CN114903510A - 一种双能ct成像方法、装置及计算机设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双能CT成像方法、装置及计算机设备，该方法包括，获取目标对象在每一个预设投影角度下的初始投影数据；对初始投影数据、每一个预设投影角度和预设投影参数进行数据重建后，获取与目标对象中每一个体素对应的线性衰减系数；根据预设操作指令，对目标对象进行前向投影操作，获取目标对象在第二预设投影角度下的径迹矩阵；根据径迹矩阵和每一个体素对应的线性衰减系数，获取目标对象在第二预设投影角度下的补充后的投影数据；基于初始投影数据和补充后的投影数据，得到目标对象的全部投影数据；根据预设的基物质分解算法以及全部投影数据，得到双能成像数据。
Description
技术领域
本发明涉及CT成像技术领域，具体涉及一种双能CT成像方法、装置及计算机设备。
背景技术
双能量CT技术是利用不同种类物质在不同射线能量下的衰减系数不同这一特性，可以有效分辨物质的种类，得到待测物质的有效原子序数重建图、物质密度重建图等信息。在目前的双能CT系统中，常见的是采用射线发生器高低电压快速切换来实现旋转扫描过程中高能、低能的间隔采集，得到的两组能量下的投影数据通过插值的方法消除采集时间偏移，实现在每个投影角度下对应有一张高能投影图和一张低能投影图。
与单能CT扫描成像相比，同样的旋转采集角度间隔下(比如每隔0.5度采集一张投影图，共720张投影图)，在高低电压快速切换的投影数据获取技术中，实际只能采集360张高能数据以及360张低能数据，再利用两组数据进行相邻旋转角度下的插值，得到一圈720个角度下的一组第一投影数据和一组第二投影数据。然而插值处理会引入一定的误差，与实际投影情况不一致，从而带来重建中的误差，降低精度。为了不牺牲图像重建精度，通常会增大采集投影数量，其方法主要是增大探测器采集帧频以及增大扫描时间(更小的采集间隔角度)，其中探测器的采集帧频根据探测器的固有性能会有设计上限，而增加扫描时间又会增加患者的受照剂量。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有双能量CT技术中在不增大探测器采集帧频或者不增大扫描时间的情况下，插值获取的投影数据存在误差的缺陷，从而提供一种双能CT成像方法、装置及计算机设备。
根据第一方面，本发明实施例公开了一种双能CT成像方法，包括：获取目标对象在每一个预设投影角度下的初始投影数据，相邻预设投影角度之间间隔预设数量的单位角度；基于初始投影数据、每一个预设投影角度和预设投影参数进行数据重建后，获取与目标对象中每一个体素对应的线性衰减系数；根据预设投影模型，对目标对象进行前向投影操作，获取目标对象在第二预设投影角度下的径迹矩阵，其中，第二预设投影角度为相邻预设投影角度之间的任一个角度；根据径迹矩阵和每一个体素对应的线性衰减系数，获取目标对象在第二预设投影角度下的补充后的投影数据；基于初始投影数据和补充后的投影数据，得到目标对象的全部投影数据；根据预设的基物质分解算法以及全部投影数据，得到双能成像数据。
可选地，双能成像数据包括第一成像数据和第二成像数据，根据预设的基物质分解算法以及全部投影数据，得到双能成像数据，包括：根据基物质分解算法、预设的基物质类型和预设能谱数据，得到基物质分解表；基于全部投影数据中第i个投影数据，以及，基物质分解表和第i个投影数据之间的映射关系，得到与第i个投影数据对应的分解系数组合；对分解系数组合进行数据重建得到重建数据；基于重建数据和基物质分解算法中的预设的有效电子密度得到目标对象的有效电子密度图，用以作为目标对象的第一成像数据；基于重建数据和基物质分解算法中的预设的有效电子序数得到目标对象的有效电子序数图，用以作为目标对象的第二成像数据。
可选地，基于初始投影数据、每一个预设投影角度和预设投影参数进行数据重建，确定目标对象的线性衰减系数，具体包括：对初始投影数据和预设投影参数进行第一加权处理，得到第一加权数据；对第一加权数据进行滤波处理，得到滤波数据；对滤波数据、每一个预设投影数据和预设投影参数进行第二加权处理，得到第二加权数据；对第二加权数据进行反投影计算，得到线性衰减系数。
