CN1395458A

CN1395458A - 使用x射线装置的三维图像构造方法

Info

Publication number: CN1395458A
Application number: CN01131377A
Authority: CN
Inventors: 金亨哲; 全亨祚; 郑在贤; 金榕元; 崔源; 尹广峻; 郑玹权; 金俊甫; 金宰完; 卢荣俊; 赵滎锡
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2003-02-05
Anticipated expiration: 2021-10-19
Also published as: KR100423967B1; DE10150546A1; US6415014B1; KR20030004736A; DE10150546B4; CN1165206C

Abstract

本发明公开一种使用X射线装置的三维图像构造方法。在该三维图像构造方法中，设置一个主体的构造空间和用于该构造空间的信息。然后，获得该主体的多个透射图像。根据在设置步骤中设置的用于构造空间的信息以及在图像获得步骤中获得的透射图像，计算该构造空间的数据。根据在图像处理步骤中计算的数据构造该构造空间。

Description

使用X射线装置的三维图像构造方法

技术领域

一般地说，本发明涉及X射线装置，特别涉及一种使用X射线装置的三维图像构造方法，该X射线装置用于从X射线图像构造一个三维图像。

背景技术

图1是说明常规X射线装置的示意图。

参照图1，常规的X射线装置包括一个用于辐射X射线的X射线辐照器10以及用于检测已经穿过一个主体30的X射线的X射线检测器20。X射线辐照器10与X射线检测器20相结合地工作。也就是说，当X射线辐照器10把X射线照射到旋转的主体30时，X射线检测器20与X射线辐照器10相结合检测透过旋转的主体30的X射线。

图2是表示常规X射线装置拍摄操作的示意图。

参见图2，当沿着第一圆形轨道旋转时，X射线辐照器10把X射线照射到位于第一圆形轨道上的位置A、B、C和D处的主体30。此时，X射线检测器20与沿着具有与X射线检测器20旋转的第一圆形轨道相同的中心轴的第二圆形轨道旋转的X射线辐照器10相结合地旋转。相应地，X射线检测器20在第二圆形轨道上的位置A’、B’、C’和D’上检测穿过主体30的X射线。图2示出位于位置A’、B’、C’和D’上的X射线检测器20测得的图像。

此后，常规的X射线装置构造一个截面的目标图像40，也就是说，通过重叠在位置A’、B’、C’和D’上检测穿过主体30的X射线而获得的多个倾斜透视图像和一个垂直透射图像E而获得所需的焦平面。

然而，在常规的X射线装置中，可以得到一个焦平面的X射线断层照片，但所存在的问题是难以获得一个主体的三维图像。相应地，当一个X射线辐照器和一个X射线检测器相结合地运动时获得X射线断层照片，从而需要较长的时间来获得该断层照片，并且该装置的精度下降。

发明内容

相应地，针对上述现有技术中出现的问题作出本发明，本发明的目的是提供一种使用X射线装置的三维图像构造方法，能够从X射线图像构造一个三维图像。

为实现上述目的，本发明提供一种使用X射线装置的三维图像构造方法，其中包括：设置一个主体的构造空间和用于该构造空间信息的设置步骤；获得该主体的多个透射图像的图像获得步骤；根据在设置步骤中设置的用于构造空间的信息以及在图像获得步骤获得的透射图像，计算该构造空间的数据的图像处理步骤；以及根据在图像处理步骤计算的数据构造该构造空间的构造步骤。

附图说明

从下文结合附图的详细描述中，将能够更加清楚的理解本发明的上述和其它目的、特点和其它优点，其中：

图1为说明常规X射线装置的示意图；

图2为示出常规X射线装置拍摄操作的示意图；

图3为示出本发明X射线装置的示意图；

图4为更加详细地示出本发明X射线装置结构的方框图；

图5为示出由本发明X射线装置把X射线照射到一个主体上的操作示意图；

图6为示出根据本发明的一个X射线投射模型的示意图；以及

图7为示出本发明三维图像构造方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，参照附图详细描述使用本发明X射线装置的三维图像构造方法。

图3为示出本发明X射线装置的示意图。

参见图3，本发明的X射线装置包括一个工作台120、用于把X射线照射到置于工作台120上的主体130上的X射线辐照器110、用于把穿过主体130的X射线转换成可见射线图像的图像电子倍增管140、用于从图像电子倍增管140所倍增的图像中选择一个特定区域的图像选择单元150、以及用于获得由图像电子倍增管140所选择的特定区域的图像的拍摄单元160。

