CN115601455A - Ct射束硬化校正方法、ct射束硬化校正设备及存储介质 - Google Patents

Ct射束硬化校正方法、ct射束硬化校正设备及存储介质 Download PDF

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CN115601455A CN202110718133.2A CN202110718133A CN115601455A CN 115601455 A CN115601455 A CN 115601455A CN 202110718133 A CN202110718133 A CN 202110718133A CN 115601455 A CN115601455 A CN 115601455A
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Abstract

公开了CT射束硬化校正方法、CT射束硬化校正设备及存储介质。CT射束硬化校正方法包括：扫描模体以获得模体的测量投影数据；利用理论投影数据计算模型基于模体的初始估计位置计算模体的估计理论投影数据；基于模体的测量投影数据和估计理论投影数据计算模体的实际位置；根据实际位置利用理论投影数据计算模型计算模体的实际理论投影数据；利用表示扫描对象的期望投影数据、扫描对象的测量投影数据和射束硬化校正因子的关系，基于模体的实际理论投影数据和模体的测量投影数据，根据关系计算射束硬化校正因子，基于算得的射束硬化校正因子，基于被测物体的测量投影数据以及将被测物体的校正投影数据，根据关系计算被测物体的校正投影数据。

Description

CT射束硬化校正方法、CT射束硬化校正设备及存储介质
技术领域
本发明涉及CT设备技术领域，特别是基于投影的CT射束硬化校正方法、CT射束硬化校正设备及存储介质。
背景技术
通常，X射线以轫致辐射效应产生并且包含宽光谱分量。由于低能量X射线具有相对较高的衰减系数并且容易被吸收，从而低能量X射线在透射物体过程中衰减更多，所以X射线光谱在穿过物体之后变得“更硬”。这意味着探测器所探测到的高能量X射线所占比例增大，从而导致投影值变小。由于射束硬化效应的存在，沿着X射线路径上的衰减系数不是恒定的，并且这将导致甚至在均匀物体的CT图像中产生不均匀性。
为了补偿该效应，可使用射束滤波器来减少低能量X射线并增加射束的平均能量。然而，射束滤波器将减少剂量并且由此需要更高的扫描球管功率输出，并且其将增加X 射线束的平均能量并且影响低对比度可检测性。此外，它仍然不能满足大多数临床场景中对CT图像质量的要求。
现有技术中针对CT设备的射束硬化校正方法，通常基于水模体应用多项式拟合校正算法，因为水是人体的主要成分，并且大多数射束硬化校正算法需要为每个系统确定多项式因子，现有的确定多项式因子的大多数方法需要迭代或在图像重构的基础上确定多项式因子。由于迭代过程和/或图像重构通常具有低效率，因此整个射束硬化校正过程是相当耗时的。由于时间成本，几乎很难或者不可能对每个系统进行整个校正过程。
因此，期望应用一种有效的方法来获得这些因子。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了CT射束硬化校正方法、CT射束硬化校正设备及存储介质，其目的之一在于通过仅仅利用扫描对象的投影数据就可以计算射束硬化因子而无需在计算射束硬化因子之前进行图像重构也无需迭代，从而能够提高计算效率，使得这种校正方法可以在对CT设备统调过程用于每个系统而不会增加额外的时间。
