CN112294344A

CN112294344A - 用于校正x射线成像中的x射线检测器倾斜的方法和系统

Info

Publication number: CN112294344A
Application number: CN202010724727.XA
Authority: CN
Inventors: 维纳亚克·雅迪; 普拉布·拉贾塞卡兰; 纳西尔·艾哈迈德·德赛; 阿什维尼·奇卡纳亚卡纳哈利·瓦苏德瓦
Original assignee: GE Precision Healthcare LLC
Current assignee: GE Precision Healthcare LLC
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2020-07-24
Publication date: 2021-02-02
Also published as: US20210030389A1; EP3771431A1; US11172908B2; EP3771431B1

Abstract

本发明提供了用于x射线成像的各种方法和系统。在一个实施方案中，方法包括：利用相对于x射线源以一定角度倾斜的x射线检测器采集x射线图像；从该x射线图像计算角度；基于所计算的角度生成校正的x射线图像；以及显示该校正的x射线图像。这样，由该x射线检测器相对于该x射线源倾斜所引起的倾斜伪影可从x射线图像中移除。

Description

用于校正X射线成像中的X射线检测器倾斜的方法和系统

技术领域

本文所公开的主题的实施方案涉及x射线成像。

背景技术

诸如x射线成像的成像技术允许非侵入性采集受试者或对象的内部结构或特征的图像。数字x射线成像系统产生可以重建为放射线图像的数字数据。在数字x射线成像系统中，来自源的辐射指向医疗应用中的受试者，安全筛选应用中的包装或行李、或工业质量控制检查应用中的制造的部件。辐射的一部分穿过受试者/对象并冲击检测器。检测器包括离散图片元素或检测器像素的阵列，并且基于冲击每个像素区域的辐射的量或强度来生成输出信号。随后处理输出信号以生成可显示以供查看的图像。这些图像用于识别和/或检查患者身体内的内部结构和器官、包装或容器内的对象或制造的部件内的缺陷(诸如裂缝)。

发明内容

在一个实施方案中，方法包括：利用相对于x射线源以一定角度倾斜的x射线检测器采集x射线图像；从该x射线图像计算角度；基于所计算的角度生成校正的x射线图像；以及显示该校正的x射线图像。这样，由x射线检测器无意中相对于x射线源倾斜所引起的倾斜伪影可从x射线图像中减少或完全移除。

应当理解，提供上面的简要描述来以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的精选概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，该主题的范围由具体实施方式后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的具体实施。

附图说明

通过参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述将更好地理解本发明，其中以下：

图1示出了根据实施方案的示例性移动x射线成像系统；

图2示出了根据实施方案的示出被配置有用于检测倾斜的标记的示例性x射线检测器的示意图；

图3示出了根据实施方案的示出图2的示例性x射线检测器的示意图，其中标记的阴影是由于无检测器倾斜而导致的；

图4示出了根据实施方案的示出图2的示例性x射线检测器的示意图，其中标记的阴影是由于竖直倾斜而导致的；

图5示出了根据实施方案的示出具有用于检测倾斜的标记的x射线检测器上的阴影位置的框图；

图6示出了根据实施方案的示出三维空间中的标记阴影的几何分析的示意图；

图7示出了根据实施方案的示出第一平面中的标记阴影的几何分析的示意图；

图8示出了根据实施方案的示出第二平面中的标记阴影的几何分析的示意图；

图9示出了根据实施方案的示出用于基于标记阴影检测并校正检测器倾斜的示例性方法的高级流程图；

图10示出了根据实施方案的示出防散射栅格相对于x射线源、x射线检测器和被成像受试者的示例性位置的示意图；

图11示出了根据实施方案的示出在不存在检测器倾斜的情况下由防散射栅格形成的示例性栅格图案的示意图；

图12示出了根据实施方案的示出在存在横向检测器倾斜的情况下由防散射栅格形成的示例性栅格图案的示意图；

图13示出了根据实施方案的示出用于基于防散射栅格检测并校正检测器倾斜的示例性方法的高级流程图；

图14示出了根据实施方案的示出用于虚拟倾斜校正的示例性图形用户界面的示意图；

图15示出了根据实施方案的示出图14的具有示例性用户输入的示例性图形用户界面的示意图；并且

图16示出了根据实施方案的示出用于基于用户输入校正检测器倾斜的示例性方法的高级流程图。

具体实施方式

以下描述涉及x射线成像的各种实施方案。具体地讲，提供了用于校正移动x射线成像中的检测器倾斜的系统和方法。移动x射线成像系统，诸如图1描绘的移动x射线成像系统，包括可相对于x射线源手动定位的x射线检测器。在移动x射线成像系统中，x射线检测器的放置取决于许多因素，诸如受试者的移动性约束和其他空间约束。使用利用具有此类约束的检测器放置采集的数据生成的图像不利地导致倾斜伪影。这些倾斜伪影不利地影响诊断并且可导致需要附加扫描，从而增加相关联的成本和时间。在医疗应用的情况下，附加扫描还导致辐射暴露的增加和对受试者的不便。检测和校正x射线成像数据中的检测器倾斜的一种方法包括将x射线检测器配置成在x射线检测器的表面上具有辐射阻挡标记，如图2所描绘，该辐射阻挡标记在x射线检测器上投射阴影，如图3和图4所描绘。因此，x射线检测器相对于x射线源的倾斜导致不同形状的阴影。由于标记相对于x射线检测器的几何形状是已知的，如图5-图8所描绘，可分析图像中标记的阴影以确定检测器倾斜的量。因此，用于校正检测器倾斜的方法，诸如图9描绘的方法，包括分析来自x射线图像中的标记的阴影，以及基于阴影的分析来生成校正的x射线图像。检测和校正x射线成像数据中的检测器倾斜的另一种方法包括使用防散射栅格，如图10所描绘，以用于防止散射辐射被x射线检测器检测到。防散射栅格还在x射线图像中产生阴影，该阴影可对应于在不存在检测器倾斜的情况下如图11所示的栅格图案。然而，如果x射线检测器倾斜，则栅格图案可在x射线图像中翘曲，如图12所描绘。因此，用于检测检测器倾斜并校正x射线图像数据的方法，诸如图13描绘的方法，可包括分析由防散射栅格产生的x射线图像中的栅格图案以确定检测器倾斜的量。此外，查看x射线图像的人可注意到x射线图像包括倾斜伪影。图形用户界面，诸如图14和图15描绘的图形用户界面，允许用户虚拟地倾斜x射线检测器以将倾斜校正应用于x射线图像。用于将用户校正应用于x射线图像的工作流程，诸如图16描绘的方法，包括接收关于要应用于图像的倾斜的量的用户输入，以及根据用户输入的倾斜的量更新或校正x射线图像。

现在转向图1，其示出了根据本公开的一个实施方案的x射线成像系统100的框图。x射线成像系统100包括图像采集单元102和操作控制台142。操作控制台142包括处理器181、存储器182、x射线控制器187、x射线数据采集单元191、图像处理器192和检测器倾斜校正单元193。操作控制台142通信地耦接到用户界面183和显示设备195，如所描绘的，但应当理解，在一些示例中，操作控制台142还可包括用户界面183和显示设备195中的一者或多者。在一些示例中，x射线成像系统100包括移动x射线成像系统，使得图像采集单元102和操作控制台142是便携式的或移动的。

图像采集单元102包括辐射源，诸如x射线源104。x射线源104被配置成发射辐射束，诸如具有朝向对象110的视场的x射线束106。在图1的示例中，对象110是受试者诸如患者112中的解剖区域或感兴趣区域。在另一个示例中，对象110可对应于安全筛选应用中的包装或行李。在又一个示例中，对象110可以是工业应用中的制造的部件。

在一些示例中，x射线成像系统100还包括被配置成支撑患者112的患者台(未示出)。x射线束106在照射到解剖区域110上时可通过解剖区域110的部分不同地衰减。设置在x射线束106的视场中的x射线检测器108采集衰减的x射线束。作为非限制性示例，x射线检测器108可包括x射线曝光监视器、电基板等。x射线检测器108可由移动x射线成像系统100的操作者移动，以相对于x射线束106手动定位。

操作控制台142包括处理器181、存储器182、x射线控制器187、x射线数据采集单元191、图像处理器192和检测器倾斜校正单元193。由x射线检测器108采集的x射线图像数据从x射线检测器108传输并且由x射线数据采集单元191接收。收集的x射线图像数据由图像处理器192进行图像处理。通信地耦接到操作控制台142的显示设备195在其上显示图像处理过的x射线图像。x射线控制器187向x射线源104供应合适电压电流的功率以用于为x射线源104供电。

图像采集单元102进一步被配置成基于检测到的x射线束生成对应于对象110的x射线图像。在图1的示例中，x射线图像是受试者112的解剖区域110在检测器平面118中的投影。x射线图像包括对应于检测器平面118中的多个图像像素位置的多个图像像素。

