CN116543071B - 大视野ct成像方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及CT成像技术领域，具体提供了一种大视野CT成像方法及装置，该方法首先对待扫描对象进行多次扫描，每次扫描得到一组投影图像，在得到至少两组投影图像之后对同一扫描角度下的多个投影图像进行反投影加权，或在每次扫描的过程中对当前扫描角度下得到的投影图像进行反投影加权，得到加权后的投影数据，最后依据加权后的投影数据得到所述待扫描对象的体数据。本发明融合了环形扫描和螺旋扫描，在反投影加权过程中利用螺旋扫描的扫描数据来填充在环形扫描的扫描数据中锥角部分缺失的数据，可以采用较大的旋距从而最大限度地扩展轴向视野，实现任意高度的轴向视野扩展，得到无锥角缺失的轴向大视野，同时还减少了扫描时间。

Description

大视野CT成像方法及装置
技术领域
本发明涉及CT成像技术领域，尤其涉及大视野CT成像方法及装置。
背景技术
在进行CT（Computed Tomography）拍摄时，有时会面临CT设备的轴向视野不足的问题。以CBCT（Cone Beam CT，锥形束投照计算机重组断层影像）设备为例，为了增加轴向上的视野，可以采用双源单探测器系统来增加轴向视野，双源单探测器系统配置有两个射源和一个探测器，两个射源按轴向排列并交替发射X射线。但由于锥角和探测器尺寸的限制，两个射源在轴向上的距离需要设置为一个较小的数值，这使得轴向视野的扩展能力难以满足需求。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个，本发明提供了大视野CT成像方法及装置。
本发明第一方面提出了一种大视野CT成像方法，包括：对待扫描对象进行多次扫描，每次扫描得到一组投影图像，所述多次扫描包括N次环形扫描和M次螺旋扫描，N≥2，N>M≥1，所述多次扫描分别对应轴向位置不同的扫描层，每个所述螺旋扫描的扫描层仅与所述环形扫描的扫描层相邻；在得到至少两组投影图像之后对同一扫描角度下的多个投影图像进行反投影加权，或在每次扫描的过程中对当前扫描角度下得到的投影图像进行反投影加权，得到加权后的投影数据，所述至少两组投影图像包括轴向位置相邻的一次环形扫描和一次螺旋扫描的投影图像；以及依据加权后的投影数据得到所述待扫描对象的体数据。
根据本发明的一个实施方式，在所述多次扫描的每次扫描过程中，通过控制扫描装置绕所述待扫描对象进行转动来改变扫描角度。
根据本发明的一个实施方式，在进行所述环形扫描的过程中，扫描装置的轴向位置保持不变，在进行所述螺旋扫描的过程中，所述扫描装置的轴向位置沿轴向单向变化。
根据本发明的一个实施方式，M=N-1，所述环形扫描的扫描层和所述螺旋扫描的扫描层在轴向上交替分布。
根据本发明的一个实施方式，M=1。
根据本发明的一个实施方式，在对待扫描对象进行多次扫描时，按每次扫描的扫描层在轴向上的位置分布对待扫描对象进行依序扫描。
根据本发明的一个实施方式，在得到至少两组投影图像之后对同一扫描角度下的多个投影图像进行反投影加权，包括：按扫描次序将与所述螺旋扫描相邻的两次环形扫描分别作为第一环形扫描和第二环形扫描，对于所述第二环形扫描中的每个扫描角度，在得到当前扫描角度下所述第二环形扫描的投影图像时，依据所述螺旋扫描、所述第一环形扫描和所述第二环形扫描在所述当前扫描角度下的投影图像进行投影图像的反投影加权。
根据本发明的一个实施方式，在进行所述螺旋扫描和所述第一环形扫描时，对得到的所述螺旋扫描和所述第一环形扫描的投影图像进行缓存。
根据本发明的一个实施方式，依据所述螺旋扫描、所述第一环形扫描和所述第二环形扫描在所述当前扫描角度下的投影图像进行投影图像的反投影加权，得到加权后的投影数据，包括：对所述当前扫描角度下的所述第一环形扫描和所述螺旋扫描的投影图像进行反投影加权，得到第一加权图像；对所述当前扫描角度下的所述螺旋扫描和所述第二环形扫描的投影图像进行反投影加权，得到第二加权图像；以及对所述螺旋扫描的投影图像取反，得到取反图像。
根据本发明的一个实施方式，在每次扫描的过程中对当前扫描角度下得到的投影图像进行反投影加权，包括：对于本次扫描中的每个扫描角度，获取当前扫描角度下的投影图像作为当前投影图像；获取与本次扫描关联的扫描任务在当前扫描角度下的反投影几何参数，与本次扫描关联的扫描任务的扫描方式与本次扫描不同且扫描层与本次扫描的扫描层相邻，所述反投影几何参数预先依据扫描装置中组件之间的几何关系得到；以及依据所述反投影几何参数对所述当前投影图像和所述当前投影图像的零值图像进行反投影加权，得到加权图像。
根据本发明的一个实施方式，在与本次扫描关联的扫描任务有多个时，分别获取与本次扫描关联的各扫描任务在当前扫描角度下的反投影几何参数，分别依据相应的反投影几何参数对所述当前投影图像和所述当前投影图像的零值图像进行反投影加权，得到加权图像。
根据本发明的一个实施方式，在与本次扫描关联的扫描任务有多个时，在依据相应的反投影几何参数对所述当前投影图像和所述当前投影图像的零值图像进行反投影加权时，还对本次扫描的投影图像取反，得到取反图像。
根据本发明的一个实施方式，对投影图像进行反投影加权的方式包括：以在进行反投影加权的两个图像中均存在投影点的空间点为第一空间点，对于每个所述第一空间点，依据所述第一空间点在所述两个图像中的投影点位置以及射线接收区域的高度计算所述第一空间点的反投影值，所述两个图像中的其中一个图像为投影图像，另一个图像为投影图像或零值图像。
根据本发明的一个实施方式，所述两个图像包括第一图像A和第二图像B，通过以下公式计算所述第一空间点的反投影值S：，其中，A(ua,va)为所述第一空间点在所述第一图像A上的投影点的投影值，B(ub,vb)为所述第一空间点在所述第二图像B上的投影点的投影值，ua和va分别为所述第一空间点在所述第一图像A上的投影点的横坐标和纵坐标，ub和vb分别为所述第一空间点在所述第二图像B上的投影点的横坐标和纵坐标，H为射线接收区域的高度。
根据本发明的一个实施方式，在对投影图像进行反投影加权时，所述大视野CT成像方法还包括：以在进行反投影加权的两个图像中均未存在投影点的空间点为第二空间点，对于每个所述第二空间点，确定在轴向上与所述第二空间点最近的点作为替代投影点。
根据本发明的一个实施方式，在得到所述待扫描对象的体数据之后，所述大视野CT成像方法还包括：仿真投影步骤，按所述螺旋扫描的每个扫描角度对所述体数据进行仿真投影，得到仿真图像，所述投影图像的区域范围包含于所述仿真图像的区域范围，且所述仿真图像的高度大于对所述投影图像的高度；利用相应扫描角度下的投影图像对所述仿真图像中与投影图像相重叠的区域进行替代；依据替代后的仿真图像和在扫描次序上与所述螺旋扫描相邻的环形扫描的投影图像进行重建，得到新的体数据；以及将所述新的体数据代入所述仿真投影步骤，直至满足预设要求。
本发明第二方面提出了一种大视野CT成像装置，包括：存储器，所述存储器存储执行指令；以及处理器，所述处理器执行所述存储器存储的执行指令，使得所述处理器执行上述任一实施方式所述的大视野CT成像方法。
附图说明
附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1是根据本发明的一个实施方式的大视野CT成像方法的流程示意图。
