[发明专利]X射线原位成像方法及系统

权利要求书

1.一种X射线原位成像方法，其特征在于，通过自动生成扫描轨迹或对用户指定的扫描轨迹进行优化后分别得到射线源和探测器的期望运动轨迹，设置X射线源按照期望运动轨迹执行扫描，同时由图像采集装置实时收集来自探测器的投影数据，最后通过重建算法进行系统成像几何的精确校准和图像重建得到扫描结果；

所述的投影数据包括：射线源和探测器分别对应的实时空间坐标、实时空间姿态、实时X光投影图像以及对应的时间轴。

2.根据权利要求1所述的X射线原位成像方法，其特征是，所述的自动生成是指：预设扫描轨迹，即X射线源和探测器的运动轨迹。

3.根据权利要求1所述的X射线原位成像方法，其特征是，所述的用户指定的扫描轨迹采用：通过空间测量计算得到机械手臂的运动空间范围或者通过手动移动机械手臂设置运动空间范围。

4.根据权利要求1所述的X射线原位成像方法，其特征是，所述的重建算法是指：根据投影数据进行扫描轨迹校正，得到实际扫描轨迹；然后对实时X光投影图像进行X光投影数据校正，得到准确的投影数据；再根据实际扫描轨迹和准确的投影数据进行图像重构。

5.根据权利要求4所述的X射线原位成像方法，其特征是，所述的扫描轨迹校正是指：根据投影数据中的射线源和探测器分别对应的实时空间坐标、实时空间姿态以及实时采集的X光投影图像进行几何校正，获得实际扫描轨迹。

6.根据权利要求5所述的X射线原位成像方法，其特征是，所述的实时采集，通过实时监控运动部件是否与周围环境产生干涉，当发生干涉，即停止系统运行；当无干涉，射线源发射X射线，探测器同步进行数据采集并输出至图像采集装置。

7.根据权利要求5所述的X射线原位成像方法，其特征是，所述的几何校正是指：不断重建图像，然后计算图像全差分，再微调当前扫描轨迹的空间位置和姿态，即成像几何，直至图像全差分低于阈值，此时的成像几何即可认为是准确的实际扫描轨迹。

8.根据权利要求7所述的X射线原位成像方法，其特征是，所述的图像全差分是指：其中：V为全微分，f为重建出的X射线吸收系数图像，i和j分别为图像像素编号。

9.根据权利要求4所述的X射线原位成像方法，其特征是，所述的X光投影数据校正是指：基于实际扫描轨迹对实时X光投影图像进行光照不均匀校正处理。

10.根据权利要求4所述的X射线原位成像方法，其特征是，所述的X光投影数据校正具体包括以下步骤：

1)准备包含任意位置的X射线投影图像及其对应的空间坐标及空间姿态的背景校准数据库；

2)根据每个实时X光投影图像在实际扫描轨迹上的对应位置，从背景校准数据库中使用线性插值法匹配得到背景校准数据库中最相近的X射线投影图像；

3)根据暗场图像数据进行校准，即：校准后数据＝(实时X光投影图像-暗场图像数据)/(背景校准数据库中的X射线投影图像-暗场图像数据)，其中：暗场图像数据是关闭X射线源后图像采集装置采集到的图像。

11.根据权利要求4所述的X射线原位成像方法，其特征是，所述的图像重构是指：根据校正后的实际的扫描轨迹构描述成像几何的描述矩阵M；根据校正后的投影数据作为测量数据g，采用图像迭代重构算法反复迭代求解待重建图像u，即M*u＝g。

12.根据权利要求4所述的X射线原位成像方法，其特征是，所述的准确的投影数据，通过多次迭代地进行扫描轨迹校正和X光投影数据校正处理得到。