根据本公开实施方式的一个方面，提供了CT射束硬化校正方法，包括：用CT设备的射线源发射的扫描射束分别扫描尺寸不同的多个模体以获得多个模体的测量投影数据；利用理论投影数据计算模型基于各个模体相对于射线源的初始估计位置计算各个模体的估计理论投影数据；基于各个模体的测量投影数据和各个模体的估计理论投影数据计算各个模体相对于射线源的实际位置；根据各个模体相对于射线源的实际位置利用理论投影数据模型计算模型计算各个模体的实际理论投影数据；获取射束硬化校正计算模型，射束硬化校正计算模型表示扫描对象的期望投影数据、扫描对象的测量投影数据和射束硬化校正因子的关系；利用射束硬化校正计算模型，将各个模体的实际理论投影数据作为扫描对象的期望投影数据，并且将各个模体的测量投影数据作为扫描对象的测量投影数据，根据关系计算射束硬化校正因子，基于算得的射束硬化校正因子，将被测物体的测量投影数据作为扫描对象的测量投影数据以及将被测物体的校正投影数据作为扫描对象的期望投影数据，根据关系计算被测物体的校正投影数据。
以此方式，由于仅仅利用扫描模体的投影数据就可以计算射束硬化因子而无需在计算射束硬化因子之前进行图像重构以及无需重构过程，从而能够提高计算效率，并且可以在对CT设备统调过程用于每个系统而不会增加额外的时间。
在根据本实施方式的一个示例中，射束硬化校正计算模型表示为以下多项表达式：
Figure RE-GDA0003305026900000021
其中i+j≤3；其中，Pexp是扫描对象的期望投影数据，Pmea是扫描对象的测量投影数据，B是楔形滤波器的固有衰减值，fi,j是射束硬化校正因子。
以此方式，通过预先设置射束硬化校正模型的多项表达式，然后根据模体的实际理论投影数据和模体的测量投影数据求得射束硬化校正因子，与传统上的通过利用对均质模体扫描获取的图像来求多项式因子以及通过迭代方式求多项式因子相比，本申请的方法能够避免图像重构和迭代过程，并且可以在对CT设备统调过程用于每个系统而不会增加额外的时间。
在根据本实施方式的一个示例中，根据关系计算射束硬化校正因子包括：将各个模体的实际理论投影数据Psim作为扫描对象的期望投影数据，并且将各个模体的测量投影数据P 作为扫描对象的测量投影数据代入射束硬化校正计算模型的多项表达式中而得到如下表达式 (1)：
Figure RE-GDA0003305026900000022
其中i+j≤3；令Vi,j＝P·(P+B)i·Bj，则表达式(1)表达为如下矩阵计算式：
Figure RE-GDA0003305026900000031
然后，利用最小二乘法来求解矩阵计算式以计算出射束硬化校正因子fi,j，其中，k是探测器像素标引，N是像素数据的总量。
以这样的方式，能够简化射束硬化校正因子fi,j的计算复杂性并且提高确定射束硬化校正因子fi,j的精确度。
在根据本实施方式的一个示例中，根据关系计算被测物体的校正投影数据包括：将被测物体的测量投影数据P1作为扫描对象的测量投影数据以及将被测物体的校正投影数据PBHC作为扫描对象的期望投影数据代入射束硬化校正计算模型的多项表达式中而得到如下表达式 (2)：
Figure RE-GDA0003305026900000032
其中，i+j≤3，然后，基于算得的射束硬化校正因子fi,j、被测物体的测量投影数据P1使用表达式(2)计算被测物体的校正投影数据PBHC。
以这样的方式，使得射线源发射的射线束中的高能射线和低能射线沿着X射线路径上的单位距离的衰减基本相同，从而由探测器(阵列)检测到的投影数据重构的图像基本没有射束硬化伪影。
在根据本实施方式的一个示例中，射线源是扫描球管，像素数据的总量N等于模体的数量×模体的位置数量×扫描球管的扫描位置数量×探测器像素的数量。
以这样的方式，能够使本申请的射束硬化校正方法更鲁棒，能够适应不同大小的被测物体，例如不同身高的成人和小孩。
在根据本实施方式的一个示例中，扫描球管以预定角度间隔扫描，优选地，预定角度间隔可以是π/6。
以这样的方式，能够节省计算时间。
在根据本实施方式的一个示例中，多个模体的测量投影数据包括在各个模体的多个模体位置和多个球管位置扫描各个模体获得的测量投影数据。
以这样的方式，能够使本申请的射束硬化校正方法更鲁棒。
