CN117953095B - Ct数据处理方法、电子设备及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及图像处理技术领域，具体提供了一种CT数据处理方法、电子设备及可读存储介质，该方法首先对多种不同扫描角度范围中每种扫描角度范围对应的第一扫描数据进行重建得到CT图像，其中多种不同扫描角度范围的第一扫描数据所对应的CT图像包括参考图像和待配准图像，然后通过图像配准确定待配准图像与参考图像之间的变换参数，之后依据变换参数及其对应的扫描角度范围确定重建校准参数，其中重建校准参数在应用于重建过程中时能够在至少部分扫描角度上对由被检体运动引起的成像变化进行至少部分地抵消，最后依据重建校准参数对预设角度范围的CT扫描数据进行重建得到目标CT图像，从而减少甚至消除CT图像中的运动伪影。

Description

CT数据处理方法、电子设备及可读存储介质

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及CT数据处理方法、电子设备及可读存储介质。

背景技术

在医学图像采集过程中，被检者可能会自主或非自主地进行运动，从而引起采集到的CT图像出现模糊或失真的情况，即CT图像中存在运动伪影。运动伪影的存在会影响医生对图像的查看，不利于医生准确判断被检者的身体情况。

目前常见的消除运动伪影的方式中，从硬件层面上来说，可以通过缩短扫描时间或增加放射源的旋转速度来消除运动伪影，但是这会导致图像质量有所下降，还可以使用多个射源来对被检者进行扫描，但这会增加设备的设计难度和成本。

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CT数据处理方法、装置、电子设备及可读存储介质。

本发明第一方面提出了一种CT数据处理方法，包括：在被检体的CT扫描数据中，对于多种不同扫描角度范围中每种扫描角度范围对应的第一扫描数据，对所述第一扫描数据进行重建得到CT图像，其中所述多种不同扫描角度范围的第一扫描数据所对应的所述CT图像包括参考图像和待配准图像；在得到所述参考图像之后，对于得到的至少部分的所述待配准图像，通过图像配准确定所述待配准图像与所述参考图像之间的变换参数，其中所述变换参数表征被检体在扫描过程中的运动特征；依据所述变换参数及其对应的扫描角度范围确定重建校准参数，其中所述重建校准参数在应用于重建过程中时能够在至少部分扫描角度上对由被检体运动引起的成像变化进行至少部分地抵消；以及依据所述重建校准参数对预设角度范围的所述CT扫描数据进行重建，得到目标CT图像。

根据本发明的一个实施方式，所述CT扫描数据通过对被检体进行完整一个圆周的CT扫描得到。

根据本发明的一个实施方式，部分或全部所述扫描角度范围的结束值与起始值的差值大于180度。

根据本发明的一个实施方式，所述差值为180度与预设角度之和，所述预设角度为射源与探测器之间的锥角。

根据本发明的一个实施方式，所述多种不同扫描角度范围满足以下至少一项条件：所述多种不同扫描角度范围中最小的所述起始值为0度；所述多种不同扫描角度范围中最大的所述结束值为360度；部分或全部的所述扫描角度范围的所述差值相同。

根据本发明的一个实施方式，所述多种不同扫描角度范围按起始值的从小到大进行排序得到的序列满足以下要求：两两扫描角度范围之间的起始值的差值均相同，且两两扫描角度范围之间的结束值的差值均相同。

根据本发明的一个实施方式，所述参考图像对应的所述扫描角度范围的起始值在所述多种不同扫描角度范围的起始值中最小。

根据本发明的一个实施方式，所述待配准图像为所述多种不同扫描角度范围对应的CT图像中除所述参考图像以外的其他CT图像。

根据本发明的一个实施方式，通过图像配准确定所述待配准图像与所述参考图像之间的变换参数，包括：依据所述待配准图像的图像特征和所述参考图像的图像特征确定所述待配准图像和所述参考图像之间的位置点映射关系；以及依据所述位置点映射关系计算所述待配准图像与所述参考图像之间的变换参数。

根据本发明的一个实施方式，所述待配准图像的图像特征和所述参考图像的图像特征均包括特征点的特征，所述特征点包括空间角点。

根据本发明的一个实施方式，所述空间角点仅包括所述CT图像中的可选空间角点中的部分空间角点。

根据本发明的一个实施方式，依据所述待配准图像的图像特征和所述参考图像的图像特征确定所述待配准图像和所述参考图像之间的位置点映射关系，包括：以所述参考图像和当前所述待配准图像中的其中一个CT图像为第一CT图像，以另一个CT图像为第二CT图像，获取所述第一CT图像的空间角点的位置坐标并作为第一位置；在所述第二CT图像中确定所述第一位置处的位置坐标并作为第二位置；从所述第二位置及其附近的位置点中确定与所述第一CT图像的空间角点相对应的位置点并作为所述第二CT图像的空间角点；以及依据所述第一CT图像的空间角点和所述第二CT图像的空间角点确定所述待配准图像和所述参考图像之间的位置点映射关系。