可选地，径迹矩阵中的一个元素与一个线性衰减系数对应，根据径迹矩阵和每一个体素对应的线性衰减系数，获取目标对象在第二预设投影角度下的补充后的投影数据，具体包括：基于每一个径迹矩阵中元素和与元素对应的线性衰减系数，得到与元素对应的子投影数据；根据所有元素分别对应的子投影数据，确定补充后的投影数据。
可选地，基物质类型还包括至少一种基物质分解系数组合，根据基物质分解算法、预设的基物质类型和预设能谱数据，得到基物质分解表，具体包括：基于基物质类型、至少一种基物质分解系数组合以及预设能谱数据，得到与至少一种基物质分解系数组合对应的至少一种投影计算数据；根据至少一个投影计算数据，与基物质类型和基物质分解系数组合之间的对应关系，得到基物质分解表。
可选地，重建数据包括第一重建数据和第二重建数据，分解系数组合包括第一分解系数和第二分解系数；分解系数组合进行数据重建得到重建数据，具体包括：基于第一分解系数进行数据重建得到第一重建数据；基于第二分解系数进行数据重建得到第二重建数据。
根据第二方面，本发明实施例还公开了一种双能CT成像装置，装置包括：获取模块，用于获取目标对象在每一个预设投影角度下的初始投影数据；相邻预设投影角度之间间隔预设数量的单位角度；数据重建模块，用于基于初始投影数据、每一个预设投影角度和预设投影参数进行数据重建后，获取与目标对象中每一个体素对应的线性衰减系数；径迹矩阵获取模块，用于根据预设投影模型，对目标对象进行前向投影操作，获取目标对象在第二预设投影角度下的径迹矩阵，其中，第二预设投影角度为相邻预设投影角度之间的任一个角度；数据补充模块，用于根据径迹矩阵和每一个体素对应的线性衰减系数，获取目标对象在第二预设投影角度下的补充后的投影数据；投影数据合并模块，用于基于初始投影数据和补充后的投影数据，得到目标对象的全部投影数据；成像模块，用于根据预设的基物质分解算法以及全部投影数据，得到双能成像数据。
可选地，装置还包括：确定基物质分解表模块，用于根据基物质分解算法、预设的基物质类型和预设能谱数据，得到基物质分解表；确定分解系数模块，用于基于全部投影数据中第i个投影数据，以及，基物质分解表和第i个投影数据之间的映射关系，得到与第i个投影数据对应的分解系数组合；基物质重建模块，用于对分解系数组合进行数据重建得到重建数据；基于重建数据和基物质分解算法中的预设的有效电子密度得到目标对象的有效电子密度图，用以作为目标对象的第一成像数据；基于重建数据和基物质分解算法中的预设的有效电子序数得到目标对象的有效电子序数图，用以作为目标对象的第二成像数据。
根据第三方面，本发明实施例还公开了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行如第一方面或第一方面任一可选实施方式的双能CT成像方法的步骤。
根据第四方面，本发明实施方式还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面任一可选实施方式的双能CT成像方法的步骤。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的双能CT成像方法，获取目标对象在每一个预设投影角度下的初始投影数据，相邻预设投影角度之间间隔预设数量的单位角度。在根据初始投影数据、每一个预设投影角度和预设投影参数进行数据重建后，获取与目标对象中每一个体素对应的线性衰减系数。根据预设投影模型，对目标对象进行前向投影操作，获取目标对象在第二预设投影角度下的径迹矩阵，其中，第二预设投影角度为相邻预设投影角度之间的任一个角度。根据径迹矩阵和每一个体素对应的线性衰减系数，获取目标对象在第二预设投影角度下的补充后的投影数据；根据预设的基物质分解算法以及全部投影数据，得到双能成像数据。