由X射线辐照器110所辐射的X射线通过置于工作台120上的主体，并以可见图像的形式形成于图像电子倍增管140的屏幕上。相应地，由拍摄单元160获得所选择区域的图像。

为了获得相对主体在不同方向上透射的X射线图像，改变X射线源的位置。当X射线源的位置改变时，可以得到以一定投射角形成的图像。在这种情况下，由于图像电子倍增管140的屏幕足够大，因此主体的X射线图像可以形成在图像电子倍增管140上，而无论X射线源的位置如何改变。

图4为更加详细地示出本发明X射线装置结构的方框图。

更加具体地参见图4，本发明的X射线装置包括用于控制该装置的整体操作的控制单元200、用于从用户接收信息并把它发送到该控制单元200的输入单元、用于把X射线照射到主体130的X射线辐照器110、用于支承主体130的工作台120、用于从由X射线辐照器110照射的X射线形成在图像电子倍增管140上的图像选择一个特定区域的图像选择单元150、用于驱动图像选择单元150的驱动单元210、用于对由图像选择单元150所选择的图像的特定区域拍照的拍射单元160，以及用于处理由拍摄单元160所拍摄的图像并把它发送到控制单元200的图像处理单元180。

另外，本发明的X射线装置还包括用于根据控制单元200的控制而存储图像数据的存储单元190，以及用于根据控制单元200的控制而显示所处理的图像的显示单元220。

图5示出由本发明X射线装置将X射线照射到主体上的操作示意图。

从X射线辐照器110的第一位置111a辐射的X射线通过主体130，并且作为第一图像131a形成在图像电子倍增管140上。从不同于第一位置111a的X射线辐照器110的第二位置111b辐射的另一条X射线通过主体130，并且作为第二图像131b形成在图像电子倍增管140的屏幕141上。

当如上文所述X射线通过主体130时，X射线在通过主体130的过程中被衰减。图像电子倍增管140通过把在经过主体130过程中衰减的X射线的强度转换为图像的亮度值，得到一个X射线图像。

X射线的衰减程度取决于主体130的物理特性。通过主体130的X射线的强度可以表示成如下方程1：

方程1

I＝I₀e^-μX＝I₀e^-(μ/ρ)ρx

其中，x＝X射线通过的主体的厚度，I₀＝所发射的X射线的强度，I＝通过主体的X射线的强度，μ＝线性衰减系数，以及μ/ρ＝质量吸收系数。

图6为示出X射线投射模型的示意图。

在本发明的三维图像构造方法中，可以通过把主体分为具有相同间隔的多个格子单元(下称三维像素)，并且把密度值分配给这些三维像素，而形成由任意介质所形成的一般主体。

如方程1所示，当X射线通过主体时，出现的衰减程度取决于主体的密度，即介质密度，或者X射线的穿透距离。从X射线的透射特性，可用介质的密度与X射线的穿透距离相结合的形式来模拟通过多种介质的X射线的衰减程度。

相应地，如图6所示，通过由多个三维像素表示的构造空间的第j条X射线通过第i个三维像素，并且形成一个透射图像y，密度值x可以用第j条X射线通过构造空间的第i个三维像素的路程a来确定。在这种情况下，第j条X射线的透射图像y^j可以用如下方程2表示。

方程2

y^{j} = Σ_{i = 1}^{N} a_{i}^{j} \cdot x_{i}

其中，i＝用于造空间的三维像素的指标，j＝用于一条X射线的指标，a＝由第j条X射线通过第i个三维像素的路程，以及x_i＝第i个三维像素的密度值。

如果上述方程2被转换为用于与所有投射方向相关的所有X射线的一个方程，则可以获得如下矩阵形式的方程3。

方程3

Y＝Ax，以及

A = [\begin{matrix} a_{1}^{1} & a_{2}^{1} & \dots & a_{N}^{1} \\ a_{1}^{2} & a_{2}^{2} & \dots & a_{N}^{2} \\ \dots & \dots & \dots & \dots \\ a_{1}^{M} & a_{2}^{M} & \dots & a_{N}^{M} \end{matrix}] = [\begin{matrix} a^{1} \\ a^{2} \\ \dots \\ a^{M} \end{matrix}]

其中M＝X射线的条数，以及N＝三维像素的数目。

可以通过由上述方程3为所有三维像素计算X射线的密度值和穿透距离，并将这些数据用于所有三维像素，可以构成一个三维图像。

图7为示出本发明的三维图像构造方法的流程图。

参见图7，首先，设置用于发射X射线的X射线辐照器110与主体130之间的相对位置(即辐照位置)和图像电子倍增管140上所形成的图像(S10)。然后，设置要构造的主体130的构造空间(S20)。