根据本发明的一个实施方式，所述变换参数包括平移参数和旋转参数。

根据本发明的一个实施方式，依据所述变换参数及其对应的扫描角度范围确定重建校准参数，包括：对于所述变换参数对应的部分或全部扫描角度范围，依据所述扫描角度范围确定所述变换参数在重建过程中对应的第一角度范围，所述第一角度范围包含于所述扫描角度范围，不同的所述变换参数对应的所述第一角度范围之间互不重叠；以及依据所述变换参数及其第一角度范围确定重建校准参数。

根据本发明的一个实施方式，所述第一角度范围仅包括所述扫描角度范围的中间点的角度值。

根据本发明的一个实施方式，依据所述变换参数及其第一角度范围确定重建校准参数，包括：依据部分或全部的所述变换参数及其第一角度范围对所述变换参数进行拟合和/或插值，得到变换参数曲线；以及依据所述变换参数曲线确定重建校准参数。

根据本发明的一个实施方式，以所有所述第一角度范围中最小的起始值为第一起始值，以所有所述第一角度范围中最大的结束值为第一结束值，得到的所述变换参数曲线中包括第一曲线段，所述第一曲线段的起点为所述第一起始值且终点为所述第一结束值，所述第一曲线段通过对所述变换参数进行拟合得到。

根据本发明的一个实施方式，得到的所述变换参数曲线中还包括第二曲线段，所述第二曲线段通过对所述变换参数进行插值得到，所述第二曲线段包括以下两个曲线段中的至少一个：以0度为起点且以所述第一起始值为终点的曲线段，以所述第一结束值为起点且以360度为终点的曲线段。

根据本发明的一个实施方式，所述预设角度范围包含所述变换参数曲线对应的角度范围。

本发明第二方面提出了一种CT数据处理装置，包括：第一重建模块，用于在被检体的CT扫描数据中，对于多种不同扫描角度范围中每种扫描角度范围对应的第一扫描数据，对所述第一扫描数据进行重建得到CT图像，其中所述多种不同扫描角度范围的第一扫描数据所对应的所述CT图像包括参考图像和待配准图像；图像配准模块，用于在得到所述参考图像之后，对于得到的至少部分的所述待配准图像，通过图像配准确定所述待配准图像与所述参考图像之间的变换参数，其中所述变换参数表征被检体在扫描过程中的运动特征；校准参数获取模块，用于依据所述变换参数及其对应的扫描角度范围确定重建校准参数，其中所述重建校准参数在应用于重建过程中时能够在至少部分扫描角度上对由被检体运动引起的成像变化进行至少部分地抵消；以及第二重建模块，用于依据所述重建校准参数对预设角度范围的所述CT扫描数据进行重建，得到目标CT图像。

本发明第三方面提出了一种电子设备，所述电子设备包括：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CT数据处理方法。

本发明第四方面提出了一种可读存储介质，所述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任一实施方式所述的CT数据处理方法。

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CT数据处理方法的流程示意图。

图2是根据本发明的一个实施方式的通过图像配准来确定变换参数的流程示意图。

图3是根据本发明的一个实施方式的确定待配准图像和参考图像之间的位置点映射关系的流程示意图。

图4是根据本发明的一个实施方式的通过变换参数确定重建校准参数的流程示意图。

图5是根据本发明的一个实施方式的通过变换参数曲线确定重建校准参数的流程示意图。

图6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CT数据处理装置的示意图。

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（Cone Beam CT，锥形束CT）的应用场景为例，参考附图描述本发明的CT数据处理方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。

图1是根据本发明的一个实施方式的CT数据处理方法的流程示意图。参阅图1，本发明提供了CT数据处理方法M10，本实施方式的CT数据处理方法M10可以包括以下步骤S100、步骤S200、步骤S300和步骤S400。

S100，在被检体的CT扫描数据中，对于多种不同扫描角度范围中每种扫描角度范围对应的第一扫描数据，对第一扫描数据进行重建得到CT图像。其中，多种不同扫描角度范围的第一扫描数据所对应的CT图像包括参考图像和待配准图像。

S200，在得到参考图像之后，对于得到的至少部分的待配准图像，通过图像配准确定待配准图像与参考图像之间的变换参数。其中，变换参数表征被检体在扫描过程中的运动特征。

S300，依据变换参数及其对应的扫描角度范围确定重建校准参数。其中，重建校准参数在应用于重建过程中时能够在至少部分扫描角度上对由被检体运动引起的成像变化进行至少部分地抵消。

S400，依据重建校准参数对预设角度范围的CT扫描数据进行重建，得到目标CT图像。

根据本发明的实施方式提出的CT数据处理方法，从被检体的CT扫描数据中选取出分别对应多种不同扫描角度范围的多组第一扫描数据，并重建出多个CT图像，将这些CT图像中的参考图像和待配准图像进行图像配准从而得出能够表征被检体运动情况的变换参数，然后利用变换参数生成相应扫描角度下的重建校准参数，之后开始对CT扫描数据进行再一次重建，并在本次重建的反投影过程中，通过重建校准参数来抵消和修正被检体的运动轨迹，从而减少甚至消除CT图像中的运动伪影，提升医生对图像的诊断准确性。另外，该CT数据处理方法实现了在算法层面进行伪影校正，这样既不会降低得到的CT图像的质量，也保证了较低的实施成本，不会增加设备的设计难度和成本。

