使用旋转中心寻找算法进行环形伪影校正的校准方法

摘要

本发明涉及一种在计算机断层摄影（CT）中使用的3D旋转X射线成像系统以及一种快速、准确并且数学稳健的校准方法，其用于确定不完美等中心3D旋转C型臂系统中的有效旋转中心（I），并消除在使用这种CT扫描器系统时产生的大致圆形环状伪影（RA）。为此，基于C型臂的旋转CT扫描器包括辐射探测器（D）和X射线管（S），所述辐射探测器和X射线管中的每个沿不理想圆形轨迹（T_F，T_CD）围绕感兴趣对象进行旋转，以通过扫描校准体模并计算X射线管的焦斑和X射线探测器的中心的3D位置来提供几何校准数据。为了近似X射线管和放射探测器旋转所围绕的旋转轴的准确的3D位置和角度方向，采用了使用大量数学稳健的最小二乘拟合的圆形回归技术。

主权项

1.一种用于消除在基于一组X射线摄影2D投影图像的3D图像重建中发生的大致圆形环状伪影（RA₁，RA₂，RA₃，RA₄，RA₅）的校准方法，所述组X射线摄影2D投影图像要由配有至少一个X射线管（S）和相对于所述X射线管（S）对径布置的相关联的至少一个X射线探测器（D）的不完美等中心3D旋转X射线扫描器系统从若干不同投影方向上采集，其中，所述不完美等中心对应于具有以下两者的不完美对准的所述3D旋转X射线扫描器系统：（i）所述至少一个X射线管（S）的焦点，和（ii）暴露于从所述至少一个X射线管（S）发射的X射线束且受其照射的所述相关联的至少一个X射线探测器（D），这使得旋转中心针对所述不同投影方向随旋转角度而改变，所述校准方法包括如下步骤：-当沿不完美圆形轨迹（T_F，T_CD）围绕校准体模移动所述X射线管（S）和X射线探测器（D）中的每一个时，从所述投影方向中的每一个上扫描（S2）所述校准体模，-对于每一个投影方向，从所采集的所述校准体模的2D投影图像计算（S3）所述至少一个X射线管的焦斑的3D位置（P_F）和相关联的所述至少一个X射线探测器（D）的3D中心位置（P_CD），以及-从一组几何校准数据确定（S5）所述不完美等中心3D旋转X射线扫描器系统旋转所围绕的有效旋转中心（M_RC，或’）的3D坐标，所述组几何校准数据是作为基于计算得到的3D位置数据所执行的3D校准程序（S4）的结果而获得的；其中，所述3D校准程序（S4）基于圆形回归算法，所述圆形回归算法计算与大致圆形环状伪影（RA）的2D投影最佳拟合的回归圆（RC）的中心位置（M_RC，）和半径（r_RC），所述大致圆形环状伪影（RA）的2D投影是在从所述投影方向中的每一个上扫描所述校准体模并将计算得到的所述X射线管焦斑的3D位置（P_F）和所述X射线探测器（D）的3D中心位置（P_CD）投影到所述回归圆（RC）位于的投影平面上时获得的；并且其中，将借助于所述3D校准程序计算所得的回归圆（RC）的中心位置（M_RC）解释为当从所采集的该组X射线摄影2D投影图像中重建感兴趣对象时所述大致圆形环状伪影（RA）的投影平面中的有效旋转中心