图2是根据本发明的一个实施方式的对投影图像进行加权的流程示意图。
图3是根据本发明的另一个实施方式的对投影图像进行加权的流程示意图。
图4是根据本发明的又一个实施方式的对投影图像进行加权的流程示意图。
图5是进行多次环形扫描有效视野的轴向纵切面示意图。
图6是根据本发明的一个实施方式的补充锥角缺失的流程示意图。
图7是根据本发明的另一个实施方式的补充锥角缺失的流程示意图。
图8是根据本发明的一个实施方式的采用处理系统的硬件实现方式的大视野CT成像装置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明的技术方案。
除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本发明的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本发明的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。
本文使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。
下面以CBCT设备进行投影扫描的应用场景为例，参考附图描述本发明的大视野CT成像方法及装置。
图1是根据本发明的一个实施方式的大视野CT成像方法的流程示意图。参阅图1，本实施方式的大视野CT成像方法M10可以包括以下步骤S100、步骤S200和步骤S300。
S100，对待扫描对象进行多次扫描，每次扫描得到一组投影图像，上述多次扫描包括N次环形扫描和M次螺旋扫描，N≥2，N>M≥1，上述多次扫描分别对应轴向位置不同的扫描层，每个螺旋扫描的扫描层仅与环形扫描的扫描层相邻。
S200，在得到至少两组投影图像之后对同一扫描角度下的多个投影图像进行反投影加权，或在每次扫描的过程中对当前扫描角度下得到的投影图像进行反投影加权，得到加权后的投影数据，上述至少两组投影图像包括轴向位置相邻的一次环形扫描和一次螺旋扫描的投影图像。
S300，依据加权后的投影数据得到待扫描对象的体数据。
根据本发明的实施方式提出的大视野CT成像方法，采用的扫描方式融合了环形扫描和螺旋扫描，分别得到环形扫描和螺旋扫描的扫描数据，对得到的扫描数据进行反投影加权，在反投影加权过程中利用螺旋扫描的扫描数据来填充在环形扫描的扫描数据中锥角部分缺失的数据，整个扫描重建的过程无需满足PI线条件，也无需在螺旋扫描时对旋距进行限制，可以采用较大的旋距从而最大限度地扩展轴向视野，实现任意高度的轴向视野扩展，得到无锥角缺失的轴向大视野，同时还减少了扫描时间。
对待扫描对象的头部或其他目标区域进行扫描（拍摄），得到的结果为扫描图像，也称投影图像。每次扫描都会得到多张投影图像，同一次扫描的得到的多张投影图像归为一组。通过多次扫描能够得到多组投影图像。在同一组投影图像中，每张投影图像为在不同扫描角度下拍摄得到的，扫描角度相当于拍摄视角，拍摄视角不同，则得到的投影图像不同。
上述多次扫描包括至少两次环形扫描和至少一次螺旋扫描。本实施方式的大视野CT成像方法M10可以应用于单源单探测器系统，环形扫描和螺旋扫描可以采用单源单探测器系统来实施扫描拍摄。单源单探测器系统中包括的射源和探测器的数量均为1个。
环形扫描即轴位扫描（轴扫）。在单次环形扫描过程中，射源和探测器均相对于待扫描对象在垂直于轴向方向的水平面上转动，且射源和探测器之间的相对位置关系保持不变。上述“轴向”指的是垂直轴的方向，垂直轴平行于探测器的射线接收区域并且垂直于待扫描对象的横断面，“轴向”可以为竖向。在单次螺旋扫描过程中，射源和探测器同样相对于待扫描对象转动，且射源和探测器之间的相对位置关系同样保持不变，但在转动过程中射源和探测器与待扫描对象在轴向上的距离会发生变化。
每次扫描均对应一个扫描层。N次环形扫描和M次螺旋扫描共对应有N+M个扫描层。由于每次扫描时射源和探测器在轴向上的位置均不同，因此各扫描层轴向位置的也不同。扫描层的轴向位置指的是扫描层在轴向上的位置。环形扫描的扫描层简称环形扫描层，环形扫描层的轴向位置可以为环形扫描的转动平面在轴向上的位置。螺旋扫描的扫描层简称螺旋扫描层，螺旋扫描层的轴向位置可以为扫描轨迹在轴向上的最低点和最高点之间的任意位置（例如中间位置），或者为扫描轨迹在轴向上的起始点和结束点的中点位置，或者为扫描轨迹在轴向上的其他位置。
每个螺旋扫描层均位于两个环形扫描层之间。假设N=4，M=2，所有扫描层在轴向上的排序依次可以为：环形扫描层L1、螺旋扫描层L2、环形扫描层L3、环形扫描层L4、螺旋扫描层L5、环形扫描层L6。可以理解的是，由于环形扫描层L3和环形扫描层L4之间未设有螺旋扫描层，因此L3和L4之间的距离需要设置的较小，以避免导致锥角缺失。
在利用反投影重建算法对投影数据进行重建的过程中，需要对投影图像进行反向投影。反投影是针对三维目标空间中的每一个体素，计算投影图像对每个体素的投影值（成像贡献），并将该投影值加到CT三维体素阵列中。本实施方式中对待扫描对象进行扫描次数为多次，因此在同一个角度会有多条射线穿透同一个体素，该多条射线对应于同一扫描角度下的不同次扫描。由此，在进行反投影时需要对投影图像进行加权。通过对投影图像进行加权，来对上述多条射线进行归一化加权，使得空间中每一点的反投影能量一致，去掉了多个投影图像带来的数据冗余（多余的照射能量），从而使每个扫描角度下对同一个体素仅有一条射线穿透。
加权的方式可以采用以下两种方式中的任一种。方式一，在得到两组或两组以上的投影图像之后，其中的一些投影图像为同一扫描角度下拍摄的投影图像，对同一扫描角度下的多个投影图像进行反投影加权，得到加权后的投影数据。方式二，在每次扫描的过程中，每当拍摄得到一张投影图像，则利用该投影图像进行反投影加权，得到加权后的投影数据。通过方式一得到的加权后投影数据与通过方式二得到的加权后投影数据是相等的。
在得到加权后的投影数据之后，可以按采用FDK（Feldkamp-Davis-Kress）重建算法，得到待扫描对象的三维CT图像数据。在采用FDK算法时，在反投影之前形成初始的三维体素数据，此时每个体素值均为零。在完成反投影加权并得到加权后的投影数据之后，即可得到三维体素数据中的实际体素值，也就完成了重建，得到了三维CT图像数据。
示例性地，在上述多次扫描的每次扫描过程中，可以通过控制扫描装置绕待扫描对象进行转动来改变扫描角度。待扫描对象的头部可以通过固定装置（例如头夹）进行位置固定。扫描装置包括射源和探测器，在扫描过程中，待扫描对象位于射源和探测器之间，射源和探测器可以通过呈U型的连接臂相连接并绕旋转中心进行转动，每转动一定角度则形成一个新的扫描角度并进行一次拍摄。扫描装置还可以包括升降装置，通过控制升降装置和连接臂同步旋转来实现射源和探测器的螺旋升降。
示例性地，在上述多次扫描中的每次扫描过程中，扫描装置的转动半径可以相同。N次环形扫描和M次螺旋扫描的过程中，射源与旋转中心之间的距离不变，探测器与旋转中心之间的距离不变。
示例性地，对于上述多次扫描中的每次扫描，从开始发出射线启动本次扫描至停止发出射线结束本次扫描，扫描装置转动的角度可以小于等于360度。如果探测器偏置，则扫描装置的转动角度为360°；否则扫描装置的转动角度为180°+φ，φ的角度值较小，例如为一个锐角，φ的具体取值依据射源和探测器之间的位置关系进行设置。