检测器平面118与对象110之间的任何未对准导致所得的x射线图像中的倾斜图像伪影。如本文进一步讨论的，检测器倾斜校正单元193被配置成检测并校正x射线图像中的任何倾斜图像伪影以生成校正的x射线图像。为此，检测器倾斜校正单元193被配置成接收由图像采集单元102采集的x射线图像。另外，检测器倾斜校正单元193还被配置成接收对应于检测器平面118的倾斜参数。在一个实施方案中，倾斜参数从用户界面183获得。在另一个实施方案中，可以通过自动处理存储在存储器182中的参考图像来生成倾斜参数。

检测器倾斜校正单元193被配置成基于x射线图像和倾斜参数生成校正的x射线图像。校正的x射线图像对应于受试者112的解剖区域110在校正的检测器平面145中的投影。校正的x射线图像包括对应于与校正的检测器平面145对准的校正的检测器位置144中的多个校正的像素位置的多个校正的像素。倾斜参数可包括一个或多个倾斜角120，该倾斜角描述从x射线检测器108的检测器平面118到校正的检测器平面145的角距离。一个或多个倾斜角120可包括水平倾斜角和竖直倾斜角中的一者或多者，其中水平倾斜角指示围绕水平轴线的倾斜或旋转(例如，俯仰)，而竖直倾斜角指示围绕竖直轴线的倾斜或旋转(例如，偏航)。在一些示例中，一个或多个倾斜角120还包括x射线检测器108围绕x射线检测器的中心点的旋转角度(例如，滚转)。

此外，检测器倾斜校正单元193还被配置成从图像采集单元102和用户界面183中的一者或多者接收一个或多个成像参数。一个或多个成像参数可包括第一视场角，第二视场角，表示x射线源104的位置的源坐标、表示x射线检测器108的位置的检测器坐标以及它们的组合。在一些示例中，检测器倾斜校正单元193被配置成基于x射线图像、倾斜参数和成像参数中的一个或多个成像参数生成校正的x射线图像。

为了从x射线图像生成校正的x射线图像，检测器倾斜校正单元193被配置成确定检测器平面118在x射线束106的视场中的透视投影，以确定投影平面。检测器平面118包括对应于检测器平面118中的多个图像像素位置的多个图像像素。此外，检测器倾斜校正单元193被配置成使用旋转矩阵将投影平面旋转到校正的检测器平面145。校正的检测器平面145包括多个旋转像素位置。检测器倾斜校正单元193被配置成将多个图像像素值分配给校正的检测器平面145中的多个旋转像素值。多个旋转像素对应于多个旋转像素位置。此外，检测器倾斜校正单元193被配置成内插多个旋转像素以生成多个校正的像素。还可对多个旋转像素位置进行内插以生成多个校正的像素位置。

应当理解，投影平面可相对于枢转轴线或倾斜轴线在三维空间中旋转。枢转轴线或倾斜轴线包括平行于笛卡尔坐标系的x轴的第一倾斜轴线、平行于笛卡尔坐标系的y轴的第二倾斜轴线和平行于笛卡尔坐标系的z轴的第三倾斜轴线，使得x轴、y轴和z轴与如上文所述的x射线检测器108的俯仰、偏航和滚转相关。因此，倾斜参数包括对应于第一倾斜轴线的第一倾斜角(例如，水平倾斜角)、对应于第二倾斜轴线的第二倾斜角(例如，竖直倾斜角)以及对应于第三倾斜轴线的第三倾斜角(例如，旋转角度)中的至少一者。在一些示例中，通过使x射线图像沿着第一倾斜轴线旋转第一倾斜角来转换x射线图像。在其他示例中，通过使x射线图像沿着第二倾斜轴线旋转第二倾斜角来转换x射线图像。在另外示例中，通过使x射线图像沿着第三倾斜轴线旋转第三倾斜角来转换x射线图像。一般来讲，可通过沿着第一倾斜轴线、第二倾斜轴线和第三倾斜轴线中的至少一者旋转x射线图像来转换x射线图像。

在一些示例中，检测器倾斜校正单元193被配置成通过基于一个或多个成像参数确定x射线图像中的每个图像像素的齐次坐标来确定投影平面。具体地，使用透视投影技术将检测器平面118放置在由x射线束106的视场确定的投影空间中。另外，透视投影技术的使用需要通过沿着一个或多个坐标轴移位来调整检测器平面118在投影空间中的位置。检测器平面118在投影空间中的移位包括调整检测器平面尺寸以匹配由投影空间中的x射线束106形成的投影截头椎体的尺寸。在一个示例中，检测器平面118到投影平面的透视投影经由投影矩阵来执行。

对应于检测器平面118的每个图像像素位置包括第一x坐标值、第一y坐标值和第一z坐标值。第一x坐标值、第一y坐标值和第一z坐标值代表笛卡尔坐标系中的坐标。此外，第一x坐标值、第一y坐标值和第一z坐标值分别沿着笛卡尔坐标系的x轴、y轴和z轴测量，其中x射线源104定位在笛卡尔坐标系的原点处，并且x射线检测器108的中心沿着z轴与x射线源104对准。

在一个示例中，透视投影技术的使用包括为检测器平面118中的多个图像像素位置中的每个图像像素位置提供第一w坐标。例如，每个w坐标的值可为一。可以注意到，第一w坐标沿着w轴测量，其中x轴、y轴、z轴和w轴形成四维齐次坐标系。在四维坐标系中，第一倾斜轴线与x轴重合，第二倾斜轴线与y轴重合，并且第三倾斜轴线与z轴重合。

此外，透视投影还包括经由使用投影矩阵调整第一x坐标值、第一y坐标值、第一z坐标值和第一w坐标值的值。在一个示例中，图像像素位置的透视投影由下式给出：

其中向量[x₁,y₁,z₁,w₁]表示检测器平面118中的图像像素位置的齐次坐标，向量[x_m,y_m,z_m,w_m]表示投影像素位置的修改的齐次坐标，n为近平面z值，f为远平面z值，l为近平面左侧值，r为近平面右侧值，t为近平面顶侧值，并且b为近平面底侧值。

此外，处理投影像素的齐次坐标包括沿着z轴在投影空间中移动检测器平面118，以调整x射线图像的尺寸，从而匹配x射线束106的视场的截头椎体的尺寸。修改的第一z坐标z_m基于检测器平面118沿着z轴的移动来确定。此外，处理齐次坐标包括基于第一z坐标、修改的第一z坐标和第一x坐标值来修改第一x坐标。修改的第一x坐标值由例如下式给出：

其中x_m为修改的x坐标值。

还基于第一y坐标、第一z坐标和修改的z坐标类似地修改第一y坐标值。修改的第一y坐标值由下式给出：

其中y_m为修改的y坐标值。

应当注意，如上文针对x_m和y_m的表达式所描绘，在一些示例中，修改的z坐标与第一z坐标的比率用于确定修改的x坐标和修改的y坐标。具体地讲，将x坐标和y坐标分别乘以修改的z坐标与第一z坐标的比率，以分别获得修改的x坐标和修改的y坐标。

类似地，确定对应于检测器平面118的多个投影像素位置的修改的齐次坐标。在一个实施方案中，每个修改的齐次坐标可由对应的第一修改的w坐标缩放，以表示笛卡尔坐标系中的投影像素位置。

此外，检测器倾斜校正单元193还被配置成确定对应于校正的检测器平面145的多个旋转像素位置。在一个实施方案中，投影平面或至少检测器平面118相对于x轴旋转或倾斜第一倾斜角、相对于y轴旋转或倾斜第二倾斜角以及相对于z轴旋转或倾斜第三倾斜角中的至少一者，以确定校正的检测器平面145。具体地，将多个投影像素位置乘以旋转矩阵以获得多个旋转像素位置。多个旋转像素位置中的每个旋转像素位置包括第二x坐标值、第二y坐标值和第二z坐标值。

在一个示例中，投影平面仅相对于z轴倾斜以确定校正的检测器平面145。在该示例中，倾斜参数包括表示检测器平面118与校正的检测器平面145之间的角度的倾斜角。

如上文所述，检测器倾斜校正单元193被配置成通过经由使用旋转矩阵旋转投影像素位置来确定旋转像素位置。在一个示例中，当投影平面相对于x轴旋转时，旋转矩阵可表示为：

其中θ为第一倾斜角。

上文提供的旋转矩阵R_x用于将投影像素位置转换为对应的旋转像素位置。如前所述，多个投影像素位置中的每个投影像素位置包括修改的第一x坐标、修改的第一y坐标和修改的第一z坐标。将具有修改的第一x坐标、修改的第一y坐标和修改的第一z坐标的列向量预乘以旋转矩阵R_x，以计算具有第二x坐标、第二y坐标和第二z坐标的列向量。在其他实施方案中，旋转矩阵R可表示投影平面相对于x轴、y轴和z轴中的两者或更多者的组合旋转。

在确定多个旋转像素位置之后，可由检测器倾斜校正单元193确定校正的x射线图像的图像像素。在一个示例中，将对应于检测器平面118的图像像素位置的像素值作为像素值分配给对应的旋转像素位置，以获得校正的x射线图像的图像像素。