通过该方式，在获取第一预设投影角度下的初始投影数据后，根据初始投影数据进行数据重建，从而得到每一个第一预设投影角度下的重建数据。进一步地，根据重建数据，可以获取目标对象中每一个体素的准确的线性衰减系数，在线性衰减系数的基础上，计算得到在第二预设投影角度下的补充后的投影数据，补充后的投影数据可以对第一投影数据下剩余角度间隔下的投影数据进行补充，最终得到完整的投影数据，从而完成对目标对象的成像。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。
图1为本发明实施例中双能CT成像方法的一个具体示例的流程图；
图2为本发明实施例中双能CT成像方法的一个具体示例的流程图；
图3为本发明实施例中双能CT成像方法的一个具体示例的示意图；
图4为本发明实施例中双能CT成像方法的一个具体示例的示意图；
图5为本发明实施例中双能CT成像方法的一个具体示例的流程图；
图6为本发明实施例中双能CT成像方法的一个具体示例的流程图；
图7为本发明实施例中双能CT成像方法的一个具体示例的流程图；
图8为本发明实施例中双能CT成像装置的一个具体示例的原理框图；
图9为本发明实施例中计算机设备的一个具体示例图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
针对背景技术中所提及的技术问题，本发明实施例提供了一种双能CT成像方法，具体参见图1所示，图1为本发明实施例提供的一种双能CT成像方法的流程图，该方法包括如下步骤：
步骤101，获取目标对象在每一个预设投影角度下的初始投影数据。
相邻预设投影角度之间间隔预设数量的单位角度。
示例性地，目标对象可以是需要进行成像的部位。初始投影数据可以是在预设投影角度为间隔单位角度下的每一个投影数据，例如单位角度为2θ。那么，初始投影数据对应的预设投影角度例如是[0,2θ,4θ,6θ,……,360-2θ]或者是[θ,3θ,5θ,……,360-θ]下的每一个投影数据，相邻两个投影数据之间间隔θ。
例如，在双能CT成像中，采用射线发生器利用高低电压快速切换，来获得在高电压下的高能投影数据，和在低电压下的低能投影数据，其中高能投影数据为投影角度在[0,2θ,4θ,6θ……360-2θ]下的投影数据，低能投影数据为投影角度在[θ,3θ,5θ……360-θ]下的投影数据。此时高能投影数据和低能投影数据均为初始投影数据。
本发明实施例对目标对象的类型、预设投影角度的角度大小和数量不作限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定。
步骤102，基于初始投影数据、每一个预设投影角度和预设投影参数进行数据重建后，获取与目标对象中每一个体素对应的线性衰减系数。
可选地，在一个具体实施例中，如图2所示，进行数据重建的过程可以通过但不限于如下方式实现：
步骤1021，对初始投影数据和预设投影参数进行第一加权处理，得到第一加权数据；
步骤1022，对第一加权数据进行滤波处理，得到滤波数据；
步骤1023，对滤波数据、每一个预设投影数据和预设投影参数进行第二加权处理，得到第二加权数据；
步骤1024，对第二加权数据进行反投影计算，得到线性衰减系数。
示例性地，根据在每一个预设投影角度下的初始投影数据，进行重建得到，在每一个投影角度下，目标对象的线性衰减系数，其中线性衰减系数为目标对象在空间坐标中，投影射线源穿过每一个体素对应的衰减系数。预设投影参数为投影角度、扇形角度、锥角、圆轨道半径和重建点坐标。
例如，在获取到的高能投影数据和低能投影数据之后，分别对高能投影数据和低能投影数据进行重建，得到在高电压下目标对象的高能线性衰减系数，在低电压下目标对象的低能线性衰减系数，不同的电压会对应不同的线性衰减系数。
具体地，根据所获取的高能投影数据、低能投影数据分别进行FDK(Feldkamp)算法重建，得到重建物质在高电压、低电压下的线衰减系数分布图，具体流程如下：
对投影数据预加权处理；
进行滤波；
进行加权反投影计算；
其中β为投影角度，γ为扇形角度，k为锥角，R为圆轨道半径，g(a)为相应的滤波函数，p(β,a,b)为初始投影数据，
为第一加权数据，(a,b)为探测器坐标，(x,y,z)为重建点坐标。f(x,y,z)为最终重建的三维图像数据。
