CN110353713A - 几何校正模体、重建图像几何参数的确定方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种几何校正模体、重建图像几何参数的确定方法和装置。该几何校正模体包括：支撑结构、至少一个第一标记点以及多个第二标记点；第一标记点设置于支撑结构的几何中心处；多个第二标记点沿至少两条螺旋线分布在支撑结构上，且通过成像系统在各个角度下扫描第一标记点和多个第二标记点生成的投影图像上的各个第二标记点不重叠，且第一标记点和各个第二标记点不重叠。本发明实施例通过将几何校正模体中的第一标记点设置于支撑结构的几何中心处，多个第二标记点沿至少两条螺旋线分布在支撑结构上，且在各个角度下扫描生成的投影图像上的各个标记点不重叠，以实现获得准确的系统几何参数，保证重建图像质量。
Description
技术领域
本发明实施例涉及医学图像处理技术领域，尤其涉及一种几何校正模体、重建图像几何参数的确定方法和装置。
背景技术
CBCT就是Cone beam CT的简称，即锥形束CT，其原理是X线发生器围绕物体做扫描投影，然后将获取投影数据进行重建，获得物体三维断层图像用于诊断。
准确的系统几何参数对于重建图像质量十分重要，实际中由于机械精度误差及机架旋转过程中重力导致的几何位置偏差等原因，进而造成设备在进行病人扫描时的几何参数与设备设计的几何参数有偏差，这时如果利用设备定义的几何参数进行重建，重建结果会出现伪影。
发明内容
本发明实施例提供一种几何校正模体、重建图像几何参数的确定方法和装置，以实现获得准确的系统几何参数，避免图像重建结果中出现伪影，保证重建图像质量。
第一方面，本发明实施例提供了一种几何校正模体，包括：支撑结构、至少一个第一标记点以及多个第二标记点；其中，
所述支撑结构的材料衰减值小于所述第一标记点和所述第二标记点的材料衰减值；
所述第一标记点设置于所述支撑结构的几何中心处；
所述多个第二标记点沿至少两条螺旋线分布在所述支撑结构上，且通过成像系统在各个角度下扫描所述第一标记点和所述多个第二标记点生成的投影图像上的各个所述第二标记点不重叠，且所述第一标记点和所述各个第二标记点不重叠。
进一步地，所述支撑结构包括圆柱体结构，所述第二标记点位于所述圆柱体表面上或嵌入所述圆柱体中。
进一步地，所述第二标记点的尺寸小于所述第一标记点。
进一步地，所述多个第二标记点之间的高度间隔基于所述第二标记点分布在所述支撑结构上的角度间隔、所述支撑结构的半径、所述成像系统射线源的射线斜率和所述第二标记点的放大率确定；
进一步地，所述第二标记点的数量基于所述支撑结构的高度和所述多个第二标记点之间的高度间隔确定。
进一步地，所述支撑结构的高度基于所述成像系统的射线源到所述支撑结构的几何中心的距离以及所述成像系统的射线源到所述成像系统的探测器的距离确定。
第二方面，本发明实施例还提供了一种重建图像几何参数的确定方法，使用如第一方面实施例所提供的所述的几何校正模体，所述方法包括：
获取通过所述成像系统在不同角度下扫描所述几何校正模体得到的投影图像；
根据所述第一标记点在所述投影图像中的圆心位置和所述第二标记点在所述投影图像中的圆心位置确定与所述投影图像中的所述第二标记点对应的所述几何校正模体中的所述第二标记点；
根据对应后的第二标记点在所述投影图像中的圆心位置和所述第二标记点的空间坐标位置确定所述成像系统的投影矩阵。
进一步地，所述方法还包括：
根据所述第一标记点在所述投影图像中的圆心位置确定所述成像系统的探测器在所述不同角度下的偏移量。
进一步地，所述方法还包括：
根据所述投影矩阵和所述成像系统的探测器在所述不同角度下的偏移量生成重建图像。
第三方面，本发明实施例还提供了一种重建图像几何参数的确定装置，使用如第一方面实施例所提供的所述的几何校正模体，所述装置包括：
投影图像获取模块，用于获取通过所述成像系统在不同角度下扫描所述几何校正模体得到的投影图像；