此外，在其中旋转像素位置以均匀间距定位的示例中，不需要用于确定校正的像素位置的进一步处理。基于多个旋转像素位置来确定旋转图像。旋转图像被认为是校正的x射线图像。在一些实施方案中，由于投影平面沿着一个或多个倾斜轴线的旋转，旋转像素位置可以不以均匀间距定位。在此类实施方案中，检测器倾斜校正单元193进一步被配置成修改旋转的x射线图像的旋转像素值以确定校正的x射线图像。通过非限制性示例，内插多个旋转像素位置以确定多个校正的像素位置。如本文所用，术语内插是指确定旋转的x射线图像中的中间像素位置和对应像素值。在一个示例中，可使用内插技术对多个旋转像素值进行重采样以获得校正的像素位置。可用于对多个旋转像素进行重采样以确定校正的像素位置的内插技术的其他示例包括但不限于双三次内插技术、双线性采样技术、最近邻域采样技术等。

在一个示例中，对应于多个倾斜轴线的多种内插技术可以用于对多个旋转像素进行重采样以确定对应的多个校正的像素位置。在一个示例中，可以使用第一内插技术生成对应于多个校正的像素位置中的每个像素位置的第一像素值。基于每个像素位置和第一倾斜轴线选择第一内插技术。此外，可使用第二内插技术来确定对应于每个像素位置的第二像素值。基于每个像素位置和第二倾斜轴线选择第二内插技术。基于对应于多个校正的像素位置的多个第二像素值生成校正的x射线图像。

图像处理器192通信地耦接到检测器倾斜校正单元193，并且被配置成从检测器倾斜校正单元193接收校正的x射线图像126。在一些示例中，图像处理器192被配置成基于校正的x射线图像识别受试者112的解剖区域110的医疗状况。在一个实施方案中，图像处理器192被配置成在显示设备195上显示校正的x射线图像、所识别的医疗状况或它们的组合。为此，图像处理器192用一种或多种图像处理技术(包括但不限于分割技术、深度学习技术等)处理校正的x射线图像。

在一些示例中，显示设备195可与用户界面183集成。例如，显示设备195可包括触敏显示设备或触摸屏，使得显示设备195可显示图形用户界面并检测操作者的输入。用于其中显示设备195包括触敏显示设备的实施方案的图形用户界面的示例在本文中相对于图14和图15进一步描述。

此外，处理器181经由通信总线182通信地耦接到检测器倾斜校正单元193、存储器单元182和图像处理器192，并且被配置成提供计算和控制功能。处理器181包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器和控制器中的至少一者。在其他实施方案中，处理器181包括定制的处理器元件，诸如但不限于专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。处理器181可进一步被配置成经由用户界面183接收来自操作者的命令和/或参数。在一些实施方案中，处理器181可以执行图像采集单元102和检测器倾斜校正单元193中的至少一者的一个或多个功能。处理器181可包括彼此协同工作以执行本文所述功能的多于一个处理器。处理器181还可被配置成将内容存储到存储器182中以及从存储器182检索内容。在一个示例中，处理器181被配置成启动和控制图像采集单元102和检测器倾斜校正单元193中的至少一者的功能。

在一个实施方案中，存储器182包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存存储器或可由图像采集单元102、检测器倾斜校正单元193、图像处理器192和处理器181中的一者或多者访问的任何其他类型的计算机可读存储器。另外，在一些示例中，存储器182包括用具有多个指令的程序编码的非暂态计算机可读介质，该多个指令用以指示图像采集单元102、检测器倾斜校正单元193、图像处理器192和处理器181中的至少一者执行步骤序列以生成校正的x射线图像。该程序还可指示显示设备195向操作者显示校正的x射线图像以评估校正的x射线图像。

如上文所述，x射线检测器108的检测器平面118与x射线源104之间的任何未对准导致所得x射线图像中的倾斜图像伪影。根据本公开的方面，检测器倾斜校正单元193被配置成检测并校正x射线图像中的任何倾斜图像伪影以生成校正的x射线图像。为此，检测器倾斜校正单元193被配置成接收经由x射线检测器108和x射线数据采集单元191采集的x射线图像。另外，在一些示例中，检测器倾斜校正单元193从用户界面183接收一个或多个倾斜参数，并且附加地或另选地，通过分析定位在受试者112与x射线检测器108之间的对象的阴影来自动确定一个或多个倾斜参数。例如，如本文相对于图2-图9进一步所述，可在x射线检测器108的表面上定位多个标记，这些标记阻挡x射线束106中的x射线的小子集到达x射线检测器108，从而在所得的x射线图像中投射多个阴影。检测器倾斜校正单元193然后可以分析每个阴影的位置和大小以确定检测器倾斜的量，如本文进一步所述。

在一些示例中，可基于定位在x射线检测器108的表面上的标记来检测x射线检测器108相对于x射线源104的倾斜。作为示例性和非限制性示例，图2示出了根据实施方案的示出被配置有用于检测倾斜的多个标记的示例性x射线检测器208的示意图200。如所描绘的，x射线检测器208被配置成在x射线检测器208的检测器表面220上具有第一标记211、第二标记212、第三标记213和第四标记214。标记211、212、213和214包括远离检测器表面220延伸或突出的物理三维结构。作为示例性示例，标记211、212、213和214可包括铅或能够衰减x射线的另一种材料。

此外，如所描绘的，标记211、212、213和214定位在检测器表面220的相应拐角处，远离检测器表面220的中心。这样，如果x射线检测器208的中心与x射线源(诸如x射线源104)对准，并且待成像的对象的感兴趣区域定位在x射线源和x射线检测器208之间，则标记211、212、213和214在照射到x射线检测器208的检测器表面220上之前不干扰或至少最低程度地干扰由x射线源生成并由对象衰减的x射线。也就是说，标记211、212、213和214定位在检测器表面220上，使得检测器表面220的足够区域可用于检测由被成像对象的感兴趣区域衰减的x射线。换句话讲，x射线束的视场可以保持在检测器表面220的中心。

具体地讲，示意图200描绘了没有入射x射线照射在其上的x射线检测器208。图3示出了示意图300，其示出示例性x射线检测器208，其中标记的阴影是由于无检测器倾斜而导致的。具体地讲，由于标记211、212、213和214被配置成衰减x射线，因此在x射线检测器208的检测器表面220上，第一标记211形成第一阴影311，第二标记212形成第二阴影312，第三标记213形成第三阴影313，并且第四标记214形成第四阴影314。

因此，可基于由标记211、212、213和214投射在检测器表面220上的阴影的形状和位置来检测检测器208相对于x射线源的倾斜。具体地，假设x射线源与x射线检测器的中心对准，并且x射线检测器不相对于x射线源倾斜(例如，x射线检测器208的检测器平面118或检测器表面220平行于x射线源的x射线发射表面)，由标记211、212、213和214投射的阴影311、312、313和314分别从标记211、212、213和214朝向检测器表面220的拐角延伸相等的距离。当阴影311、312、313和314出现在所得的x射线图像中时，用于检测检测器倾斜的方法可包括分割x射线图像中的阴影并分析阴影的形状和位置，以确定检测器208是否倾斜以及检测器208相对于x射线源的特定倾斜角和倾斜方向。

与如示意图300描绘的标记的阴影相比，图4示出了示意图400，其示出示例性x射线检测器208，其中标记的阴影是由于竖直倾斜而导致的。具体地讲，在x射线检测器208的检测器表面220上，第一标记211形成第一阴影411，第二标记212形成第二阴影412，第三标记213形成第三阴影413，并且第四标记214形成第四阴影414。如所描绘的，第一阴影411和第二阴影412比在不存在检测器倾斜的情况下形成的第一阴影311和第二阴影312短且小，而第三阴影413和第四阴影414比在不存在检测器倾斜的情况下形成的第三阴影313和第四阴影314长。

通过从所得的x射线图像分割阴影411、412、413和414，并且分析相对于彼此以及相对于阴影311、312、313和314的大小和位置以确定无检测器倾斜，用于检测检测器倾斜的方法可准确地确定检测器倾斜的量以及检测器倾斜相对于x射线源的特定方向。

定位在x射线检测器的检测器表面上的标记的大小和形状可被配置成使得标记的阴影与检测器表面重叠，并且因此出现在经由x射线检测器采集的所得x射线图像中。例如，标记可成形为半球、棱锥、三角形等。然而，球形标记产生可能难以与真实x射线图像数据区分的圆形阴影，并且因此棱锥形状可优选用于产生在x射线图像中更容易区分并且能够分割的三角形阴影。图2-图4描绘的示例性实施方案中的标记211、212、213和214包括棱锥形标记，该棱锥形标记产生图3和图4所示的三角形阴影。此外，在一些示例中，x射线检测器可压靠被成像的受试者，并且例如在被成像的受试者是人或动物的情况下，检测器表面上标记的存在可导致受试者不适。在此类示例中，薄且平滑的标记可能是期望的。