在需要获取到被检体的CT图像时，可以先对被检体的CT扫描数据进行获取。在探测器零偏置的情况下，也就是射源在探测器上的投影点位于探测器水平方向的中间位置时，如果进行常规的CT扫描，则射源和探测器在扫描时的转动角度最低可以仅为(180+d)度，以下将该角度称为最小转动角度。其中d为射源到探测器的锥角，即在射源在水平面上分别与探测器中心位置和探测器侧边位置的连线之间的水平夹角。d通常不大于30度。本实施方式中由于需要进行多次CT重建，每次CT重建时使用的第一扫描数据的扫描角度范围均不低于(180+d)度，因此在对被检体进行CT扫描以获得CT扫描数据时，射源和探测器的转动角度可以明显大于最小转动角度。

上述多种不同扫描角度范围对应的第一扫描数据为对被检体进行单次CT扫描得到的扫描数据。例如对被检体进行270度的扫描得到单次CT扫描数据，上述多种扫描角度范围中的每种扫描角度范围对应的第一扫描数据，均是从该次CT扫描数据中按相应角度扫描范围进行选取得到。

CT扫描数据可以是通过对被检体进行完整一个圆周的CT扫描得到，也就是说在对被检体进行CT扫描时是进行360度的全角度扫描。可以理解的是，对被检体进行CT扫描时，射源和探测器的转动角度也可以小于360度，只要能够满足多个CT图像的重建并包含上述多种不同扫描角度范围即可。即上述多种不同扫描角度范围均包含于CT扫描数据对应的CT扫描的角度范围中。需要说明的是，上述多种不同扫描角度范围是可以调节和设置的，且设置的时机可以是在得到CT扫描数据之后，例如先对被检体进行全角度扫描，然后根据需求设定多种不同扫描角度范围，然后从CT扫描数据中选取出每种扫描角度范围对应的第一扫描数据。

部分或全部扫描角度范围的结束值与起始值的差值可以大于180度。示例性地，该差值可以为180度与预设角度之和，预设角度为射源与探测器之间的锥角。由于进行重建所需的扫描数据量要不低于上述最小转动角度所对应的扫描数据，因此第一扫描数据所对应的扫描角度范围也不低于上述最小转动角度。锥角即为上述的角度d。上述多种扫描角度范围中的每种扫描角度范围之间均可以互相重叠，并且每种扫描角度范围的起始值可以各不相同，结束值也可以各不相同。

上述多种不同扫描角度范围可以满足以下至少一项条件。条件1，上述多种不同扫描角度范围中最小的起始值为0度。条件2，上述多种不同扫描角度范围中最大的结束值为360度。条件3，部分或全部的扫描角度范围的差值相同。当三个条件全部满足并且条件3为全部的扫描角度范围的差值相同时，若设置d=30，即每种扫描角度范围的差值均为210度。上述多种不同扫描角度范围按起始值的从小到大进行排序得到的序列可以满足以下要求：两两扫描角度范围之间的起始值的差值均相同，且两两扫描角度范围之间的结束值的差值均相同。若该要求被满足，并假设起始值差值被设置为10度，则上述多种扫描角度范围可以为R1～R16共16个扫描角度范围，其中R1为0°～210°，R2为10°～220°，R3为20°～230°，R4为30°～240°，...，R14为130°～340°，R15为140°～350°，R16为150°～360°。R1～R16中，R1的起始值最小（0度），R16的结束值最大（360度）。

通过上述16个扫描角度范围从CT扫描数据中获取到相应的16个第一扫描数据，分别对这16个第一扫描数据进行重建得到P1～P16共16个CT图像。该16个CT图像中可以包括至少一个参考图像以及多个待配准图像。参考图像用于作为图像配准的参考和基准，每个待配准图像用于进行与参考图像之间的配准。

参考图像对应的扫描角度范围的起始值在上述多种不同扫描角度范围的起始值中可以最小。例如，参考图像可以仅设置有1个，并且该参考图像可以采用图像P1。可以理解的是，参考图像也可以采用对应的扫描角度范围的起始值为非最小值的CT图像，因此参考图像可以依据需求来进行选取。

待配准图像可以为上述多种不同扫描角度范围对应的CT图像中除参考图像以外的其他CT图像。例如，将P2～P16共15个CT图像均作为待配准图像。此时参考图像和待配准图像的数量分别为1个和15个。

在得到参考图像和待配准图像之后，可以开始进行两者之间的图像配准。可以理解的是，图像配准的执行可以是在得到所有CT图像后统一开始进行，也可以是在得到参考图像之后每得到一个待配准图像就开始进行该待配准图像的图像配准。

