[发明专利]用于确定投影图像的校正后的拍摄几何结构的方法

说明书

本发明涉及一种用于确定投影图像的校正后的拍摄几何结构的方法，包括以下步骤：‑提供投影图像数据组(1)，投影图像数据组包括检查对象的多个投影图像(2)，‑通过第一优化方法(5)，针对每个投影图像确定临时拍摄几何结构(12)，方式是，通过改变临时拍摄几何结构，使第一成本函数(11)最小，其中，第一成本函数取决于多个一致性度量(10)，以及‑通过第二优化方法(6)，针对每个投影图像确定相应的校正后的拍摄几何结构(15)，方式是，通过改变校正后的拍摄几何结构，使第二成本函数(19)最小，其中，第二成本函数取决于依据投影图像和校正后的拍摄几何结构重建的图像数据(16)的图像质量的度量(18)。

技术领域

本发明涉及一种用于确定投影图像的校正后的拍摄几何结构的方法。此外，本发明涉及一种处理设备、计算机程序和计算机可读介质。

背景技术

特别是在进行医学成像的过程中，使用如下方法，在这些方法中，拍摄多个投影图像，以由这些投影图像重建三维图像数据。例如，在进行医学诊断的过程中，使用基于X射线的三维成像，作为重要的数据源。为了生成足够的数据，以尽可能没有错误地进行显示，拍摄设备，例如具有相关联的X射线源的X射线检测器，例如在圆形、圆弓形或者螺旋形轨迹上围绕检查对象运动。替换地，可能有利的是，使得能够关于可自由选择的位置和轨迹进行数据生成。

例如，由于用于调节拍摄设备的调节机构的制造公差和/或弹性，可能在各个投影图像的目标拍摄几何结构与实际呈现的拍摄几何结构之间产生偏差。检查对象、例如患者的运动，也可能导致相对于目标拍摄几何结构的偏差。如果在进行重建时不考虑这些偏差或者不对这些偏差进行校正，则这可能导致图像伪影，或者图像质量的不同的降低。

识别并且校正相应的偏差的一种常见的可能性是，在进行成像之前对医学成像设备进行校准，例如方法是，对准确地已知的测试件进行测量，以识别在采集投影图像时在拍摄设备沿着特定轨迹或者以特定控制模式运动时实际出现的拍摄几何结构，并且在进行图像重建时使用。然而，这种方法成问题的是，必须针对拍摄投影图像可能使用的每个轨迹单独执行这种校准，因为在拍摄设备的路径不同的情况下，公差或者弹性可能产生不同的影响。因此，如果依据具体检查的检查对象或者具体的检查情况，可以基本上自由地调整在拍摄过程中经过的轨迹或者拍摄几何结构，则这种前置的校准仅有限地适用。此外，这种前置的校准不能补偿由于检查对象的运动而导致的拍摄几何结构的偏差。

为了校正拍摄几何结构，或者为了进行运动补偿，在现有技术中提出了不同的方法。Frysch,R.,Rose,G.的文章(2015年10月)Rigid motion compensation ininterventional C-arm CT using consistency measure on projection data,In:International Conference on Medical Image Computing and Computer-AssistedIntervention(pp.298-306),Springer,Cham提出，为了补偿头部运动，对投影数据中的冗余进行分析。然而，通过这种方法，仅能够有限地补偿特定的刚性运动模式以及诸如呼吸或者心脏运动的非刚性运动，因为它们很难通过所应用的冗余条件来确定。特别是，当拍摄设备在一个平面内运动时，只能有限地识别和补偿该平面内的运动。

用于进行运动补偿的另一种方法是，通过改变假定的成像几何结构，来使重建的图像体积的正向投影与投影图像之间的偏差最小。在Ouadah,S.等人的文章(2016)Self-calibration of cone-beam CT geometry using 3D–2D image registration,Physicsin MedicineBiology,61(7),2613中，详细描述了这种方法。然而，这种方法只有在已经能够以足够的图像质量重建体积时才有希望成功，此外计算开销相对较大。