如上所述，可基于由定位在x射线检测器的检测器表面上的标记产生的位置阴影来确定x射线检测器相对于x射线源的倾斜。

图5示出了根据实施方案的示出具有用于检测倾斜的标记的x射线检测器508上的阴影位置的框图500。具体地讲，框图500将标记描绘为定位在x射线检测器508的表面上方的点标记或升高点，包括第一标记511、第二标记512、第三标记513和第四标记514。应当理解，如所描绘的，标记511、512、513和514可对应于固定地耦接到x射线检测器508的表面的实心标记的最远点，例如如图2-图4描绘的棱锥形标记的尖端，并且为简单起见，标记511、512、513和514被描绘为升高点。

x射线源504朝x射线检测器508发射多条x射线505。标记511、512、513和514阻止多条x射线505的子集到达x射线检测器508的表面，从而在所得的x射线图像中产生阴影。所得x射线图像中阴影的位置对应于被描绘为x射线检测器508的表面上的阴影圆圈的投影点，包括用于第一标记511的第一阴影531、用于第二标记512的第二阴影532、用于第三标记513的第三阴影533和用于第四标记514的第四阴影534。具体地讲，沿着第一源距离521或从x射线源504到第一标记511的距离行进的多条x射线505中的x射线被第一标记511阻挡而不能到达x射线检测器508，从而产生第一阴影531。类似地，沿着第二源距离522从x射线源504行进到第二标记512的多条x射线中的x射线被第二标记512阻挡而不能到达x射线检测器508，从而产生第二阴影532。沿着第三源距离523从x射线源504行进到第三标记513的多条x射线中的x射线被第三标记513阻挡而不能到达x射线检测器508，从而产生第三阴影533。沿着第四源距离524从x射线源504行进到第四标记514的多条x射线中的x射线被第四标记514阻挡而不能到达x射线检测器508，从而产生第四阴影534。

标记511、512、513和514相对于x射线检测器508的位置是已知的，包括标记511、512、513和514距x射线检测器508的表面的距离或高度。例如，第一标记511是远离x射线检测器508的第一高度541，第二标记512是远离x射线检测器508的第二高度542，第三标记513是远离x射线检测器508的第三高度543，并且第四标记514是远离x射线检测器508的第四高度544。在一些示例中，标记511、512、513和514的高度541、542、543和544是相同的距离，但应当理解，在其他示例中，可使用相对标记位置的不同配置。

因此，可通过测量阴影531、532、533和534距对应标记511、512、513和514的距离来确定x射线检测器508相对于x射线源的倾斜。更具体地讲，由于高度511、512、513和514是已知的，因此可测量阴影531、532、533和534分别距标记位置的表面距离551、552、553和554以确定x射线检测器508的倾斜。例如，如果x射线源504与x射线检测器508的中心对准，并且x射线检测器508不相对于x射线源504倾斜，则表面距离551、552、553和554相等。相比之下，作为示例性示例，如果x射线检测器508倾斜，使得第一标记511更靠近x射线源504，而第三标记513更远离x射线源504，则相对于无倾斜的表面距离，第一阴影531的第一表面距离551被缩短，而第三阴影533的第三表面距离553被加长。因此，通过测量第一阴影531的第一表面距离551、第二阴影532的第二表面距离552、第三阴影533的第三表面距离553和第四阴影534的第四表面距离554，以及x射线源504距x射线检测器508的中心的距离，可确定检测器倾斜的角度和方向。

为了进一步示出用于确定检测器倾斜的基于标记的方法，图6-图8示出了三维空间中的标记阴影的几何分析。具体地讲，图6示出了根据实施方案的示出三维空间中的标记阴影的几何分析的示意图600。示意图600描绘了三维坐标系，其包括第一轴线601或x轴、第二轴线602或y轴以及第三轴线603或z轴，其中x射线源604定位在坐标系的原点O处。x射线检测器608被定位成与x射线源604相距距离d，其中x射线检测器608的中心624定位在第三轴线603上，使得x射线源604与x射线检测器608的中心624对准。

示意图600进一步描绘了源自x射线源604并与x射线检测器608的相应拐角相交的第一x射线610、第二x射线612、第三x射线614和第四x射线616的路径。因此，x射线源604在x方向上或沿着第一轴线601的视场618从第三x射线614延伸到第四x射线616，并且类似地从第一x射线610延伸到第二x射线612。视场620在y方向上或沿着第二轴线602从第一x射线610延伸到第三x射线614，并且类似地从第二x射线612延伸到第四x射线616。

示意图600进一步描绘了点标记640(在本文中也简称为标记640)，该点标记以位置坐标(x-_m-,y_m,z_m)定位成与x射线检测器608的表面相距高度641，其中x_m为标记640距第一轴线601上的原点O的距离，y_m为标记640距第二轴线602上的原点O的距离，并且z_m为标记640距第三轴线603上的原点O的距离。

图7示出了示意图700，其示出第一平面(即，由第二轴线602和第三轴线603限定的y---z平面)中的标记阴影的几何分析。示意图700描绘了在第一平面中标记640的阴影740在x射线检测器608上的投影位置741。标记640的阴影740在x射线检测器608上的投影位置741对应于源自原点O处的x射线源604并与标记640相交的x射线715在x射线检测器608上的投影，如所描绘的。

此外，图8示出了示意图800，其示出第二平面(即，由第一轴线601和第三轴线603限定的x-z平面)中的标记阴影的几何分析。示意图800描绘了在第二平面中标记640的阴影的阴影740在x射线检测器608上的投影位置841。类似于图7，标记640的阴影740在x射线检测器608上的投影阴影位置841对应于源自原点O处的x射线源604并与标记640相交的x射线715在x射线检测器608上的投影，如所描绘的。

如图7所描绘的，标记640在第一平面中的位置由(z_m,y_m)给出，而阴影740在第一平面中的投影位置741由(d,y_s)给出，其中y_s为阴影740沿着第二轴线602距原点O的距离，并且d为x射线检测器608沿着第三轴线603距原点O的距离。根据类似三角形的比率，

因此，当不存在检测器倾斜时，阴影740沿着第二轴线602距原点O的距离y_s为：

类似地，如图8所描绘的，标记640在第二平面中的位置由(z_m,x_m)给出，而阴影740在第二平面中的投影位置841由(d,x_s)给出，其中x_s为阴影740沿着第一轴线601距原点O的距离。根据如上文针对距离y_s所用的类似三角形的比率，当不存在检测器倾斜时，阴影740沿着第一轴线601距原点O的距离x_s为：

如果标记640相对于x射线检测器608的位置是已知的并且x射线检测器608距x射线源604的距离d被测量，则由(x_s,y_s,z_s＝d)给出的阴影740的投影位置是已知的。如果x射线检测器608相对于x射线源104倾斜，则上文提供的用于确定阴影740的位置的表达式是无效的，因为当x射线检测器608倾斜时z_s不等于d。然而，可通过将在存在检测器倾斜的情况下标记阴影的位置与在不存在检测器倾斜的情况下标记阴影的投影位置进行比较来确定检测器倾斜的角度和方向。

此外，上文提供的用于确定阴影740的位置的表达式可用于配置标记的大小。例如，如果标记640包括从x射线检测器608的表面以2厘米的高度641延伸的线标记，并且x射线检测器608距x射线源604的距离d为120厘米，则标记640与x射线源604相距118厘米。此外，如果标记640被定位成沿着第二轴线602与x射线检测器608的中心624相距12厘米，则标记640的阴影在y方向上的长度L为：

作为示例性示例，假设x射线检测器608的像素分辨率为250个像素/英寸或约98个像素/厘米，则0.20厘米的阴影长度L的长度为约20个像素。因此，用于从x射线图像分割阴影以确定检测器倾斜的分割算法应能够分割大小为20个像素的阴影。因此，当配置标记的大小和形状以用于定位在x射线检测器的表面上时，可以考虑分割算法对分割大小小于20个像素或大小大于20个像素的阴影的灵敏度。

图9示出了根据实施方案的示出用于基于标记阴影检测并校正检测器倾斜的示例性方法900的高级流程图。具体地讲，方法900涉及分析标记的阴影以确定检测器倾斜的量，以及根据检测器倾斜的量校正x射线图像。相对于图1-图8的系统和部件描述方法900，但应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，该方法可以用其他系统和部件来实现。方法900可被实现为非暂态存储器诸如存储器182中的可执行指令，并且可由处理器执行，该处理器包括x射线成像系统诸如x射线成像系统100的处理器181、图像处理器192或检测器倾斜校正单元193中的一者或多者。

方法900在905处开始。在905处，方法900采集对象110的x射线图像。为此，可包括受试者112的感兴趣区域110的对象110被定位在x射线源104与x射线检测器108之间。在受试者112定位在x射线源104与x射线检测器108之间的情况下，方法900控制x射线控制器187以驱动x射线源104生成朝向对象110的x射线束106。然后由x射线检测器108检测被对象110衰减的x射线束106的x射线，并且由x射线数据采集单元191记录对应于检测到的x射线的x射线图像。x射线检测器108被配置有多个标记，诸如图2-图4的标记211、212、213和214，作为示例，其固定地附接到x射线检测器108的表面。由于多个标记中的每个标记被配置成阻挡x射线传输，因此经由x射线检测器采集的x射线图像包括对应于多个标记的多个阴影。