图2是根据本发明的一个实施方式的通过图像配准来确定变换参数的流程示意图。参阅图2，步骤S200中，通过图像配准确定待配准图像与参考图像之间的变换参数的方式可以包括以下步骤S210和步骤S220。

S210，依据待配准图像的图像特征和参考图像的图像特征确定待配准图像和参考图像之间的位置点映射关系。

S220，依据位置点映射关系计算待配准图像与参考图像之间的变换参数。

在对待配准图像和参考图像进行图像配准之前，可以先对待配准图像和参考图像进行降采样，从而降低配准过程中的计算量。在开始进行图像配准时，先获取到待配准图像的图像特征和参考图像的图像特征。

图像特征的表示方式有多种，本实施方式中，待配准图像的图像特征和参考图像的图像特征均可以包括特征点的特征，特征点可以包括空间角点，即可以采用空间角点特征来作为图像特征。

如果被检体在扫描过程中发生了运动，例如发生了左右摇摆或者上下俯仰等运动，则由于在CBCT扫描中，被检体通常为人体的头部，并且头部可以是被颌托进行简易固定的，因此在CBCT扫描过程中头部发生的运动往往是微小运动，运动量较小。由此，可以将被检体的运动视为刚体的平移旋转运动。并且，待配准图像和参考图像的尺度信息是一致的，无需考虑尺度上的缩放变化。基于刚体运动的特点、尺度不变的特点以及运动量微小的特点，只需找出待配准图像和参考图像之间的部分位置点之间的映射关系，即可推算出其他位置点之间的映射关系。因此，空间角点可以仅包括CT图像中的可选空间角点中的部分空间角点。

可选空间角点指的是待配准图像和参考图像中可以作为特征点的空间角点。在待配准图像和参考图像中，可选空间角点可以有很多个，本实施方式中可以仅选择其中一部分的空间角点作为特征点。例如，可以仅选择一个空间角点作为特征点。通过该特征点在待配准图像中的位置特征和在参考图像中的位置特征得到该特征点的映射关系，从而推算出三维CT图像中其他位置点之间的映射关系。这样能够明显降低图像配准的计算量。

另外，同样基于刚体运动的特点、尺度不变的特点以及运动量微小的特点，因此在匹配空间角点时，对于两幅图像中的其中一个CT图像中的一个特征点，仅需要对另一个CT图像中的相应位置的附近位置点进行查找和匹配即可，无需对另一个CT图像中所有的位置点进行匹配，由此来进一步降低图像配准的计算量。

图3是根据本发明的一个实施方式的确定待配准图像和参考图像之间的位置点映射关系的流程示意图。参阅图3，步骤S210可以包括以下步骤S211、步骤S213、步骤S215和步骤S217。

S211，以参考图像和当前待配准图像中的其中一个CT图像为第一CT图像，以另一个CT图像为第二CT图像，获取第一CT图像的空间角点的位置坐标并作为第一位置。

S213，在第二CT图像中确定第一位置处的位置坐标并作为第二位置。

S215，从第二位置及其附近的位置点中确定与第一CT图像的空间角点相对应的位置点并作为第二CT图像的空间角点。

S217，依据第一CT图像的空间角点和第二CT图像的空间角点确定待配准图像和参考图像之间的位置点映射关系。

假设此时通过步骤S100得到了两个CT图像，第一个CT图像P1作为参考图像，第二个CT图像P2为待配准图像，则可以在继续通过步骤S100对其他的第一扫描数据进行重建的同时，将P2作为当前的待配准图像，开始对P1和P2进行配准。

在进行图像配准时，可以是以参考图像P1作为第一CT图像，也可以是以待配准图像P2作为第一CT图像。下面以P1为第一CT图像为例进行说明。首先获取参考图像P1中的其中一个空间角点m0的位置坐标(x1, y1, z1)，然后在待配准图像P2中找到坐标为(x1, y1,z1)的位置点m1，通过预设的像素距离确定m1的查找范围。预设的坐标距离可以为n个像素，则查找范围为以m1为圆心、n为半径的球形内的所有位置点集合，从该位置点集合中识别出与空间角点m0匹配的空间角点m2。如果被检体在CT扫描过程中未进行运动，则识别出的点m2可能就是点m1。如果被检体在CT扫描过程中发生了运动，则识别出的点m2可能是位于点m1旁边的一定距离的点，其坐标为(x2, y2, z2)，由此得到点m0和点m2之间的映射关系。

之后可以依据点m0和点m2之间的映射关系推算出参考图像P1和当前待配准图像P2之间的映射关系。此时即完成了P1和P2的图像配准。然后可以将P3作为新的当前待配准图像，开始对参考图像P1和当前待配准图像P3进行图像配准，直至得到P2～P16共15个映射关系。采用该图像配准方式，能够较大程度地降低图像配准的计算量，提升配准效率。

在得到上述15个映射关系后，可以利用每个映射关系得到一组变换参数C，共得到15组变换参数C2～C16。可以理解的是，参考图像P1相对与自身来说也存在变换参数C1，C1中的参数均为零值。因此也可以得到16组变换参数C1～C16。