标记点位置确定模块，用于根据所述第一标记点在所述投影图像中的圆心位置和所述第二标记点在所述投影图像中的圆心位置确定与所述投影图像中的所述第二标记点对应的所述几何校正模体中的所述第二标记点；
投影矩阵确定模块，用于根据对应后的第二标记点在所述投影图像中的圆心位置和所述第二标记点的空间坐标位置确定所述成像系统的投影矩阵。
第四方面，本发明实施例还提供了一种医学成像系统，该医学成像系统包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储多个程序，
当所述多个程序中的至少一个被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现本发明第二方面实施例所提供的一种重建图像几何参数的确定方法。
第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明第二方面实施例所提供的一种重建图像几何参数的确定方法。
本发明实施例通过将几何校正模体中的第一标记点设置于支撑结构的几何中心处，多所述多个第二标记点沿至少两条螺旋线分布在所述支撑结构上，且通过成像系统在各个角度下扫描所述第一标记点和所述多个第二标记点生成的投影图像上的各个所述第二标记点不重叠，且所述第一标记点和所述各个第二标记点不重叠，解决现有技术中由于机械精度误差及机架旋转过程中重力导致的几何位置偏差等原因导致的几何参数有偏差的问题，以实现获得准确的系统几何参数，避免图像重建结果中出现伪影，保证重建图像质量。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的示例性的一种几何校正模体的结构示意图；
图1A是本发明实施例一提供的示例性的成像系统射线源的射线斜率的平面示意图；
图1B是本发明实施例一提供的示例性的第二标记点的分布高度与支撑结构表面的角度的对应关系的示意图；
图2是本发明实施例二提供的一种重建图像几何参数的确定方法的流程图；
图2A是本发明实施例二提供的一种锥形束CT系统的几何关系示意图；
图2B是本发明实施例二提供的示例性的平板探测器三个方向的偏转角的示意图；
图2C是本发明实施例二提供的示例性的探测器有无偏移时第一标记点成像对比的示意图；
图3是本发明实施例三提供的一种重建图像几何参数的确定装置的结构图；
图4是本发明实施例四提供的一种医学成像系统的硬件结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。
另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的示例性的一种几何校正模体的结构示意图，该几何校正模体100包括：支撑结构10、至少一个第一标记点20以及多个第二标记点30；其中，
所述支撑结构的材料衰减值小于所述第一标记点和所述第二标记点的材料衰减值；
所述第一标记点20设置于所述支撑结构10的几何中心处；
所述多个第二标记点沿至少两条螺旋线分布在所述支撑结构上，且通过成像系统在各个角度下扫描所述第一标记点和所述多个第二标记点生成的投影图像上的各个所述第二标记点不重叠，且所述第一标记点和所述各个第二标记点不重叠。
其中，所述第二标记点的尺寸小于所述第一标记点，可选的，第一标记点和第二标记点可以为金属球，在本发明实施例的技术方案中，第一标记点为尺寸大一点的大金属球，第二标记点为尺寸小一点的小金属球，大金属球的半径只要比小金属球的大即可。
需要说明的是几何校正模体在设计时需要满足如下设计要求：一是通过成像系统在各个角度下扫描第一标记点和每个第二标记点生成的投影图像中，第一标记点和每个第二标记点都是不重合的；二是保证在各个角度下扫描的第一标记点和每个第二标记点都在投影图像的成像范围内，即第一标记点和每个第二标记点都出现在投影图像上；三是在各个角度下扫描每个第二标记点生成的投影图像中每个第二标记点的圆心位置可以与几何校正模体中实际的第二标记点进行一一对应，即确定投影图像中第二标记点对应于在几何校正模体中哪个第二标记点；四是第二标记点的空间分布不可以在一条线上，采用越随机的设置越好，即保证每个第二标记点的Y方向坐标不一致，增加第二标记点分布的随机性。