示例性地，在进行环形扫描的过程中，扫描装置的轴向位置保持不变，在进行螺旋扫描的过程中，扫描装置的轴向位置可以沿轴向单向变化。单向变化指的是在轴向上仅沿一个方向进行移动，例如射源和探测器在每次螺旋扫描过程中仅沿轴向进行同步上升，或在每次螺旋扫描过程中仅沿轴向进行同步下降。
示例性地，M可以等于N-1，环形扫描的扫描层和螺旋扫描的扫描层在轴向上可以交替分布。例如，N=3，M=2，所有扫描层在轴向上的排序依次可以为：环形扫描层L1、螺旋扫描层L2、环形扫描层L3、螺旋扫描层L4、环形扫描层L5。示例性地，M可以等于1。此时N=2，所有扫描层在轴向上的排序依次为：环形扫描层L1、螺旋扫描层L2、环形扫描层L3。
示例性地，在对待扫描对象进行多次扫描时，按每次扫描的扫描层在轴向上的位置分布对待扫描对象进行依序扫描。假设N=2，M=1，则在开始进行上述多次扫描时，可以是先控制扫描装置在轴向位置K1处水平转动从而进行第一次环形扫描，第一次环形扫描对应环形扫描层L1，扫描装置的转动角度可以为360度。在第一次环形扫描完成后，控制扫描装置从当前位置开始螺旋上升从而进行第一次螺旋扫描，第一次螺旋扫描对应螺旋扫描层L2，扫描装置的转动角度可以为360度，扫描装置在轴向上的位置从K1处开始上升。在第一次螺旋扫描完成后，扫描装置在轴向上的位置上升至K2处。控制扫描装置在轴向位置K2处水平转动从而进行第二次环形扫描，第二次环形扫描对应环形扫描层L3，扫描装置的转动角度为360度。
可以理解的是，若N>2，则按上述过程依次类推直至完成所有扫描过程。
在进行投影图像的加权时，可以是在得到所有扫描的投影数据之后对投影数据进行加权，也可以是在未完成所有扫描时即开始利用已得到的投影数据进行加权。
对于环形扫描来说，若扫描装置的转动角度小于360度，则可以在完成本次环形扫描之后，直接从当前完成本次环形扫描时的位置直接开始下一次的螺旋扫描，也可以是从当前完成本次环形扫描时的位置转动到一个默认位置，从当前完成本次环形扫描时的位置转动到默认位置的过程中不进行拍摄，且默认位置可以是本次环形扫描的起始位置。然后从默认位置开始进行下一次的螺旋扫描。
对于螺旋扫描来说，若扫描装置的转动角度小于360度，则可以在完成本次螺旋扫描之后，直接从当前完成本次螺旋扫描时的位置直接开始下一次的环形扫描，也可以是水平转动到一个默认位置，从当前完成本次螺旋扫描时的位置转动到默认位置的过程中不进行拍摄。然后从默认位置开始进行下一次的环形扫描。
图2是根据本发明的一个实施方式的对投影图像进行加权的流程示意图。参阅图2，步骤S200中，在得到至少两组投影图像之后对同一扫描角度下的多个投影图像进行反投影加权的方式可以包括步骤S201。
S201，按扫描次序将与螺旋扫描相邻的两次环形扫描分别作为第一环形扫描和第二环形扫描，对于第二环形扫描中的每个扫描角度，在得到当前扫描角度下第二环形扫描的投影图像时，依据螺旋扫描、第一环形扫描和第二环形扫描在当前扫描角度下的投影图像进行投影图像的反投影加权。
步骤S201对应于上述两种加权方式中的加权方式一。第二环形扫描在扫描次序上位于第一环形扫描之后。在得到第一环形扫描和螺旋扫描的扫描结果之后，在开展第二环形扫描的过程中开始进行反投影加权，通过采用这种延迟重建处理的方式来减少反投影加权的次数，降低重建过程的整体运算量和运算资源占用时间。
以N=3、M=2为例，按三个扫描层在轴向上的位置分布，先进行第一次环形扫描（对应上述第一环形扫描），然后进行螺旋扫描，最后进行第二次环形扫描（对应上述第二环形扫描）。螺旋扫描时扫描装置螺旋上升。在得到螺旋扫描和第一环形扫描的投影图像之后，开始进行第二次环形扫描。假设第二次环形扫描共设置有Q个扫描角度，每当扫描装置在当前扫描角度进行拍摄并得到投影图像时，就立即开始进行投影图像的反投影加权，同时开始控制扫描装置转动至下一扫描角度，然后开始拍摄下一扫描角度的投影图像，依次类推，直至完成Q个扫描角度的拍摄。
在一次螺旋扫描和相邻的两次环形扫描形成的一个扫描组中，在进行扫描组中的最后一次扫描（即第二环形扫描）的同时进行本扫描组的投影图像反投影加权，减少了运算资源的耗用量和资源占用时间。
在N=2、M=1时，对待扫描对象进行的上述多次扫描相当于一个扫描组。在N>2、M=N-1时，对待扫描对象进行的上述多次扫描相当于多个扫描组。多个扫描组之间可以共用同一个环形扫描。例如N=3、M=2时共有两个扫描组，第一个扫描组的最后一次扫描（第二环形扫描）即为第二个扫描组的第一次扫描（第一环形扫描）。此时，可以共进行两次对投影图像的反投影加权，第一次发生于第一个扫描组的第二环形扫描过程中，反投影加权的对象包括第一扫描组的第一环形扫描投影图像、螺旋扫描投影图像和第二环形扫描投影图像；第二次发生于第二个扫描组的第二环形扫描过程中，反投影加权的对象包括第二扫描组的第一环形扫描投影图像、螺旋扫描投影图像和第二环形扫描投影图像。
示例性地，在进行螺旋扫描和第一环形扫描时，可以对得到的螺旋扫描和第一环形扫描的投影图像进行缓存。每当得到一个螺旋扫描的投影图像时，以及每当得到一个第一环形扫描的投影图像时，均对投影图像进行缓存，投影图像与拍摄时的扫描角度/序号相关联。在进行反投影加权时，从缓存中读取与第二环形扫描的当前扫描角度相同的投影图像进行反投影加权。
图3是根据本发明的另一个实施方式的对投影图像进行加权的流程示意图。参阅图3，步骤S201可以包括步骤S203、步骤S205和步骤S207。
S203，对当前扫描角度下的第一环形扫描和螺旋扫描的投影图像进行反投影加权，得到第一加权图像。
S205，对当前扫描角度下的螺旋扫描和第二环形扫描的投影图像进行反投影加权，得到第二加权图像。
S207，对螺旋扫描的投影图像取反，得到取反图像。
在按步骤S201来实施大视野CT成像方法时，首先进行第一环形扫描，在第一环形扫描的过程中，射源和探测器在第一位置进行水平转动并对待扫描对象进行拍摄，此时不进行反投影重建，仅将拍摄的到的投影图像进行缓存。
之后进行螺旋扫描，在螺旋扫描的过程中，射源和探测器从第一位置螺旋上升至第二位置，并在螺旋上升过程中对待扫描对象进行拍摄，此时不进行反投影重建，仅将拍摄的到的投影图像进行缓存。
最后进行第二环形扫描，在第二环形扫描的过程中，射源和探测器在第二位置进行水平转动并对待扫描对象进行拍摄，当射源和探测器转动到一个需要进行拍摄的扫描角度ω1时，射源和探测器进行拍摄并得到当前扫描角度下的投影图像C1，此时从缓存的投影图像中确定出在ω1角度下拍摄的第一环形扫描的投影图像A1和螺旋扫描的投影图像B1，然后对A1和B1进行反投影加权，以及对B1和C1进行反投影加权，以及生成B1的反值图像，B1的反值图像为-B1。通过反投影加权对两个投影图像进行融合，通过以上两次反投影加权的结果和反值图像，得到三维体素阵列在扫描角度ω1下的体素值。当射源和探测器转动到下一个需要进行拍摄的扫描角度ω2时，拍摄得到投影图像C2，并从缓存中确定出图像A2和B2并进行反投影加权和图像B2的取反。对于其他扫描角度依次类推，最终得到所有扫描角度下的加权后的投影数据，将这些数据作为实际体素值对三维体素阵列进行填充，得到三维CT图像数据。