步骤103，根据预设投影模型，对目标对象进行前向投影操作，获取目标对象在第二预设投影角度下的径迹矩阵。
其中，第二预设投影角度为相邻预设投影角度之间的任一个角度。
示例性地，预设操作指令可以是根据第二预设投影角度，对目标对象进行投影，从而可以得到在进行投影时，预设投影模型的射线在第二预设投影角度下穿过目标对象每一个的长度。每条射线在第二预设投影角度下，穿过目标对象每一个体素的长度构成径迹矩阵。
例如，预设投影模型可以采用点-点模型，将投影数据成像的探测单元和射线源都分别视为一个点，两点的连线穿过中间目标对象的体素的长度，可建立坐标系求得，如图3中为第i条射线穿过4*4个体素，其中这条射线穿过每一个体素的长度即为径迹矩阵，ai1＝射线i穿过体素1内的长度＝L5，ai2＝射线i穿过体素2内的长度＝0：aij中i代表射线编号，j代表体素的编号。
因此，可以得到在高电压下在第二预设投影角度的径迹矩阵，和在低电压下在第二预设投影角度的径迹矩阵。其中高电压下在第二预设投影角度的高能径迹矩阵为在投影角度为[θ,3θ,5θ,……,360-θ]的每一个角度的穿过目标对象的每一个体素的长度，低电压下在第二预设投影角度的低能径迹矩阵为在投影角度为[0,2θ,4θ,6θ,……,360-2θ]的每一个角度的穿过目标对象的每一个体素的长度。
步骤104，根据径迹矩阵和每一个体素对应的线性衰减系数，获取目标对象在第二预设投影角度下的补充后的投影数据。
示例性地，得到在第二预设投影角度下径迹矩阵之后，根据每一个第二预设投影角度下，相应径迹矩阵中的长度与相应体素的线性衰减系数，得到在第二预设投影角度下的补充后的投影数据。
例如，在高电压下，补充后的投影数据为在投影角度为[θ,3θ,5θ,……,360-θ]下，高能径迹矩阵与高能线性衰减系数，得到的高能插值数据；在低电压下，补充后的投影数据为在投影角度为[0,2θ,4θ,6θ,……,360-2θ]下，低能径迹矩阵与低能线性衰减系数，得到的低能插值数据。
如图4所示，以射线1为例，假设射线1在第二预设投影角度下穿过了体素1、体素2、……、体素n，对应穿过各体素内的透射长度分别为l1、l1……ln，则对应探测单元接收到的插值投影值(高能、低能下)分别为：
其中PL和PH分别为探测单元在低电压和高电压下的投影值；IL和IH分别为探测单元在低电压和高电压下没有物质衰减时接收的原始射线强度；μi为体素i的线衰减系数；li为射线穿过体素i的透射长度。
由此，计算得到在每一个第二预设投影角度下射线li穿过的每一个体素的长度和相应的线性衰减系数μi，和没有衰减前的原始射线强度相乘，得到衰减后的补充后的投影数据。
步骤105，基于初始投影数据和补充后的投影数据，得到目标对象的全部投影数据。
示例性地，在得到补充后的投影数据后，补充后的投影数据与初始投影数据共同构成了在全部的投影角度下的投影数据。
例如，高电压下的初始投影数据是在投影角度为[0,2θ,4θ,6θ,……,360-2θ]下的投影数据，补充后的投影数据是投影角度为[θ,3θ,5θ,……,360-θ]下的投影数据，从而在高电压下，得到每一个间隔为θ的投影角度下的高能投影数据；同样地，低电压下的初始投影数据是在投影角度为[θ,3θ,5θ,……,360-θ]下的投影数据，补充后的投影数据是投影角度为[0,2θ,4θ,6θ,……,360-2θ]下的投影数据，从而在低电压下，得到每一个间隔为θ的投影角度下的低能投影数据。
步骤106，根据预设的基物质分解算法以及全部投影数据，得到双能成像数据。
示例性地，在得到全部投影数据之后，需要根据投影数据进行成像。
可选地，在一个具体实施例中，如图5所示，进行数据重建的过程可以通过但不限于如下方式实现：
步骤1061，根据基物质分解算法、预设的基物质类型和预设能谱数据，得到基物质分解表。
示例性地，在一个可选地实施例中，预设的基物质类型可以是水(H2O)和铁(Fe)，如图6所示，基物质类型还包括至少一种基物质分解系数组合，根据基物质分解算法、预设的基物质类型和预设能谱数据，得到基物质分解表的过程，具体包括：