可以理解的是由于锥形束X射线在几何校正模体的Y轴方向两边的射线斜率比较大，为了使得各个第二标记点在投影图像上不重合，沿几何校正模体的 Y轴方向由中心向两边的相邻两个第二标记点的高度差是逐渐增大的，也就是说，分布在支撑结构上的至少两条螺旋线的之间，其螺旋线上的各个第二标记点的高度是交叉分布的。
进一步地，所述支撑结构包括圆柱体结构，所述第二标记点位于所述圆柱体表面上或嵌入所述圆柱体中。
其中，第二标记点位于圆柱体结构的表面上，或是嵌入圆柱体结构中一定的深度。
可以理解的是，所述支撑结构可选的为圆柱体结构时，圆柱体结构的高度和半径可以根据成像系统的射线源到圆柱体结构的选择中心的距离，以及射线源到平板探测器的距离共同来确定，这样设置的目的在于保证第二标记点在平板探测器上投影出的投影图像不超出平板探测器的边界，更好的符合几何校正模体的设计要求。
进一步地，所述支撑结构的材料衰减值小于所述第一标记点和所述第二标记点的材料衰减值。
其中，所述支撑结构的材料可选的为聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methylmethacrylate)，简称PMMA)，又称作压克力、亚克力(英文Acrylic)或有机玻璃、Lucite(商品名称)，在台湾地区称作压加力，在香港地区多称作阿加力胶，具有高透明度、低价格和易于机械加工等优点，是平常经常使用的玻璃替代材料。可选的，支撑结构是无色透明的或是半透明的，而第一标记点和第二标记点是不透明的。
进一步地，所述多个第二标记点之间的高度间隔基于所述第二标记点分布在所述支撑结构上的角度间隔、所述支撑结构的半径、所述成像系统射线源的射线斜率和所述第二标记点的放大率确定。
其中，成像系统射线源的射线斜率为射线源发出的X射线可以用于扫描几何校正模体所对应的每一条X射线关于几何校正模体的Y轴方向倾斜程度的量。示例性的，如图1A是本发明实施例提供的示例性的成像系统射线源的射线斜率的平面示意图，根据已知成像系统射线源200、几何校正模体100和平板探测器300的位置关系可如图1A所示，则射线源200发出的X射线与几何校正模体 100的支撑结构的顶端或是底端相切的位置所对应的X射线，可以认为是穿过支撑结构斜率最大的X射线，例如，射线源位置和几何校正模体位置的横向距离具体为750.14mm，纵向距离具体为65mm，则当前射线源200发出的X射线穿过几何校正模体100斜率最大的射线对应的斜率为K＝0.0867。
其中，第二标记点分布在所述支撑结构上的角度间隔是多个第二标记点分布在支撑结构表面上的角度差值。第二标记点的放大率是第二标记点在投影图像上成像时被放大的倍数。
具体的，基于所述第二标记点分布在所述支撑结构上的角度间隔、所述支撑结构的半径、所述成像系统射线源的射线斜率和所述第二标记点的放大率确定多个第二标记点之间的高度间隔。示例性的，可以将多个第二标记点的角度最大间隔分为60°和100°两种情况，当角度间隔为60°时，就高度上看相邻的两个第二标记点的水平距离为30mm，当角度间隔为100°时，就高度上看相邻的两个第二标记点的水平距离是45.96mm。当两个第二标记点的水平方向距离为 30mm时，则根据射线源的最大斜率(K＝0.0867)计算出的，就高度上看相邻的两个第二标记点的高度差Δh＝30*k＝2.60mm，加上两个第二标记点的半径放大率2*1.41＝2.82mm，则就高度上看相邻的两个第二标记点的高度差至少为 5.42mm，这样设置才能保证多个第二标记点之间不相交；同理，当就高度上看相邻的两个第二标记点的水平方向距离为45.96mm时，就高度上看相邻的两个第二标记点的高度差Δh至少为6.81mm，才能保证多个第二标记点之间不相交。
