：在第一坐标系中获取模体中至少一个标记物的标记物坐标，所述第一坐标系与包含所述至少一个标记物的所述模体相关；对于成像装置的光源的第一数量的角度中的每一个角度，当成像装置的所述光源位于所述角度时，从成像装置获取与所述模体相关的成像数据；以及基于所述成像数据和所述模体中所述至少一个标记物的标记物坐标，确定对应于所述角度的光源位置和对应于所述角度的所述第一坐标系的投影矩阵；基于所述第一坐标系的第一数量的投影矩阵中的至少一个投影矩阵和其对应的至少一个光源位置，确定所述第一坐标系和第二坐标系的转换矩阵，所述第一坐标系的第一数量的投影矩阵对应于所述光源的所述第一数量的角度，所述第二坐标系与所述成像装置相关；以及基于所述第一坐标系的第一数量的投影矩阵中的所述至少一个投影矩阵和所确定的投影矩阵，确定所述第二坐标系的第一数量的投影矩阵，第二坐标系的一个投影矩阵对应于所述光源的一个角度。
本发明了另一方面，提供了一种系统。所述系统包括获取模块、投影矩阵模块和存储器。所述获取模块用于：在成像装置的光源的两个或两个以上的角度，从所述成像装置获取包含两个或两个以上标记物的模体的投影数据。所述投影矩阵模块用于：基于所述模体的所述投影数据和所述两个或两个以上标记物在第一坐标系中的坐标，确定所述第一坐标系的两个或两个以上的投影矩阵和所述第一坐标系和第二坐标系的转换矩阵，所述第一坐标系和所述模体相关，所述第二坐标系和所述成像装置相关；以及基于所述第一坐标系的所述两个或两个以上的投影矩阵和所述确定的转换矩阵，确定所述第二坐标系的两个或两个以上的投影矩阵。所述存储器用于：以电子文件的形式存储所述第二坐标系的所述两个或两个以上的所确定的投影矩阵。
进一步地，所述投影矩阵模块还用于：基于第二坐标系的所述两个或两个以上的投影矩阵，确定所述光源在第三坐标系中的投影坐标，所述第三坐标系是所述成像装置的图像坐标系。
进一步地，所述投影矩阵模块还用于：基于所述模体的所述投影数据和所述标记物在所述第一坐标系中的所述坐标，确定两个或两个以上的光源位置，一个光源位置对应于一个光源的角度；基于所述第一坐标系的所述两个或两个以上的投影矩阵和所述对应的光源位置，确定在所述第一坐标系中的所述第二坐标系的原点坐标和所述第二坐标系相对于所述第一坐标系的偏转角，所述第二坐标系的原点在所述第一坐标系中的所述坐标被定义为相对于所述第一坐标系的第一位移、第二位移和第三位移；以及基于所述第二坐标系的所述确定的原点坐标和所述偏转角，确定所述第一坐标系和所述第二坐标系的所述转换矩阵。
进一步地，所述投影矩阵模块还用：于基于所述两个或两个以上的光源位置，在第一坐标系中确定旋转平面，所述第一坐标系包含第一坐标轴、第二坐标轴和第三坐标轴；基于所述旋转平面，确定所述第二坐标系相对于所述第一坐标系的所述偏转角；基于所述第一坐标系的所述两个或两个以上的投影矩阵，确定所述第二坐标系相对于所述第一坐标系的所述第二位移和所述第三位移，所述第二位移在所述第一坐标系的所述第二坐标轴上，所述第三位移在所述第一坐标系的所述第三坐标轴上；以及基于所述第二位移、所述第三位移和所述旋转平面，确定所述第一位移，所述第一位移在所述第一坐标系的所述第一坐标轴上。
进一步地，所述投影矩阵模块还用于：基于对应于所述光源的非等间距角度的两个或两个以上的投影矩阵，生成对应于所述光源的等间距角度的投影矩阵。
本发明的另一方面，提供了一种由至少一个机器执行的方法。所述至少一个机器中的每一个机器包含至少一个处理器和存储器。所述方法包括：从成像装置获取包含两个或两个以上标记物的模体的投影数据；基于所述模体的所述投影数据和所述两个或两个以上标记物在所述第一坐标系中的坐标，确定第二坐标系的两个或两个以上的投影矩阵，所述第一坐标系是所述模体的坐标系，所述第二坐标系是所述成像装置的坐标系；以及基于所述第二坐标系的所述两个或两个以上的投影矩阵，确定所述成像装置的光源在第三坐标系中的投影坐标，所述第三坐标系是所述成像装置的图像坐标系。
本申请的一部分附加特性可以在下面的描述中进行说明。通过对以下描述和相应附图的检查或者对实施例的生产或操作的了解，本申请的一部分附加特性对于本领域技术人员是显而易见的。本披露的特性可以通过对以下描述的具体实施例的各种方面的方法、手段和组合的实践或使用得以实现和达到。
附图说明
根据示例性实施例可以进一步描述本申请。参考附图可以详细描述所述示例性实施例。所述实施例并非限制性的示例性实施例，其中相同的附图标记代表附图的几个视图中相似的结构，并且其中：
图1是根据本申请的一些实施例所示的一种示例性CT系统的示意图。
图2是根据本申请的一些实施例所示的一种示例性CT系统的示意图。
图3是根据本申请的一些实施例所示的示例性计算设备的示例性硬件和/或软件组件的示例图。
图4是根据本申请的一些实施例所示的一种示例性移动设备的示例性硬件和/或软件组件的示意图。
图5是根据本申请的一些实施例所示的一种示例性处理引擎的示意图。
图6是根据本申请的一些实施例示出的用于生成图像的示例性流程的流程图。
图7是根据本申请的一些实施例示出的示例性模体的横截面视图的示意图。
图8是根据本申请的一些实施例示出的图7所示的模体的透视图的示意图。
图9是根据本申请的一些实施例示出的示例性CT扫描仪的示意图。
图10是根据本申请的一些实施例示出的第二坐标系相对于第一坐标系的偏差的示意图。
图11是根据本申请的一些实施例示出的示例性投影矩阵模块的框图。
图12是根据本申请的一些实施例示出的用于确定第二坐标系的多个投影矩阵的示例性流程的流程图。
图13是根据本申请的一些实施例示出的用于确定第一坐标系和第二坐标系的转换矩阵的示例性流程的流程图。
图14是根据本申请的一些实施例示出的示例性偏差确定单元的框图。
图15是根据本申请的一些实施例示出的用于确定第二坐标系相对于第一坐标系的偏差的示例性流程的流程图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，为了提供对相关申请的透彻理解，通过实施例阐述了实施例的具体细节。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本申请可以在没有这些具体细节的情况下被实现。在其他情况下，为了避免不必要地模糊本申请的各方面，已经以较高级别(没有细节)描述了众所周知的方法、程序、系统、部件和/或电路。对本申请的实施例的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的，并且在不脱离本申请的精神和范围的情况下，本申请定义的一般原理可以应用于其他实施例和应用场景中。因此，本申请不限于所示的实施例，而是符合与权利要求一致的最广范围。
本申请使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的，而不是限制性的。如本申请所使用的，除非上下文明确提示例外情形，单数形态的“一”，“一个”和“该”也可以包括复数。应当进一步理解的是，在本说明书中使用的术语“包括”和/或“包含”时，指存在所述特征、整形常量、步骤、操作、元素和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整形常量、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。
应当理解的是，本申请使用的术语“系统”、“引擎”、“单元”、“模块”和/或“区块”是一种以降序的形式来区分不同组件、元件、部件、部件或组件的级别方法。然而，如果其他表达方式达到相同的目的，则这些术语可能被其他表达方式所取代。
通常，如本申请所使用的“模块”、“单元”或“区块”是指以硬件或固件或软件指令的集合体现的逻辑。本申请描述的模块、单元或区块可以通过软件和/或硬件的方式实现，并且可以被存储在任何类型的非暂时性计算机可读介质或其他存储设备中。在一些实施例中，软件模块、单元、区块可以被编译并连接到可执行程序中。应当理解的是，软件模块可以从其他模块、单元、区块或其自身调用和/或可以响应于检测到的事件或中断而被调用。
配置用于在计算设备上执行的软件模块/单元/区块(例如，如图3所示的处理器310)可以被提供在计算机可读介质上，诸如光盘、数字视频盘、闪存驱动器、磁盘或任何其他有形介质或作为数字下载(并且可以原始地以压缩或可安装的格式存储，在执行之前需要安装、解压缩或解密)。软件代码可以部分或全部存储在执行计算设备的存储设备上供计算设备执行。软件指令可以被嵌入到固件当中，例如可擦可编程只读存储器(EPROM)。应当理解的是，硬件模块、单元或区块可以包括在连接的逻辑组件中，例如门和触发器和/或可以包括在诸如可编程门阵列或处理器之类的可编程单元中。本申请描述的模块、单元、区块或计算设备功能可以被实现为软件模块/单元/区块，但是可以用硬件或固件来表示。通常，这里描述的模块、单元、区块是指可以与其他模块、单元、区块组合或者分成子模块、子单元、子区块的逻辑模块、单元、区块，不管它们的物理组织或存储。所述描述可以适用于系统、引擎或其一部分。
应当理解的是，当单元、引擎、模块或区块被称为“在…上”、“连接到”或“耦合到”另一单元、引擎、模块或区块时，其可以直接“在…上”、“连接到”或“耦合到”、或者与另一单元、引擎、模块或区块通信，或者可以存在中间的单元、引擎、模块或区块，除非上下文明确提示例外情形。如本申请所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何一种和所有的组合。