步骤10611，基于基物质类型、至少一种基物质分解系数组合以及预设能谱数据，得到与至少一种基物质分解系数组合对应的至少一种投影计算数据。
步骤10622，根据至少一个投影计算数据，与基物质类型和基物质分解系数组合之间的对应关系，得到基物质分解表。
示例性地，基物质类型分别是H2O和Fe，基物质分解系数组合为H2O和Fe的不同比例组合。
例如，计算两种基物质在不同分解系数的组合下的投影值，在高电压下不同分解系数的组合的高能投影计算数据为：
低电压下不同分解系数的组合的低能投影计算数据为：
其中，SL和SH分别为X射线低能、高能的能谱数据(预设能谱数据)；B1、B2分别为H2O和Fe的分解系数(基物质分解系数组合)，比如选择B1∈[0.01cm：0.01cm：15cm]，B2∈[0.01cm：0.01cm：3cm]，可以得到不同分解系数B1、B2组合下的高、低能投影计算数据。
在得到对每一个组基物质分解系数组合对应的投影计算数据之后，得到组分解系数组合与投影计算数据之前的映射关系，也就是基物质分解表。
步骤1062，基于全部投影数据中第i个投影数据，以及，基物质分解表和第i个投影数据之间的映射关系，得到与第i个投影数据对应的分解系数组合。
示例性地，根据步骤105中得到的全部投影数据，与在不同分解系数组合下计算得到的投影计算数据进行对比，得到与全部投影数据对应的分解系数组合。
例如，高、低能投影数据PH和PL依次与计算所得的不同B1、B2组合下
和
进行查找比对，比对的方法可以是计算高、低能投影数据误差的最小二乘值：
时的M1、M2。
步骤1063，对分解系数组合进行数据重建得到重建数据；
重建数据包括第一重建数据和第二重建数据，分解系数组合包括第一分解系数和第二分解系数；
如图7所示，分解系数组合进行数据重建得到重建数据，具体包括：
步骤10631，基于第一分解系数进行数据重建得到第一重建数据；
步骤10632，基于第二分解系数进行数据重建得到第二重建数据。
示例性地，根据比对得到每一个投影角度下的分解系数组合，根据分解系数组合相应的基物质分解系数组合第一分解系数M1和第二分解系数M2，根据步骤102中的数据重建算法，将投影数据的替换为对应基物质系数，即在投影数据中的相应投影角度的索引下对应的基物质系数，根据基物质M1进行重建得到在不同分解系数组合下的第一重建数据m1，和根据基物质M2进行重建得到在不同分解系数组合下第二重建数据m2。
步骤1064，基于重建数据和预设有效电子密度得到目标对象的有效电子密度图，用以作为目标对象的第一成像数据；基于重建数据和预设有效原子序数得到目标对象的有效原子序数图，用以作为目标对象的第二成像数据。
示例性地，根据第一重建数据m1和第二重建数据m2，得到有效电子密度图和有效原子序数图，
ρe＝b1ρe1+b2ρe2
其中ρe1、ρe2是两种基物质(比如H2O和Fe)的有效电子密度，ρe为有效电子密度图；Z1、Z2是两种基物质(比如H2O和Fe)的有效原子序数，Zeff为有效原子序数图。
根据有效原子序数图和有效原子密度图可以得到目标对象完整的成像数据，以便后续利用成像数据完成其他应用本发明提供的双能CT成像方法，获取目标对象在每一个预设投影角度下的初始投影数据；相邻预设投影角度之间间隔预设数量的单位角度。在根据初始投影数据、每一个预设投影角度和预设投影参数进行数据重建后，获取与目标对象中每一个体素对应的线性衰减系数。根据预设操作指令，对目标对象进行前向投影操作，获取目标对象在第二预设投影角度下的径迹矩阵，其中，第二预设投影角度为相邻预设投影角度之间的任一个角度。根据径迹矩阵和每一个体素对应的线性衰减系数，获取目标对象在第二预设投影角度下的补充后的投影数据；基于初始投影数据和补充后的投影数据，得到目标对象的全部投影数据。
通过该方式，在获取第一预设投影角度下的初始投影数据后，根据初始投影数据进行数据重建，从而得到每一个第一预设投影角度下的重建数据。进一步地，根据重建数据，可以获取目标对象中每一个体素的准确的线性衰减系数，在线性衰减系数的基础上，计算得到在第二预设投影角度下的补充后的投影数据，补充后的投影数据可以对第一投影数据下剩余角度间隔下的投影数据进行补充，最终得到完整的投影数据。
