[实用新型]用于在计算X线断层照相系统里压缩投射数据的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及对获取的用于计算X线断层照相术(CT)的投射数据的压缩和解压缩，特别涉及通过使用导数来确定边界以及压缩边界之间的数据。

背景技术

在CT成像系统中，对对象的多个x射线照相视图产生多组投射数据。投射数据的每行表示该对象的内部结构的密度值在某个面或切片内的积分。从多组投射数据中，CT成像系统产生对象的内部结构的二维(2D)剖面图像和三维(3D)图像。这些图像是通过对多组投射数据应用公知的图像重建算法来获得的。从多组投射数据来重建剖面图像或三维图像的技术被广泛地称为“X线断层照相术”。使用基于可编程处理器的设备来执行该图像重建被广泛地称为计算(计算机化的或计算机辅助的)X线断层照相术。在某个典型应用中，x射线辐射源将x射线穿过对象投射到x射线传感器(或检测器)阵列上。X射线传感器的输出被数字化以形成一组投射数据。根据检测器阵列的几何形状，该组投射数据可以是一维的或二维的。对象、x射线源和x射线传感器阵列中一个或多个之间的相对移动提供多个具有不同透视的视图。穿过对象的切片图像或剖面图像可以通过使用对多个视图的数学变换来近似。在某些应用中，剖面图像可以被组合以形成对象的3D图像，该对象的3D图像可能无法用另外的方式观察得到。

X射线CT的一种公知的应用是用于对人体进行非介入性成像的医学CT扫描器。在医学CT扫描器中，通过使用托台来旋转x射线源和检测器阵列以及穿过滑动环传送投射数据，获得多个视图。现代CT扫描器(如2008年的CT扫描器)对好几万个在从1千采样/秒(ksamp/sec)到10千采样/秒(ksamp/sec)范围内的x射线传感器输出进行数字化，其中每个数字采样具有每采样16到24比特，结果穿过滑动环(slip ring)产生每秒若干吉比特的总数据传送带宽。在图像重建之前，投射数据还必须被实时地存储或缓存。通常，图像重建过程较数据获取过程要慢10到20倍，由此产生对存储的需求。典型的存储子系统包括独立磁盘冗余阵列(RAID)驱动。随着穿过滑动环的数据传送速率增加，RAID子系统的存储容量和吞吐量也必须增加。随着业界努力实现增大的空间和时间分辨率以及增加数量的x射线传感器，所以数据传送和数据存储子系统的带宽需求将很快超过10Gbps。

X射线CT的另一应用是工业产品的自动化检查。例如，从x射线投射数据重建出的剖面图像被用于工业产品的质量控制检查系统中，所述工业产品包括诸如印刷电路板之类的电子设备。X线断层照相术可以用于重建被研究的对象的一个或多个面或剖面的图像，以便评价对象的质量。X射线CT系统获取关于感兴趣的对象的位于各种位置处的多组投射数据以及视图。工业检查系统的系统架构不同于医学CT扫描器。然而，像医学CT系统一样，大量投射数据需要数据传送和存储。对于自动检查系统，被测对象的更高吞吐量是理想的，因为它降低被测试的产品的成本。更高的吞吐量增加了对数据传送和数据存储的带宽需求。使用CT扫描技术的自动检查的另一例子是自动行李筛选系统。

CT系统的数据获取子系统所获得的大量投射数据给用于数据传送和数据存储的系统资源造成了负担。数据传送带宽的限制延迟了投射数据在重建和显示被扫描的对象的图像方面的可用性。在数据传送之前压缩投射数据并且随后在图像重建之前解压缩降低了用于数据传送和存储的系统资源上的负担。压缩的好处包括降低数据获取和图像显示之间的反应时间，增加通过具有有限带宽的通信通道传送的数据量，以及提供已压缩投射数据用于存储和在网络上传送，供以后访问和图像重建。因为压缩允许系统资源容纳更多的投射数据，所以图像分辨率可以被改善和/或对象的更大区域可以被扫描。实现压缩操作的计算资源的可用性也是CT系统中的一个限制。理想的是压缩操作具有低的计算复杂度并且可以实时操作，以使对计算资源的影响达到最小。