在根据本实施方式的一个示例中，理论投影数据计算模型表示为：Pt＝μl＝μ1l1+μ2l2，其中，Pt表示模体的理论投影数据，μ1和μ2分别是模体的壳体和壳体内的均匀的填充物的衰减系数，l1是扫描射束中相对于扫描射束的中心线成角度β的射线在壳体的路径长度，l2是射线在填充物的路径长度，并且l1和l2由以下式子计算出：
Figure RE-GDA0003305026900000041
d＝D·sin(β-β0)，其中，D是扫描射束的射线源到模体的中心之间的距离，β0是扫描射束的射线源与模体的中心的连线与扫描射束的中心线之间的夹角，β是射线与扫描射束的中心线之间的夹角，r1是模体的壳体的半径，r2是模体的填充物的半径，d是模体的中心到射线的垂直距离。
以这样的方式，能够以简单的计算过程确定模体的理论投影数据。
在根据本实施方式的一个示例中，各个模体相对于扫描射束的射线源的初始估计位置包括扫描射束的射线源到模体的中心之间的初始估计距离D′和扫描射束的射线源与模体的中心的连线与扫描射束的中心线之间的初始估计夹角β′0，利用理论投影数据计算模型基于各个模体相对于扫描射束的射线源的初始估计位置计算各个模体的估计理论投影数据包括：预设初始估计距离D′和初始估计夹角β′0；将初始估计距离D′作为扫描射束的射线源到模体的中心之间的距离D以及将初始估计夹角β′0作为扫描射束的射线源与模体的中心的连线与扫描射束的中心线之间的夹角β0代入理论投影数据计算模型，以计算估计理论投影数据。
以这样的方式，根据已有的经验估计各个模体相对于扫描射束的射线源的初始估计位置，并根据初始估计位置计算估计理论投影数据，能够简化计算过程。
在根据本实施方式的一个示例中，各个模体相对于扫描射束的射线源的实际位置包括扫描射束的射线源到模体的中心之间的实际距离D″和扫描射束的射线源与模体的中心的连线与扫描射束的中心线之间的实际夹角β″0，基于各个模体的测量投影数据和各个模体的估计理论投影数据计算各个模体相对于扫描射束的射线源的实际位置包括：利用单纯形多参数优化方法将测量投影数据和计算的估计理论投影数据的差平方之和进行最小化来确定实际距离D″和实际夹角β″0。
以这样的方式，能够基于各个模体的测量投影数据校正各个模体相对于扫描射束的射线源的初始估计位置，因此能够精确地确定各个模体相对于扫描射束的射线源的实际位置。
在根据本实施方式的一个示例中，根据各个模体相对于扫描射束的射线源的实际位置利用理论投影数据模型计算模型计算各个模体的实际理论投影数据包括：将确定的实际距离 D″作为扫描射束的射线源到模体的中心之间的距离D以及将实际夹角β″0作为扫描射束的射线源与模体的中心的连线与扫描射束的中心线之间的夹角β0代入理论投影数据计算模型来计算各个模体的实际理论投影数据。
以这样的方式，能够以降低的计算复杂度来准确地确定模体的实际理论投影数据。
根据本公开实施方式的另一个方面，提供了CT射束硬化校正设备，包括：估计理论投影数据计算模块，利用理论投影数据计算模型基于各个模体相对于扫描射束的射线源的初始估计位置计算各个模体的估计理论投影数据；模体实际位置计算模块，基于用CT设备发射的扫描射束分别扫描尺寸不同的多个模体获得的各个模体的测量投影数据和各个模体的估计理论投影数据计算各个模体相对于扫描射束的射线源的实际位置；实际理论投影数据计算模块，根据各个模体相对于扫描射束的射线源的实际位置利用理论投影数据计算模型计算各个模体的实际理论投影数据；射束硬化校正计算模型获取模块，获取射束硬化校正计算模型，射束硬化校正计算模型表示扫描对象的期望投影数据、扫描对象的测量投影数据和射束硬化校正因子的关系；射束硬化校正因子计算模块，利用射束硬化校正计算模型，将各个模体的实际理论投影数据作为扫描对象的期望投影数据，并且将各个模体的测量投影数据作为扫描对象的测量投影数据，根据关系计算射束硬化校正因子；以及被测物体的测量投影数据校正模块，基于算得的射束硬化校正因子，将被测物体的测量投影数据作为扫描对象的测量投影数据以及将被测物体的校正投影数据作为扫描对象的期望投影数据，根据关系计算被测物体的校正投影数据。
