光学投影断层成像运动伪影校正方法

摘要

本发明公开了光学投影断层成像运动伪影校正方法，使用不基于特征点的估计样品运动轨迹的方法，其实现步骤如下，(1)获取投影数据；(2)计算投影数据的零阶矩；(3)计算投影数据的一阶矩；(4)计算投影数据的质心；(5)获取运动参数；(6)计算运动量；(7)运动伪影校正。本发明中利用数据一致性条件建立样品与投影数据之间的对应关系，采用多项式估计被扫描样品的运动，进而直接从投影数据中估计出样品的运动信息。本发明可应用于样品的投影断层重建，可以提高光学断层成像系统的空间分辨率，减少图像伪影。

主权项

1.一种光学投影断层成像运动伪影校正方法，包括如下步骤：(1)获取投影数据1a)照射源对固定在电控旋转台上的样品进行水平投影断层扫描；1b)使用探测器采集样品的投影数据；(2)计算机计算下式中投影数据的零阶距：$C_0\left(t_i\right)={\int }_{-\infty }^{\infty }g(\theta \left(t_i\right),l)\mathrm{dl}$其中，C₀(t_i)为投影数据的零阶距，为正负无穷范围内的一维积分，g(θ(t_i)，l)为步骤(1)中采集的投影数据，θ(t_i)为在t_i时刻的样品的扫描角度，l为探测器各个像素与探测器中心像素的距离；(3)计算机计算下式中投影数据的一阶距：$C_1\left(t_i\right)={\int }_{-\infty }^{\infty }g(\theta \left(t_i\right),l)\mathrm{ldl}$其中，C₁(t_i)为投影数据的一阶距，为正负无穷范围内的一维积分，g(θ(t_i)，l)为步骤(1)中采集的投影数据，θ(t_i)为在t_i时刻的样品的扫描角度，l为探测器各个像素与探测器中心像素的距离；(4)计算机计算下式中投影数据的质心：$Q_i=\frac{C_1\left(t_i\right)}{C_0\left(t_i\right)}$其中，Q_i为投影数据的质心，C₁(t_i)为投影数据的一阶距，C₀(t_i)为投影数据的零阶距；(5)获取运动参数5a)计算机按照下式建立投影数据质心与扫描样品质心在探测器上投影的一致性条件方程：$Q_i=(p_{\mathrm{1,0}}+p_{\mathrm{1,1}}{t}_i+...+p_{1,N}{t}_i^N)\cos \theta \left(t_i\right)+(p_{\mathrm{2,0}}+p_{\mathrm{2,1}}{t}_i+...+p_{2,N}{t}_i^N)\sin \theta \left(t_i\right)$其中，Q_i为投影数据的质心，p_1，0，p_1，1，...，p_1，N，p_2，0，p_2，1，...，p_2，N是待确定的运动参数，t_i为扫描时刻，N为运动参数多项式的阶数，cosθ(t_i)为t_i时刻扫描角度的余弦值，sinθ(t_i)为t_i时刻扫描角度的正弦值；5b)当投影数据个数大于待定的运动参数的个数时，使用最小二乘法从步骤5a)中得到的一致性条件方程中获取运动参数；(6)当样品的运动曲线是光滑连续的并且样品只发生平动不发生转动时，计算机按照下面的公式计算每个扫描时刻样品的运动量：$\left\{\begin{array}{c}{d}_x\left(t_i\right)=p_{\mathrm{1,1}}{t}_i+...+p_{1,N}{t_i}^N\\ d_y\left(t_i\right)=p_{\mathrm{2,1}}{t}_i+...+p_{2,N}{t_i}^N\end{array}\right.$其中，d_x(t_i)和d_y(t_i)分别为样品的水平运动分量和竖直运动分量的多项式表达式，t_i为扫描时刻，p_1，1，...，p_1，N，p_2，1，...，p_2，N为步骤(5)中获取的运动参数，N为运动参数多项式的阶数；(7)运动伪影校正：将样品的投影重建图像中减去步骤(6)中获取的样品运动量，实现光学投影断层重建运动伪影校正。