[发明专利]乳腺层析成像方法和系统及成像设备和图像采集处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及乳腺X光层析成像技术，特别是涉及一种乳腺层析成像方法和系统及成像设备和图像采集处理方法。

背景技术

X射线成像技术已经成为乳腺疾病诊断中不可或缺的影响技术，依靠X射线透视成像技术逐步满足了乳腺疾病诊断的需求。X射线透视成像又存在三种不同的技术手段：胶片成像、数字化X射线成像技术和直接数字化X射线成像技术，这三种技术虽然只能够针对特定的局部组织进行X射线透视成像，但是由于技术简单、操作简便、设备价格便宜等优点，因此在乳腺X射线中得到了广泛的应用。

但是，目前使用最为广泛的是利用X射线成像获得二维图像，但是这种图像会因为光传输路径上的重叠，由成像层外部物体引起图像本身多余的阴影和伪影。为了提高图像的成像质量，逐步的对X射线成像进行了改进，形成了全景成像技术，其利用专门设计的扫描轨道，由X光机和探测器围绕被扫描物体旋转扫描实现曲面断层成像，从而克服X光透视在传输路径上的重叠，消除由于成像层外部物体引起的多余阴影和伪影。但是，由于透视成像的本质并没有改变，全景成像依然存在X射线路径上前后重叠的问题。

随着1989年，螺旋CT开始投入医学临床引用，相对于以前的断层CT，螺旋CT可以连续不简单地采集投影数据，并通过专门设计的重建算法得到物体的三维体数据，使得CT扫描的时间大大缩短。但是基于此种技术的CT扫描方法需要基于固定轨道的运动，进行大角度的移动成像，在移动的过程中也会存在一定的成像伪影，降低了图像质量。

目前随着科学技术的发展，在逐步地利用计算机辅助技术来进行扫描成像，从而希望能够通过后续的计算机技术对图像进行处理、提高图像质量。

发明内容

基于此，有必要针对传统乳腺X光成像的问题，提供一种乳腺层析成像方法和系统及成像设备和图像采集处理方法，其可以提供精确的三维乳腺结构信息，有效避免传统X光乳腺成像的影像重叠问题。

本发明提供的一种乳腺层析成像方法，其包括：

获取在无被扫描物体、且未开启X光源时采集的至少两幅暗场图像、和在无被扫描物体、且依次逐个开启同一平面上间隔排列的多个X光源时采集的每个X光源所对应的至少两幅亮场图像，并分别通过求和平均获得平均暗场图像和每个X光源所对应的平均亮场图像；

获取在依次逐个开启所述多个X光源对被扫描物体进行X光成像时所采集的所述被扫描物体分别对应于所述多个X光源的投影图像；

利用所述平均暗场图像和每个X光源所对应的平均亮场图像，对所述被扫描物体分别对应于所述多个X光源的投影图像进行校正，获得校正后的投影图像；

基于层析图像的迭代重建方法对所述校正后的投影图像进行迭代重建，获得重建的层析图像。

在其中一个实施例中，所述基于层析图像的迭代重建方法对所述校正后的投影图像进行迭代重建的过程包括：

基于层析图像的迭代重建方法，构建层析图像重建模型；

将所述校正后的投影图像输入所述层析图像重建模型进行迭代重建，并判断是否达到预设迭代次数，若达到所述预设迭代次数则输出重建的层析图像；否则，对每一次迭代重建获得的层析图像执行以下步骤：

执行非负校正处理，得到第二中间图像；

计算所述第二中间图像的水平梯度图像和垂直梯度图像；

对所述水平梯度图像和垂直梯度图像分别进行字典学习操作，获得第三中间图像；

对所述第三中间图像进行梯度反换，得到第四中间图像；

将所述第四中间图像作为下一次迭代重建的输入。

在其中一个实施例中，所述对所述被扫描物体分别对应于所述多个X光源的投影图像进行校正的处理为：将所述被扫描物体对应于每个X光源的投影图像与所述平均暗场图像之差除以该X光源所对应的平均亮场图像与所述平均暗场图像之差后取负对数。

在其中一个实施例中，所述通过求和平均获得平均暗场图像和每个X光源所对应的平均亮场图像的过程中，按照图像中像素灰度值叠加求和并取平均的方法获得所述平均暗场图像和平均亮场图像。

在其中一个实施例中，所述执行非负校正处理为将图像中的像素灰度值小于零的像素都赋值为零。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：获得所述被扫描物体的旋转中心到所述每个X光源的距离、和所述每个X光源与用于接收和探测来自所述X光源X射线的探测器之间的距离，用以构建层析图像重建模型。

基于上述方法，本发明还提供了一种乳腺层析成像系统，其包括：