具体的，基于所述第二标记分布在所述支撑结构上的角度间隔确定多个第二标记点之间的高度间隔。示例性的，已知第二标记点的数量和分布情况，将两端的第二标记点的高度差根据预设的角度间隔设置为5.75mm和7mm，剩余的处于中间位置的第二标记点的角度间隔设置为5.5mm和5mm，此时可以经过360°投影进行测试，若测试结果不存在第二标记点重合的情况，则满足多个第二标记点之间高度间隔的设置要求。可以理解的是，第二标记点之间的高度间隔和分布在支撑结构上的角度间隔是有特定关联的，假设几何校正模体的高度为 130mm，几何校正模体的支撑结构上嵌入24个第二标记点，并呈三条螺旋线分布，那么，24个第二标记点的分布高度与支撑结构表面的角度的对应关系的示意图如图1B所示，三条圆柱上的螺旋线，每条线上有8个第二标记点，自左向右来看，与第一条螺旋线上第一个第二标记点R1的相邻高度的是第二条螺旋线上第一个第二标记点G1，之后是第三条螺旋线上第一个第二标记点B1，再下一个是第一条螺旋线上第二个第二标记点R2，即24个第二标记点的按照高度分布依次是[R1,G1,B1,R2,G2,B2,…,R8,G8,B8]。
需要说明的是上述确定多个第二标记点之间的高度间隔的方法，可以使用其中一种或是多种进行求解，也可以采用其中一种求解，另外一种进行验证求解结果是否正确，本发明实施例仅对此进行解释说明，而不对其进行任何限制。
进一步地，所述第二标记点的数量基于所述支撑结构的高度和所述多个第二标记点之间的高度间隔确定。
具体的，根据支撑结构的高度，计算多个第二标记点之间的高度间隔时，可以大致算出来能最多放多少个第二标记点，如果再多的话，第二标记点在投影图像中就会重叠，无法求解第二标记点投影的圆心坐标。需要说明的是第二标记点的数量越多，则求解投影矩阵P就越准确。
具体的，基于所述支撑结构的高度和多个第二标记点之间的高度间隔确定所述第二标记点的数量。示例性的，假设几何校正模体的总高度为130mm，若要放置27个第二标记点，则有26个高度差，充分考虑最两端第二标记点的边界问题，则27个第二标记点的平均高度差为(130-2)/26＝4.92mm，无法保证27 个第二标记点之间不相交，具体测试方法可以采用第一项所述的多个第二标记点之间的高度间隔的确定方法，也可以采用现有技术可提供的其他方法，本发明实施例对此不作任何限制；进一步的，减少第二标记的数量至24个，则24 个第二标记点的平均高度差为(130-2)/23＝5.57mm，可以满足24个第二标记点同时在投影图像上不重合。
进一步地，所述支撑结构的高度基于所述成像系统的射线源到所述支撑结构的几何中心的距离以及所述成像系统的射线源到所述成像系统的探测器的距离确定。
本发明实施例通过将几何校正模体中的第一标记点设置于支撑结构的几何中心处，多个第二标记点沿至少两条螺旋线分布在支撑结构上，所述多个第二标记点沿至少两条螺旋线分布在所述支撑结构上，且通过成像系统在各个角度下扫描所述第一标记点和所述多个第二标记点生成的投影图像上的各个所述第二标记点不重叠，且所述第一标记点和所述各个第二标记点不重叠，解决现有技术中由于机械精度误差及机架旋转过程中重力导致的几何位置偏差等原因导致的几何参数有偏差的问题，几何校正模体将多个第二标记点分布在支撑结构上的至少两条螺旋线，进而增加第二标记点排布的随机性，同时保证每个第二标记点的Y方向坐标不一致，在不同的扫描角度下扫描几何校正模体，通过检测第二标记点在投影图像中的圆心位置，与几何校正模体中第二标记点的空间坐标进行一一对应，从而计算该投影角度下的投影矩阵P，以实现获得准确的系统几何参数，避免图像重建结果中出现伪影，保证重建图像质量。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种重建图像几何参数的确定方法的流程图。本实施例提供的重建图像几何参数的确定方法使用上述实施例所述的几何校正模体，本实施例可适用于准确确定投影图像重建的几何参数的情况，该方法可以由重建图像几何参数的确定装置来执行，该装置可以通过软件和/或硬件的形式实现。