以这样的方式，通过仅仅利用扫描对象的投影数据就可以计算射束硬化因子而无需在计算射束硬化因子之前进行图像重构并且在计算过程中也无需迭代过程，从而能够提高计算效率，使得这种校正方法可以在对CT设备统调过程用于每个系统而不会增加额外的时间。
根据本公开实施方式的又一个方面，提供了存储介质，存储有程序，在处理器执行程序时，程序使处理器执行根据上述CT射束硬化校正方法。
从上述方案中可以看出，在本发明中，通过仅仅利用扫描对象的投影数据就可以计算射束硬化因子而无需在计算射束硬化因子之前进行图像重构并且在计算过程中也无需迭代过程，从而能够提高计算效率，使得这种校正方法可以在对CT设备统调过程用于每个系统而不会增加额外的时间。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：
图1为根据本公开实施方式提供的CT射束硬化校正方法的流程图。
图2A示出了射线源、模体、探测器以及射束之间的位置关系示意图。
图2B示出了模体和射束中的射线之间的位置关系示意图。
图3示出了模体的测量投影数据和模体的估计理论投影数据的曲线图。
图4示出了作为被测物体的20cm的水模和30cm的水模的测量投影数据以及使用本公开实施方式提供的CT射束硬化校正方法对作为被测物体的20cm的水模和30cm的水模的测量投影数据校正后的校正投影数据的曲线图以及构建的图像的示图。
图5为根据本公开实施方式提供的CT射束硬化校正设备的框图。
其中，附图标记如下：
500 CT射束硬化校正设备
501 估计理论投影数据计算模块
502 模体实际位置计算模块
503 实际理论投影数据计算模块
504 射束硬化校正计算模型获取模块
505 射束硬化校正因子计算模块
506 测量投影数据校正模块
S100～S107 步骤
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下以实施例对本发明进一步详细说明。
图1为根据本公开实施方式提供的CT射束硬化校正方法的流程图。如图1所示，根据本公开实施方式的CT射束硬化校正方法包括以下步骤：
步骤S100，用CT设备的射线源发射的扫描射束分别扫描尺寸不同的多个模体以获得多个模体的测量投影数据；
其中，射线源可以包括扫描球管，扫描球管可以以预定的角度间隔α(如图2A所示)扫描模体，例如以π/6的角度间隔，并且可以在CT设备中将各个模体相对于射线源放置的不同位置下进行扫描，例如可以在旋转中心扫描模体，可以偏心扫描模体，因此，多个模体的测量投影数据包括在各个模体的多个模体位置和多个扫描球管位置扫描各个模体获得的测量投影数据。
步骤S101，利用理论投影数据计算模型基于各个模体相对于扫描射束的射线源(在图2A 中，射线源是X射线扫描球管，并且扫描球管以其焦点代表)的初始估计位置计算各个模体的估计理论投影数据；
理论投影数据计算模型表达为如下式子：
Pt＝μl＝μ1l1+μ2l2，
其中，Pt表示模体的理论投影数据，μ1和μ2分别是模体的壳体和壳体内的均匀的填充物的衰减系数，l1是扫描射束中相对于扫描射束的中心线成角度β的射线在壳体的路径长度，l2是射线在填充物的路径长度，并且根据图2A和图2B所示的模体、射线源、射束的位置关系，l1和l2由以下式子计算出：
Figure RE-GDA0003305026900000071
Figure RE-GDA0003305026900000072
d＝D·sin(β-β0)，
其中，D是扫描射束的射线源到模体的中心之间的距离，β0是扫描射束的射线源与模体的中心的连线与扫描射束的中心线之间的夹角，β是射线与扫描射束的中心线之间的夹角，r1是模体的壳体的半径，r2是模体的填充物的半径，d是模体的中心到射线的垂直距离，在这里，模体可以是水模体以模拟人体，其中模体的壳体由PMMA材料制成，壳体内的填充物是水。
