[发明专利]缺失数据的补偿方法、计算机断层扫描成像方法及系统

权利要求书

1.一种缺失数据的补偿方法，应用于计算机断层扫描成像中对扫描盲区的缺失数据进行补偿；其特征在于，

计算机断层扫描成像系统包括相对设置的X射线源和X射线探测器，所述X射线探测器的中心轴相对于所述计算机断层扫描成像系统的成像中心轴在所述X射线探测器的运动切线方向上偏移一预设距离以得到一扩展探测区域，其中，所述计算机断层扫描成像系统的成像中心轴为所述X射线源与所述计算机断层扫描成像系统旋转中心的连线在成像区的投影，所述X射线探测器的运动切线方向为所述X射线探测器的平移方向或者旋转方向的切向方向；

所述缺失数据的补偿方法包括：

获取探测对象的参考三维投影数据并对所述参考三维投影数据进行加权处理，以对缺失的三维投影数据进行补偿而得到所述探测对象的目标三维投影数据，所述参考三维投影数据为所述X射线探测器实际获取到的三维投影数据，仅包含所述X射线探测器的有效探测区所接收到的数据信息，而无法获取所述X射线探测器的扫盲区对应的数据信息；

所述预设距离小于所述X射线探测器的有效探测区的1/2宽度，所述扩展探测区域的宽度为所述预设距离的两倍；

所述获取探测对象的参考三维投影数据包括：

采集X射线的特征数据并对所述特征数据进行处理以得到所述参考三维投影数据P(m,n,β,e)；

其中，m为X射线探测器沿宽度方向的位置，其取值范围为[0,L+2Δ)；n为X射线探测器沿高度方向的位置，其取值范围为[0,H)；β为投影图像的采集角度，在2π角度全扫描时其取值范围为[0,2π)；e为X射线探测器的能区编号，其取值范围为[0,E)；L为X射线探测器的宽度；H为X射线探测器的高度；Δ为X射线探测器所偏移的预设距离；E为探测器能区数量；

所述对所述参考三维投影数据进行加权处理包括：

基于对所述参考三维投影数据P(m,n,β,e)在所述X射线探测器的运动切线方向上进行加权处理，以得到所述目标三维投影数据

其中，W(m)为加权函数，该加权函数为连续的光滑函数且满足：

λ＝0,1,2,3……；a为有效探测区的宽度尺寸；b为扫描盲区的宽度尺寸。

2.根据权利要求1所述的补偿方法，其特征在于，所述扫描盲区以及所述扩展探测区域的参考三维投影数据均置零。

3.根据权利要求1所述的补偿方法，其特征在于，所述加权函数包括：

其中，λ＝0,1,2,3……。

4.根据权利要求1-3任一项所述的补偿方法，其特征在于，所述X射线源发射的X射线为具有圆形扫描轨迹的锥形束或者扇形束。

5.根据权利要求1-3任一项所述的补偿方法，其特征在于，所述X射线探测器包括光子计数探测器或者电荷积分式探测器。

6.一种计算机断层扫描成像方法，其特征在于，包括：

采用如权利要求1-5任一项所述的缺失数据的补偿方法获取探测对象的目标三维投影数据；

基于计算机断层扫描重建算法根据所述目标三维投影数据进行三维重建以得到三维重建图像。

7.一种计算机断层扫描成像系统，其特征在于，包括：

X射线源，用于发射X射线；

X射线探测器，与所述X射线源相对设置，用于获取探测对象的参考三维投影数据，该X射线探测器的中心轴相对于计算机断层扫描成像系统的成像中心轴在所述X射线探测器的运动切线方向上偏移一预设距离以得到一扩展探测区域，其中，所述计算机断层扫描成像系统的成像中心轴为所述X射线源与所述计算机断层扫描成像系统旋转中心的连线在成像区的投影，所述X射线探测器的运动切线方向为所述X射线探测器的平移方向或者旋转方向的切向方向；

所述预设距离小于所述X射线探测器的有效探测区的1/2宽度，所述扩展探测区域的宽度为所述预设距离的两倍；

所述获取探测对象的参考三维投影数据包括：

采集X射线的特征数据并对所述特征数据进行处理以得到所述参考三维投影数据P(m,n,β,e)；

其中，m为X射线探测器沿宽度方向的位置，其取值范围为[0,L+2Δ)；n为X射线探测器沿高度方向的位置，其取值范围为[0,H)；β为投影图像的采集角度，在2π角度全扫描时其取值范围为[0,2π)；e为X射线探测器的能区编号，其取值范围为[0,E)；L为X射线探测器的宽度；H为X射线探测器的高度；Δ为X射线探测器所偏移的预设距离；E为探测器能区数量；

信号处理模块，用于对所述参考三维投影数据进行加权处理，以对缺失的三维投影数据进行补偿而得到所述探测对象的目标三维投影数据，所述参考三维投影数据为所述X射线探测器实际获取到的三维投影数据，仅包含所述X射线探测器的有效探测区所接收到的数据信息，而无法获取所述X射线探测器的扫盲区对应的数据信息；

所述信号处理模块用于：

基于对所述参考三维投影数据P(m,n,β,e)在所述X射线探测器的运动切线方向上进行加权处理，以得到所述目标三维投影数据

其中，W(m)为加权函数，该加权函数为连续的光滑函数且满足：

λ＝0,1,2,3……；a为有效探测区的宽度尺寸；b为扫描盲区的宽度尺寸；

三维重建模块，基于计算机断层扫描重建算法根据所述目标三维投影数据进行三维重建以得到三维重建图像。