可以理解的是，由于在步骤S203和步骤S205中进行反投影加权时，螺旋扫描的投影图像B1均作为加权的对象参与了加权，即图像B1进行了两次加权，因此对图像B1进行取反得到取反图像，取反图像中每个位置点的值与图像B1中相应位置点的值互为相反数。利用取反图像从体素中减去图像B1的多余贡献，使得每个投影图像对体素做出的成像贡献仅为一次。
图4是根据本发明的又一个实施方式的对投影图像进行加权的流程示意图。参阅图4，步骤S200中，在每次扫描的过程中对当前扫描角度下得到的投影图像进行反投影加权的方式可以包括步骤S211、步骤S213和步骤S215。
S211，对于本次扫描中的每个扫描角度，获取当前扫描角度下的投影图像作为当前投影图像。
S213，获取与本次扫描关联的扫描任务在当前扫描角度下的反投影几何参数，与本次扫描关联的扫描任务的扫描方式与本次扫描不同且扫描层与本次扫描的扫描层相邻，反投影几何参数预先依据扫描装置中组件之间的几何关系得到。
S215，依据反投影几何参数对当前投影图像和当前投影图像的零值图像进行反投影加权，得到加权图像。
步骤S211、步骤S213和步骤S215对应于上述两种加权方式中的加权方式二。由于在进行第一环形扫描时，还未进行后续的螺旋扫描，因此无法直接进行反投影加权。由于反投影是线性叠加的操作，因此可以将反投影加权线性分解到多个阶段去执行。具体可以利用零值图像代替真实扫描图像进行加权的分解。零值图像虽然参与加权，但实际贡献为零，仅仅起到辅助作用，能够将以此加权分解到两次运算上，使得运算过程分布至每次扫描中。由此，在每次扫描时均利用零值图像进行相应的反投影加权，减少了投影图像对缓存空间的占用，并减轻了对运算资源进行集中占用的情况。相比于加权方式一的集中式加权，加权方式二为分散式加权。
扫描方式包括螺旋扫描和环形扫描，螺旋扫描和环形扫描的扫描方式不同，第一环形扫描和第二环形扫描的扫描方式相同。反投影几何参数用于进行反投影加权计算，是反投影算法的输入。反投影几何参数可以包括射源到探测器的垂直距离，也可以包括射源到旋转中心的距离，也可以包括探测器相对于射源的偏置距离。由于扫描装置在扫描时的扫描方式、旋转角度、成像视野、射线锥角以及扫描装置中的射源和探测器之间的物理距离、几何关系、每一次扫描时的位置等等参数均是在实际开始进行扫描之前就预先配置好的，因此每一圈扫描的每个扫描角度下的反投影几何参数在实际开始进行扫描之前就已经能够算出来了。
零值图像与相应的投影图像具有相同的尺寸且图像中所有像素值均为零，因此无需实际存储每个点的像素值，节约了存储空间。
假设N=2且M=1，对于第一环形扫描来说，与其关联的扫描任务仅包括一个螺旋扫描任务。对于第二环形扫描来说同理。
在进行第一环形扫描时，当射源和探测器转动到一个需要进行拍摄的扫描角度ω1时，射源和探测器进行拍摄并得到当前扫描角度下的投影图像A1，此时图像A1为当前投影图像。依据图像A1算出在扫描角度ω1下的螺旋扫描的射源-探测器几何参数，作为螺旋扫描的反投影几何参数。然后依据图像A1和螺旋扫描的反投影几何参数对图像A1和图像A1的零值图像进行反投影加权。对于后续的其他扫描角度依次类推，得到各扫描角度下的图像A1和图像A1的零值图像的加权图像。其中，图像A1的零值图像可以是在得到图像A1时立即依据图像A1构建得到的。对于第二环形扫描可依次类推。
示例性地，在与本次扫描关联的扫描任务有多个时，分别获取与本次扫描关联的各扫描任务在当前扫描角度下的反投影几何参数，分别依据相应的反投影几何参数对当前投影图像和当前投影图像的零值图像进行反投影加权，得到加权图像。
以螺旋扫描为例进行说明。假设N=2且M=1，对于螺旋扫描来说，与其关联的扫描任务包括第一环形扫描和第二环形扫描。
在进行螺旋扫描时，当射源和探测器转动到一个需要进行拍摄的扫描角度ω1时，射源和探测器进行拍摄并得到当前扫描角度下的投影图像B1，此时图像B1为当前投影图像。依据图像B1算出在扫描角度ω1下的第一环形扫描的射源-探测器几何参数作为第一环形扫描的反投影几何参数，以及算出在扫描角度ω1下的第二环形扫描的射源-探测器几何参数作为第二环形扫描的反投影几何参数。然后依据图像B1和第一环形扫描的反投影几何参数对图像B1和图像B1的零值图像进行反投影加权，以及依据图像B1和第二环形扫描的反投影几何参数对图像B1和图像B1的零值图像进行反投影加权。对于后续的其他扫描角度依次类推，得到各扫描角度下的图像B1和图像B1的零值图像的加权图像。
可以理解的是，在扫描角度ω1下，在采集到的图像B1时使用零值图像代替图像A1进行反投影加权，而在之前采集到的图像A1时使用零值图像代替图像B1进行反投影加权，实际上图像A1和图像B1均仅反投影了一次。
示例性地，在与本次扫描关联的扫描任务有多个时，在依据相应的反投影几何参数对当前投影图像和当前投影图像的零值图像进行反投影加权时，还对本次扫描的投影图像取反，得到取反图像。
在进行螺旋扫描时，在依据图像B1和图像B1的零值图像进行反投影加权时，还对图像B1进行取反。由于在进行螺旋扫描时，图像B1作为加权的对象参与了两次加权，因此利用取反图像从体素中减去图像B1的多余贡献，使得每个投影图像对体素做出的成像贡献仅为一次。
示例性地，在步骤S200中，对投影图像进行反投影加权的方式可以包括以待进行反投影加权的两个图像对应的两次扫描过程中在相应扫描角度下均在射线接收区域中存在投影点的空间点为第一空间点，对于每个第一空间点，依据第一空间点在两个图像中的投影点位置以及射线接收区域的高度计算第一空间点的反投影值，两个图像中的其中一个图像为投影图像，另一个图像为投影图像或零值图像。
对于空间中的一个点P，如果点P同时在多个不同次扫描的投影图像中存在投影，则说明存在数据冗余，通过加权来去掉数据冗余，从而使每个扫描角度下对同一个体素仅有一条射线穿透。
在采用方式一进行加权时，进行加权的两个图像均为投影图像，例如一个是环形扫描的投影图像，另一个是螺旋扫描的投影图像。由于在进行反投影加权时，两个投影图像均已得到，因此在两次扫描过程中在相应的同一扫描角度下均在射线接收区域中存在投影点，就相当于在两个投影图像中均存在投影点。例如，点P在第一环形扫描和螺旋扫描时，在同一扫描角度下时，射线接收区域上均存在点P的投影点，则说明点P在该扫描角度下的投影图像A1和投影图像B1上均存在投影点。此时点P为第一空间点。
对于方式一来说，具体的加权方式可以是，获取第一空间点P在两个不同次扫描的投影图像中的投影点的位置坐标，以及获取探测器的射线接收区域高度，依据获取到的位置坐标和射线接收区域高度来计算第一空间点P的反投影值。其中，点P的投影点指的是射源发出的射线经过点P与探测器的射线接收区域相交的交点。射线接收区域为探测器接收射源发出的射线的探测面，探测面朝向扫描装置的旋转中心并竖直设置，探测面的高度为探测面在竖直方向上的长度。反投影值可以为投影图像经过滤波（斜坡滤波）后的灰度值。
在采用方式二进行加权时，进行加权的两个图像中一个是投影图像，例如是环形扫描的投影图像或螺旋扫描的投影图像，另一个是零值图像。零值图像不是进行实际扫描得到的图像，而是起到替代真实扫描图像的一个替代图像，但零值图像所替代的真实待扫描图像的反投影几何参数是能够在实际进行扫描之前预先计算得到的，只是因为还未实际进行扫描因此用零值图像进行替代。因此，虽然还未实际进行扫描，但由于扫描装置的几何关系已知，因此能够预先知道在还未发生的扫描过程中，在某一扫描角度下点P在射线接收区域上是否会存在投影点。