在本文中，术语“投影数据”用于指示衰减量。
各个模体相对于扫描射束的射线源的初始估计位置包括扫描射束的射线源到模体的中心之间的初始估计距离D′和扫描射束的射线源与模体的中心的连线与扫描射束的中心线之间的初始估计夹角β′0，并且初始估计距离D′和初始估计夹角β′0可以初始设定，然后将初始估计距离D′作为扫描射束的射线源到模体的中心之间的距离D以及将初始估计夹角β′0作为扫描射束的射线源与模体的中心的连线与扫描射束的中心线之间的夹角β0代入式子 d＝D·sin(β-β0)从而求得模体的中心到射线的垂直距离d，然后将求得的垂直距离d代入式子
Figure RE-GDA0003305026900000081
得出射线在填充物的路径长度l2，并将求得的射线在填充物的路径长度l2和求得的垂直距离d代入式子
Figure RE-GDA0003305026900000082
得出l1是扫描射束中相对于扫描射束的中心线成角度β的射线在壳体的路径长度l1，之后根据理论投影数据计算模型的表达式Pt＝μl＝μ1l1+μ2l2计算估计理论投影数据。
步骤S102，基于各个模体的测量投影数据和各个模体的估计理论投影数据计算各个模体相对于扫描射束的射线源的实际位置；
具体地，各个模体相对于扫描射束的射线源的实际位置包括扫描射束的射线源到模体的中心之间的实际距离D″和扫描射束的射线源与模体的中心的连线与扫描射束的中心线之间的实际夹角β″0，利用单纯形多参数优化方法可以对如图3所示的模体的测量投影数据(测量的衰减量)和计算的估计理论投影数据(估计的理论衰减量)的差平方之和进行最小化，来确定实际距离D″和实际夹角β″0。
步骤S103：根据各个模体相对于扫描射束的射线源的实际位置利用理论投影数据模型计算模型计算各个模体的实际理论投影数据；
具体地，将如上确定的实际距离D″作为扫描射束的射线源到模体的中心之间的距离D 以及将实际夹角β″0作为扫描射束的射线源与模体的中心的连线与扫描射束的中心线之间的夹角β0代入理论投影数据计算模型来计算各个模体的实际理论投影数据。
对多个模体的每个模体以及每个模体的多个位置(即，模体相对于射线管的多个位置) 重复上述步骤S100-S103，并在步骤S104判断是否已经对所有模体和模体的所有位置执行了上述步骤S100-S103，如果是，则进行至步骤S105，如果否，则返回至步骤S100。
步骤S105：获取射束硬化校正计算模型，射束硬化校正计算模型表示扫描对象的期望投影数据、扫描对象的测量投影数据和射束硬化校正因子的关系。
射束硬化校正计算模型表示为以下多项表达式：
Figure RE-GDA0003305026900000091
其中i+j≤3；
其中，Pexp是扫描对象的期望投影数据，Pmea是扫描对象的测量投影数据，B是楔形滤波器的固有衰减值，fi,j是射束硬化校正因子。
步骤S106：利用射束硬化校正计算模型，将各个模体的实际理论投影数据作为扫描对象的期望投影数据，并且将各个模体的测量投影数据作为扫描对象的测量投影数据，根据关系计算射束硬化校正因子。
具体地，将各个模体的实际理论投影数据Psim作为扫描对象的期望投影数据，并且将各个模体的测量投影数据P作为扫描对象的测量投影数据代入射束硬化校正计算模型的多项表达式中而得到如下表达式(1)：
Figure RE-GDA0003305026900000092
其中i+j≤3；
令Vi,j＝P·(P+B)i·Bj，则表达式(1)表达为如下矩阵计算式：
Figure RE-GDA0003305026900000093
然后，利用最小二乘法来求解矩阵计算式以计算出射束硬化校正因子fi,j，其中，k是探测器像素标引，N是像素数据的总量。