在一些示例中，方法900进一步从图像采集单元102和用户界面183中的一者或多者接收一个或多个成像参数。作为示例性和非限制性示例，一个或多个成像参数可包括第一视场角，第二视场角，表示x射线源104的位置的源坐标以及表示x射线检测器108的位置的检测器坐标。在一些示例中，一个或多个成像参数包括x射线源104与x射线检测器108之间的距离。在其他示例中，x射线源104与x射线检测器108之间的距离可从源坐标和检测器坐标导出。

继续在910处，方法900分析标记的阴影。在一些示例中，方法900可分割x射线图像中的标记的阴影以获得阴影区段。然后，方法900测量在阴影区段中或直接在x射线图像中的每个阴影的大小。方法900可进一步相对于x射线检测器108从标记位置确定阴影的方向。

在915处，方法900确定是否检测到倾斜。方法900基于标记的阴影来确定是否检测到倾斜。如果阴影中的一个或多个阴影的大小和/或方向偏离阴影的预期大小和/或方向，则方法900检测到倾斜。因此，方法900最初可基于x射线检测器108距x射线源104的距离以及标记的已知几何形状来确定阴影的预期大小和/或方向。例如，方法900可根据下式计算标记的特定点(例如，标记的尖端)在水平或x方向上的阴影的预期位置：

如上文所讨论，其中d为x射线检测器108沿着z轴距x射线源104的距离，z_m为标记的特定点沿着z轴距x射线源104的距离，并且x_m为标记距x射线检测器108的中心的距离。由于x_m是已知的，并且z_m是从距离d确定的，因此标记的特定点的阴影的预期位置根据上面的表达式轻易地计算。标记的特定点在竖直或y方向上的阴影的预期位置类似地计算，如上文所讨论。因此，方法900可计算标记的阴影的预期位置，并且将910处分析的实际阴影与预期位置进行比较。在其他示例中，阴影的预期位置可针对多个距离d预先确定并存储在查找表中。在此类示例中，方法900可从查找表中检索给定距离d的阴影的预期位置。此外，可将用于确定标记的特定点的阴影的预期位置的方法应用于标记的每个点，从而在x射线图像中提供标记的阴影的预期大小和方向，假设x射线源104和x射线检测器108在z轴上对准，并且x射线检测器108的检测器平面118不倾斜。

如上所述，确定是否检测到倾斜包括确定标记的阴影的大小和/或方向是否偏离阴影的预期大小和/或方向。如果阴影的大小和方向不偏离阴影的预期大小和方向，则未检测到检测器倾斜(“否”)，并且方法900前进至920。在920处，方法900将例如x射线图像输出到显示设备195以供显示。然后，方法900返回。

然而，再次参见915，如果阴影的大小和/或方向偏离阴影的预期大小和/或方向，则检测到倾斜(“是”)，并且方法900前进至925。在925处，方法900测量来自阴影的倾斜。具体地讲，方法900基于标记的阴影的大小和/或方向来计算在至少一个方向上的至少一个倾斜角。例如，方法900可分别在第一倾斜轴线、第二倾斜轴线或第三倾斜轴线中的一者或多者中计算x射线检测器108的第一倾斜角、第二倾斜角和第三倾斜角中的一者或多者，如上文所述。

在930处，方法900校正x射线图像的倾斜。在一些示例中，方法900根据基于阴影的大小和/或方向计算的一个或多个倾斜角，通过例如使用一个或多个旋转矩阵沿着一条或多条轴线旋转图像数据，将x射线图像的图像数据从检测器平面118转换为校正的检测器平面145。例如，如上文所述，方法900可确定检测器平面118在x射线束106的视场中的透视投影以确定投影平面，其中检测器平面118包括对应于检测器平面118中的多个图像像素位置的多个图像像素。此外，方法900使用一个或多个旋转矩阵将投影平面旋转到校正的检测器平面145，其中校正的检测器平面145包括多个旋转像素位置。方法900然后将多个图像像素值分配给校正的检测器平面145中的多个旋转像素值，其中多个旋转像素对应于多个旋转像素位置。方法900然后可对多个旋转像素进行内插以生成多个校正的像素，并且可进一步对多个旋转像素位置进行内插以生成多个校正的像素位置。

在935处，方法900将例如校正的x射线图像输出到显示设备195以显示给用户。然后，方法900返回。

因此，提供了用于检测和校正x射线成像系统中的检测器倾斜的系统和方法。在一个实施方案中，方法包括：利用相对于x射线源以一定角度倾斜的x射线检测器采集x射线图像，从该x射线图像计算角度，基于所计算的角度生成校正的x射线图像，以及显示校正的x射线图像，其中该x射线检测器被配置有定位在x射线检测器的检测表面处的多个标记，并且从x射线图像计算角度包括测量由多个标记引起的x射线图像中的多个阴影的位置。

在其他示例中，可使用防散射栅格代替标记以用于检测和校正检测器倾斜。防散射栅格通常用于通过允许初级辐射的传输并且选择性地拒绝散射的辐射来改善用于x射线成像的图像质量。作为示例性示例，图10示出了根据实施方案的示出防散射栅格1015相对于x射线源1004、x射线检测器1008和被成像受试者1010的示例性位置的示意图1000。防散射栅格1015包括多个屏蔽条1017，例如以允许初级辐射(诸如由x射线源1004发射的多条x射线1006)传输到x射线检测器1008，同时选择性地阻挡或屏蔽散射的辐射(诸如散射的x射线1026)到达x射线检测器1008。

多个屏蔽条1017可被布置成在一个方向上具有线性几何形状，并且此外可根据由x射线源1004产生的x射线1006的轨迹来布置。例如，在一些示例中，如果多条x射线1006的轨迹是平行的，则多个屏蔽条1017可相应地布置以形成防散射栅格1015。作为另一个示例，多个屏蔽条1017可被布置成沿着x射线中心轴线在中心附近平行，并且朝向防散射栅格1015的周边逐渐倾斜，例如如所描绘的，以匹配多条x射线1006的束发散。此外，多个屏蔽条1017可被布置在交叉阴影线栅格中，使得屏蔽条1017被布置在两个垂直方向上。因此，多个屏蔽条1017的特定几何布置可根据x射线源1004的类型进行配置或调整。此外，多个屏蔽条可包括适用于阻挡x射线辐射的材料，作为示例性示例，诸如铅。

在通过防止散射的x射线1026到达x射线检测器1008来改善图像质量的同时，防散射栅格1015还防止直接入射在铅条上的初级x射线的传输，从而在由x射线检测器1008采集的x射线图像中产生防散射栅格1015的阴影。

作为示例性示例，图11示出了根据实施方案的示出在不存在检测器倾斜的情况下由防散射栅格(诸如防散射栅格1015)形成的示例性栅格图案1100的示意图。在一些示例中，防散射栅格1015的多个屏蔽条1017被配置成使得在不存在检测器倾斜的情况下，栅格图案1100出现在由x射线检测器(诸如x射线检测器1008)采集的x射线图像中，该x射线图像被防散射栅格1015屏蔽以免受散射辐射的影响。栅格图案1100包括多条竖直线1102以及多条水平线1112，其中多条竖直线1102中的每条竖直线平行于每条其他竖直线并且垂直于多条水平线1112中的每条水平线，其中每条水平线也平行于每条其他水平线。

通常，在利用被防散射栅格1015屏蔽的x射线检测器1008采集x射线图像之后，通过调节或处理x射线图像来从x射线图像移除栅格图案1100。然而，在一些示例中，用于检测和校正检测器倾斜的方法包括分析由防散射栅格形成的栅格图案以确定x射线检测器在x射线图像的采集期间是否倾斜。例如，在存在竖直检测器倾斜或检测器平面的间距的情况下，水平线1112的至少一个子集可朝向x射线图像的一端看起来更靠近彼此，而水平线1112的另一个子集可朝向x射线图像的相对端看起来更远，并且竖直线1102的间距可保持为如栅格图案1100中描绘的。

类似地，在存在水平或横向检测器倾斜或检测器平面的滚转的情况下，竖直线1102的至少子集可朝向x射线图像的一端更靠近在一起。作为示例性和非限制性示例，图12示出了根据实施方案的示出在存在横向检测器倾斜的情况下由防散射栅格(诸如防散射栅格1015)形成的示例性栅格图案1200的示意图。如所描绘的，多条竖直线1102的子集1204朝向栅格图案1200的一端越来越靠近地定位在一起，该栅格图案可出现在利用相对于x射线源横向倾斜的x射线检测器采集的x射线图像中。

此外，在存在多个方向上(例如，俯仰和滚转或在竖直方向和水平方向上)的检测器倾斜的情况下，所得栅格图案将对应于每个方向上的检测器倾斜的量。如本文进一步所讨论，两个方向上的倾斜的量可独立地从对由x射线图像中的防散射栅格引起的栅格图案的分析获得。

图13示出了根据实施方案的示出用于基于防散射栅格检测并校正检测器倾斜的示例性方法1300的高级流程图。具体地讲，方法1300涉及分析防散射栅格的阴影以确定检测器倾斜的量，以及根据检测器倾斜的量校正x射线图像。相对于图1和图10-图12的系统和部件描述了方法1300，但是应当理解，方法1300可在不脱离本公开的范围的情况下用其他系统和部件来实现。方法1300可被实现为非暂态存储器诸如存储器182中的可执行指令，并且可由处理器执行，该处理器包括x射线成像系统诸如x射线成像系统100的处理器181、图像处理器192或检测器倾斜校正单元193中的一者或多者。