变换参数可以包括平移参数和旋转参数。其中，平移参数可以包括X轴、Y轴、Z轴共三个轴的平移量，旋转参数可以设置有三个并且分别对应于三个欧拉角，即一组变换参数可以共计包括六个参数量。

变换参数可以是以矩阵的形式进行描述，即变换矩阵。通过变换矩阵能够表征两组体数据的对应关系，从而能够描述被检体的运动轨迹。变换矩阵可以表示为：a1=R*a2+T。其中，R为旋转矩阵，对应于上述三个欧拉角，三个欧拉角可以分别用α、β、γ来表示。T为平移矩阵，对应于上述三个平移量，三个平移量可以分别用t1、t2、t3来表示。a1对应于两个进行图像配准的图像中的其中一个图像，a2对应于另一个图像。

图4是根据本发明的一个实施方式的通过变换参数确定重建校准参数的流程示意图。参阅图4，步骤S300中，依据变换参数及其对应的扫描角度范围确定重建校准参数的方式可以包括以下步骤S310和步骤S320。

S310，对于变换参数对应的部分或全部扫描角度范围，依据扫描角度范围确定变换参数在重建过程中对应的第一角度范围，第一角度范围包含于扫描角度范围，不同的变换参数对应的第一角度范围之间互不重叠。

S320，依据变换参数及其第一角度范围确定重建校准参数。

以上述16组变换参数为例进行说明确定重建校准参数的说明。该16组变换参数对应的扫描角度范围分别为R1～R16。此时分别以S1～S16来表示与R1～R16相对应的第一角度范围。R1为0°～210°，则S1可以为[100°, 110°)，也就是以R1的中间值105度为S1的中心，以不同扫描角度范围的起始值之间的差值为S1的范围（例如10度），得到S1的起始值100度和结束值110度。R2为10°～220°，则S2可以为[110°, 120°)。对于S3～S16依次类推可得S16可以为[250°, 260°)。由此，S1～S16能够在[100°, 260°)的角度范围内均存在对应的变换参数，[100°, 260°)的整体角度范围对应的变换参数即为重建校准参数。

步骤S400中进行重建的方式可以采用滤波反投影重建算法或反投影滤波重建算法。后续在通过步骤S400进行重建的过程中，若预设角度范围完全包括[100°, 260°)角度范围，则对于[100°, 110°)角度范围的CT扫描数据会应用变换参数C1来进行运动特征的抵消，也就是说对于[100°, 110°)中的每个角度，均使用参数C1来进行运动特征数据的抵消。对于[110°, 120°)角度范围的CT扫描数据会应用变换参数C2来进行运动特征的抵消。对于其他第一角度范围可依次类推，从而实现对[100°, 260°)角度范围内由被检体运动引起的成像变化进行至少部分地抵消。可以理解的是，预设角度范围也可能仅包含[100°, 260°)角度范围中的一部分，例如可能仅包含[100°, 260°)角度范围中的[100°, 240°)，则C15和C16可以无需应用到步骤S400的重建中。

另外，也可以仅以上述16组变换参数对应的一部分扫描角度范围来确定出相应的第一角度范围，例如以R3～R14确定出S3～S14，然后通过S3～S14得到相应的重建校准参数，此时的S3～S14中可以仅包含C3～C14的参数。可以依据预设角度范围来确定用于得到重建校准参数所需的扫描角度范围。假设预设角度范围为0°～220°，则可以仅依据R1～R12来确定S1～S12，从而得到的整体角度范围为[100°, 220°)，然后依据相应的C1～C12来进行步骤S400中的重建。

在另一种实施方式中，第一角度范围可以仅包括扫描角度范围的中间点的角度值。例如，此时分别以V1～V16来表示与R1～R16相对应的第一角度范围，R1对应的第一角度范围V1可以为单点值105°，R2对应的V2可以为单点值115°，依次类推，R16对应的V16可以为单点值255°。此时重建校准参数对应的整体角度范围为16个单点角度。在通过步骤S400进行重建时，若预设角度范围包含了该16个单点角度，则可以在重建时仅对这些单点角度对应的CT扫描数据来应用相应的变换参数C从而减少或消除得到的目标CT图像中的运动伪影。

为了对伪影消除效果进行增强，可以对未对应有变换参数的角度进行变换参数的补充。图5是根据本发明的一个实施方式的通过变换参数曲线确定重建校准参数的流程示意图。参阅图5，步骤S320可以包括以下步骤S321和步骤S323。

S321，依据部分或全部的变换参数及其第一角度范围对变换参数进行拟合和/或插值，得到变换参数曲线。

S323，依据变换参数曲线确定重建校准参数。

以重建校准参数对应的整体角度范围为上述16个单点角度为例，对该16个角度对应的变换参数进行拟合，得到六个变换参数曲线，这六个变换参数曲线分别对应三个旋转角α、β、γ和三个平移量t1、t2、t3。通过变换参数曲线来进行步骤S400的重建，能够利用更多的角度所对应的变换参数进行反投影，提升了伪影消除的效果。