参照附图并考虑以下描述，本申请的这些和其他特征以及相关的结构元件以及制造的部件和经济的结合的操作和功能的方法可以变得更加明显，且都构成本申请的一部分。然而，应当明确地理解，附图仅仅是为了说明和描述的目的，并不意图限制本申请的范围。应当理解的是，附图不是按比例的。
本申请提供了用于医学成像和/或医学治疗的系统和组件。在一些实施例中，医疗系统可以包括成像系统。成像系统可以包括计算机断层扫描(CT)系统、单光子发射计算机断层扫描(SPECT)系统、多模态系统等中的一种或多种的组合。示例性CT系统可以包括锥形束计算机断层扫描(CBCT)系统。示例性多模态系统可以包括计算机断层扫描-正电子发射断层扫描(CT-PET)系统、计算机断层扫描-磁共振成像(CT-MRI)系统等。在一些实施例中，医疗系统可以包括治疗系统。治疗系统可以包括LINAC、Co-60γ辐射器等。仅作为示例，医疗系统可以包括CT引导放射治疗系统。
为了说明的目的，并不旨在限制本申请的范围，本申请描述了用于CT图像重建的系统和方法。所述系统和方法可以基于图像重建算法重建CT图像。
本申请中使用的术语“图像”可以指2D图像、3D图像、4D图像和/或任何相关数据(例如，CT数据、对应于CT数据的投影数据)。这并不是为了限制本申请的范围。对于本领域的技术人员来说，在本申请的指导下可以进行各种修正和改变。
本申请使用的术语“辐射”可以包括粒子辐射、光子辐射等中的一种或多种的组合。粒子可以包括正电子、中子、质子、电子、μ-介子、重离子等中的一种或多种的组合。光子可以是γ光子、β光子、X射线光子等中的一种或多种的组合。各种修正和/或改变并不脱离本申请的范围。
图1和2是根据本申请的一些实施例所示的一种示例性CT系统100的示意图。如图所示，CT系统100可以包括CT扫描仪110、网络120、一个或多个终端130、处理引擎140和存储器150。CT系统100中的各组件之间的连接方式是可变的。仅作为示例，如图1所示，CT扫描仪110可以通过网络120连接到处理引擎140。作为另一示例，如图2所示，CT扫描仪110可以直接连接到处理引擎140。在一些实施例中，可以省略CT系统100中的一个或多个组件。仅作为示例，CT系统100可以不包括终端130。
CT扫描仪110可以包括机架111、探测器112、探测区域113、床114和光源115。机架111可以支撑探测器112和光源115。光源115刚性地附接到机架111，而探测器112有弹性地或刚性地附接到机架111。对象116可以放置在床114上用于扫描。为了进行扫描，光源115可向对象发射X射线。探测器112可以探测到至少部分光源115发射的X射线。对象116可以是生物体或非生物体。仅作为示例，对象116可以是患者、人造对象等。示例性人造对象可以是模体。如本申请中所使用的，模体可以指由CT扫描仪110扫描或成像的物体，以评估、分析和/或调整CT系统100的成像性能。
在一些实施例中，对象116可以是模体或成像对象。如本申请中所使用的，模体可以是在校正扫描期间被扫描以提供校正数据的对象。如本申请中所使用的，校正扫描可以指为了校正成像系统而对对象进行的扫描。校正数据可以包括与模体相关的投影数据、模体中多个标记物的位置等。如本申请中所使用的，成像对象可以指在成像扫描期间被扫描以提供成像数据的对象。如本申请中所使用的，成像扫描可以指为了成像而对对象进行的扫描。成像对象可以是患者、人造对象等。示例性成像数据可以包括与成像对象有关的投影数据。校正结果可用于随后的成像扫描。
在一些实施例中，在校正扫描中获取的校正信息可用于确定与CT系统100相关的一个或多个投影矩阵。一个投影矩阵可以对应于一个机架角度。例如，与CT系统100相关的投影矩阵可以通过校正扫描来确定。所述与CT系统100相关的投影矩阵可进一步用于成像扫描以处理成像数据。
在一些实施例中，校正数据和成像数据可以用坐标系标记。仅作为示例，模体中多个标记物的位置可以用模体坐标系标记。作为另一示例，与模体相关的投影数据可以用CT系统100的图像坐标系标记。如本申请中所使用的，“标记”是指基于数据相对于某个坐标系的原点的位置，在该坐标系中为数据分配一个或多个坐标的过程。仅举例说明，用与模体相关的坐标系标记所述模体中多个标记物位置的过程是指：基于所述模体中多个标记物相对于所述与模体相关的坐标系的原点(例如，所述模体的中心点)的位置在模体坐标系中向所述至少一个标记物分配一个或多个坐标的过程。
光源115可以向对象116发射放射线(例如，X射线)。在一些实施例中，光源115可以围绕旋转轴旋转，使得可以从光源的多个角度(或称为多个机架角度)扫描位于探测区域113中的对象116。仅作为示例，光源115刚性地附接到机架111上，而探测器112刚性地或有弹性地附接到机架111上。当机架111围绕旋转轴以圆形路径旋转时，光源115和探测器112可以相应地旋转，并且可以从多个机架角度扫描模体。在一些实施例中，多个机架角度的数量可以是偶数。如本申请中所使用的，光源的角度(或称为机架角度)可能与CT扫描仪110的光源的位置相关。所述多个机架角度可以包括第一机架角度，不同于第一机架角度的第二机架角度，不同于第一机架角度和第二机架角度的第三机架角度。第一机架角度、第二机架角度和第三机架角度可以是等间距的或不等间距的。在一些实施例中，第一机架角度、第二机架角度和第三机架角度可以是等间距的。仅作为示例，第一机架角度和第二角度之间的第一角度差可以与第二机架角度和第三角度之间的第二角度差相同。在一些实施例中，第一角度差和/或第二角度差可以在0°至360°的范围内。在一些实施例中，第一角度差和/或第二角度差可以在0°至20°的范围内。仅作为示例，机架角度每改变1°时，光源115扫描对象116。机架角度总共变化360°。在一些实施例中，第一机架角度、第二机架角度和第三机架角度可以是不等间距的。第一角度差和第二角度差可以不相等。
探测器112可以探测由光源115发射的辐射(例如，X射线光子)。探测器112可以布置成与光源115相对。探测器112可以在大致垂直于光源115发射的放射线(例如，X射线)的中心轴的方向上延伸。在一些实施例中，探测器112可以与光源115一起围绕探测区域113旋转。所述探测器可以包括闪烁体探测器(例如，碘化铯探测器)、气体探测器等。在一些实施例中，探测器112可以包括一个或多个探测单元。探测单元可以布置成单行或多行。结合光源115描述，在校正扫描期间，探测器112和光源115可围绕被扫描的模体旋转，并且可以从多个机架角度扫描模体。因此，探测器可以收集与模体相关的多个机架角度的投影数据。
网络120可以包括有助于CT系统100交换信息和/或数据的任何适合的网络。在一些实施例中，CT系统100的一个或多个其他组件(例如，CT扫描仪110、终端130、处理引擎140、数据库150等)可以通过网络120相互交互信息和/或数据。例如，处理引擎140可以通过网络120从CT扫描仪110获取图像数据。又例如，处理引擎140可以通过网络120获取来自CT扫描仪110的投影数据(例如，和模体相关投影数据)。又例如，处理引擎140可以通过网络120获取来自终端130的用户指令。网络120可以是和/或包括公共网络(例如，互联网)、专用网络(例如，局域网(LAN)、广域网(WAN)等)、有线网络(例如，以太网)、无线网络(例如，802.11网络、Wi-Fi网络等)、蜂窝网络(例如，LTE网络)、帧中继网络、虚拟专用网络(VPN)、卫星网络、电话网络、路由器、集线器、转换器、服务器计算机和/或其中的一种或多种的组合。例如，网络120可以包括电缆网络、有线网络、光纤网络、电信网络、局域网、无线局域网(WLAN)、城域网(MAN)、公用电话交换网(PSTN)、蓝牙TM网络、ZigBeeTM网络、近场通信网络(NFC)等中的一种或多种的组合。在一些实施例中，网络120可以包括一个或多个网络接入点。例如，网络120可以包括有线和/或无线网络接入点，如基站和/或CT系统100的一个或多个组件可以被接入到网络120以进行交换数据和/或信息所通过的网络交换点。
终端130可以包括移动设备131、平板电脑132、笔记本电脑133等中的一种或多种的组合。在一些实施例中，移动设备131可以包括智能家庭设备、可穿戴设备、移动设备、虚拟现实设备、增强现实设备等中的一种或多种的组合。在一些实施例中，智能家用设备可以包括智能照明装置、智能电器控制装置、智能监控装置、智能电视、智能摄像机、对讲机等中的一种或多种的组合。在一些实施例中，可穿戴设备可能包括手环、鞋袜、眼镜、头盔、手表、服装、背包、智能配件等一种或多种的组合。在一些实施例中，移动设备可以包括移动电话、个人数字助理(PDA)、游戏设备、导航设备、销售点(POS)设备、笔记本电脑、平板电脑、台式机等中的一种或多种的组合。在一些实施例中，虚拟现实设备和/或增强现实装置可以包括虚拟现实头盔、虚拟现实眼镜、虚拟现实眼罩、增强现实头盔、增强现实眼镜、增强现实眼罩等中的一种或多种的组合。例如，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括GoogleGlassTM、Oculus RiftTM、HololensTM、Gear VRTM等。在一些实施例中，终端130可以是处理引擎140的一部分。