方法1300在1305处开始。在1305处，方法1300采集成像受试者或对象110的x射线图像。为此，可包括受试者112的感兴趣区域110的对象110被定位在x射线源104与x射线检测器108之间。在受试者112定位在x射线源104与x射线检测器108之间的情况下，方法1300控制x射线控制器187以驱动x射线源104生成朝向对象110的x射线束106。然后由x射线检测器108检测被对象110衰减的x射线束106的x射线，并且由x射线数据采集单元191记录对应于检测到的x射线的x射线图像。防散射栅格(诸如防散射栅格1015)被定位在对象110与x射线检测器108之间，使得被对象110衰减的x射线束106的初级辐射到达x射线检测器108，同时散射辐射被防散射栅格1015屏蔽。由于防散射栅格1015还阻挡x射线束106的一些初级辐射到达x射线检测器108，因此经由x射线检测器108采集的x射线图像包括对应于防散射栅格1015的几何形状的阴影或多个阴影。也就是说，x射线图像包括对应于防散射栅格1015的几何形状的栅格图案。

在一些示例中，方法1300进一步从图像采集单元102和用户界面183中的一者或多者接收一个或多个成像参数。作为示例性和非限制性示例，一个或多个成像参数可包括第一视场角，第二视场角，表示x射线源104的位置的源坐标以及表示x射线检测器108的位置的检测器坐标。在一些示例中，一个或多个成像参数包括x射线源104与x射线检测器108之间的距离。在其他示例中，x射线源104与x射线检测器108之间的距离可从源坐标和检测器坐标导出。

在1310处，方法1300分析x射线图像上的栅格。作为一个示例，方法1300对x射线图像执行快速傅里叶变换(FFT)以获得表征栅格的栅格频率。在不存在检测器倾斜的情况下防散射栅格的预期栅格频率是已知的并且本地存储以供参考。对于水平方向和竖直方向上的倾斜的不同组合，检测到的栅格频率将具有比预期栅格频率更大的频谱。倾斜角可利用两个轴线上的频率漂移独立地校准，使得可计算水平偏移和竖直偏移向量。

在1315处，方法1300确定是否检测到倾斜。例如，如果在x射线图像中测量的栅格频率不同于防散射栅格的预期栅格频率，则方法1300可确定检测到倾斜。如果未检测到倾斜(“否”)，则方法1300继续到1320。在1320处，方法1300将例如x射线图像输出到显示设备195以显示给用户。方法1300可进一步例如通过在将x射线图像输出到显示设备之前从图像移除栅格来处理x射线图像。然后，方法1300返回。

然而，再次参见1315，如果检测到倾斜(“是”)，则方法1300继续到1325。在1325处，方法1300测量来自栅格的倾斜。例如，方法1300可基于一个或多个倾斜轴线中的栅格频率的频率漂移来测量一个或多个倾斜轴线中的一个或多个倾斜角。

在1330处，方法1300校正x射线图像的倾斜。在一些示例中，方法1300根据基于防散射栅格的阴影计算的一个或多个倾斜角，通过例如使用一个或多个旋转矩阵沿着一条或多条轴线旋转图像数据，将x射线图像的图像数据从检测器平面118转换为校正的检测器平面145。例如，如上文所述，方法1300可确定检测器平面118在x射线束106的视场中的透视投影以确定投影平面，其中检测器平面118包括对应于检测器平面118中的多个图像像素位置的多个图像像素。此外，方法1300使用一个或多个旋转矩阵将投影平面旋转到校正的检测器平面145，其中校正的检测器平面145包括多个旋转像素位置。方法1300然后将多个图像像素值分配给校正的检测器平面145中的多个旋转像素值，其中多个旋转像素对应于多个旋转像素位置。方法1300然后可对多个旋转像素进行内插以生成多个校正的像素，并且可进一步对多个旋转像素位置进行内插以生成多个校正的像素位置。此外，在生成校正的x射线图像之后，方法1300进一步从校正的x射线图像移除防散射栅格的栅格图案。在一些示例中，方法1300可在执行倾斜校正之前从x射线图像移除栅格图案。

在1335处，方法1300将例如校正的x射线图像输出到显示设备195以显示给用户。然后，方法1300返回。

因此，提供了用于利用防散射栅格校正检测器倾斜的方法和系统。在一个实施方案中，方法包括：利用相对于x射线源以一定角度倾斜的x射线检测器采集x射线图像，从该x射线图像计算角度，基于所计算的角度生成校正的x射线图像，以及显示校正的x射线图像，其中防散射栅格在x射线图像的采集期间邻近x射线检测器定位，并且从x射线图像计算角度包括测量x射线图像中的防散射栅格的阴影的偏移。

虽然上文提供的系统和方法使得能够自动检测和校正所采集的x射线图像中的x射线检测器倾斜，但在一些示例中，可由x射线成像系统的用户手动校正检测器倾斜。作为示例性示例，图14示出了根据实施方案的示出用于x射线图像1402的虚拟倾斜校正的示例性图形用户界面1400的示意图。图形用户界面1400可例如经由x射线成像系统100的显示设备195显示，并且使x射线成像系统100的用户能够容易且直观地将x射线图像1402倾斜到正确位置。

图形用户界面1400显示利用x射线检测器诸如x射线检测器108采集的x射线图像1402。图形用户界面1400进一步显示用于校正检测器倾斜的虚拟倾斜工具1410的设置。作为示例性和非限制性示例，虚拟倾斜工具1410包括：用于虚拟倾斜轴线的用户选择的输入1420；用于调整旋转角度、水平倾斜轴线的位置和竖直倾斜轴线的位置的输入1430；用于控制x射线源104的快门以采集新的x射线图像的输入1440；描绘相对于原始检测器位置和x射线源的倾斜检测器位置的视觉输出1450；以及用于确认或最终确定虚拟倾斜控制并重置设置的输入1460。

用于确认或最终确定虚拟倾斜控制并重置设置的输入1460允许用户容易地设置每个图像的倾斜，或者将倾斜角重置回零度。在一些示例中，如上文所述，从阴影(诸如标记阴影或栅格阴影)自动确定的倾斜角可自动加载在虚拟倾斜工具1410中。因此，用户可确认自动确定的倾斜角，提供对自动确定的倾斜角的附加手动调整，或者拒绝自动确定的倾斜角。

在一些示例中，图形用户界面1400进一步显示警报1470，该警报指示当由用户输入的虚拟倾斜处于最大倾斜或在最大倾斜的阈值范围内时检测到最大倾斜。图形用户界面1400还包括指示水平轴线或x轴以及竖直轴线或y轴两者上的虚拟倾斜角的输出1435。图形用户界面1400还包括用于控制水平虚拟倾斜轴线1423的位置的输入滑块1422，以及用于控制竖直虚拟倾斜轴线的位置的输入滑块1426。如所描绘的，经由输入1420选择水平虚拟倾斜轴线以进行调整，因此虚拟倾斜轴线1423也叠加在x射线图像1402上以提供视觉参考。

因此，x射线成像系统100的用户可经由输入1420选择是否围绕水平x轴或竖直y轴水平地和/或竖直地旋转或倾斜x射线图像1402。通过调整水平虚拟倾斜轴线1423的输入滑块1422的位置或竖直虚拟倾斜轴线的输入滑块1426的位置，用户可进一步调整x轴或y轴的位置以用于虚拟地倾斜x射线图像1402。作为一个示例，为了围绕所选择的虚拟倾斜轴线的所选择的位置倾斜x射线图像1402，用户可以调整输入1430的滑块位置。

作为另一个示例，图形用户界面1400经由显示设备195来显示，在一些示例中，该显示设备包括触敏显示设备或触摸屏显示器。用户可按下图形用户界面1400中的x射线图像1402，以使x射线图像1402围绕所选择的虚拟倾斜轴线的所选择的位置倾斜。更具体地讲，用户可根据由用户按下的x射线图像1402的区域来按下触摸屏或显示设备195上对应于显示在显示设备195上的x射线图像1402的区域以及x射线图像1402的处理器181、图像处理器192和检测器倾斜校正单元193中的一者或多者的点。

作为示例性示例，图15示出了根据实施方案的示出对应于具有示例性用户输入的图形用户界面1400的示例性图形用户界面1500的示意图。如所描绘的，竖直轴线或y轴经由输入1420被选择为虚拟倾斜轴线，使得x射线图像1402可围绕竖直虚拟倾斜轴线1527倾斜。应当理解，图形用户界面1500在x射线图像1402上显示竖直虚拟倾斜轴线1527而不是水平虚拟倾斜轴线1423，因为竖直轴线或y轴被选择为虚拟倾斜轴线。