以所有第一角度范围中最小的起始值为第一起始值，以所有第一角度范围中最大的结束值为第一结束值，得到的变换参数曲线中可以包括第一曲线段。第一曲线段的起点可以为第一起始值且终点可以为第一结束值。第一曲线段可以通过对变换参数进行拟合得到。

若第一角度范围为V1～V16，则拟合后得到的第一曲线段对应的角度范围为[105°, 255°]，即该六个变换参数曲线对应的角度范围均为[105°, 255°]，且其中每个角度值均对应有相应的变换参数。由此基于该六个变换参数曲线通过步骤S400中进行重建从而减少或消除得到的目标CT图像中的运动伪影。对于互相之间不相交的第一角度范围，均可以通过拟合的方式来对第一起始值和第一结束值之间的参数值空白的角度进行补充。

预设角度范围可以包含变换参数曲线对应的角度范围，即预设角度范围可以包含[105°, 255°]，例如，可以将[0°, 255°]作为预设角度范围，基于[0°, 255°]的CT扫描数据以及[105°, 255°]对应的六个变换参数曲线来进行反投影。示例性地，可以基于全部的CT扫描数据来进行反投影，例如在对被检体进行单次CT扫描时，可以进行全角度扫描，并且在步骤S400中进行重建时，将[0°, 360°]作为预设角度范围，从而提升目标CT图像的图像质量。

得到的变换参数曲线中还包括可以第二曲线段。第二曲线段可以通过对变换参数进行插值得到。第二曲线段包括以下两个曲线段中的至少一个：以0度为起点且以第一起始值为终点的曲线段，以第一结束值为起点且以360度为终点的曲线段。

除了对变换参数进行拟合，还可以对变换参数进行插值。对于拟合得到的角度范围为[105°, 255°]的变换参数曲线，可以通过插值的方式得到[0°, 105°)角度范围内的变换参数，以及可以通过插值的方式得到(255°, 360°]角度范围内的变换参数，从而使得变换参数曲线能够实现[0°, 360°]的全角度覆盖，进一步提升目标CT图像的图像质量和伪影消除效果。可以理解的是，[0°, 105°)角度范围内的变换参数也可以设置为均与105度的变换参数值相同，(255°, 360°]角度范围内的变换参数也可以设置为均与255度的变换参数值相同。

得到重建校准参数之后，开始对被检体的CT扫描数据进行反投影重建从而得到运动伪影被减少甚至被消除的目标CT图像。通过重建校准参数来抵消重建过程中被检体的运动特征的原理如下。

假设在对被检体进行扫描的过程中，从0度开始至A度的过程中被检体均处于正确摆位姿态并保持不动，从A度至B度的过程中被检体进行了轻微摆动并回到正确摆位姿态，从B度至360度的过程中被检体继续处于正确摆位姿态并保持不动。则通过步骤S100至步骤S300得到的重建校准参数中，六个变换参数曲线在A度至B度的角度范围内的参数值为非零值，而在0度开始至A度的角度范围内以及在B度至360度的角度范围内为零值。

在通过步骤S400对全角度的CT扫描数据进行重建时，对于每个角度下的扫描数据，在进行反投影重建之前，先基于相应角度下的重建校准参数来对重建区域进行平移/旋转，该平移/旋转与被检体在扫描过程中的运动方向相反，例如被检体向左平移则按重建校准参数会使重建区域向右平移，被检体向左转动则按重建校准参数会使重建区域向右转动，等等。然后再将扫描数据映射至投影线上的相应位置点处。由此得到减少或消除了运动伪影的目标CT图像。若被检体在扫描过程中全程均保持不动，则变换参数曲线中的参数值为零值，则对于每个角度均不会进行平移/旋转，最终得到的目标CT图像中也不存在运动伪影。

可以理解的是，扫描角度范围R设置的越多，则通过步骤S100得到的CT图像越多，从而在步骤S300中得到的重建校准参数越准确，使得最终的运动伪影消除效果越好。

图6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CT数据处理装置的示意图。参阅图6，本发明还提供了CT数据处理装置1000，本实施方式的CT数据处理装置1000可以包括第一重建模块1002、图像配准模块1004、校准参数获取模块1006和第二重建模块1008。

第一重建模块1002用于在被检体的CT扫描数据中，对于多种不同扫描角度范围中每种扫描角度范围对应的第一扫描数据，对第一扫描数据进行重建得到CT图像，其中多种不同扫描角度范围的第一扫描数据所对应的CT图像包括参考图像和待配准图像。

CT扫描数据可以是通过对被检体进行完整一个圆周的CT扫描得到。

部分或全部扫描角度范围的结束值与起始值的差值可以大于180度。该差值可以为180度与预设角度之和，预设角度为射源与探测器之间的锥角。

上述多种不同扫描角度范围可以满足以下至少一项条件。条件1，上述多种不同扫描角度范围中最小的起始值为0度。条件2，上述多种不同扫描角度范围中最大的结束值为360度。条件3，部分或全部的扫描角度范围的差值相同。