相应的，本实施例的方法具体包括：
S110、获取通过所述成像系统在不同角度下扫描所述几何校正模体得到的投影图像。
CBCT就是Cone beam CT的简称，即锥形束CT，其原理是X射线发生器围绕物体做扫描投影，然后将获取投影数据进行重建，获得物体的三维断层图像用于诊断。具体成像系统如图2A所示是本发明实施例提供的一种锥形束CT系统的几何关系示意图，物体400的空间坐标系为(xf,yf,zf)，射线源的坐标系为(xs,ys,zs)，射线源投射到平板探测器上的垂直于探测器的点的坐标为(u0,v0)，物体空间中点(xf,yf,zf)投影到平板探测器上的坐标为(ui,vi)，射线源到物体的旋转中心的距离为S1，射线源到平板探测器的距离为S2，射线源和平板探测器绕Yf轴旋转。
在实际的锥形束CT系统使用中，由于机械精度误差及机架旋转过程中重力导致的几何位置偏差等原因造成在进行病人扫描时的几何参数与系统设计的几何参数有偏差，其中，系统几何参数包括S1、S2、探测器的水平和竖直方向的偏移(Δu0,Δv0)以及平板探测器三个方向的偏转角(η,σ,φ)，其中，如图2B是本发明实施例提供的示例性的平板探测器三个方向的偏转角的示意图。因此，在图像重建过程中，我们需要找到真实的物体的空间坐标与平板探测器的坐标的对应关系，也就是说投影矩阵P，P中包含了所有的几何关系信息，将其代入重建算法中，避免重建图像由于几何偏差产生伪影。
具体的，在本发明实施例的技术方案中，通过将几何校正模体放入系统中物体的位置，成像系统在不同角度下扫描所述几何校正模体得到投影图像。
S120、根据所述第一标记点在所述投影图像中的圆心位置和所述第二标记点在所述投影图像中的圆心位置确定与所述投影图像中的所述第二标记点对应的所述几何校正模体中的所述第二标记点。
具体的，根据投影图像中的第一标记点的圆心位置能够定位出第二标记点的相对位置。也就是说，第一标记点的Y轴方向坐标位于几何校正模体的正中心，如果在第一标记点上方或是下方的第二标记点没有在平板探测器上形成投影，则可以根据每个第二标记点的圆心位置相对于第一标记点的圆心位置判断，进一步得到每个第二标记点的投影对应的是空间中哪个第二标记点。
S130、根据对应后的第二标记点在所述投影图像中的圆心位置和所述第二标记点的空间坐标位置确定所述成像系统的投影矩阵。
具体的，对于每一个第二标记点来说，其相对于几何校正模体的中心坐标的位置是我们设计好的，即已知每一个第二标记点在几何校正模体中的位置，进行几何校正时，我们将几何校正模体放置于系统坐标原点o处，几何校正模体的支撑机构表面有喷墨十字线(如图1所示)，根据系统的激光灯进行定位，使球管中心对准十字线。在对几何校正模体进行扫描时，第二标记点会在平板探测器上形成圆形投影，对不同角度得到的投影图像检测各个第二标记点的圆心坐标，将圆心坐标(ui，vi)与第二标记点(xi，yi，zi)，i＝1，2，...，的空间坐标一一对应，形成方程：
uiwi＝p11xi+p12yi+p13zi+p14
viwi＝p21xi+p22yi+p23zi+p24
wi＝p31xi+p32yi+p33zi+p34
其中，W是空间坐标投影转换中的齐次坐标。
将上式第一个公式减去第三个公式乘ui，第二个公式减去第三个公式乘vi得：
p11xi+p12yi+p13zi+p14-ui(p31xi+p32yi+p33zi+p34)＝0
p21xi+p22yi+p23zi+p24-vi(p31xi+p32yi+p33zi+p34)＝0
列出各个第二标记点的方程得到AP＝0，其中：
利用奇异值分解可以求得解：
P＝(p11，p12，p13，p14，p21，p22，p23，p24，p31，p32，p33，p34)，
P即我们想要求解的投影矩阵，其代表了空间中一点坐标与其在平板探测器上形成投影的坐标关系。在进行图像重建时可以通过投影矩阵P进行正反投影，进而得到准确的重建结果。