此外，如所描绘的，用户1580在输入位置处按下x射线图像1402，以指示用户1580期望使x射线图像1402围绕竖直虚拟倾斜轴线1527倾斜的方向。当用户1580将x射线图像1402按压到竖直虚拟倾斜轴线1527的右侧时，x射线图像1402围绕竖直虚拟倾斜轴线1527虚拟地逆时针倾斜或旋转。相比之下，如果用户1580正将x射线图像1402按压到竖直虚拟倾斜轴线1527的左侧，则x射线图像1402反而将围绕竖直虚拟倾斜轴线1527虚拟地顺时针倾斜或旋转。

在一些示例中，x射线图像1402响应于用户在输入位置处按下x射线图像1402而围绕虚拟倾斜轴线(诸如竖直虚拟倾斜轴线1527)的旋转速率可取决于输入位置距竖直虚拟倾斜轴线1527的距离以及用户1580在输入位置处施加的压力的量中的一者或多者。例如，对于更靠近竖直虚拟倾斜轴线1527的输入位置，x射线图像1402可以以比对于更远离竖直虚拟倾斜轴线1527的输入位置更高的旋转速率围绕竖直虚拟倾斜轴线1527旋转。附加地或另选地，x射线图像1402可以以随着由用户1580施加到触摸屏的增大压力而增加的旋转速率围绕竖直虚拟倾斜轴线1527旋转。在一些示例中，压力或旋转速率的视觉指示1585在输入位置处显示在x射线图像1402上，其中针对较大的压力显示附加的同心圆，并且针对较小的压力显示较少的同心圆。这样，可使倾斜的旋转速率可视化。

此外，x射线图像可基于用户1580按下x射线图像1402的时间量以分立的步骤或连续地倾斜。例如，x射线图像1402的单次轻击可使图像以小的步长倾斜，诸如0.5度至1度，而按下并保持x射线图像1402可使图像连续地倾斜。

在其中x射线图像1402围绕竖直虚拟倾斜轴线1527或水平虚拟倾斜轴线1426的旋转速率能够根据用户1580的输入压力和/或输入位置进行调整的示例中，旋转速率可进一步被配置成随着x射线图像1402的倾斜或旋转接近最大倾斜而朝向零旋转减小。换句话讲，当虚拟倾斜达到最大倾斜时，x射线图像1402围绕虚拟倾斜轴线的虚拟倾斜减慢。

图16示出了根据实施方案的示出用于基于用户输入校正检测器倾斜的示例性方法1600的高级流程图。具体地讲，方法1600涉及基于用户输入将倾斜校正应用于x射线图像。相对于图1、图14和图15的系统和部件描述了方法1600，但是应当理解，方法1600可在不脱离本公开的范围的情况下用其他系统和部件来实现。方法1600可被实现为非暂态存储器诸如存储器182中的可执行指令，并且可由x射线成像系统诸如x射线成像系统100的一个或多个处理器(诸如处理器181)、图像处理器192和检测器倾斜校正单元193执行。

方法1600在1605处开始。在1605处，方法1600采集成像受试者或对象110的x射线图像。为此，可包括受试者112的感兴趣区域110的对象110被定位在x射线源104与x射线检测器108之间。在受试者112定位在x射线源104与x射线检测器108之间的情况下，方法1600控制x射线控制器187以驱动x射线源104生成朝向对象110的x射线束106。然后由x射线检测器108检测被对象110衰减的x射线束106的x射线，并且由x射线数据采集单元191记录对应于检测到的x射线的x射线图像。在一些示例中，可在对象110与x射线检测器108之间提供多个标记或防散射栅格，如上文所述。

在1610处，方法1600例如经由显示设备195显示在1605处采集的x射线图像。作为示例，方法1600进一步经由其中包括有x射线图像的显示设备195显示图形用户界面，诸如上文所述的图形用户界面1400。此外，如上文所述，显示设备195可包括触敏显示设备或触摸屏。

在1615处，方法1600确定是否选择倾斜工具，诸如虚拟倾斜工具1410。如果未选择倾斜工具(“否”)，则方法1600继续至1620。在1620处，方法1600继续显示x射线图像。然后，方法1600返回。

然而，再次参见1615，如果选择了倾斜工具(“是”)，则方法1600前进至1625。在1625处，方法1600接收对倾斜轴线和倾斜轴线位置的选择。方法1600可经由用户界面183和显示设备195中的一者或多者，例如通过与输入1420或与输入滑块1422和1426中的一者进行交互来接收对倾斜轴线和/或倾斜轴线位置的选择。在一些示例中，可以自动选择默认倾斜轴线和默认倾斜轴线位置中的一者或多者。例如，用户可在不指定倾斜轴线位置的情况下选择倾斜轴线，并且因此可自动选择默认倾斜轴线位置。作为示例性示例，默认倾斜轴线可包括水平轴线或x轴，而默认倾斜轴线位置可包括在图像中居中的倾斜轴线。

在1630处，方法1600接收围绕所选择的倾斜轴线位置的倾斜的用户输入。方法1600可经由用户界面183和显示设备195中的一者或多者在所选择的倾斜轴线位置处接收围绕所选择的倾斜轴线的倾斜的用户输入。例如，用户可例如通过控制用户界面183的键盘或鼠标或者通过与显示设备195进行交互来与输入1430进行交互以调整倾斜。作为另一个示例，用户可用用户界面183的设备点击或用施加到显示设备195上的手指或触笔按下显示在显示设备195上的x射线图像的位置以输入倾斜的量。

在1635处，方法1600根据用户输入生成校正的x射线图像。例如，方法1600经由如上文所述的旋转矩阵转换x射线图像的像素，其中用户在1630处输入的倾斜角作为旋转矩阵中的旋转角。在1640处，方法1600经由显示设备195显示校正的x射线图像。

此外，在1645处，方法1600根据用户输入的倾斜角显示检测器的倾斜位置。例如，方法1600可根据由用户输入的倾斜角来更新视觉输出1450。这样，用户可验证和理解校正的x射线图像的平面与检测器平面的关系，以确保x射线图像被正确地倾斜。此外，x射线检测器的倾斜位置的视觉输出1450通知用户如何调整x射线检测器的物理取向，使得倾斜校正对于利用x射线检测器的后续图像采集可能是不必要的。

在1650处，方法1600确定倾斜是否正接近最大倾斜。最大倾斜包括可应用于x射线图像数据以实现阈值图像质量的最大倾斜角。例如，如上文所述，内插可用于在旋转之后生成校正的图像像素。可实现对对应于最大倾斜的倾斜量的限制，使得旋转图像的图像质量在内插之后不会劣化超过阈值图像质量。附加地或另选地，用于使x射线图像虚拟地倾斜的预定阈值可基于x射线检测器的几何形状而不是直接基于所得的图像质量来实现。例如，作为示例性和非限制性示例，如果倾斜轴线位置在x射线图像中居中，则最大倾斜可包括15度，而如果倾斜轴线位置更靠近x射线图像的边缘，则最大倾斜可包括5度。

如果由用户输入的倾斜正接近最大倾斜(“是”)，则方法1600继续至1655。在1655处，方法1600输出最大倾斜的警报。在1660处，方法1600调整用于倾斜的用户输入的控制参数。例如，方法1600可减小倾斜的用户输入的旋转速率，使得按下x射线图像以进一步倾斜x射线图像使图像更缓慢地倾斜。方法1600然后继续至1665。

再次参见1650，如果倾斜未接近最大倾斜(“否”)，则方法1600前进至1665。在1665处，方法1600确定倾斜控制是否完成。一旦用户例如经由图形用户界面的输入1460最终确定或确认应用于x射线图像的虚拟倾斜，就可完成倾斜控制。如果倾斜控制未完成(“否”)，则方法1600返回到1625。因此，在完成倾斜控制之前，方法1600继续根据倾斜的用户输入以及倾斜轴线和倾斜轴线位置的选择来生成并显示校正的x射线图像。

一旦倾斜控制完成(“是”)，方法1600就前进至1670。在1670处，方法1600经由显示设备195输出校正的x射线图像。然后，方法1600返回。

本公开的技术效果包括基于一个或多个倾斜角虚拟地旋转x射线图像。本公开的另一个技术效果包括采集其中具有一个或多个阴影的x射线图像，以及根据阴影的形状和/或大小旋转x射线图像。本公开的又一个技术效果包括显示利用相对于x射线源以一定角度倾斜的x射线检测器采集的校正的x射线图像，其中校正的x射线图像根据该角度旋转。本公开的另一个技术效果包括利用由用户施加到x射线图像的旋转来实时更新x射线图像的显示。

在一个实施方案中，方法包括：利用相对于x射线源以一定角度倾斜的x射线检测器采集x射线图像；从该x射线图像计算角度；基于所计算的角度生成校正的x射线图像；以及显示该校正的x射线图像。