对于方式二来说，具体的加权方式与方式一类似，可以是获取第一空间点P在投影图像和零值图像中的投影点的位置坐标，以及获取探测器的射线接收区域高度，依据获取到的位置坐标和射线接收区域高度来计算第一空间点P的反投影值。
示例性地，上述两个图像包括第一图像A和第二图像B。图像A和图像B中至少有一个图像为投影图像。投影图像相当于一个二维矩阵。可以通过以下公式计算第一空间点的反投影值S：。
其中，A(ua,va)为第一空间点在第一图像A上的投影点的投影值，B(ub,vb)为第一空间点在第二图像B上的投影点的投影值，A(ua,va)和B(ub,vb)可以为灰度值。ua和va分别为第一空间点在第一图像A上的投影点的横坐标和纵坐标，ub和vb分别为所述第一空间点在所述第二图像B上的投影点的横坐标和纵坐标，H为射线接收区域分别为第一空间点在第二图像B上的投影点的横坐标和纵坐标。可以取探测器左上角为原点，向右的方向为u方向，向下的方向为v方向。H为射线接收区域的高度，也就是探测器的感应面的高度。
在采用方式一进行加权时，第一图像A和第一图像B均为投影图像。投影图像A的扫描次序可以先于投影图像B，例如投影图像A为第一环形扫描的投影图像，投影图像B为螺旋扫描的投影图像。
在采用方式二进行加权时，第一图像A可以为投影图像，第一图像B可以为零值图像。
图5是进行多次环形扫描有效视野的轴向纵切面示意图。参阅图5，其中情况(a)为两次环形扫描的有效视野相邻但未存在重合的情况，情况(b)为两次环形扫描的有效视野存在较多重合的情况，情况(c)为两次环形扫描的有效视野存在较少重合的情况。
由于锥束的影响，两次环形扫描有效视野是近似纺锤体的形状，即上成像边界和下成像边界是倾斜的。两个纺锤体拼接，就存在数据缺失的情况，该情况也称为锥角缺失。锥角缺失指的就是一些空间点在某些旋转角度下处于锥束之外(即探测器和射源组成的光锥外)的情况，即不满足在180度范围均有射线穿透的条件。锥角缺失会导致信息和能量缺失，空间点所缺失的照射角度越多，缺失的程度就越重。
F1为第一次环形扫描的有效视野，F2为第二次环形扫描的有效视野。在进行多次扫描时，先进行视野F1的扫描，然后控制扫描装置直线上升，然后再进行F2扫描。
对于情况(a)，扫描装置上升的距离较大，使得视野F1和视野F2之间存在较大范围的锥角缺失。若上升的距离设置的更大，则最终拼接的图像将在轴向上出现分裂。
对于情况(b)，扫描装置上升的距离较小，使得视野F1与视野F2之间的重合视野F3较大，消除了锥角缺失，但视野F1与视野F2之间的轴向距离较小，难以满足对轴向视野的需求，若要满足需求则需要进行次数较多的环形扫描，效率较低且运算量较大。
对于情况(c)，扫描装置上升的距离适中，使得视野F1与视野F2之间的重合视野F3较小，但同时也存在小范围的锥角缺失的区域F4。相比于情况(b)，虽然增加了轴向视野，但同时也出现了锥角缺失。
若仅采用螺旋扫描并进行螺旋锥束重建，则需要满足PI线条件（PI线是指在扫描螺旋轨道上间隔小于2π的点之间的连线），旋距一般设置为一个较小的数值，从而保证PI线都在锥束范围内。
图6是根据本发明的一个实施方式的补充锥角缺失的流程示意图。参阅图6，在对投影图像进行反投影加权时，步骤S200还可以包括步骤S209。
S209，以在进行反投影加权的两个图像中均未存在投影点的空间点为第二空间点，对于每个第二空间点，确定在轴向上与第二空间点最近的点作为替代投影点。
通过寻找替代投影点来填充锥角缺失，能够补充锥角缺失的能量，使得最终重建结果上，锥角缺失区域相对周围区域亮度上不会太暗。
对锥角缺失进行补充的方式有两种， 步骤S209为补充方式一。补充方式一发生于进行反投影加权的过程中。
在采用加权方式一进行加权并采用补充方式一进行锥角缺失补充时，在对当前扫描角度ω1下的第一环形扫描的第一投影图像A和螺旋扫描的第二投影图像B进行反投影加权时，对于空间中的一个点P，若点P在图像A和图像B上均有投影点，则计算反投影值S；若点P在图像A上和图像B上都没有投影点，则满足锥角缺失的条件，点P为锥角缺失范围的空间点。此时，点P对于图像A的投影点的纵坐标va<0或va>H。此时可以将投影点（位于图像之外）在纵向上的最近点作为点P在图像A上的投影点，也就是通过寻找替代投影点来填充点P在图像A上的投影点，从而解决锥角缺失的问题。
在采用加权方式二进行加权并采用补充方式一进行锥角缺失补充时，在对当前扫描角度ω1下的第一环形扫描的第一投影图像A和相应的零值图像B进行反投影加权时，若空间中的一个点P在图像A上和图像B上都没有投影点，则可以将投影点（位于图像之外）在纵向上的最近点作为点P在图像A上的投影点，同样能够解决锥角缺失的问题。
替代投影点的ua值不变，va可以设置为：如果va<0，则使va=0；如果va>H，则设置va=H。H为射线接收区域的高度。点P的反投影值也为替代投影点的反投影值。此时替代投影点能够落入图像A上。对于图像B以及空间中其他点同理。反投影加权的执行和锥角缺失的补充是一起进行的，在步骤S300得到待扫描对象的体数据时，也就完成了对所有锥角缺失的补充。
可以理解的是，图5中的锥角缺失是最终重建结果的缺失形状。在反投影阶段，锥角缺失表现在缺角空间上一点P在探测器上投影超出探测器高度范围（实际就是投影缺失），而这部分投影缺失的点最终表现到三维空间上时位于两侧。
图7是根据本发明的另一个实施方式的补充锥角缺失的流程示意图。参阅图7，大视野CT成像方法M10还可以包括步骤S401、步骤S403、步骤S405和步骤S407。
S401，仿真投影步骤，按螺旋扫描的每个扫描角度对体数据进行仿真投影，得到仿真图像，投影图像的区域范围包含于仿真图像的区域范围，且仿真图像的高度大于投影图像的高度；
S403，利用相应扫描角度下的投影图像对仿真图像中与投影图像相重叠的区域进行替代；
S405，依据替代后的仿真图像和在扫描次序上与螺旋扫描相邻的环形扫描的投影图像进行重建，得到新的体数据；以及
S407，将新的体数据代入仿真投影步骤，直至满足预设要求。
步骤S401至步骤S407为对锥角缺失进行补充的补充方式二，补充方式二发生于步骤S300之后。在实施大视野CT成像方法M10时，对补充方式二和补充方式一可以均进行实施，即在投影过程中实施补充方式一并在重建之后实施补充方式二，也可以在整个成像方法的实施过程中仅执行其中一种补充方式。
补充方式二利用螺旋扫描的扫描结果来补充锥角缺失的扫描角度，从而使得空间中原本在环形扫描的投影图像中均不满足180度范围射线照射的点得到射线补充，满足了180度范围射线照射的要求，对锥角缺失进行了补充，并且相比于利用最近点进行插值替代的方式来说，减少了信息丢失。
仿真投影指的是在计算机或具有仿真运算能力的设备中，以重建结果（体数据）表征的模型作为虚拟的待扫描对象进行虚拟扫描，得到的数据为仿真投影图像，简称仿真图像。对真实扫描图像进行重建得到的重建结果称为原始重建结果，由于原始重建结果的体数据中存在锥角缺失的情况，因此在仿真投影过程中，虚拟的射线接收区域要大于真实扫描时探测器的射线接收区域，至少在高度上要大于真实扫描时的射线接收区域，而在长度上可以大于或等于真实扫描时的射线接收区域，因此得到的仿真投影图像相比于真实投影图像来说至少在纵向上能够覆盖更大的范围，这能够使得在同一扫描角度下对重建结果进行一次仿真投影得到的投影图像的信息量多于对待扫描对象进行一次真实投影得到的投影图像的信息量。