处理引擎140可以处理从CT扫描仪110、终端130和/或存储器150获得的数据和/或信息。获得的数据和/或信息可以包括校正数据、成像数据等。
在一些实施例中，处理引擎140可处理校正数据。结合CT扫描仪110的描述，校正数据可对应于多个机架角度(例如，第一机架角度、第二机架角度、第三机架角度等)。在一些实施例中，处理引擎140可以基于校正数据处理成像数据。进一步地，在一些实施例中，出口引擎140可以处理成像数据以生成图像。
在一些实施例中，处理引擎140可以是服务器或服务器群组。所述服务器群组可以是集中式的或者分布式的。在一些实施例中，处理引擎140可以是本地的或远程的。例如，处理引擎140可以通过网络120访问存储在CT扫描仪110、终端130和/或数据库150的信息和/或数据。又例如，处理引擎140可以直接与CT扫描仪110、终端130和/或数据库150连接从而访问其存储的信息和/或数据。在一些实施例中，处理引擎140可以在云平台上被执行。例如，云平台可以包括私有云、公有云、混合云、社区云、分布式云、互联云、多重云等中的一种或多种的组合。在一些实施例中，处理引擎140可以由具有一个或多个组件的计算设备300(如图3所示)执行。
数据库150可以存储数据、指令和/或其他信息。在一些实施例中，数据库150可以存储从终端130和/或处理引擎140中获得的数据。在一些实施例中，数据库150可以存储处理引擎140为执行本申请中描述的示例性方法所执行或使用的数据和/或指令。在一些实施例中，数据库150可以包括大容量存储器、可移动存储器、易失读写存储器、只读存储器(ROM)等中的一种或多种的组合。示例性的大容量存储器可包括磁盘、光盘、固态驱动器等。示例性的可移动存储器可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、存储卡、拉链盘、磁带等。示例性的易失读写存储器可以包括随机存取存储器(RAM)。示例性的RAM可以包括动态随机存储器(DRAM)、双倍数据率同步动态随机存取存储器(DDRSDRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、晶闸管随机存取存储器(T-RAM)和零电容随机存取存储器(Z-RAM)等。示例性的ROM可以包括掩模只读存储器(MROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、光盘只读存储器(CD-ROM)和数字多用途光盘等。在一些实施例中，数据库150可以在云平台上被执行。例如，云平台可以包括私有云、公有云、混合云、社区云、分布式云、互联云、多重云等中的一种或多种的组合。
在一些实施例中，数据库150可以连接到网络120与CT系统100中的一个或多个其他组件(例如，处理引擎140、终端130等)进行通信。CT系统100中的一个或多个组件可以通过网络120访问存储在数据库150中的数据或指令。在一些实施例中，数据库150可以直接与CT系统100中的一种或多个其他组件(例如，处理引擎140、终端130等)连接或通信。在一些实施例中，数据库150可以是处理引擎140的一部分。
图3是根据本申请的一些实施例所示的示例性计算设备300的示例性硬件和/或软件组件的示例图。数据处理引擎140可以在该计算设备300上实施。如图3所示，计算设备300可以包括处理器310、存储器320、输入/输出(I/O)330和通信端口340。
处理器310可以根据本申请所描述的技术执行计算机指令(例如，程序代码)和处理引擎140的功能。计算机指令可以包括例如执行本申请描述的特定功能的例程、程序、对象、组件、数据结构、过程、模块和功能。例如，处理器310可以处理从CT扫描仪110、终端130、数据库150和/或CT系统100的任何其他组件中获得的图像数据。在一些实施例中，处理器310可以包括一个或多个硬件处理器，诸如微控制器、微处理器、精简指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、应用特定指令集成处理器(ASIP)、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、物理处理单元(PPU)、微控制器单元、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、高级RISC机(ARM)、可编程逻辑器件(PLD)、能够执行一个或多个功能的任何电路或处理器等中的一种或多种的组合。
仅仅为了说明，在计算设备300中仅描述了一个处理器。然而，应当注意的是，本申请中的计算设备300还可以包括多个处理器，因此本申请中描述的处理器执行的操作和/或方法步骤也可以由多个处理器联合或单独执行。例如，如果在本申请中，计算设备300的处理器执行步骤A和步骤B，则应当理解，步骤A和步骤B也可以由计算设备300的两个或多个不同的处理器共同或分开执行(例如，第一处理器执行步骤A、第二处理器执行步骤B或者第一和第二处理器共同执行步骤A和B)。
存储器320可以存储从CT扫描仪110、终端130、数据库150和/或CT系统100的任何其他组件中获得的数据/信息。在一些实施例中，存储器320可以包括大容量存储器、易失性读写存储器、只读存储器(ROM)等中的一种或多种的组合。例如，大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态驱动器等。可移除存储器可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、存储卡、压缩盘、磁带等。易失性读写存储器可以包括随机存取存储器(RAM)。RAM可以包括动态随机存取存储器(DRAM)、双倍数据率同步动态随机存取存储器(DDR SDRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、晶闸管随机存取存储器(T-RAM)和零电容随机存取存储器(Z-RAM)等。ROM可以包括掩模只读存储器(MROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、光盘只读存储器(CD-ROM)和数字通用盘只读存储器等。在一些实施例中，存储器320可以存储一个或多个程序和/或指令以执行在本申请中描述的示例性方法。例如，存储器320可以存储处理引擎140用于处理投影数据的的程序。
输入/输出(I/O)330可以输入和/或输出信号、数据、信息等。在一些实施例中，输入/输出(I/O)330可以使用户能够与处理引擎140进行交互。在一些实施例中，输入/输出(I/O)330可以包括输入装置和输出装置。示例性的输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风等中的一种或多种的组合。示例性的输出设备可以包括显示设备、扬声器、打印机、投影仪等中的一种或多种的组合。示例性的显示装置可以包括液晶显示器(LCD)、基于发光二极管(LED)的显示器、平板显示器、弯曲屏幕、电视设备、阴极射线管(CRT)、触摸屏幕等中的一种或多种的组合。
通信端口340可以连接到网络(例如，网络120)以便于数据通信。通信端口340可以建立处理引擎140与CT扫描仪110、终端130和/或数据库150之间的连接。连接可以是有线连接、无线连接、任何其他可以实现数据传输和/或接收的通信连接等中的一种或多种的组合。有线连接可以包括例如，电缆、光缆、电话线等中的一种或多种的组合。无线连接可以包括例如，蓝牙TM连接、Wi-FiTM连接、WiMaxTM连接、无线局域网连接、ZigBee连接、移动网络连接(例如，3G、4G、5G等)等中的一种或多种的组合。在一些实施例中，通信端口340可以是和/或包括标准化通信端口，诸如RS232、RS485等。在一些实施例中，通信端口340可以是专门设计的通信端口。例如，通信端口340可以根据医学数字成像和通信(DICOM)协议进行设计。
图4是根据本申请的一些实施例所示的一种示例性移动设备400的示例性硬件和/或软件组件的示意图。终端130可以在该移动设备400上实施。如图4所示，移动设备400可以包括天线410、显示器420、图形处理单元(GPU)430、中央处理单元(CPU)440、输入/输出(I/O)450、内存460和存储器490。在一些实施例中，任何其它合适的组件包括但不限于系统总线或控制器(未示出)，也可以包括在移动设备400中。在一些实施例中，移动操作系统470(例如，iOSTM、AndroidTM、Windows PhoneTM等)和一个或多个应用程序480可以从存储490加载到存储器460中，以便由中央处理单元(CPU)440执行。应用程序480可以包括浏览器或任何其他合适的移动应用用于接收和呈现与处理引擎140有关的图像处理信息或其他信息。信息流的用户交互可以通过输入/输出(I/O)450获得，也可以通过网络120提供给处理引擎140和/或CT系统100的其他组件。
为了实现在本申请中描述的各种模块、单元及其功能，计算机硬件平台可以用作本申请所描述的一个或多个元件的硬件平台。具有用户界面元件的计算机可以用于执行个人计算机(PC)或任何其他类型的工作站或终端设备。通过适当的编程，计算机也可以充当服务器。