例如，射线源可以是扫描球管，像素数据的总量N等于模体的数量×模体的位置数量×扫描球管的扫描位置数量×探测器像素的数量，优选地，扫描球管可以以诸如π/6的预定角度间隔扫描，这样可以节省计算时间。
步骤S107：基于算得的射束硬化校正因子，将被测物体的测量投影数据作为扫描对象的测量投影数据以及将被测物体的校正投影数据作为扫描对象的期望投影数据，根据关系计算被测物体的校正投影数据。
具体地，将被测物体的测量投影数据P1作为扫描对象的测量投影数据以及将被测物体的校正投影数据PBHC作为扫描对象的期望投影数据代入射束硬化校正计算模型的多项表达式中而得到如下表达式(2)：
Figure RE-GDA0003305026900000101
其中，i+j≤3，
然后，基于算得的射束硬化校正因子fi,j、被测物体的测量投影数据P1使用表达式(2) 计算被测物体的校正投影数据PBHC。
本申请的上述CT射束硬化校正方法可以应用于旋转扫描和静态扫描，而且上述CT射束硬化校正方法还适用于等同于人体组织的具有已知衰减系数的各种模体。
图5示出了作为被测物体的20cm的水模和30cm的水模的测量投影数据以及使用本公开实施方式提供的CT射束硬化校正方法对作为被测物体的20cm的水模和30cm的水模的测量投影数据校正后的校正投影数据的曲线图以及构建的图像的实例。如可以在构建的图像中看到的，20cm水模的外围感兴趣区域ROI与中心感兴趣区域ROI之间的最大平均值差异小于 1亨氏单位(HU，用于CT图像计量，也可以称为CT值)，而30cm水模的外围感兴趣区域ROI与中心感兴趣区域ROI之间的最大平均值差异约为1HU，可以清楚地满足CT出厂系统的均匀性要求。
图5示出了与图1的CT射束硬化校正方法对应的CT射束硬化校正设备500，该CT 射束硬化校正设备500执行图1的CT射束硬化校正方法的各个步骤，并且可以包括：估计理论投影数据计算模块501，接收初始设置的各个模体相对于扫描射束的射线源的初始估计位置，并且利用理论投影数据计算模型基于各个模体相对于扫描射束的射线源的初始估计位置计算各个模体的估计理论投影数据；模体实际位置计算模块502，自探测器(阵列)接收用CT设备的射线源发射的扫描射束分别扫描尺寸不同的多个模体获得的各个模体的测量投影数据以及自估计理论投影数据计算模块501接收各个模体的估计理论投影数据，并且基于各个模体的测量投影数据和各个模体的估计理论投影数据计算各个模体相对于扫描射束的射线源的实际位置；实际理论投影数据计算模块503，自模体实际位置计算模块502接收各个模体相对于扫描射束的射线源的实际位置，并根据各个模体相对于扫描射束的射线源的实际位置利用理论投影数据计算模型计算各个模体的实际理论投影数据；射束硬化校正计算模型获取模块504，自外部或内部的存储器中获取射束硬化校正计算模型，射束硬化校正计算模型表示扫描对象的期望投影数据、扫描对象的测量投影数据和射束硬化校正因子的关系；射束硬化校正因子计算模块505，自射束硬化校正计算模型获取模块504接收利用射束硬化校正计算模型，将各个模体的实际理论投影数据作为扫描对象的期望投影数据，并且将各个模体的测量投影数据作为扫描对象的测量投影数据，根据关系计算射束硬化校正因子；以及被测物体的测量投影数据校正模块506，基于算得的射束硬化校正因子，将被测物体的测量投影数据作为扫描对象的测量投影数据以及将被测物体的校正投影数据作为扫描对象的期望投影数据，根据关系计算被测物体的校正投影数据。
进一步地，本申请的上述射束硬化校正方法可以作为程序存储在计算机存储介质中，并且可以由处理器从计算机存储介质中读取程序并执行程序，从而执行上述射束硬化校正方法。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.CT射束硬化校正方法，其特征在于，包括：
用CT设备的射线源发射的扫描射束分别扫描尺寸不同的多个模体以获得所述多个模体的测量投影数据；