在原始重建结果中虽然存在锥角缺失，但锥角缺失的区域并非无任何数据信息，而是数据信息不全，例如锥角缺失区域的空间点虽然未在180度范围均有射线穿透，但也会在一些较小的角度范围内有射线穿透，但因角度范围小而导致信息缺失情况严重从而形成伪影。利用更大的射线接收区域进行仿真投影使得能够采集到的数据信息更为丰富，锥角缺失区域的空间点被射线穿透的角度范围会更大一些，因此能够对一些射线的投影数据起到补充作用，从而起到减轻伪影情况的作用。
以N=2且M=1为例，按照步骤S100、步骤S200和步骤S300进行CT重建，得到重建结果数据（三维投影图像）。此时重建结果数据存在一定程度的锥角缺失。针对螺旋扫描时的每一个投影视角，利用重建结果数据进行仿真投影，得到仿真图像。仿真图像是一个完整图像，其尺寸大于相应扫描角度下的投影图像。同一扫描角度下真实投影图像的区域范围对应于仿真投影图的中间位置的区域范围。之后将仿真投影的仿真图像和相同扫描角度下的原始真实投影图像进行融合。因为仿真图像完全覆盖原始真实投影图像，因此将仿真图像中的两者重叠区域直接替换为原始真实投影图像即可。这样，融合后的投影图像具有更大的纵向视野覆盖范围，即保留了数据内容准确的真实投影图像，又保留了替代前的仿真图像中形成的轴向扩展内容，使得替代后的仿真图像可以完全代表实际投影图的数据，并且扩展了上下边界。
使用融合后的仿真图像配合第一环形扫描和第二环形扫描的真实投影图像进行再次重建，得到新的重建结果。将新的重建结果代入仿真投影步骤再次进行仿真投影，并再次得到各扫描角度的仿真图像，然后进行重叠区域的替代和重建，如此进行循环迭代，直至满足预设要求，从而可以很好地补充缺角。其中，预设要求可以是迭代次数达到设定次数，或者新得到的仿真图像的高度达到预设高度阈值，或者其他参数达到相应的预设阈值。
图8是根据本发明的一个实施方式的采用处理系统的硬件实现方式的大视野CT成像装置的示意图。参阅图8，本实施方式的大视野CT成像装置1000可以包括存储器1300和处理器1200。存储器1300存储执行指令，处理器1200执行存储器1300存储的执行指令，使得处理器1200执行上述任一实施方式的大视野CT成像方法。
该装置1000可以包括执行上述流程图中各个或几个步骤的相应模块。因此，可以由相应模块执行上述流程图中的每个步骤或几个步骤，并且该装置可以包括这些模块中的一个或多个模块。模块可以是专门被配置为执行相应步骤的一个或多个硬件模块、或者由被配置为执行相应步骤的处理器来实现、或者存储在计算机可读介质内用于由处理器来实现、或者通过某种组合来实现。
例如，大视野CT成像装置1000可以包括扫描模块1002、反投影加权模块1004和体数据生成模块1006。
扫描模块1002用于对待扫描对象进行多次扫描，每次扫描得到一组投影图像，多次扫描包括N次环形扫描和M次螺旋扫描，N≥2，N>M≥1，多次扫描分别对应轴向位置不同的扫描层，每个螺旋扫描的扫描层仅与环形扫描的扫描层相邻。
反投影加权模块1004用于在得到至少两组投影图像之后对同一扫描角度下的多个投影图像进行反投影加权，或在每次扫描的过程中对当前扫描角度下得到的投影图像进行反投影加权，得到加权后的投影数据，至少两组投影图像包括轴向位置相邻的一次环形扫描和一次螺旋扫描的投影图像。
体数据生成模块1006用于依据加权后的投影数据得到待扫描对象的体数据。
需要说明的是，本实施方式的大视野CT成像装置1000中未披露的细节，可参照本发明提出的上述实施方式的大视野CT成像方法M10中所披露的细节，此处不再赘述。
该硬件结构可以利用总线架构来实现。总线架构可以包括任何数量的互连总线和桥接器，这取决于硬件的特定应用和总体设计约束。总线1100将包括一个或多个处理器1200、存储器1300和/或硬件模块的各种电路连接到一起。总线1100还可以将诸如外围设备、电压调节器、功率管理电路、外部天线等的各种其他电路1400连接。
总线1100可以是工业标准体系结构(ISA，Industry Standard Architecture)总线、外部设备互连(PCI，Peripheral Component)总线或扩展工业标准体系结构(EISA，Extended Industry Standard Component)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，该图中仅用一条连接线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施方式所属技术领域的技术人员所理解。处理器执行上文所描述的各个方法和处理。例如，本发明中的方法实施方式可以被实现为软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储器。在一些实施方式中，软件程序的部分或者全部可以经由存储器和/或通信接口而被载入和/或安装。当软件程序加载到存储器并由处理器执行时，可以执行上文描述的方法中的一个或多个步骤。备选地，在其他实施方式中，处理器可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行上述方法之一。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，可以具体实现在任何可读存储介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施方式方法的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，该程序可以存储于一种可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施方式的步骤之一或其组合。该存储介质可以是易失性/非易失性存储介质。
此外，在本发明各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个可读存储介质中。存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
本发明还提供了一种可读存储介质，可读存储介质中存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现上述实施方式的大视野CT成像方法。
就本说明书而言，“可读存储介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。可读存储介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式只读存储器(CDROM)。另外，可读存储介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在存储器中。