图5是根据本申请的一些实施例所示的一种示例性处理引擎140的示意图。如图5所示，处理引擎140可以包括获取模块510、投影矩阵模块520、图像生成模块530和存储模块540。
获取模块510可以从CT系统100的一个或多个组件(例如，CT扫描仪110、终端130、存储器150等)获取数据。获取模块510可以获取校正数据和/或成像数据。在一些实施例中，获取模块510可以获取校正数据。结合CT扫描仪110描述，校正数据可以包括与模体相关的投影数据、模体中多个标记物的位置等中的一种或多种的组合。与模体相关的投影数据可以对应于多个机架角度(例如，第一机架角度、第二机架角度、第三机架角度等)。在一些实施例中，获取模块510可以获取成像数据。
在一些实施例中，获取模块510可以将获取的数据发送到投影矩阵模块520、图像生成模块530和/或存储模块540。
投影矩阵模块520可以确定多个投影矩阵。多个投影矩阵可能与CT系统100相关。
为了确定与CT系统100相关的多个投影矩阵，投影矩阵模块520可以在CT系统100内确定一个或多个坐标系。在一些实施例中，投影矩阵模块520可以基于模体确定第一坐标系。如本申请中所使用的，第一坐标系也可以被称为与模体相关的坐标系或模体坐标系。第一坐标系的原点可以与模体中特定点对准。仅作为示例，第一坐标系的原点可以与模体的中心点对准。在一些实施例中，第一坐标系可以是三维坐标系(例如，笛卡尔坐标系)。仅作为示例，如图9所示，第一坐标系可以包括第一坐标轴(例如，Y轴)、垂直于第一坐标轴的第二坐标轴(例如，X轴)以及垂直于第一坐标轴和第二坐标轴的第三坐标轴(例如Z轴)。具体地说，X轴和Z轴可以在垂直面上，X轴和Y轴可以在水平面上，并且Y轴可以沿着模体的中心轴线。结合CT扫描仪110描述，投影矩阵模块520可以用第一坐标系标记模体中多个标记物的位置。仅作为示例，使用第一坐标系标记所述模体的位置的过程是指基于模体的多个标记物与第一坐标系的原点(例如，模体的中心点)相对的位置，在第一坐标系中向模体中多个标记物分配一个或多个坐标的过程。
在一些实施例中，投影矩阵模块520可以基于CT系统100(或CT扫描仪110)来确定第二坐标系。如本申请中所使用的，第二坐标系也可以称为CT系统100的坐标系。第二坐标系的原点可以是光源115的旋转平面与旋转轴的交点。在一些实施例中，第二坐标系可以是国际电工委员会(IEC)固定坐标系。IEC固定坐标系是三维坐标系。IEC固定坐标系可以包括Xf轴，Yf轴和Zf轴。Xf轴、Yf轴和Zf轴可以根据光源115的旋转平面和/或旋转轴来定义。光源115的旋转轴垂直于所述旋转平面。具体地，光源115的旋转轴可以被定义为Yf轴。Xf轴和Zf轴在光源115的旋转平面上。具体地，当机架角为0度时，Zf轴从CT系统100的中心指向光源115。根据包含Zf轴和Yf轴的右手坐标系可以确定Xf轴。
在理想情况下，如图9所示，Xf轴和Zf轴在垂直面上，Xf轴和Yf轴在水平面上，并且第二坐标系与第一坐标系重合。在实际情况下，如图10所示，由于例如模体摆放不正确这样的因素，第二坐标系可能会偏离第一坐标系。在一些实施例中，可以根据第一坐标系中的原点相对第二坐标系中的对应点的位移来评估所述偏离。例如，可以根据第二坐标系的原点相对于第一坐标系的原点的位移来评估所述偏离。仅作为示例，第二坐标系的原点相对于第一坐标系的原点的位移可以包括第一位移、第二位移和第三位移。第一位移是第二坐标系的原点相对于第一坐标系的原点在第二坐标系的第一坐标轴(例如，Yf轴)上或在第一坐标系的第一坐标轴(例如，Y轴)上的的位移。第二位移可以是第二坐标系的原点相对于第一坐标系的原点在第二坐标系的第二坐标轴(例如，Xf轴)上或在第一坐标系的第二坐标轴(例如，X轴)上的的位移。第三位移可以是第二坐标系的原点相对于第一坐标系的原点在第二坐标系的第三坐标轴(例如，Zf轴)上或在第一坐标系的第三坐标轴(例如，Z轴)上的的位移。在一些实施例中，所述偏离可以根据第一坐标系和第二坐标系之间的偏转角来评估。在一些实施例中，所述偏离可以根据从一个点(例如，第二坐标系的原点)到对应的点(例如，第一坐标系的原点)的位移和第一坐标系与第二坐标系之间的偏转角来评估。应当注意的是，本申请中的术语“偏离”和“位移”可以互换使用。这并不应限制本申请的范围。
在一些实施例中，投影矩阵模块520可以确定与探测器112相关的第三坐标系。如本申请中所使用的，第三坐标系也可以称为CT系统100的图像坐标系。第三坐标系的原点可以是探测器112中的一个点。例如，该点可以是探测器112的中心点、探测器112的左上角点、探测器112的右上角点等。探测器112的左上角点或右上角点可以是从朝向机架111的角度看过去的，如图9所示的，所述Y轴的正方向。第三坐标系可以是二维的或三维的。仅作为示例，如图9所示，第三坐标系可以是由U轴和V轴限定的二维坐标系。U轴和V轴可以分别平行于Xf轴和Yf轴。结合CT扫描仪110描述，投影矩阵模块520可以利用第三坐标系来标记与模体相关的投影数据。
投影矩阵模块520可以基于第一坐标系、第二坐标系、第三坐标系和校正数据(例如，与所述模体相关的投影数据、模体中多个标记物的位置等)确定与CT系统100(例如，第二坐标系)相关的投影矩阵。仅作为示例，投影矩阵模块520可以基于与模体相关的投影数据和模体中多个标记物的位置来确定第一坐标系的多个投影矩阵。第一坐标系的多个投影矩阵可以是对应于多个机架角度的多个投影矩阵。例如，第一坐标系的多个投影矩阵可以是对应于第一机架角度的第一坐标系的第一投影矩阵、对应于第二机架角度的第一坐标系的第二投影矩阵、对应于第三机架角度的第一坐标系的第三投影矩阵等。在一些实施例中，第一机架角度、第二机架角度和第三机架角度可以不等间距。投影矩阵模块520可以基于对应于不等间距的机架角度的投影矩阵，生成对应于等间距的机架角度的投影矩阵。例如，投影矩阵模块520可以基于第一坐标系的第一投影矩阵和第二投影矩阵，通过插值的方法确定第一坐标系的对应于第四机架角度的第四投影矩阵。例如，第四机架角度、第一机架角度和第二机架角度是等间距的。
在一些实施例中，投影矩阵模块520可以确定第一坐标系和第二坐标系之间的转换矩阵。确定所述转换矩阵的详细描述可以在本申请的其他地方找到。例如参见转换确定单元1140的描述。进一步地，在一些实施例中，转换矩阵模块520可以基于第一坐标系中的多个投影矩阵和所述转换矩阵来确定第二坐标系的多个投影矩阵。仅作为示例，投影矩阵确定模块520可以通过将第一坐标系的多个投影矩阵和所述转换矩阵相乘来确定第二坐标系的多个投影矩阵。第二坐标系的多个投影矩阵和第一坐标系的多个投影矩阵对应于相同的多个机架角度。
在一些实施例中，投影矩阵模块520可以确定射束中心(u0,v0)。射束中心(u0,v0)表示光源在第三坐标系中的投影位置，即从光源发射出的射束的中心轴在探测单元的坐标。投影矩阵模块520可以基于第二坐标系的投影矩阵确定光源在第三坐标系中的投影坐标(u0,v0)。例如，投影矩阵模块520可以基于模体的投影数据和模体中多个标记物在第一坐标系(例如，模体坐标系)中的坐标来确定第二坐标系(例如，和CT系统1001相关的坐标系)中的多个投影矩阵。应当注意的是，第二坐标系中的多个投影矩阵可以通过除了本申请(例如，图12)所示的流程以外的其他流程实现。这并不应限制本申请的范围。
在一些实施例中，投影矩阵模块520可以和图像生成模块530和/或存储模块540，相连接或通信。
图像生成模块530可以用生成的与CT系统100相关(例如，第二坐标系)的多个投影矩阵处理数据。
在一些实施例中，图像生成模块530可以用生成的多个投影矩阵处理成像数据以生成图像。在一些实施例中，图像生成模块530可以利用一个或多个图像重建算法来生成一个或多个3D图像。在本申请中可以找到对示例性图像重建算法的描述。在一些实施例中，图像生成模块530可以生成多个2D图像(例如，在两个不同角度的两个2D投影图像)。在一些实施例中，图像生成模块530可以在图像引导的放射治疗过程中，利用所生成的图像来确定对成像对象的摆位是否准确。例如，投影矩阵模块520可以基于CT系统100(例如，所述第二坐标系)的投影矩阵来确定第三坐标系中的一个或多个光源坐标。图像生成模块530可以基于光源坐标将生成的图像与用于放射治疗计划的一个或多个图像进行比较，以确定所述成像对象的摆位是否准确。具体地，当生成的图像与对应的用于放射治疗计划的图像相同或者生成的图像与对应的用于放射治疗计划的图像之间的差异在一个范围内时，图像生成模块530可以确定所述成像对象的摆位是准确的。
存储模块540可以存储数据和/或信息。仅作为示例，存储模块540可以存储由投影矩阵模块520生成的与CT系统100相关的多个投影矩阵和射束中心。
应当注意的是，对处理引擎140的上述描述仅仅是为了说明的目的，而非限制本申请的范围。对于本领域的技术人员，在本申请的教导下可以进行各种修正和改变。然而，各种修正和改变并没有脱离本申请的范围。例如，可以省略图像生成模块530，并且CT扫描仪110和/或终端130可以被配置为执行本申请中所描述的图像生成模块530的一个或多个功能。
