[发明专利]确定图像失真的方法及测定件

说明书

技术领域

本发明涉及一种确定图像失真的方法及测定件。

背景技术

在所有类型的成像方法中，例如使用光学、X射线、超声波、电子射线、磁共振等的成像方法中，都产生待查对象的一个区域的图像，所获得图像的真实度与受检查的对象相比是一个决定性的质量判据。通常在所有现实存在的成像系统中图像的真实度都是不理想的，更确切地说是与显示的图像区域及所使用的成像系统的质量相关地在待查对象的成像中产生失真。因此譬如在磁共振层析X射线摄影(MRT)中出现失真的原因是基本磁场对理想值B₀产生了与位置相关的偏差以及同样与位置相关的梯度系统的非线性性。典型地，在所显示的图像区域的边缘所观察到的图像失真更大。因此通常失真或畸变的大小可通过到图像中心的距离r的关系来描述，它不是线性的而是具有更高的阶。在边缘处的失真将超比例地变大。因此例如在MR中该偏差通过高次的球面函数描述，在考虑到梯度系统非线性性的情况下主要通过具有3次、5次及7次的项(例如正比于r³，r⁵和r⁷)来描述。具有完善调整装置(即最佳调整)的磁铁的不均匀性通过8次及更高次的项给出。

所使用的成像方法的特征通常包括以对出现的失真的量化描述的形式给出地对实现的图像真实度的描述。其中，通常对图像点对理想值的偏差根据所观察的图像区域以绝对值或相对值给出。特征表示的必要性在这样的情况下尤其是重要的：当该成像方法用于例如测量物体(如在地表面上)、物体的构型(例如石版印刷)或医疗诊断(例如计算机层析X射线摄影，X射线诊断，磁共振层析X射线摄影)中时。在许多情况下，虽然图像真实度的确定可以具有好的精确度，但作为基础的测量方法是昂贵的且经常需要专门配制的、不轻便的及昂贵的测量对象。因此在这些情况下通常仅在特殊的(开发)环境下才有可能进行检验，而不能为该成像方法的任何用户在如质量检验或稳定性检验中所使用。

以下将举例简述当前使用的确定图像真实度的三种方法。

在“直接”测量失真时，对已知的具有尽可能简单几何结构的测量对象成像并直接测量所观察的图像点的失真。为此必需确定图像点的坐标并对对象点的“理想”坐标进行确切的重现，其中，对对象点的“理想”坐标的确切重现表示成像的真实度。但对此的前提是，不仅必需精确地了解作为基础的测量对象，而且还必需精确地了解测量对象在成像空间中的定位及取向。这尤其当成像空间中不具有预先给出的固定参考点时是困难的，并且具有相当大的不精确性。通常在所有三维成像方法中都存在这种情况。

在均匀栅格结构成像中使用二维或三维的有规律的、按固定预给定的栅格形式排列的测量点的测量对象。这允许在大的图像区域上确定图像真实度。在笛卡儿坐标系中确定无失真图像点的参考点的可隐含地通过使用各个对象点进行。但这里也存在物体在图像轴上定向的问题，因为物体的轻微倾斜即可直接使确定失真的精确度降低。此外该方法的一个致命缺点在于，相应的具有多个测量点的测量对象、例如一个边长为30cm且三维栅格距离为20mm的立方体的精确构造是很费事及昂贵的。如果要使这样的一种摸型覆盖成像空间尽可能大的区域，则会使模型的重量很大并由此使用户难以操作。

最后有许多机构、例如NEMA或美国应用辐射学学院(ACR)制定了确定磁共振层析X射线摄影的图像质量的测量规程。因为尤其是在美国的ACR在一个扩展的计划中委托MR的医疗用户，通过应用的测量方法建立一种准标准。对于评价图像真实度这里使用了一种应用圆形或球形模型的简单方法。确定在成像的圆的圆周上的失真是通过反复测量由一个点到其沿直径的对面点的距离来进行的。然后通过与测量对象的已知直径相比较得到径向上的失真。该方法的优点是，通常在每个MR设备中都有一个由制造商一起供货的球形模型并且可以方便地实施测量和求值。在负有成本责任的ACR委托的情况下，虽然使用了用于测量的专用模型，但对于求值同样仅使用外边缘的距离测量。使用标准模型(例如直径为170mm及240mm)及ACR模型的缺点是，它们明显小于典型为500mm的视野(FOV)的可能的成像区域。因此图像真实度的确定仅在很有限的图像范围中才有可能。虽然使用更大的模型原则上也是可能的，但其制造成本更高，并且当其直径大于300mm后会很重，并由此而不易操作。该方法的另一缺点是，对失真的测量仅可沿径向同时观察两个失真的图像点进行。因此只能测量两个图像点失真的平均值而不能测量一个确定的点。此外，只有图像点失真的径向分量而不是该点完整的偏移是用幅值和方向、即矢量来确定的。

发明内容