本发明实施例还公开了一种双能CT成像装置，如图8所示，该装置包括：
获取模块201，用于获取目标对象在每一个预设投影角度下的初始投影数据；相邻预设投影角度之间间隔预设数量的单位角度；
数据重建模块202，用于基于初始投影数据、每一个预设投影角度和预设投影参数进行数据重建后，获取与目标对象中每一个体素对应的线性衰减系数；
径迹矩阵获取模块203，用于根据预设投影模型，对目标对象进行前向投影操作，获取目标对象在第二预设投影角度下的径迹矩阵，其中，第二预设投影角度为相邻预设投影角度之间的任一个角度；
数据补充模块204，用于根据径迹矩阵和每一个体素对应的线性衰减系数，获取目标对象在第二预设投影角度下的补充后的投影数据；
投影数据合并模块205，用于基于初始投影数据和补充后的投影数据，得到目标对象的全部投影数据；
成像模块206，用于根据预设的基物质分解算法以及全部投影数据，得到双能成像数据。。
作为本发明一个可选实施方式，该装置还包括：确定基物质分解表模块，用于根据基物质分解算法、预设的基物质类型和预设能谱数据，得到基物质分解表；确定分解系数模块，用于基于全部投影数据中第i个投影数据，以及，基物质分解表和第i个投影数据之间的映射关系，得到与第i个投影数据对应的分解系数组合；基物质重建模块，用于对分解系数组合进行数据重建得到重建数据；基于重建数据和基物质分解算法中的预设的有效电子密度得到目标对象的有效电子密度图，用以作为目标对象的第一成像数据；基于重建数据和基物质分解算法中的预设的有效电子序数得到目标对象的有效电子序数图，用以作为目标对象的第二成像数据。
作为本发明一个可选实施方式，数据重建模块202包括：第一加权模块，用于对初始投影数据和预设投影参数进行第一加权处理，得到第一加权数据；滤波模块，用于对第一加权数据进行滤波处理，得到滤波数据；第二加权模块，用于对滤波数据、每一个预设投影数据和预设投影参数进行第二加权处理，得到第二加权数据；反投影模块，用于对第二加权数据进行反投影计算，得到线性衰减系数。
作为本发明一个可选实施方式，插值数据模块204包括：计算子投影数据模块，用于基于每一个径迹矩阵中元素和与元素对应的线性衰减系数，得到与元素对应的子投影数据；插值数据子模块，用于根据所有元素分别对应的子投影数据，确定补充后的投影数据。
作为本发明一个可选实施方式，基物质类型还包括至少一种基物质分解系数组合，确定基物质分解表模块，包括：投影计算数据模块，用于基于基物质类型、至少一种基物质分解系数组合以及预设能谱数据，得到与至少一种基物质分解系数组合对应的至少一种投影计算数据；确定基物质分解表子模块，用于根据至少一个投影计算数据，与基物质类型和基物质分解系数组合之间的对应关系，得到基物质分解表。
作为本发明一个可选实施方式，基物质重建模块包括，第一基物质重建子模块，用于基于第一分解系数进行数据重建得到第一重建数据；第二基物质重建子模块，用于基于第二分解系数进行数据重建得到第二重建数据。
本发明实施例提供的双能CT成像装置中各部件所执行的功能均已在上述任一方法实施例中做了详细的描述，因此这里不再赘述。
通过该装置，在获取第一预设投影角度下的初始投影数据后，根据初始投影数据进行数据重建，从而得到每一个第一预设投影角度下的重建数据。进一步地，根据重建数据，可以获取目标对象中每一个体素的准确的线性衰减系数，在线性衰减系数的基础上，计算得到在第二预设投影角度下的补充后的投影数据，补充后的投影数据可以对第一投影数据下剩余角度间隔下的投影数据进行补充，最终得到完整的投影数据，从而完成对目标对象的成像。
本发明实施例还提供了一种计算机设备，如图9所示，该计算机设备可以包括处理器301和存储器302，其中处理器301和存储器302可以通过总线或者其他方式连接，图9中以通过总线连接为例。