利用理论投影数据计算模型基于各个模体相对于所述射线源的初始估计位置计算各个模体的估计理论投影数据；
基于各个模体的所述测量投影数据和各个模体的所述估计理论投影数据计算各个模体相对于所述射线源的实际位置；
根据各个模体相对于所述射线源的所述实际位置利用所述理论投影数据计算模型计算各个模体的实际理论投影数据；
获取射束硬化校正计算模型，所述射束硬化校正计算模型表示扫描对象的期望投影数据、所述扫描对象的测量投影数据和射束硬化校正因子的关系；
利用所述射束硬化校正计算模型，将各个模体的所述实际理论投影数据作为所述扫描对象的期望投影数据，并且将各个模体的所述测量投影数据作为所述扫描对象的测量投影数据，根据所述关系计算所述射束硬化校正因子，
基于算得的所述射束硬化校正因子，将被测物体的测量投影数据作为所述扫描对象的测量投影数据以及将所述被测物体的校正投影数据作为所述扫描对象的期望投影数据，根据所述关系计算所述被测物体的校正投影数据。
2.根据权利要求1所述的CT射束硬化校正方法，其特征在于，所述射束硬化校正计算模型表示为以下多项表达式：
Figure RE-FDA0003305026890000011
其中i+j≤3；
其中，Pexp是所述扫描对象的期望投影数据，Pmea是所述扫描对象的测量投影数据，B是楔形滤波器的固有衰减值，fi,j是所述射束硬化校正因子。
3.根据权利要求2所述的CT射束硬化校正方法，其特征在于，根据所述关系计算所述射束硬化校正因子包括：
将各个模体的所述实际理论投影数据Psim作为所述扫描对象的期望投影数据，并且将各个模体的所述测量投影数据P作为所述扫描对象的测量投影数据代入所述射束硬化校正计算模型的所述多项表达式中而得到如下表达式(1)：
Figure RE-FDA0003305026890000021
其中i+j≤3；
令Vi,j＝P·(P+B)i·Bj，则所述表达式(1)表达为如下矩阵计算式：
Figure RE-FDA0003305026890000022
然后，利用最小二乘法来求解所述矩阵计算式以计算出所述射束硬化校正因子fi,j，其中k是探测器像素标引，N是像素数据的总量。
4.根据权利要求3所述的CT射束硬化校正方法，其特征在于，根据所述关系计算所述被测物体的校正投影数据包括：
将所述被测物体的测量投影数据P1作为所述扫描对象的测量投影数据以及将所述被测物体的校正投影数据PBHC作为所述扫描对象的期望投影数据代入所述射束硬化校正计算模型的所述多项表达式中而得到如下表达式(2)：
Figure RE-FDA0003305026890000023
其中，i+j≤3
然后，基于算得的所述射束硬化校正因子fi,j、所述被测物体的测量投影数据P1使用所述表达式(2)计算所述被测物体的校正投影数据PBHC。
5.根据权利要求3或4所述的CT射束硬化校正方法，其特征在于，所述射线源是扫描球管，所述像素数据的总量N等于所述模体的数量×所述模体的位置数量×扫描球管的扫描位置数量×探测器像素的数量。
6.根据权利要求5所述的CT射束硬化校正方法，其特征在于，所述扫描球管以预定角度间隔扫描。
7.根据权利要求6所述的CT射束硬化校正方法，其特征在于，所述多个模体的所述测量投影数据包括在各个模体的多个模体位置和多个扫描球管位置扫描各个模体获得的测量投影数据。
8.根据权利要求1所述的CT射束硬化校正方法，其特征在于，
所述理论投影数据计算模型表示为Pt＝μl＝μ1l1+μ2l2，
其中，Pt表示所述模体的理论投影数据，μ1和μ2分别是所述模体的壳体和所述壳体内的均匀的填充物的衰减系数，l1是所述扫描射束中相对于所述扫描射束的中心线成角度β的射线在所述壳体的路径长度，l2是所述射线在所述填充物的路径长度，并且l1和l2由以下式子计算出：
Figure RE-FDA0003305026890000031
Figure RE-FDA0003305026890000032
d＝D·sin(β-β0)，