本公开还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，所述计算机程序/指令被处理器执行时实现上述任一实施方式的大视野CT成像方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式/方式”、“一些实施方式/方式”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施方式/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须是相同的实施方式/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施方式/方式或示例以及不同实施方式/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种大视野CT成像方法，其特征在于，包括：
对待扫描对象进行多次扫描，每次扫描得到一组投影图像，所述多次扫描包括N次环形扫描和M次螺旋扫描，N≥2，N>M≥1，所述多次扫描分别对应轴向位置不同的扫描层，每个所述螺旋扫描的扫描层仅与所述环形扫描的扫描层相邻；
在得到至少两组投影图像之后对同一扫描角度下的多个投影图像进行反投影加权，或在每次扫描的过程中对当前扫描角度下得到的投影图像进行反投影加权，得到加权后的投影数据，所述至少两组投影图像包括轴向位置相邻的一次环形扫描和一次螺旋扫描的投影图像；以及
依据加权后的投影数据得到所述待扫描对象的体数据；其中，
对投影图像进行反投影加权的方式包括：以待进行反投影加权的两个图像对应的两次扫描过程中在相应扫描角度下均在射线接收区域中存在投影点的空间点为第一空间点，对于每个所述第一空间点，依据所述第一空间点在所述两个图像中的投影点位置以及射线接收区域的高度计算所述第一空间点的反投影值，所述两个图像中的其中一个图像为投影图像，另一个图像为投影图像或零值图像，所述两个图像包括第一图像A和第二图像B，通过以下公式计算所述第一空间点的反投影值S：，其中，A(u a ,v a )为所述第一空间点在所述第一图像A上的投影点的投影值，B(u b ,v b )为所述第一空间点在所述第二图像B上的投影点的投影值，u a 和v a 分别为所述第一空间点在所述第一图像A上的投影点的横坐标和纵坐标，u b 和v b 分别为所述第一空间点在所述第二图像B上的投影点的横坐标和纵坐标，H为射线接收区域的高度。
2.根据权利要求1所述的大视野CT成像方法，其特征在于，在所述多次扫描的每次扫描过程中，通过控制扫描装置绕所述待扫描对象进行转动来改变扫描角度。
3.根据权利要求1所述的大视野CT成像方法，其特征在于，在进行所述环形扫描的过程中，扫描装置的轴向位置保持不变，在进行所述螺旋扫描的过程中，所述扫描装置的轴向位置沿轴向单向变化。
4.根据权利要求1所述的大视野CT成像方法，其特征在于，M=N-1，所述环形扫描的扫描层和所述螺旋扫描的扫描层在轴向上交替分布。
5.根据权利要求4所述的大视野CT成像方法，其特征在于，M=1。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的大视野CT成像方法，其特征在于，在对待扫描对象进行多次扫描时，按每次扫描的扫描层在轴向上的位置分布对待扫描对象进行依序扫描。
7.根据权利要求6所述的大视野CT成像方法，其特征在于，在得到至少两组投影图像之后对同一扫描角度下的多个投影图像进行反投影加权，包括：
按扫描次序将与所述螺旋扫描相邻的两次环形扫描分别作为第一环形扫描和第二环形扫描，对于所述第二环形扫描中的每个扫描角度，在得到当前扫描角度下所述第二环形扫描的投影图像时，依据所述螺旋扫描、所述第一环形扫描和所述第二环形扫描在所述当前扫描角度下的投影图像进行投影图像的反投影加权。
8.根据权利要求7所述的大视野CT成像方法，其特征在于，在进行所述螺旋扫描和所述第一环形扫描时，对得到的所述螺旋扫描和所述第一环形扫描的投影图像进行缓存。
9.根据权利要求7所述的大视野CT成像方法，其特征在于，依据所述螺旋扫描、所述第一环形扫描和所述第二环形扫描在所述当前扫描角度下的投影图像进行投影图像的反投影加权，得到加权后的投影数据，包括：
对所述当前扫描角度下的所述第一环形扫描和所述螺旋扫描的投影图像进行反投影加权，得到第一加权图像；
对所述当前扫描角度下的所述螺旋扫描和所述第二环形扫描的投影图像进行反投影加权，得到第二加权图像；以及
对所述螺旋扫描的投影图像取反，得到取反图像。
10.根据权利要求6所述的大视野CT成像方法，其特征在于，在每次扫描的过程中对当前扫描角度下得到的投影图像进行反投影加权，包括：
对于本次扫描中的每个扫描角度，获取当前扫描角度下的投影图像作为当前投影图像；
获取与本次扫描关联的扫描任务在当前扫描角度下的反投影几何参数，与本次扫描关联的扫描任务的扫描方式与本次扫描不同且扫描层与本次扫描的扫描层相邻，所述反投影几何参数预先依据扫描装置中组件之间的几何关系得到；以及
依据所述反投影几何参数对所述当前投影图像和所述当前投影图像的零值图像进行反投影加权，得到加权图像。
11.根据权利要求10所述的大视野CT成像方法，其特征在于，在与本次扫描关联的扫描任务有多个时，分别获取与本次扫描关联的各扫描任务在当前扫描角度下的反投影几何参数，分别依据相应的反投影几何参数对所述当前投影图像和所述当前投影图像的零值图像进行反投影加权，得到加权图像。
12.根据权利要求11所述的大视野CT成像方法，其特征在于，在与本次扫描关联的扫描任务有多个时，在依据相应的反投影几何参数对所述当前投影图像和所述当前投影图像的零值图像进行反投影加权时，还对本次扫描的投影图像取反，得到取反图像。
13.根据权利要求1、7-12中任一项所述的大视野CT成像方法，其特征在于，在对投影图像进行反投影加权时，所述大视野CT成像方法还包括：
以在进行反投影加权的两个图像中均未存在投影点的空间点为第二空间点，对于每个所述第二空间点，确定在轴向上与所述第二空间点最近的点作为替代投影点。
14.根据权利要求1所述的大视野CT成像方法，其特征在于，在得到所述待扫描对象的体数据之后，所述大视野CT成像方法还包括：
仿真投影步骤，按所述螺旋扫描的每个扫描角度对所述体数据进行仿真投影，得到仿真图像，所述投影图像的区域范围包含于所述仿真图像的区域范围，且所述仿真图像的高度大于所述投影图像的高度；
利用相应扫描角度下的投影图像对所述仿真图像中与投影图像相重叠的区域进行替代；
依据替代后的仿真图像和在扫描次序上与所述螺旋扫描相邻的环形扫描的投影图像进行重建，得到新的体数据；以及
将所述新的体数据代入所述仿真投影步骤，直至满足预设要求。
15.一种大视野CT成像装置，其特征在于，包括：
存储器，所述存储器存储执行指令；以及
处理器，所述处理器执行所述存储器存储的执行指令，使得所述处理器执行如权利要求1至14中任一项所述的大视野CT成像方法。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117838169A (zh) * 2024-03-08 2024-04-09 江苏一影医疗设备有限公司 一种基于站立位cbct的成像方法、系统和设备

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0969414A2 (en) * 1998-07-01 2000-01-05 General Electric Company Computerized tomographic multi-frame image reconstruction method and apparatus for helical scanning