处理器301可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器301还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器302作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的双能CT成像方法对应的程序指令/模块。处理器301通过运行存储在存储器302中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的双能CT成像方法。
存储器302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；存储数据区可存储处理器301所创建的数据等。此外，存储器302可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器302可选包括相对于处理器301远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器301。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。
一个或者多个模块存储在存储器302中，当被处理器301执行时，执行如图1所示实施例中的双能CT成像方法。
上述计算机设备具体细节可以对应参阅图1所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法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，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的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-StateDrive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种双能CT成像方法，其特征在于，所述方法包括：
获取目标对象在每一个预设投影角度下的初始投影数据，相邻所述预设投影角度之间间隔预设数量的单位角度；
基于所述初始投影数据、每一个所述预设投影角度和预设投影参数进行数据重建后，获取与所述目标对象中每一个体素对应的线性衰减系数；
根据预设投影模型，对所述目标对象进行前向投影操作，获取所述目标对象在第二预设投影角度下的径迹矩阵，其中，所述第二预设投影角度为相邻所述预设投影角度之间的任一个角度；
根据所述径迹矩阵和每一个所述体素对应的所述线性衰减系数，获取所述目标对象在第二预设投影角度下的补充后的投影数据；
基于所述初始投影数据和所述补充后的投影数据，得到所述目标对象的全部投影数据；
根据预设的基物质分解算法以及所述全部投影数据，得到双能成像数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双能成像数据包括第一成像数据和第二成像数据，所述根据预设的基物质分解算法以及所述全部投影数据，得到双能成像数据，包括：
根据所述基物质分解算法、预设的基物质类型和预设能谱数据，得到基物质分解表；
基于全部投影数据中第i个投影数据，以及，所述基物质分解表和第i个投影数据之间的映射关系，得到与第i个投影数据对应的分解系数组合；
对所述分解系数组合进行数据重建得到重建数据；
基于所述重建数据和所述基物质分解算法中的预设的有效电子密度得到所述目标对象的有效电子密度图，用以作为所述目标对象的第一成像数据；
基于所述重建数据和所述基物质分解算法中的预设的有效电子序数得到所述目标对象的有效电子序数图，用以作为所述目标对象的第二成像数据。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基于所述初始投影数据、每一个所述预设投影角度和预设投影参数进行数据重建，确定所述目标对象的线性衰减系数，具体包括：
对所述初始投影数据和预设投影参数进行第一加权处理，得到第一加权数据；