图6是根据本申请的一些实施例示出的用于生成图像的示例性流程600的流程图。所述过程或其一部分可以在如图3所示的计算系统或如图4所示的移动设备上实现。为了说明的目的，下面的描述参考图1和2示出的CT系统100。如业已描述的，CT系统100包括图像生成模块530(如图5所示)。
在602中，可以获取与成像系统相关的多个投影矩阵。所述多个投影矩阵可以由图像生成模块530从投影矩阵模块520获取。所述多个投影矩阵与CT系统100相关，并且对应于多个机架角度(例如，第一机架角度、第二机架角度、第三机架角度等)。
在604中，可以获取成像数据。获取的成像数据可以是与成像对象相关的投影数据。当CT扫描仪110的光源处于与校正数据对应的一个或多个机架角度(例如，第一机架角度、第二机架角度、第三机架角度等)时，可以获取成像数据。
在606中，可以用多个投影矩阵处理成像数据来生成图像。在一些实施例中，可以使用图像生成算法来生成3D图像。示例性图像生成算法在本申请的其他地方示出。可以生成多个2D图像，其可以进一步用于在图像引导的放射治疗过程中确定成像对象(例如，患者)的摆位是否准确。
应当注意的是，对所述流程图的上述描述仅仅是为了说明的目的，而非限制本申请的范围。对于本领域的技术人员，根据本申请可以进行各种修正和改变。然而，这些修正和和改变并没有脱离本申请的范围。例如，其存储校正数据和/或成像数据的操作可以被添加到流程500中。
图7是根据本申请的一些实施例示出的示例性模体700的横截面视图的示意图。图8是根据本申请的一些实施例示出的图7所示的模体700的透视图的示意图。如图7和/或图8所示。模体700可以包括主体701和一个或多个标记物702。所述标记物702可用于成像性能分析。
标记物702可以用于分析CT系统100的成像性能。可以基于标记物702用于分析的特定成像参数来选择标记物702的材料、形状、大小和定位。适用于标记物702的示例性金属材料包括钨、钢等中的一种或多种的组合。适用于标记物702的示例性形状包括球体、线状、具有各种横截面的形状等中的一种或多种的组合。适于标记物的示例性定位包括垂直的、水平的、倾斜的等等。可以采用一个或多个标记物702来分析成像性能的一个方面。例如，可以采用例如4个一组的标记物702来分析CT扫描仪110的线性。作为另一示例，可能需要至少8个标记物702来确定一个与CT系统100有关的投影矩阵。
主体701可以向标记物702提供机械支撑。标记物702可以嵌入或封闭在主体701中。与标记物702相比，所述主体601可以响应于由被分析的扫描仪的光源发射的X射线而不具有、具有可忽略的或降低的信号，因此可以在模体700的CT图像中将标记物702与主体701区分开来。在一些实施例中，主体701可以由低密度材料(例如，德尔林、聚苯乙烯等)制成。标记物702可以由高密度材料(例如，钨、钢等)制成。主体701可以是盘状或柱状物体。主体701的横截面可以是圆形、正方形、矩形、椭圆形或任何其它适当的形状。主体701可以是实心的或中空的。在一些实施例中，除了标记物702之外，主体701可以包括用于各种目的的其它部件或模块。例如，主体701可以包括壳体，用于保护模体700或其一部分和/或用于将模体700固定到床114上。在一些实施例中，标记物702可以螺旋地分布在主体701中，或由主体701中两个对称的圆组成。应当注意的是，上述对模体700的描述仅仅是说明的目的，而非限制本申请的范围。
可以注意到，图7和8所示的模体700的附图和相关描述仅出于示范目的，并非是对模体700或其一部分(例如，主体701或标记物702)的外观、数量、类型、结构、材料、功能或用途加以限制。
图9是根据本申请的一些实施例示出的示例性CT扫描仪110的示意图。如图9所示，CT扫描仪110可以包括机架111、探测器112、床114和光源115。机架111可以支撑探测器112和光源115。模体910放置在床114上以用于扫描。在一些实施例中，模体910在床114上的放置位置可以基于光野十字叉丝或激光来确定。仅作为示例，模体910被放置于模体910表面的十字叉丝的中心与光野十字叉丝或激光的中心对准的位置。在一些实施例中(未在图9中示出)，模体910表面有多个十字叉丝，根据十字叉丝可以确定模体坐标系(例如，第一坐标系)的原点。在一些实施例中，模体910还可以被固定在床114上确定的位置处。
光源115可以发射穿过模体910中标记物920的放射线(例如，X射线)930，产生与模体910相关的投影数据。在一些实施例中，投影数据可以由探测器112探测到。
在一些实施例中，光源115可围绕旋转轴旋转以被定位为各种机架角度，使得可以从多个方向扫描位于探测区域113中的模体910。仅作为示例，光源115和探测器112是可移动地或固定地附接到机架111。当机架围绕旋转轴以圆形路径旋转时，光源115和探测器112可以相应地旋转，并且可以从多个机架角度扫描模体910。如本申请中所使用的，机架角度与光源115相对于CT扫描仪110的位置相关。例如，机架角度可以是放射线930(例如，X射线)的中心轴线和CT扫描仪110的Zf轴之间的角度。仅作为示例，如图9所示，在机架角度0°时扫描模体910。
在一些实施例中，可以基于模体910来确定第一坐标系。第一坐标系的原点可以与模体910的中心点重合。第一坐标系可以包括X轴、Y轴和Z轴。具体地说，X轴和Z轴在垂直面上，X轴和Y轴在水平面上，且Y轴沿着模体910的中心轴线。
在一些实施例中，可以基于CT系统100(或CT扫描仪110)来确定第二坐标系。第二坐标系的原点可以是旋转平面与旋转轴的交点。第二坐标系可以是国际电工委员会(IEC)坐标系。如图9所示，第二坐标系可以包括Xf轴、Yf轴和Zf轴。旋转光源(或称为光源)115的旋转轴可以被定义为Yf轴。Xf轴和Zf轴在垂直面上，Xf轴和Yf轴在水平面上。当机架角为0度时，Zf轴可以从CT系统100的中心(或第二坐标系的原点)指向光源115。Xf可以根据包含Zf轴和Yf轴的右手坐标系来确定。在理想情况下，第二坐标系与如图9所示的第一坐标系重合，并且第二坐标系的原点与第一坐标系的原点一致。
在一些实施例中，可以确定与探测器112相关的第三坐标系。原点可以是，例如，从朝向机架的角度看过去的，所述探测器112的左上角点。第三坐标系可以是包括U轴和V轴的二维坐标系。例如，U轴和V轴可以分别平行于第二坐标系的Xf轴和反向Yf轴。
图10是根据本申请的一些实施例示出的第二坐标系相对于第一坐标系的偏移的示意图。第一坐标系与放置在床114上的模体910相关。第一坐标系包括X轴、Y轴和Z轴。第二坐标系包括Xf轴、Yf轴和Zf轴。第二坐标系偏离第一坐标系可能包括位移和/或偏转角。如图10所示，第一坐标系中的第二坐标系960的原点可以表示为(a，b，c)，其中a可以表示所述第一位移961，b可以表示第二位移962，并且c可以表示第三位移963。X轴和Xf轴之间的角度代表第一偏转角。Y轴和Yf轴之间的角度代表第二偏转角。Z轴和Zf轴之间的角度代表第三偏转角。
图11是根据本申请的一些实施例示出的示例性投影矩阵模块520的框图。如图11所示，投影矩阵模块520可以包括获取单元1110、投影矩阵单元1120、偏移确定单元1130、转换确定单元1140和存储单元1150。所述投影矩阵模块520或其一部分可以在如图3所示的计算设备或如图4所示的移动设备上实现。
获取单元1110可以获取校正数据(例如，与模体相关的投影数据、模体中多个标记物的位置等)。仅作为示例，所述获取单元1110可以从CT扫描仪110或从存储设备(例如，存储模块540、存储器150、存储器320、内存460和存储器490等)获取校正数据。
获取单元1110可以用坐标系标记所述校正数据。例如，获取单元1110可以用第一坐标系标记，例如，模体中至少一个标记物的位置，以确定所述多个标记物在第一坐标系中的坐标。可以在本申请的其他地方找到标记模体中多个标记物的位置的详细描述。作为另一示例，获取单元1110可以使用与探测器112相关的第三坐标系来标记与模体相关的投影数据，以确定所述多个标记物在第三坐标系中的坐标。具体而言，例如，用第三坐标系标记与所述多个标记物相关的投影数据的过程是指基于投影数据相对于第三坐标系的原点(例如，探测器112上的某个点)的位置(例如，探测器112上的对应位置)，在第三坐标系中为投影数据分配一个或多个坐标的过程。
在一些实施例中，获取单元1110可以与投影矩阵单元1120、偏移确定单元1130、转换确定单元1140和/或存储单元1150相连或通信。
投影矩阵单元1120可以基于校正数据来确定第一坐标系的投影矩阵和光源位置。例如，矩阵确定单元820可以基于所述多个标记物在第一坐标系的坐标和所述多个标记物在第三坐标系中投影坐标来确定第一坐标系的投影矩阵。第一坐标系的每一个投影矩阵对应于一个机架角度。在一些实施例中，投影矩阵单元1120可以确定第一坐标系的多个投影矩阵。所述第一坐标系的投影矩阵可以包括第一坐标系的第一数量的投影矩阵和第一坐标系的第二数量的投影矩阵。投影矩阵单元1120可以通过例如内插值、外插值的方式，基于第一坐标系的第一数量的投影矩阵确定第二坐标系的第二数量的投影矩阵。