进一步地，所述方法还包括：根据所述第一标记点在所述投影图像中的圆心位置确定所述成像系统的探测器在所述不同角度下的偏移量。
具体的，成像系统的探测器在不同角度下的偏移量可以通过第一标记点来进行求解，其中，偏移量包括水平偏移量和竖直偏移量。理想情况下，如果探测器没有偏移，那么在任何角度下第一标记点在探测器上的投影的圆心位置应该位于探测器的中心位置。而当探测器存在(u，v)方向的偏移时，如图2C所示为本发明实施例提供的示例性的探测器有无偏移时第一标记点成像对比的示意图，左图为探测器无偏移的情况，右图为探测器有偏移的情况，则第一标记点在探测器上的成像将不在位于平板探测器中心位置，我们需要通过检测第一标记点的圆心坐标与探测器中心点位置进行比较，得到(Δu0,Δv0)。此外，如果探测器V方向偏移将会导致几何校正模体中Y轴方向两侧的第二标记点可能不会在探测器上成像时，那么我们也可以借助于第一标记点来辅助判断成像第二标记点的位置，实现准确的第二标记点空间坐标与探测器上成像第二标记点坐标进行一一对应。
进一步地，所述方法还包括：根据所述投影矩阵和所述成像系统的探测器在所述不同角度下的偏移量生成重建图像。
具体的，如果重建时采用滤波反投影重建算法，我们需要对投影数据进行预加权，如果扫描角度是pi+扇角，即短扫描时，我们还需要对投影数据进行短扫描加权，即parkweight加权。此时，均需要投影矩阵和成像系统的探测器在所述不同角度下的偏移量确定准确的重建图像，成像系统的探测器在所述不同角度下的偏移量即为(Δu0,Δv0)。
本发明实施例的技术方案，通过获取通过所述成像系统在不同角度下扫描所述几何校正模体得到的投影图像；根据所述第一标记点在所述投影图像中的圆心位置和所述第二标记点在所述投影图像中的圆心位置确定与所述投影图像中的所述第二标记点对应的所述几何校正模体中的所述第二标记点；根据对应后的第二标记点在所述投影图像中的圆心位置和所述第二标记点的空间坐标位置确定所述成像系统的投影矩阵。本发明实施例通过在几何校正模体的几何中心位置加入一个半径相对比较大的第一标记点，这样在每个投影角度下，能够通过检测这个第一标记点在投影图中的圆心坐标，计算出该角度下的探测器水平和竖直方向的偏移量Δu0,Δv0，避免了从投影矩阵中提取参数的不准确性，同时在存在第二标记点没有在探测器上形成投影时，第一标记点也能够辅助判断剩余形成投影的第二标记点对应的第二标记点空间坐标位置，从而能够准确计算出投影矩阵P。以避免重建结果可能会出现伪影的问题，获得准确的系统几何参数，保证重建图像质量。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种重建图像几何参数的确定装置的结构图，本实施例可适用于准确确定投影图像重建的几何参数的情况。
如图3所示，所述装置包括：投影图像获取模块310、标记点位置确定模块320和投影矩阵确定模块330，其中：
投影图像获取模块310，用于获取通过所述成像系统在不同角度下扫描所述几何校正模体得到的投影图像；
标记点位置确定模块320，用于根据所述第一标记点在所述投影图像中的圆心位置和所述第二标记点在所述投影图像中的圆心位置确定与所述投影图像中的所述第二标记点对应的所述几何校正模体中的所述第二标记点；
投影矩阵确定模块330，用于根据对应后的第二标记点在所述投影图像中的圆心位置和所述第二标记点的空间坐标位置确定所述成像系统的投影矩阵。
本实施例的技术方案，通过在几何校正模体的几何中心位置加入一个半径相对比较大的第一标记点，这样在每个投影角度下，能够通过检测这个第一标记点在投影图中的圆心坐标，计算出该角度下的探测器水平和竖直方向的偏移量Δu0,Δv0，避免了从投影矩阵中提取参数的不准确性，同时在存在第二标记点没有在探测器上形成投影时，第一标记点也能够辅助判断剩余形成投影的第二标记点对应的第二标记点空间坐标位置，从而能够准确计算出投影矩阵P。以避免重建结果可能会出现伪影的问题，获得准确的系统几何参数，保证重建图像质量。