其中，D是所述扫描射束的所述射线源到所述模体的中心之间的距离，β0是所述扫描射束的所述射线源与所述模体的中心的连线与所述扫描射束的中心线之间的夹角，β是所述射线与所述扫描射束的中心线之间的夹角，r1是所述模体的壳体的半径，r2是所述模体的所述填充物的半径，d是所述模体的中心到所述射线的垂直距离。
9.根据权利要求8所述的CT射束硬化校正方法，其特征在于，各个模体相对于所述扫描射束的所述射线源的初始估计位置包括所述扫描射束的所述射线源到所述模体的中心之间的初始估计距离D′和所述扫描射束的所述射线源与所述模体的中心的连线与所述扫描射束的中心线之间的初始估计夹角β′0，利用理论投影数据计算模型基于各个模体相对于所述扫描射束的所述射线源的初始估计位置计算各个模体的估计理论投影数据包括：
预设所述初始估计距离D′和所述初始估计夹角β′0；
将所述初始估计距离D′作为所述扫描射束的所述射线源到所述模体的中心之间的距离D以及将所述初始估计夹角β′0作为所述扫描射束的所述射线源与所述模体的中心的连线与所述扫描射束的中心线之间的夹角β0代入所述理论投影数据计算模型，以计算所述估计理论投影数据。
10.根据权利要求9所述的CT射束硬化校正方法，其特征在于，各个模体相对于所述扫描射束的所述射线源的实际位置包括所述扫描射束的所述射线源到所述模体的中心之间的实际距离D″和所述扫描射束的所述射线源与所述模体的中心的连线与所述扫描射束的中心线之间的实际夹角β″0，基于各个模体的所述测量投影数据和各个模体的所述估计理论投影数据计算各个模体相对于所述扫描射束的所述射线源的实际位置包括：
利用单纯形多参数优化方法将所述测量投影数据和计算的所述估计理论投影数据的差平方之和进行最小化来确定所述实际距离D″和所述实际夹角β″0。
11.根据权利要求4所述的CT射束硬化校正方法，其特征在于，根据各个模体相对于所述扫描射束的所述射线源的所述实际位置利用所述理论投影数据模型计算模型计算各个模体的实际理论投影数据包括：
将确定的所述实际距离D″作为所述扫描射束的所述射线源到所述模体的中心之间的距离D以及将所述实际夹角β″0作为所述扫描射束的所述射线源与所述模体的中心的连线与所述扫描射束的中心线之间的夹角β0代入所述理论投影数据计算模型来计算各个模体的所述实际理论投影数据。
12.CT射束硬化校正设备，其特征在于，包括：
估计理论投影数据计算模块，利用理论投影数据计算模型基于各个模体相对于扫描射束的所述射线源的初始估计位置计算各个模体的估计理论投影数据；
模体实际位置计算模块，基于用CT设备发射的扫描射束分别扫描尺寸不同的多个模体获得的各个模体的测量投影数据和各个模体的所述估计理论投影数据计算各个模体相对于所述扫描射束的所述射线源的实际位置；
实际理论投影数据计算模块，根据各个模体相对于所述扫描射束的所述射线源的实际位置利用所述理论投影数据计算模型计算各个模体的实际理论投影数据；
射束硬化校正计算模型获取模块，获取射束硬化校正计算模型，所述射束硬化校正计算模型表示扫描对象的期望投影数据、所述扫描对象的测量投影数据和射束硬化校正因子的关系；
射束硬化校正因子计算模块，利用所述射束硬化校正计算模型，将各个模体的所述实际理论投影数据作为所述扫描对象的期望投影数据，并且将各个模体的所述测量投影数据作为所述扫描对象的测量投影数据，根据所述关系计算所述射束硬化校正因子；以及
被测物体的测量投影数据校正模块，基于算得的所述射束硬化校正因子，将被测物体的测量投影数据作为所述扫描对象的测量投影数据以及将所述被测物体的校正投影数据作为所述扫描对象的期望投影数据，根据所述关系计算所述被测物体的校正投影数据。
13.存储介质，存储有程序，在处理器执行所述程序时，所述程序使所述处理器执行根据权利要求1-11中任一项所述的CT射束硬化校正方法。
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