对所述第一加权数据进行滤波处理，得到所述滤波数据；
对所述滤波数据、每一个所述预设投影数据和预设投影参数进行第二加权处理，得到第二加权数据；
对所述第二加权数据进行反投影计算，得到所述线性衰减系数。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述径迹矩阵中的一个元素与一个所述线性衰减系数对应，所述根据所述径迹矩阵和每一个所述体素对应的所述线性衰减系数，获取所述目标对象在第二预设投影角度下的补充后的投影数据，具体包括：
基于每一个所述径迹矩阵中元素和与所述元素对应的所述线性衰减系数，得到与所述元素对应的子投影数据；
根据所有元素分别对应的子投影数据，确定所述补充后的投影数据。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基物质类型还包括至少一种基物质分解系数组合，所述根据所述基物质分解算法、预设的基物质类型和预设能谱数据，得到基物质分解表，具体包括：
基于所述基物质类型、至少一种所述基物质分解系数组合以及预设能谱数据，得到与至少一种所述基物质分解系数组合对应的至少一种投影计算数据；
根据至少一个所述投影计算数据，与所述基物质类型和所述基物质分解系数组合之间的对应关系，得到基物质分解表。
6.根据权利要求2或5所述的方法，其特征在于，所述重建数据包括第一重建数据和第二重建数据，所述分解系数组合包括第一分解系数和第二分解系数；
所述分解系数组合进行数据重建得到重建数据，具体包括：
基于所述第一分解系数进行数据重建得到所述第一重建数据；
基于所述第二分解系数进行数据重建得到所述第二重建数据。
7.一种双能CT成像装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取目标对象在每一个预设投影角度下的初始投影数据；相邻所述预设投影角度之间间隔预设数量的单位角度；
数据重建模块，用于基于所述初始投影数据、每一个所述预设投影角度和预设投影参数进行数据重建后，获取与所述目标对象中每一个体素对应的线性衰减系数；
径迹矩阵获取模块，用于根据预设投影模型，对所述目标对象进行前向投影操作，获取所述目标对象在第二预设投影角度下的径迹矩阵，其中，所述第二预设投影角度为相邻所述预设投影角度之间的任一个角度；
数据补充模块，用于根据所述径迹矩阵和每一个所述体素对应的所述线性衰减系数，获取所述目标对象在第二预设投影角度下的补充后的投影数据；
投影数据合并模块，用于基于所述初始投影数据和所述补充后的投影数据，得到所述目标对象的全部投影数据；
成像模块，用于根据预设的基物质分解算法以及所述全部投影数据，得到双能成像数据。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
确定基物质分解表模块，用于根据所述基物质分解算法、预设的基物质类型和预设能谱数据，得到基物质分解表；
确定分解系数模块，用于基于全部投影数据中第i个投影数据，以及，所述基物质分解表和第i个投影数据之间的映射关系，得到与第i个投影数据对应的分解系数组合；
基物质重建模块，用于对所述分解系数组合进行数据重建得到重建数据；基于所述重建数据和所述基物质分解算法中的预设的有效电子密度得到所述目标对象的有效电子密度图，用以作为所述目标对象的第一成像数据；基于所述重建数据和所述基物质分解算法中的预设的有效电子序数得到所述目标对象的有效电子序数图，用以作为所述目标对象的第二成像数据。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如权利要求1-6任一所述的双能CT成像方法的步骤。
10.一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，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的双能CT成像方法的步骤。
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