在上述各实施例的基础上，所述装置还包括：
根据所述第一标记点在所述投影图像中的圆心位置确定所述成像系统的探测器在所述不同角度下的偏移量。
在上述各实施例的基础上，所述装置还包括：
根据所述投影矩阵和所述成像系统的探测器在所述不同角度下的偏移量生成重建图像。
上述各实施例所提供的重建图像几何参数的确定装置可执行本发明任意实施例所提供的重建图像几何参数的确定方法，具备执行重建图像几何参数的确定方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
如图4所示，为本发明实施例提供的一种医学成像系统的硬件结构示意图，如图4所示，该医学成像系统包括：
一个或多个处理器410，图4中以一个处理器410为例；
存储器420；
所述医学成像系统还可以包括：输入装置430和输出装置440。
所述医学成像系统中的处理器410、存储器420、输入装置430和输出装置 440可以通过总线或者其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。
存储器420作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的一种重建图像几何参数的确定的方法对应的程序指令/模块(例如，附图3所示的投影图像获取模块310、标记点位置确定模块320和投影矩阵确定模块330)。
处理器410通过运行存储在存储器420中的软件程序、指令以及模块，从而执行医学成像系统的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的一种重建图像几何参数的确定的方法，该方法包括：
获取通过所述成像系统在不同角度下扫描所述几何校正模体得到的投影图像；
根据所述第一标记点在所述投影图像中的圆心位置和所述第二标记点在所述投影图像中的圆心位置确定与所述投影图像中的所述第二标记点对应的所述几何校正模体中的所述第二标记点；
根据对应后的第二标记点在所述投影图像中的圆心位置和所述第二标记点的空间坐标位置确定所述成像系统的投影矩阵。
当然，本领域技术人员可以理解，处理器还可以实现本发明任意实施例所提供的重建图像几何参数的确定方法的技术方案。
存储器420可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据医学成像系统的使用所创建的数据等。此外，存储器420可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态性固态存储器件。在一些实施例中，存储器420可选包括相对于处理器 410远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置430可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与医学成像系统的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置440可包括显示屏等显示设备。
实施例五
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例所提供的重建图像几何参数的确定方法，该方法包括：
获取通过所述成像系统在不同角度下扫描所述几何校正模体得到的投影图像；
根据所述第一标记点在所述投影图像中的圆心位置和所述第二标记点在所述投影图像中的圆心位置确定与所述投影图像中的所述第二标记点对应的所述几何校正模体中的所述第二标记点；
根据对应后的第二标记点在所述投影图像中的圆心位置和所述第二标记点的空间坐标位置确定所述成像系统的投影矩阵。
当然，本发明实施例所提供的一种计算机可读存储介质，其上存储的计算机程序不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的重建图像几何参数的确定方法中的相关操作。