偏移确定单元1130可以确定第二坐标系相对于第一坐标系的位移和偏转角。在一些实施例中，偏移确定单元1130可以基于第一坐标系的多个光源位置和多个投影矩阵来确定位移。仅作为示例，第二坐标系相对于第一坐标系的偏移可以包括第二坐标系相对于第一坐标系在第一坐标轴(例如，Y轴)上的第一位移、第二坐标系相对于第一坐标系在第二坐标轴(例如，X轴)上的第二位移以及第二坐标系相对于第一坐标系在第三坐标轴(例如，Z轴)上的第三位移。在图10中可以看到示例性的第一位移、第二位移和/或第三位移。偏移确定单元1130可以基于多个光源位置在第一坐标系确定旋转平面，以确定偏转角。所述第二坐标系的偏转角可以包括第二坐标系的Xf轴相对于第一坐标系的X轴的第一偏转角、第二坐标系的Yf轴相对于第一坐标系的Y轴的第二偏转角以及第二坐标系的Zf轴相对于第一坐标系的Z轴的第三偏转角。
偏移确定单元1130可以基于第一坐标系的多个投影矩阵来确定所述第二位移和第三位移。进一步地，偏移确定单元1130可以基于旋转平面、第二位移和第三位移来确定第一位移。进一步地，可以基于所述第一位移、第二位移和第三位移来确定第二坐标系相对于第一坐标系的位移。在一些实施例中，偏移确定单元1130可以通过指定在第一坐标系中第二坐标系的原点坐标(即，所述第二坐标系的原点的坐标)来指定第二坐标系相对于所述第一坐标系的位移。
在一些实施例中，偏移确定单元1130可以与投影矩阵单元1120、转换确定单元1140和/或存储单元1150相连接或通信。仅作为示例，偏移确定单元1130可以将在第一坐标系中第二坐标系的原点坐标和偏转角发送到转换确定单元1140。
转换确定单元1140可以确定第一坐标系和第二坐标系的转换矩阵。例如，转换确定单元1140可以基于在第一坐标系中第二坐标系的原点坐标来确定转换矩阵和偏转角。在一些实施例中，转换确定单元1140还可以基于第一坐标系的多个投影矩阵和确定的转换矩阵来确定第二坐标系的多个投影矩阵(也称为第二坐标系的第一数量的投影矩阵)。进一步地，在一些实施例中，转换确定单元1140可以通过例如内插值、外插值的方式，基于第二坐标系中第一数量的投影矩阵来确定第二坐标系的第二数量的投影矩阵。在一些实施例中，转换确定单元1140可以进一步基于第二坐标系的投影矩阵来确定在第三坐标中的射束中心(u0,v0)。在一些实施例中，光源115在第三坐标系的投影位置随着光源115的旋转而变化。转换确定单元1140可以基于对应于多个机架角度的多个射束中心值确定第三坐标系的射束中心。在一些实施例中，所述多个机架角度可以是等间距的。转换确定单元1140可以将多个射束中心的平均值确定为第三坐标系的射束中心(u0,v0)。在一些实施例中，所述多个机架角度可以是非等间距的。转换确定单元1140可以通过例如在对应于非等间距的机架角度的射束中心进行内插值的方式，生成对应于等间距机架角度的射束中心。进一步地，转换确定单元1140可以将生成的射束中心的平均值生成为第三坐标系的射束中心(u0,v0)。
存储单元1150可以存储从所获取单元1110、投影矩阵单元1120、偏移确定单元1130和/或转换确定单元1140获取的数据。示例性数据可以包括多个光源位置、多个投影矩阵、在第一坐标系中第二坐标系的原点坐标、转换矩阵等。在一些实施例中，存储单元1150可存储可由投影矩阵模块520执行的算法和/或指令，以执行本申请中所示的方法或流程(例如，流程1200、流程1300和/或流程1500)。存储单元1150可以通过本申请公开的其他存储设备来实现。
应当注意的是，对投影矩阵模块520的上述描述仅仅是为了说明的目，而非限制本申请的范围。对于本领域的技术人员，在本申请的教导下可以进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变并没有脱离本申请的范围。例如，偏移确定单元1130可以被配置为确定第一坐标系的多个投影矩阵，而不是获取单元1110。作为另一示例，可以省略存储单元1150，并且存储单元1150的功能可以由存储模块540实现。作为再一示例，可以省略投影矩阵单元1120，并且坐标系的投影矩阵可以由投影矩阵模块520外部或处理引擎140外部的设备(例如，CT扫描仪110或CT系统100的制造商出售或提供的设备)确定。
图12是根据本申请的一些实施例示出的用于确定第二坐标系的多个投影矩阵的示例性流程1200的流程图。所述流程或其一部分可以在如图3所示的计算设备或如图4所示的移动设备上实现。为了说明的目的，下面的描述参考在图1和2中示出的CT系统100。如业已描述的，CT系统100包括含有投影矩阵模块520(如图5所示)的处理引擎140。
在1202中，可以获取模体中多个标记物在第一坐标系中的标记物坐标和与所述模体相关的投影数据。所述第一个坐标系与所述模体有关。所述投影数据对应于成像系统中光源的多个角度。模体可以包括多个标记物。例如，模体可以包括至少8个标记物。
在第一坐标系中的标记物坐标和与所述模体相关的投影数据可以由获取单元1110获取。与所述模体相关的投影数据可以(例如，通过CT扫描仪110的探测器112)从多个机架角度获取。所述模体中多个标记物可以包括第一标记物、第二标记物、第i个标记物、第n个标记物等。这里所使用的i或n代表大于1的整数。所述模体中多个标记物的位置可以(例如，通过所述投影矩阵模块520)用所述第一坐标系标记。所述第一坐标系可以是模体坐标系。例如，可以基于模体中多个标记物与第一坐标系的原点(例如，模体的中心点)相对的位置在第一坐标系中向所述模体中多个标记物分配一个或多个坐标。分配给所述多个标记物的坐标也可以称为是所述多个标记物在第一坐标系中的标记物坐标。可以基于投影数据与第三坐标系的原点(例如，探测器112上的某个位置)相对的位置(例如，其在探测器112上的相应位置)，由例如投影矩阵模块520在与CT扫描仪110的探测器112相关的第三坐标系中向与所述模体相关的投影数据分配一个或多个坐标。分配给与所述模体中多个标记物相关的投影数据的坐标也可以被称为是所述(模体中)多个标记物在第三坐标系中的投影坐标。所述投影数据对应于成像系统中光源的多个角度。当所述成像系统中光源位于多个机架角度时可以收集投影数据。
在1204中，可以基于与模体相关的投影数据和多个标记物的标记物坐标，确定第一坐标系的多个投影矩阵(也称为第一数量的投影矩阵)和多个光源位置。一个第一坐标系的投影矩阵对应一个光源位置，也就对应于一个光源的角度。光源位置对应于光源115的角度(例如，机架角度)。光源位置可以由投影矩阵单元1120确定。第一坐标系的多个投影矩阵可以由投影矩阵单元1120确定。与模体相关的投影数据可以包括多个标记物在第三坐标系中的投影坐标。在一些实施例中，可以基于第一坐标系中的多个标记物的坐标和第三坐标系中的多个标记物的投影坐标来确定第一坐标系的多个投影矩阵。仅作为示例，对于一个机架角度，与所述机架角度对应的第一坐标系的投影矩阵可以通过以下公式来确定：
其中(xi，yi，zi)表示第一坐标系中第i个标记物的坐标，(ui，vi)表示第三个坐标系中第i个标记物的投影坐标，i是大于1的整数，ti表示权重因子。仅作为示例，所述权重因子与由光源115在模体中发射的X射线的穿透长度相关。
所述第一坐标系的投影矩阵可进一步表示为：
其中P可以表示所述第一坐标系的投影矩阵，从P11至P34中的每一个分量表示投影矩阵的分量。
通过例如内插值的方式。基于第一坐标系的第一数量的投影矩阵可以确定第一坐标系的附加投影矩阵(也称为第二数量的投影矩阵)。仅作为示例，第一坐标系的第一数量的投影矩阵可以包括对应于第一光源角度的第一投影矩阵和对应于第二光源角度的第二投影矩阵。通过内插值的方式，基于第一投影矩阵和第二投影矩阵可以确定对应于第四光源角度的第四投影矩阵。所述第四光投影矩阵属于第一坐标系的第二数量的投影矩阵。
在1206中，基于所述第一坐标系的多个投影矩阵中的一些投影矩阵和对应的光源位置可以确定第一坐标系和第二坐标系的转换矩阵。所述第二坐标系与成像系统相关。在一些实施例中，根据例如公式(1)和(2)，基于第一坐标系的第一数量的投影矩阵中的至少一个投影矩阵可以确定转换矩阵，所述第一坐标系的第一数量的投影矩阵是基于与模体相关的投影数据和多个标记物的标记物坐标确定的。在一些实施例中，转换矩阵可以基于第一坐标系中的第一坐标系的第一数量的投影矩阵中的至少一个投影矩阵和第一坐标系的第二数量的投影矩阵中的至少一个投影矩阵来确定。所述第二数量的投影矩阵可以通过例如内插值、外插值的方式，基于第一数量的投影矩阵来确定。在一些实施例中，转换矩阵可以基于第一坐标系的第二数量的投影矩阵中的至少一投影矩阵来确定，其中第二数量的投影矩阵是通过内插值、外插值的方式基于第一数量的投影矩阵确定的。
第二坐标系可以与成像系统相关。第二坐标系可以是CT系统100相关的IEC固定坐标系。仅作为示例，所述第二坐标系可以包括Xf轴、Yf轴和Zf轴，如图9所示。在一些实施例中，所述转换矩阵可用于将以所述第一坐标系表示的信息转换为以所述第二坐标系表示的信息。用于确定所述转换矩阵的示例性流程如图13所示。
在1208中，可以基于第一坐标系的多个投影矩阵和所确定的转换矩阵，确定第二坐标系的多个投影矩阵。在一些实施例中，所述第二坐标系的投影矩阵可以由转换确定单元1140来确定。所述第二坐标系的投影矩阵可以基于第一坐标系的对应投影矩阵和所确定的转换矩阵来确定。当第二坐标系的投影矩阵和第一坐标系的投影矩阵都对应于相同的机架角度时，所述第二坐标系的投影矩阵被认为对应于所述第一坐标系的投影矩阵。仅作为示例，所述第二坐标系的投影矩阵可以由下式确定：