CN1336811A (zh) * 1997-10-10 2002-02-20 模拟技术公司 计算层析扫描目标探测
US6459756B1 (en) * 2001-10-30 2002-10-01 Siemens Corporate Research, Inc. System and method for providing normalization correction for image reconstruction in a reduced pitch spiral scan cone beam computed tomography imaging system
JP2007114164A (ja) * 2005-10-24 2007-05-10 Shimadzu Corp コンピュータ断層撮影方法
CN101023874A (zh) * 2005-12-05 2007-08-29 Ge医疗系统环球技术有限公司 X射线ct成像方法和x射线ct装置
CN101398397A (zh) * 2007-09-30 2009-04-01 首都师范大学 多次扫描模式的ct成像方法
CN102113893A (zh) * 2009-12-30 2011-07-06 东软飞利浦医疗设备系统有限责任公司 多层螺旋ct扫描中射线过滤装置的动态调整方法
US8031828B1 (en) * 2010-04-30 2011-10-04 General Electric Company Method and apparatus for computed tomography
CN102727188A (zh) * 2012-07-26 2012-10-17 中国科学院自动化研究所 一种基于拼合螺旋扫描方式的光学投影断层成像方法
CN103340651A (zh) * 2013-07-15 2013-10-09 汕头市超声仪器研究所有限公司 一种机械螺旋扫描超声成像方法
CN103679768A (zh) * 2012-09-24 2014-03-26 西门子公司 以加权反投影重建ct图像数据的方法、计算单元和系统
CN105973917A (zh) * 2016-06-29 2016-09-28 中国人民解放军信息工程大学 X射线ct转台单侧两次螺旋扫描单层重排重建方法
CN111489408A (zh) * 2020-04-21 2020-08-04 赛诺威盛科技（北京）有限公司 基于重叠3d半扫描数据的ct图像重建方法及装置、终端
CN113397521A (zh) * 2021-06-15 2021-09-17 中国科学院自动化研究所 螺旋扫描磁粒子投影断层成像方法、系统、设备
CN116206007A (zh) * 2023-03-22 2023-06-02 北京朗视仪器股份有限公司 一种cbct图像截断伪影抑制方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7359478B2 (en) * 2004-11-18 2008-04-15 Toshiba Medical Systems Corporation Method for restoring truncated helical cone-beam computed tomography data

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1336811A (zh) * 1997-10-10 2002-02-20 模拟技术公司 计算层析扫描目标探测
EP0969414A2 (en) * 1998-07-01 2000-01-05 General Electric Company Computerized tomographic multi-frame image reconstruction method and apparatus for helical scanning
US6459756B1 (en) * 2001-10-30 2002-10-01 Siemens Corporate Research, Inc. System and method for providing normalization correction for image reconstruction in a reduced pitch spiral scan cone beam computed tomography imaging system
JP2007114164A (ja) * 2005-10-24 2007-05-10 Shimadzu Corp コンピュータ断層撮影方法
CN101023874A (zh) * 2005-12-05 2007-08-29 Ge医疗系统环球技术有限公司 X射线ct成像方法和x射线ct装置
CN101398397A (zh) * 2007-09-30 2009-04-01 首都师范大学 多次扫描模式的ct成像方法
CN102113893A (zh) * 2009-12-30 2011-07-06 东软飞利浦医疗设备系统有限责任公司 多层螺旋ct扫描中射线过滤装置的动态调整方法
US8031828B1 (en) * 2010-04-30 2011-10-04 General Electric Company Method and apparatus for computed tomography
CN102727188A (zh) * 2012-07-26 2012-10-17 中国科学院自动化研究所 一种基于拼合螺旋扫描方式的光学投影断层成像方法
CN103679768A (zh) * 2012-09-24 2014-03-26 西门子公司 以加权反投影重建ct图像数据的方法、计算单元和系统
CN103340651A (zh) * 2013-07-15 2013-10-09 汕头市超声仪器研究所有限公司 一种机械螺旋扫描超声成像方法
CN105973917A (zh) * 2016-06-29 2016-09-28 中国人民解放军信息工程大学 X射线ct转台单侧两次螺旋扫描单层重排重建方法
CN111489408A (zh) * 2020-04-21 2020-08-04 赛诺威盛科技（北京）有限公司 基于重叠3d半扫描数据的ct图像重建方法及装置、终端
CN113397521A (zh) * 2021-06-15 2021-09-17 中国科学院自动化研究所 螺旋扫描磁粒子投影断层成像方法、系统、设备
CN116206007A (zh) * 2023-03-22 2023-06-02 北京朗视仪器股份有限公司 一种cbct图像截断伪影抑制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
X射线CT转台单侧两次螺旋扫描单层重排重建算法;李磊;韩玉;席晓琦;王林元;闫镔;包尚联;;光学学报(第09期);350-358 *

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