上述多种不同扫描角度范围按起始值的从小到大进行排序得到的序列可以满足以下要求：两两扫描角度范围之间的起始值的差值均相同，且两两扫描角度范围之间的结束值的差值均相同。

参考图像对应的扫描角度范围的起始值在上述多种不同扫描角度范围的起始值中可以最小。待配准图像可以为上述多种不同扫描角度范围对应的CT图像中除参考图像以外的其他CT图像。

图像配准模块1004用于在得到参考图像之后，对于得到的至少部分的待配准图像，通过图像配准确定待配准图像与参考图像之间的变换参数，其中变换参数表征被检体在扫描过程中的运动特征。变换参数可以包括平移参数和旋转参数。

图像配准模块1004通过图像配准确定待配准图像与参考图像之间的变换参数的方式可以包括以下步骤：首先依据待配准图像的图像特征和参考图像的图像特征确定待配准图像和参考图像之间的位置点映射关系。然后依据位置点映射关系计算待配准图像与参考图像之间的变换参数。其中，待配准图像的图像特征和参考图像的图像特征均可以包括特征点的特征，特征点可以包括空间角点。空间角点可以仅包括CT图像中的可选空间角点中的部分空间角点。

图像配准模块1004确定待配准图像和参考图像之间的位置点映射关系的方式可以包括以下步骤：以参考图像和当前待配准图像中的其中一个CT图像为第一CT图像，以另一个CT图像为第二CT图像，首先获取第一CT图像的空间角点的位置坐标并作为第一位置。然后在第二CT图像中确定第一位置处的位置坐标并作为第二位置。之后从第二位置及其附近的位置点中确定与第一CT图像的空间角点相对应的位置点并作为第二CT图像的空间角点。最后依据第一CT图像的空间角点和第二CT图像的空间角点确定待配准图像和参考图像之间的位置点映射关系。

校准参数获取模块1006用于依据变换参数及其对应的扫描角度范围确定重建校准参数，其中重建校准参数在应用于重建过程中时能够在至少部分扫描角度上对由被检体运动引起的成像变化进行至少部分地抵消。

校准参数获取模块1006依据变换参数及其对应的扫描角度范围确定重建校准参数的方式可以包括以下步骤：首先S310，对于变换参数对应的部分或全部扫描角度范围，首先依据扫描角度范围确定变换参数在重建过程中对应的第一角度范围，其中第一角度范围包含于扫描角度范围，不同的变换参数对应的第一角度范围之间互不重叠。然后依据变换参数及其第一角度范围确定重建校准参数。

第一角度范围可以仅包括扫描角度范围的中间点的角度值。此时，校准参数获取模块1006依据变换参数及其第一角度范围确定重建校准参数的方式可以包括以下步骤：首先依据部分或全部的变换参数及其第一角度范围对变换参数进行拟合和/或插值，得到变换参数曲线。然后依据变换参数曲线确定重建校准参数。

以所有第一角度范围中最小的起始值为第一起始值，以所有第一角度范围中最大的结束值为第一结束值，得到的变换参数曲线中可以包括第一曲线段。第一曲线段的起点可以为第一起始值且终点可以为第一结束值。第一曲线段可以通过对变换参数进行拟合得到。

得到的变换参数曲线中还包括可以第二曲线段。第二曲线段可以通过对变换参数进行插值得到。第二曲线段包括以下两个曲线段中的至少一个：以0度为起点且以第一起始值为终点的曲线段，以第一结束值为起点且以360度为终点的曲线段。

第二重建模块1008用于依据重建校准参数对预设角度范围的CT扫描数据进行重建，得到目标CT图像。预设角度范围可以包含变换参数曲线对应的角度范围。第二重建模块1008和第一重建模块1002可以为同一模块。

需要说明的是，本实施方式的CT数据处理装置1000中未披露的细节，可参照本发明提出的上述实施方式的CT数据处理方法M10中所披露的细节，此处不再赘述。

该CT数据处理装置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。

该CT数据处理装置1000的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电子设备，包括：存储器，存储器存储执行指令；以及处理器或其他硬件模块，处理器或其他硬件模块执行存储器存储的执行指令，使得处理器或其他硬件模块执行上述实施方式的CT数据处理方法。

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任一实施方式的CT数据处理方法。

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。

本发明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CT数据处理方法。

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 (20)

1.一种CT数据处理方法，其特征在于，包括：

在被检体的CT扫描数据中，对于多种不同扫描角度范围中每种扫描角度范围对应的第一扫描数据，对所述第一扫描数据进行重建得到CT图像，其中所述多种不同扫描角度范围的第一扫描数据所对应的所述CT图像包括参考图像和待配准图像；

在得到所述参考图像之后，对于得到的至少部分的所述待配准图像，通过图像配准确定所述待配准图像与所述参考图像之间的变换参数，其中所述变换参数表征被检体在扫描过程中的运动特征；

对于所述变换参数对应的部分或全部扫描角度范围，依据所述扫描角度范围确定所述变换参数在重建过程中对应的第一角度范围，所述第一角度范围包含于所述扫描角度范围，不同的所述变换参数对应的所述第一角度范围之间互不重叠；