然后，获得主体130的图像。为了获得主体130的图像，控制单元200通过控制工作台120而设置一个所需的位置。另外，控制单元200控制驱动单元210，使X射线从X射线辐照器110照射到主体130上。

相应地，在图像电子倍增管140中形成图像。控制单元200通过工作台120从该图像选择一个特定的区域，并且由拍摄单元160对所选择的特定区域拍照。由拍摄单元160所拍摄的透射图像通过图像处理单元180被发送到控制单元200，从而控制单元200获得该发射图像(S30)，并把所得到的发射图像存储在存储单元190中。

在得到该发射图像之后，控制单元200计算主体130的构造空间的所有三维像素的空间密度，并把该控制密度存储在存储单元190中(S40)。控制单元200把该空间密度分别设置在该构造空间的所有三维像素的预定位置，并且在存储单元190中存储这些数据(S50)。

在步骤S50之后，控制单元200确定是否完成对所有投射方向的数据计算(S60)。如果步骤S60确定尚未完成对所有投射方向的数据计算，则控制单元200通过驱动单元210改变X射线辐照器110的辐照位置(S61)。在步骤S60改变X射线辐照器110的辐照位置之后，控制单元200获得主体130的投射图像，并重复上述步骤。

如果在步骤S60确定完成对所有投射方向的数据计算，则控制单元200根据存储在存储单元190中的所有三维像素数据构造主体130的三维图像，并且真实地显示该三维图像。

如上文所述，本发明提供一种三维图像构造方法，其中可以通过一个X射线装置构造三维图像，从而使用户直接观察一个主体，并且精确地检查该主体。

尽管已经为了说明的目的而描述本发明的优选实施例，但是本领域内的专业人员将认识到可以有各种改变、增加和替代，而不脱离所附各权利要求中公开的本发明范围和精神。

Claims

1.一种使用X射线装置的三维图像构造方法，所述X射线装置包括用于把X射线照射到一个主体上的X射线辐照器，用于通过穿过所述主体的X射线形成图象的图像电子倍增管(140)，以及用于获得由该图像电子倍增管选择的特定区域的图像的拍摄单元，其中包括：

设置一个主体的构造空间和用于该构造空间的信息的设置步骤；

获得该主体的多个透射图像的图像获得步骤；

根据在设置步骤中设置的用于构造空间的信息以及在图像获得步骤获得的透射图像，计算该构造空间的数据的图像处理步骤；以及

根据在图像处理步骤计算的数据构造该构造空间的构造步骤。

2.根据权利要求1所述的三维图象构造方法，其特征在于，所述设置步骤包括如下各步：设置X射线的辐照位置和形成图像的位置，并把要构成的三维构造空间分割为多个三维像素和预设该三维像素的位置。

3.根据权利要求2所述的三维图象构造方法，其特征在于，所述图像处理步骤包括根据X射线的照射位置和形成图象的位置计算构造空间的三维像素的空间密度的空间计算步骤，以及把该空间密度施加到所形成三维像素的施加步骤。

4.根据权利要求3所述的三维图象构造方法，其特征在于，所述施加步骤是把空间密度设置在由设置步骤预设的三维像素的位置处的步骤。

5.根据权利要求3所述的三维图象构造方法，其特征在于，从如下方程获得所述空间密度的数值：

y^{j} = Σ_{i = 1}^{N} a_{i}^{j} \cdot x_{i}

其中，i＝用于构造空间的三维像素的指标，j＝用于一条X射线的指标，a＝由第j条X射线通过第i个三维像素的路程，以及x_i＝第i个三维像素的密度值。

6.根据权利要求3所述的三维图象构造方法，其特征在于，所有X射线透过所有三维像素的路程由下列方程获得：Y＝Ax，以及

A = [\begin{matrix} a_{1}^{1} & a_{2}^{1} & \dots & a_{N}^{1} \\ a_{1}^{2} & a_{2}^{2} & \dots & a_{N}^{2} \\ \dots & \dots & \dots & \dots \\ a_{1}^{M} & a_{2}^{N} & \dots & a_{N}^{M} \end{matrix}] = [\begin{matrix} a^{1} \\ a^{2} \\ \dots \\ a^{M} \end{matrix}]

其中M＝X射线的条数，以及N＝三维像素的数目。