PIEC＝P×Ttrans (3)
其中，PIEC可以表示第二坐标系的投影矩阵，Ttrans表示转换矩阵。
在1210中，可以基于第二坐标系的多个投影矩阵确定射束中心。射束中心是由转换确定单元1140确定的。这里使用的射束中心代表光源在第三坐标系的投影位置。仅作为示例，基于模体的投影数据和模体中多个标记物在第一坐标系中的坐标，可以确定多个第二坐标系的投影矩阵。进一步地，基于所述第二坐标系的多个投影矩阵可以确定光源在第三坐标系中的投影坐标(u0,v0)。射束中心可以是从光源115发射的射束的中心轴在探测单元在探测单元上的坐标。
图13是根据本申请的一些实施例示出的用于确定第一坐标系和第二坐标系的转换矩阵的示例性流程1300的流程图。为了说明的目的，下面的描述参考在图1和2中示出的CT系统100。如业已描述的，CT系统100包括含有投影矩阵模块520(如图5所示)的处理引擎140。
在1352中，可以基于第一坐标系的多个投影矩阵和多个光源位置，确定在第一坐标系中第二坐标系的原点坐标和第二坐标系相对于第一坐标系的偏转角。可以基于第二坐标系的原点相对于第一坐标系的原点的位移来确定在第一坐标系中第二坐标系的原点坐标。第二坐标系的原点相对于第一坐标系的原点的位移可以包括在Y轴上的第一位移、在X轴上的第二位移以及在Z轴上的第三位移。可以基于所述第一坐标系的多个投影矩阵来确定第二位移和第三位移。基于第二位移、第三位移和旋转平面可以确定第一位移。所述原点坐标可以由偏移确定单元1130确定。用于确定第二坐标系相对于第一坐标系的位移的示例性过程可以在图15及其描述中找到。所述第二坐标系的偏转角可以包括第二坐标系的Xf轴相对于第一坐标系的X轴的第一偏转角、第二坐标系的Yf轴相对于第一坐标系的Y轴的第二偏转角以及第二坐标系的Zf轴相对于第一坐标系的Z轴的第三偏转角。
在1354中，可以基于所确定的第二坐标的原点坐标和所述偏转角，确定第一坐标系和第二坐标系的转换矩阵。所述转换矩阵可以由转换确定单元1140确定。仅作为示例，所述转换矩阵可以表示为：
在式(4)中，(x0，y0，z0)可以表示在所述第一坐标系中的所述第二坐标系的原点坐标。在一些实施例中，(x0，y0，z0)可以由如下图15所示的流程来确定。为沿着第二坐标系的Xf轴的第一单位矢量在第一坐标系中的表示，其中nx3分别表示所述第一单位矢量在第一坐标系的X轴、Y轴及Z轴方向的投影值。为沿着第二坐标系的Yf轴的第二单位矢量在第一坐标系中的表示，其中分别表示所述第二单位矢量在第一坐标系的X轴、Y轴及Z轴方向的投影值。为沿着第二坐标系的Zf轴的第三单位矢量在第一坐标系中的表示，其中 分别表示所述第三单位矢量在第一坐标系的X轴、Y轴及Z轴方向的投影值。Ttrans表示用于，例如，将以所述第一坐标系表示的信息转换为以所述第二坐标系表示的信息的转换矩阵。
应当注意的是，对图12和13中的流程图的上述描述仅仅是为了说明的目的，而非限制本申请的范围。对于本领域的技术人员，在本申请的教导下可以进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变并没有脱离本申请的范围。例如，如图12所示，可以在1202和1204之间添加用于存储投影数据的操作。
图14是根据本申请的一些实施例示出的示例性偏移确定单元1130的框图。如图14所示，偏移确定单元1130可以包括第一偏移确定子单元1410和第二偏移确定子单元1420。所述偏移确定单元1130或其一部分可以在如图3所示的计算设备或如图4所示的移动设备上实现。
第一偏移确定子单元1410可以确定旋转平面和第二坐标系相对于第一坐标系的偏转角。仅作为示例，第一偏移确定子单元1410可以基于多个光源位置确定旋转平面，基于旋转平面可以确定偏转角。在一些实施例中，第一偏移确定子单元1410可以通过最小化多个光源位置到所述旋转平面的距离的平方和来构造所述旋转平面。
第二偏移确定子单元1420可以确定第二坐标系相对于第一坐标系的第一位移、第二位移和第三位移。第二位移在所述第一坐标系的第二坐标轴(例如，X轴)上，第三位移在所述第一坐标系的第三坐标轴(例如，Z轴)上。在一些实施例中，第二偏移确定子单元1420可以基于第一坐标系的多个投影矩阵来确定第二位移和第三位移。仅作为示例，第二偏移确定子单元1420可以通过确定多个投影矩阵分量相对于所述多个投影矩阵分量的平均值的偏差平方和，确定第二位移和第三位移。确定第二位移和第三位移的详细描述可以在本申请的其他地方找到。例如参见图15的描述。投影矩阵分量可以从所述第一坐标系的投影矩阵中选择。对于所述第一坐标系的多个投影矩阵，可以选择相应的投影矩阵分量(例如，在所述第一坐标系的多个投影矩阵中具有相同的行和列的投影矩阵分量)。投影矩阵分量与第二位移和第三位移相关。第一位移在第一坐标系的第一坐标轴(例如，Y轴)上。第二偏移确定子单元1420可以基于第二位移、第三位移和旋转平面确定第一位移。确定第一位移的详细描述可以在本申请的其他地方找到。例如，参见图15的描述。
图15是根据本申请的一些实施例示出的用于确定第二坐标系相对于第一坐标系的位移的示例性流程1500的流程图。所述过程或其一部分可以在如图2所示的计算设备或如图3所示的移动设备上实现。为了说明的目的，下面的描述参考在图1和2中示出的CT系统100。如业已描述的，CT系统100包括含有偏移确定单元1130(如图11所示)的投影矩阵模块520。
在1502中，基于第一坐标系中的多个光源位置可以在第一坐标中确定旋转平面。旋转平面可以由第一偏移确定子单元1410构造。仅作为示例，旋转平面可以基于以下公式构造：
其中(x，y，z)表示第一坐标系中的光源位置，表示在第一坐标系中的旋转平面，表示所述旋转平面的法向量，以及d0表示所述旋转平面的截距。
在1504中，基于第一坐标系的多个投影矩阵，可以确定第二坐标系相对于第一坐标系的第二位移和第三位移。所述第二位移和第三位移可以由第二偏移确定子单元1420来确定。
在一些实施例中，第二位移和第三位移可以由以下公式确定：
其中f表示源像距(SID)，pw表示探测器单元的宽度(例如，像素的宽度)，D表示源轴距离(SAD)，(u0，v0)表示第三坐标系中的光源位置，以及x0和z0分别表示第二位移和第三位移。
如公式(6)所示，在第一坐标系的uθ可能包括两个因素：内在的面板移动u0和一个额外的偏移。额外的偏移可以由，例如模体的位移引起。内在的面板移动u0主要由例如重力引起。在一些实施例中，由于重力是内在的面板移动的主要起因，面板移动在整个旋转中可以是对称的，并且在机架旋转360度后回到起始位置。因此，即使在模体发生位移之后，在均匀分布旋转中的uθ的平均值是不变的。因此，上述信息可用于计算第二位移x0和第三位移z0。
x0和z0通过最小化以下问题来确定，其中uθ由公式(6)确定：
其中可以表示uθ的平均值(或均值)。uθ的初始值是第一坐标系中对应于机架角度θ的投影矩阵的投影矩阵分量(例如，P14)。
在1506中，基于所述旋转平面，可以确定第二坐标系相对于第一坐标系的第一位移。由于旋转平面是已知的，在X和Z方向上的位移也从上述流程中计算得到，我们可以通过简单的方程式计算Y方向上的位移：
应当注意的是，对图15中流程图的上述描述仅仅是为了说明的目的，而非限制本申请的范围。对于本领域的技术人员，在本申请的教导下可以进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变并没有脱离本申请的范围。例如，可以在步骤1502和步骤1504之间添加用于存储旋转平面的步骤。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述申请披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
进一步地，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。进一步地，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
进一步地，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“模块”、“子“单元”、“模块”或“系统”。进一步地，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。
计算机可读信号介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等等、或合适的组合形式。计算机可读信号介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读信号介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、射频信号、类似介质、或任何上述介质的组合。
本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。
进一步地，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的申请实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个申请实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体的实例中列出的数值是精确的。
