[发明专利]一种CBCT设备的金属伪影校正方法和系统

权利要求书

1.一种CBCT设备的金属伪影校正方法，其特征在于：在扫描获取的体积数据中提取金属目标位置并将其所有体素投影到探测器表面，获取金属目标在探测器表面的坐标值，并对该坐标值进行插值修补，将修补后的数据进行三维重建，并将初始提取的金属目标图像加入重建的三维图像中。

2.根据权利要求1所述的一种CBCT设备的金属伪影校正方法，其特征在于：以射线源S和探测器的旋转中心O为原点构建图像坐标系，以探测器的中心点D为原点构建探测器坐标系，探测器坐标系的原点D与SO共线，射线源S和探测器分别处于旋转中心O的两侧，图像坐标系的X方向指向射线源S，Z方向为天向，Y方向根据右手定则确定；探测器坐标系的X方向指向射线源S，V方向为天向，U方向根据右手定则确定；

对于图像坐标系中的点P(x,y,z)，射线源S从起始位置旋转了角度θ后，点P在探测器坐标系中的坐标为P_θ(u,v,x_θ)，则

[x_θ,u,v,1]＝[x,y,z,1]*R_θ*R (1)

其中，R_θ为旋转矩阵，表示图像坐标系中的同一个点在旋转前后的坐标变换关系，R为图像坐标系到探测器坐标系的变换矩阵，则

其中，(x_c,u_c,v_c)表示O点在探测器坐标系中的坐标，将公式(2)、(3)带入公式(1)，得到

x_θ＝xcosθ+ysinθ+x_c (4)

u＝-xsinθ+ycosθ+u_c (5)

v＝z+v_c (6)

根据坐标系的定义可知，

x_c＝D_SD-D_SO (7)

u_c＝0 (8)

v_c＝0 (9)

其中，D_SD表示射线源S到点D的距离，D_SO表示射线源S到点O的距离；点P_θ(u,v,x_θ)在探测器表面的投影点坐标P_θ,d(u_d,v_d)存在以下关系，

s_u，s_v表示在探测器坐标系中的空间点映射到探测器表面的尺度因子，根据公式(4)可知

s_u＝s_v＝D_SD/(D_SD-x_θ) (11)

将公式(5)、(6)、(8)、(9)和(11)带入公式(10)，得到

u_d＝(-xsinθ+ycosθ)*D_SD/(D_SO-xcosθ-ysinθ) (12)

v_d＝z*D_SD/(D_SO-xcosθ-ysinθ) (13)

公式(12)和(13)即为将金属目标位置映射到探测器表面的转换公式。

3.根据权利要求1所述的一种CBCT设备的金属伪影校正方法，其特征在于：从扫描获取的体积数据中提取金属目标的方法为：

对投影数据使用FDK算法重建得到体积图像V_CBCT，采用全局阈值方法分割提取体积图像V_CBCT中的金属目标V_Metal。

4.根据权利要求1所述的一种CBCT设备的金属伪影校正方法，其特征在于：将金属目标映射到探测器表面获得像素坐标I_Metal，对像素坐标I_Metal通过双线性插值方法进行修补，得到修补的投影数据。