在该方法的第一示例中，x射线检测器被配置有定位在x射线检测器的检测表面处的多个标记，并且从x射线图像计算角度包括测量由多个标记引起的x射线图像中的多个阴影的位置。在该方法的任选地包括第一示例的第二示例中，从x射线图像计算角度还包括根据x射线源与x射线检测器之间的距离来计算多个阴影的预期位置。在该方法的任选地包括第一示例和第二示例中的一者或多者的第三示例中，从x射线图像计算角度还包括测量多个阴影的测量位置与多个阴影的预期位置的偏差。在该方法的任选地包括第一示例至第三示例中的一者或多者的第四示例中，在x射线图像的采集期间，防散射栅格邻近x射线检测器定位，并且从x射线图像计算角度包括测量x射线图像中防散射栅格的阴影的偏移。在该方法的任选地包括第一示例至第四示例中的一者或多者的第五示例中，该方法还包括对x射线图像应用傅里叶变换并确定防散射栅格的阴影的栅格频率。在该方法的任选地包括第一示例至第五示例中的一者或多者的第六示例中，测量x射线图像中的防散射栅格的阴影的偏移包括在不存在检测器倾斜的情况下将栅格频率与防散射栅格的已知栅格频率进行比较。在该方法的任选地包括第一示例至第六示例中的一者或多者的第七示例中，基于所计算的角度生成校正的x射线图像包括基于所计算的角度将检测器平面中的x射线图像数据的像素旋转到校正的检测器平面。在该方法的任选地包括第一示例至第七示例中的一者或多者的第八示例中，基于所计算的角度生成校正的x射线图像还包括将旋转像素内插到校正的检测器平面中以获得校正的像素，其中校正的x射线图像包括校正的像素。在该方法的任选地包括第一示例至第八示例中的一者或多者的第九示例中，该方法还包括显示x射线图像，从用户接收角度的输入，以及基于由用户输入的角度生成校正的x射线图像。

在另一个实施方案中，方法包括：利用相对于x射线源以一定角度倾斜的x射线检测器采集x射线图像，从x射线图像自动确定角度，从用户接收对角度的调整，基于角度和对角度的调整来生成校正的x射线图像，以及显示校正的x射线图像。

在该方法的第一示例中，从x射线图像自动确定角度包括测量由定位在x射线检测器的检测表面处的防散射栅格或多个标记中的一者投射的x射线图像中的阴影。在该方法的任选地包括第一示例的第二示例中，从用户接收对角度的调整包括在图形用户界面中向用户显示第一校正的x射线图像，该第一校正的x射线图像通过根据角度旋转x射线图像的图像像素而生成；从用户接收相对于x射线图像的倾斜轴线和倾斜轴线位置的选择；以及从用户接收用于在倾斜轴线位置处使第一校正的x射线图像围绕倾斜轴线旋转的倾斜角的选择，其中对角度的调整包括在倾斜轴线位置处围绕倾斜轴线的倾斜角的选择。在该方法的任选地包括第一示例和第二示例中的一者或多者的第三示例中，基于角度和对角度的调整来生成校正的x射线图像包括通过根据在倾斜轴线位置处围绕倾斜轴线的倾斜角的选择旋转第一校正的x射线图像的图像像素来生成校正的x射线图像。在该方法的任选地包括第一示例至第三示例中的一者或多者的第四示例中，接收倾斜角的选择包括经由触敏显示设备接收用户在x射线图像的位置处输入的触摸。在该方法的任选地包括第一示例至第四示例中的一者或多者的第五示例中，接收倾斜角的选择还包括测量触摸输入的压力以确定x射线图像围绕倾斜轴线的旋转速率。

在又一个实施方案中，x射线成像系统包括：x射线源，该x射线源用于生成x射线；x射线检测器，该x射线检测器被配置成检测x射线；以及处理器，该处理器被配置有在非暂态存储器中的指令，该指令在被执行时使处理器：经由x射线检测器采集x射线图像；从x射线图像确定x射线检测器相对于x射线源的倾斜角；根据倾斜角生成校正的x射线图像；并且经由通信地耦接到处理器的显示设备输出校正的x射线图像。

在系统的第一示例中，该系统还包括定位在x射线检测器的检测表面处的多个标记，并且处理器被配置成通过测量由多个标记引起的x射线图像中的多个阴影的位置来确定倾斜角。在系统的任选地包括第一示例的第二示例中，该系统还包括防散射栅格，该防散射栅格邻近x射线检测器定位以用于屏蔽x射线检测器免受散射x射线的影响，并且处理器被配置成通过测量由防散射栅格引起的x射线图像中的栅格图案的偏移来确定倾斜角。在系统的任选地包括第一示例和第二示例中的一者或多者的第三示例中，处理器进一步被配置成经由显示设备显示包括x射线图像的图形用户界面，经由用户界面或显示设备接收在所选择的倾斜轴线位置处围绕所选择的倾斜轴线的第二倾斜角的选择，并且经由显示设备输出根据第二倾斜角生成的第二校正的x射线图像。

如本文所用，以单数形式列举并且以单词“一个”或“一种”开头的元件或步骤应当被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确说明此类排除。此外，对本发明的“一个实施方案”的引用不旨在被解释为排除也包含所引用特征的附加实施方案的存在。此外，除非明确地相反说明，否则“包含”、“包括”或“具有”具有特定特性的元件或多个元件的实施方案可包括不具有该特性的附加此类元件。术语“包括”和“在...中”用作相应的术语“包含”和“其中”的简明语言等同形式。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，而不旨在对其对象施加数字要求或特定位置次序。

该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使相关领域中的普通技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何包含的方法。本发明可取得专利权的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域普通技术人员想到的其他示例。如果此类其它示例具有与权利要求书的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有微小差别的等效结构元素，则此类其它示例旨在落入权利要求书的范围内。

Claims

1.一种方法，包括：

利用相对于x射线源以一定角度倾斜的x射线检测器采集x射线图像；

从x射线图像计算所述角度；

基于所计算的角度生成校正的x射线图像；以及

显示所述校正的x射线图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述x射线检测器被配置有定位在所述x射线检测器的检测表面处的多个标记，其中从所述x射线图像计算所述角度包括测量由所述多个标记引起的所述x射线图像中的多个阴影的位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其中从所述x射线图像计算所述角度还包括根据所述x射线源与所述x射线检测器之间的距离来计算所述多个阴影的预期位置。

4.根据权利要求3所述的方法，其中从所述x射线图像计算所述角度还包括测量所述多个阴影的所述测量位置与所述多个阴影的所述预期位置的偏差。

5.根据权利要求1所述的方法，其中在所述x射线图像的所述采集期间，防散射栅格邻近所述x射线检测器定位，其中从所述x射线图像计算所述角度包括测量所述x射线图像中所述防散射栅格的阴影的偏移。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括对所述x射线图像应用傅里叶变换并确定所述防散射栅格的所述阴影的栅格频率。

7.根据权利要求6所述的方法，其中测量所述x射线图像中的所述防散射栅格的所述阴影的偏移包括在不存在检测器倾斜的情况下将所述栅格频率与所述防散射栅格的已知栅格频率进行比较。

8.根据权利要求1所述的方法，其中基于所计算的角度生成所述校正的x射线图像包括基于所计算的角度将检测器平面中的所述x射线图像数据的像素旋转到校正的检测器平面。

9.根据权利要求8所述的方法，其中基于所计算的角度生成所述校正的x射线图像还包括将所述旋转像素内插到所述校正的检测器平面中以获得校正的像素，其中所述校正的x射线图像包括所述校正的像素。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括显示所述x射线图像，从用户接收所述角度的输入，以及基于由所述用户输入的所述角度生成所述校正的x射线图像。

11.一种方法，包括：

从所述x射线图像自动确定所述角度；

从用户接收对所述角度的调整；

基于所述角度和对所述角度的所述调整来生成校正的x射线图像；以及

显示所述校正的x射线图像。

12.根据权利要求11所述的方法，其中从所述用户接收对所述角度的所述调整包括：

在图形用户界面中向所述用户显示第一校正的x射线图像，所述第一校正的x射线图像通过根据所述角度旋转所述x射线图像的图像像素而生成；

从所述用户接收相对于所述x射线图像的倾斜轴线和倾斜轴线位置的选择；以及

从所述用户接收用于在所述倾斜轴线位置处使所述第一校正的x射线图像围绕所述倾斜轴线旋转的倾斜角的选择，其中对所述角度的所述调整包括在所述倾斜轴线位置处围绕所述倾斜轴线的所述倾斜角的所述选择。

13.根据权利要求12所述的方法，其中基于所述角度和对所述角度的所述调整来生成所述校正的x射线图像包括通过根据在所述倾斜轴线位置处围绕所述倾斜轴线的所述倾斜角的所述选择旋转所述第一校正的x射线图像的图像像素来生成所述校正的x射线图像。

14.根据权利要求12所述的方法，其中接收所述倾斜角的所述选择包括经由触敏显示设备接收所述用户在所述x射线图像的位置处输入的触摸。

15.一种x射线成像系统，包括：

x射线源，所述x射线源用于生成x射线；

x射线检测器，所述x射线检测器被配置成检测所述x射线；以及

处理器，所述处理器被配置有在非暂态存储器中的指令，所述指令在被执行时使所述处理器：

经由所述x射线检测器采集x射线图像；

从所述x射线图像确定所述x射线检测器相对于所述x射线源的倾斜角；

根据所述倾斜角生成校正的x射线图像；并且

经由通信地耦接到所述处理器的显示设备输出所述校正的x射线图像。