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、 Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如”C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN) —连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (12)
1.一种几何校正模体，其特征在于，包括：支撑结构、至少一个第一标记点以及多个第二标记点；其中，
所述支撑结构的材料衰减值小于所述第一标记点和所述第二标记点的材料衰减值；
所述第一标记点设置于所述支撑结构的几何中心处；
所述多个第二标记点沿至少两条螺旋线分布在所述支撑结构上，且通过成像系统在各个角度下扫描所述第一标记点和所述多个第二标记点生成的投影图像上的各个所述第二标记点不重叠，且所述第一标记点和所述各个第二标记点不重叠。
2.根据权利要求1所述的几何校正模体，其特征在于，所述支撑结构包括圆柱体结构，所述第二标记点位于所述圆柱体表面上或嵌入所述圆柱体中。
3.根据权利要求1所述的几何校正模体，其特征在于，所述第二标记点的尺寸小于所述第一标记点。
4.根据权利要求1所述的几何校正模体，其特征在于，所述多个第二标记点之间的高度间隔基于所述第二标记点分布在所述支撑结构上的角度间隔、所述支撑结构的半径、所述成像系统射线源的射线斜率和所述第二标记点的放大率确定。
5.根据权利要求4所述的几何校正模体，其特征在于，所述第二标记点的数量基于所述支撑结构的高度和所述多个第二标记点之间的高度间隔确定。
6.根据权利要求5所述的几何校正模体，其特征在于，所述支撑结构的高度基于所述成像系统的射线源到所述支撑结构的几何中心的距离以及所述成像系统的射线源到所述成像系统的探测器的距离确定。
7.一种重建图像几何参数的确定方法，其特征在于，使用如权利要求1-6所述的几何校正模体，所述方法包括：
获取通过所述成像系统在不同角度下扫描所述几何校正模体得到的投影图像；
根据所述第一标记点在所述投影图像中的圆心位置和所述第二标记点在所述投影图像中的圆心位置确定与所述投影图像中的所述第二标记点对应的所述几何校正模体中的所述第二标记点；
根据对应后的第二标记点在所述投影图像中的圆心位置和所述第二标记点的空间坐标位置确定所述成像系统的投影矩阵。
8.根据权利要求7所述的几何校正方法，其特征在于，还包括：
根据所述第一标记点在所述投影图像中的圆心位置确定所述成像系统的探测器在所述不同角度下的偏移量。
9.根据权利要求8所述的几何校正方法，其特征在于，还包括：
根据所述投影矩阵和所述成像系统的探测器在所述不同角度下的偏移量生成重建图像。
10.一种重建图像几何参数的确定装置，其特征在于，使用如权利要求1-6所述的几何校正模体，所述装置包括：
投影图像获取模块，用于获取通过所述成像系统在不同角度下扫描所述几何校正模体得到的投影图像；
标记点位置确定模块，用于根据所述第一标记点在所述投影图像中的圆心位置和所述第二标记点在所述投影图像中的圆心位置确定与所述投影图像中的所述第二标记点对应的所述几何校正模体中的所述第二标记点；
投影矩阵确定模块，用于根据对应后的第二标记点在所述投影图像中的圆心位置和所述第二标记点的空间坐标位置确定所述成像系统的投影矩阵。
11.一种医学成像系统，其特征在于，所述医学成像系统包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求7-9中任一所述的重建图像几何参数的确定方法。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求7-9中任一所述的重建图像几何参数的确定方法。
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