[发明专利]采用X射线容积摄影实现图像重建的方法

说明书

技术领域

本发明属于图像重建技术领域，特别涉及一种物体内部状态的图像重建方法。

背景技术

关于物体内部状态的图像重建，现今主要是以豪斯非尔德(Hounsfield)发明的方法进行CT(Computend Temography)扫描，即在精密机械扫描机架上安置X射线源1和探测器3(如图1所示)，使X射线源1和探测器3围绕物体(被关注对象)4旋转扫描，在旋转的同时精确的确定每束X光线的发出位置和接收位置，再利用求物体内部密度分布的Radon计算方法，实现图像重建(参考书：计算机体层成像，美Willi A.Kalender，人民卫生出版社ISBN7-117-05284-8/R.5285。实用CT检查技术学，王鸣鹏，科学技术文献出版社，ISBN7-5023-3262-6/R.656)。

自1972年第一台CT机问世以来，CT机已经过了八代的发展(“代”是其发展进度标志，实质是如何提高扫描速度)，但扫描定位原理没有任何变化，一直是采用精密机械机架滑环或光束钟形器扫描断层数据的模式，这种模拟Radon计算条件的定位、扫描方式限制了CT设备的构成和设备部件的充分利用，由此导致：扫描机械和电子设备制造复杂，X射线照射量大、利用率低，数据采集速度慢、扫描数据精度低，重建图像分辨率低，而且没有成立真正意义上的三维图像。

发明内容

本发明的目的在于克服现有扫描技术的不足，提供一种采用X射线容积摄影实现图像的重建的方法，此种方法以获得面状X射线摄影影像重建被关注对象的三维立体图像，对三维立体图像分割任意方向的断层图像，不仅影像分辨率高，X射线照射量少，而且设备结构简单，制造难度低，投资少。

本发明技术方案：根据数字摄影测量的定位原理，对被关注对象拍摄多张X射线面阵影像数据，在拍摄X射线像片时，将已知三维位置的多个标志点同时拍摄在X射线像片中，利用标志点在容积摄影立体图像重建直角坐标系O-XYZ中的坐标和标志点在X射线像片坐标系o-xy中的坐标建立所述两坐标系的转换关系，通过这个转换关系来确定位每条X射线摄影光束的路径和位置，得到每条X光束通过被关注对象的全部体素，由同一条X光束路径上的体素g和像元G列出Radon方程组求解体素g的灰度值，通过计算机解算出全部体素g的灰度值，由体素g的灰度值重建被关注对象的三维立体容积图像。

本发明所述采用X射线容积摄影实现图像重建的方法，步骤依次如下：

(1)鉴定X射线摄影机

调整X射线摄影机，使X射线管中心S的垂直光束与X射线数字像片承影面垂直，然后测定X射线管中心S到X射线数字像片承影面的距离H。

(2)建立像片坐标系o-xy

在X射线数字像片上建立像片坐标系o-xy，像片坐标系原点o是X射线管中心S的垂直光束在X射线数字像片上的像元点，过像片坐标系原点o的像元点横向排列方向为像片坐标系x轴，过像片坐标系原点o的像元点纵向排列方向为像片坐标系y轴。

(3)建立容积摄影立体图像重建直角坐标系O-XYZ

对被关注对象至少设置三个标志点并事先测定各标志点之间的三维距离，以任一标志点作为坐标系原点O，建立容积摄影立体图像重建直角坐标系O-XYZ，将各标志点在坐标系O-XYZ中的坐标存入计算机；

所述标志点设置在被关注对象上或标志架上，标志架围绕被关注对象设置。

(4)X射线摄影

操作X射线摄影机，使X射线管和X射线数字像片承影面沿弧线或直线轨道运动，在相隔一定间距的各位点拍摄被关注对象的X射线数字像片，得被关注对象不同位置的多张X射线数字像片。

(5)标志点模式识别与标志点影像定位

将步骤(4)拍摄的所有X射线数字像片输入计算机，通过计算机对各张X射线数字像片进行标志点的模式识别与标志点影像定位，得到各标志点在各张像片o-xy坐标系中的坐标x、y(“标志点的模式识别与标志点影像定位”见张祖勋张剑清“数字摄影测量学”，武汉大学出版社2001.5ISBN7-307-03233-3/P.7第四章至第六章)；