依据所述变换参数及其第一角度范围确定重建校准参数，其中所述重建校准参数在应用于重建过程中时能够在至少部分扫描角度上对由被检体运动引起的成像变化进行至少部分地抵消；以及

依据所述重建校准参数对预设角度范围的所述CT扫描数据进行重建，得到目标CT图像。

2.根据权利要求1所述的CT数据处理方法，所述CT扫描数据通过对被检体进行完整一个圆周的CT扫描得到。

3.根据权利要求1所述的CT数据处理方法，其特征在于，部分或全部所述扫描角度范围的结束值与起始值的差值大于180度。

4.根据权利要求3所述的CT数据处理方法，其特征在于，所述差值为180度与预设角度之和，所述预设角度为射源与探测器之间的锥角。

5.根据权利要求3所述的CT数据处理方法，其特征在于，所述多种不同扫描角度范围满足以下至少一项条件：

所述多种不同扫描角度范围中最小的所述起始值为0度；

所述多种不同扫描角度范围中最大的所述结束值为360度；

部分或全部的所述扫描角度范围的所述差值相同。

6.根据权利要求1所述的CT数据处理方法，其特征在于，所述多种不同扫描角度范围按起始值的从小到大进行排序得到的序列满足以下要求：两两扫描角度范围之间的起始值的差值均相同，且两两扫描角度范围之间的结束值的差值均相同。

7.根据权利要求1所述的CT数据处理方法，其特征在于，所述参考图像对应的所述扫描角度范围的起始值在所述多种不同扫描角度范围的起始值中最小。

8.根据权利要求1所述的CT数据处理方法，其特征在于，所述待配准图像为所述多种不同扫描角度范围对应的CT图像中除所述参考图像以外的其他CT图像。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的CT数据处理方法，其特征在于，通过图像配准确定所述待配准图像与所述参考图像之间的变换参数，包括：

依据所述待配准图像的图像特征和所述参考图像的图像特征确定所述待配准图像和所述参考图像之间的位置点映射关系；以及

依据所述位置点映射关系计算所述待配准图像与所述参考图像之间的变换参数。

10.根据权利要求9所述的CT数据处理方法，其特征在于，所述待配准图像的图像特征和所述参考图像的图像特征均包括特征点的特征，所述特征点包括空间角点。

11.根据权利要求10所述的CT数据处理方法，其特征在于，所述空间角点仅包括所述CT图像中的可选空间角点中的部分空间角点。

12.根据权利要求10所述的CT数据处理方法，其特征在于，依据所述待配准图像的图像特征和所述参考图像的图像特征确定所述待配准图像和所述参考图像之间的位置点映射关系，包括：

以所述参考图像和当前所述待配准图像中的其中一个CT图像为第一CT图像，以另一个CT图像为第二CT图像，获取所述第一CT图像的空间角点的位置坐标并作为第一位置；

在所述第二CT图像中确定所述第一位置处的位置坐标并作为第二位置；

从所述第二位置及其附近的位置点中确定与所述第一CT图像的空间角点相对应的位置点并作为所述第二CT图像的空间角点；以及

依据所述第一CT图像的空间角点和所述第二CT图像的空间角点确定所述待配准图像和所述参考图像之间的位置点映射关系。

13.根据权利要求1所述的CT数据处理方法，其特征在于，所述变换参数包括平移参数和旋转参数。

14.根据权利要求1所述的CT数据处理方法，其特征在于，所述第一角度范围仅包括所述扫描角度范围的中间点的角度值。

15.根据权利要求1所述的CT数据处理方法，其特征在于，依据所述变换参数及其第一角度范围确定重建校准参数，包括：

依据部分或全部的所述变换参数及其第一角度范围对所述变换参数进行拟合和/或插值，得到变换参数曲线；以及

依据所述变换参数曲线确定重建校准参数。

16.根据权利要求15所述的CT数据处理方法，其特征在于，以所有所述第一角度范围中最小的起始值为第一起始值，以所有所述第一角度范围中最大的结束值为第一结束值，得到的所述变换参数曲线中包括第一曲线段，所述第一曲线段的起点为所述第一起始值且终点为所述第一结束值，所述第一曲线段通过对所述变换参数进行拟合得到。

17.根据权利要求16所述的CT数据处理方法，其特征在于，得到的所述变换参数曲线中还包括第二曲线段，所述第二曲线段通过对所述变换参数进行插值得到，所述第二曲线段包括以下两个曲线段中的至少一个：以0度为起点且以所述第一起始值为终点的曲线段，以所述第一结束值为起点且以360度为终点的曲线段。

18.根据权利要求15-17中任一项所述的CT数据处理方法，其特征在于，所述预设角度范围包含所述变换参数曲线对应的角度范围。

19.一种电子设备，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18中任一项所述的CT数据处理方法。

20.一种可读存储介质，其特征在于，所述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如权利要求1至18中任一项所述的CT数据处理方法。