针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。
最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims (14)

1.一种由至少一个机器执行的方法，所述至少一个机器的每一个机器包括至少一个处理器和存储器，其特征在于，所述方法包括：
在第一坐标系中获取模体中至少一个标记物的标记物坐标，所述第一坐标系与包含所述至少一个标记物的所述模体相关；
对于成像装置的光源的第一数量的角度中的每一个角度，
当所述成像装置的光源位于所述角度时，从所述成像装置处获取与所述模体相关的投影数据；以及
基于所述投影数据和所述模体中至少一个标记物的标记物坐标，确定与所述成像装置的光源的角度对应的光源位置和对应于所述角度的第一坐标系的投影矩阵；
基于第一坐标系的第一数量的投影矩阵中的至少一个投影矩阵和其所对应的至少一个光源位置，确定第一坐标系和第二坐标系的转换矩阵，所述第一坐标系的第一数量的投影矩阵对应于所述光源的第一数量的角度，所述第二坐标系与所述成像装置相关；以及
基于第一坐标系的第一数量的投影矩阵中的所述至少一个投影矩阵和所确定的转换矩阵，确定第二坐标系的第一数量的投影矩阵，所述第二坐标系的一个投影矩阵对应于所述光源的一个角度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定第一坐标系和第二坐标系的转换矩阵包括：
基于所述第一坐标系的第一数量的投影矩阵和其所对应的光源位置，确定在所述第一坐标系中的所述第二坐标系的原点坐标和所述第二坐标系相对于所述第一坐标系的偏转角，所述第一坐标系中的所述第二坐标系的原点坐标被定义为第二坐标系的原点相对于第一坐标系的原点的第一位移、第二位移和第三位移；以及
基于所确定的第二坐标系的原点坐标和所述偏转角，确定所述第一坐标系和第二坐标系的转换矩阵。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一坐标系包括第一坐标轴、第二坐标轴和第三坐标轴，所述确定在第一坐标系中的第二坐标系的原点坐标和第二坐标系相对于第一坐标系的偏转角包括：
基于两个或两个以上光源位置，确定在所述第一坐标系中的旋转平面，所述两个或两个以上光源位置对应于所述光源的第一数量的角度中的两个或两个以上角度；
基于所述旋转平面，确定所述第二坐标系相对于所述第一坐标系的所述偏转角；
基于所述第一坐标系的第一数量的投影矩阵中的两个或两个以上投影矩阵，确定所述第二坐标系相对于第一坐标系的所述第二位移和所述第三位移，所述第二位移在所述第一坐标系的所述第二坐标轴上，所述第三位移在所述第一坐标系的所述第三坐标轴上；以及
基于所述第二位移、所述第三位移和所述旋转平面，确定所述第一位移，所述第一位移在所述第一坐标系的所述第一坐标轴上。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在第一坐标系中确定旋转平面包括:
通过最小化所述两个或两个以上光源位置到所述旋转平面的距离的平方和，构造所述旋转平面，所述两个或两个以上光源位置对应于所述光源的第一数量的角度中的两个或两个以上角度。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定第二位移和第三位移包括：
对于所述第一坐标系的第一数量的投影矩阵中两个或两个以上的投影矩阵中的每一个投影矩阵，确定该第一坐标系的投影矩阵的一个投影矩阵分量，所述投影矩阵分量与所述第二位移和所述第三位移相关；
确定所述两个或两个以上投影矩阵分量的平均值；以及
通过最小化所述两个或两个以上投影矩阵分量和所述两个或两个以上投影矩阵分量的平均值的偏差平方和，确定所述第二位移和所述第三位移。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述光源的第一数量的角度包括所述第一光源角度、与所述第一光源角度不同的第二光源角度、和与所述第一光源角度和所述第二光源角度不同的第三光源角度，所述第一光源角度与所述第二光源角度的第一角度差或所述第二光源角度与所述第三光源角度的第二角度差，在0°到20°之间。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于所述第一坐标系的第一数量的投影矩阵中至少一个投影矩阵和其所对应的至少一个光源位置，确定所述第一坐标系的第二数量的投影矩阵和对应的第二数量的光源位置，所述第二数量的投影矩阵中的一个投影矩阵对应于一个光源位置，所述一个光源位置对应于所述光源的第二数量的角度中的一个角度；以及
基于所述第一坐标系的第二数量的投影矩阵中至少一个投影矩阵和所述确定的转换矩阵，确定第二坐标系中所述第一数量的投影矩阵中的至少一个投影矩阵。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于所述第一坐标系的第二数量的投影矩阵中至少一个投影矩阵和所述第一坐标系中的第二坐标系的原点坐标的所述至少一个光源位置，确定所述第一坐标系和第二坐标系的转换矩阵。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述成像装置的光源位于对应于所述光源位置的所述光源角度时，所述确定第一坐标系的投影矩阵包括:
在第三坐标系中，确定所述模体中所述至少一个标记物的投影坐标，所述第三坐标系是所述成像装置的图像坐标系；以及
基于所述第一坐标系中的所述标记物坐标和所述第三坐标系中的所述投影坐标，确定所述第一坐标系的所述投影矩阵。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于所述第二标坐标系的所述投影矩阵，在第三坐标系中确定所述光源的投影坐标，所述第三坐标系是所述成像装置的图像坐标系。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述第二坐标系的投影矩阵包括:
将所述第一坐标系的所述投影矩阵和所确定的转换矩阵相乘，所述确定的转换矩阵用于将所述第一坐标系转换成所述第二坐标系。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于所述第二坐标系的第一数量的投影矩阵确定所述第二坐标系的第二数量的投影矩阵。
13.一种包含至少一个处理器和存储器的系统，其特征在于，所述系统包括：
至少一个存储介质，所述存储介质包括一组指令；以及
至少一个处理器，所述处理器与所述至少一个存储介质通信，当执行所述指令时，所述至少一个处理器用于：
在成像装置的光源的两个或两个以上的角度，从所述成像装置处获取包含两个或两个以上标记物的模体的投影数据；
基于所述模体的所述投影数据和所述两个或两个以上的标记物在第一坐标系中的坐标，确定所述第一坐标系的两个或两个以上的投影矩阵和所述第一坐标系与第二坐标系的转换矩阵，所述光源的一个角度对应于所述第一坐标系的一个投影矩阵，所述第一坐标系和所述模体相关，所述第二坐标系和所述成像装置相关；
基于所述第一坐标系的所述两个或两个以上的投影矩阵和所述第一坐标系与所述第二坐标系的所述转换矩阵，确定所述第二坐标系的两个或两个以上的投影矩阵，所述第二坐标系的一个投影矩阵对应于所述光源的一个角度；以及
以电子文件的形式存储所述第二坐标系的所述两个或两个以上的所确定的投影矩阵。
14.一种由至少一个机器执行的方法，所述至少一个机器中的每一个机器中包含至少一个处理器和存储器，其特征在于，所述方法包括：
从成像装置处获取包含两个或两个以上标记物的模体的投影数据；
基于所述模体的所述投影数据和所述两个或两个以上标记物在所述第一坐标系中的坐标，确定第二坐标系的两个或两个以上的投影矩阵，所述第一坐标系是所述模体的坐标系，所述第二坐标系是所述成像装置的坐标系；以及
基于所述第二坐标系的所述两个或两个以上的投影矩阵，确定所述成像装置的光源在第三坐标系中的投影坐标，所述第三坐标系是所述成像装置的图像坐标系。
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Address after: 201807 Shanghai City, north of the city of Jiading District Road No. 2258

Applicant after: Shanghai Lianying Medical Technology Co., Ltd

Address before: 201807 Shanghai City, north of the city of Jiading District Road No. 2258

Applicant before: SHANGHAI UNITED IMAGING HEALTHCARE Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
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