技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種獲取CT圖像的方法。

背景技術(shù)：

計(jì)算機(jī)斷層掃描(Computer Tomography，簡稱CT)是利用計(jì)算機(jī)控制下的X線對(duì)人體的體層掃描，它使人體組織在X線下顯現(xiàn)不同密度來進(jìn)行對(duì)比，以達(dá)到精確顯示解剖結(jié)構(gòu)的目的。通常由醫(yī)生或其他類似人員對(duì)CT獲取的醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行觀察和分析，從而獲取相應(yīng)病理信息，由此作為診斷依據(jù)。

但是由于CT圖像顯示的組織較多，各組織之間的界線模糊，需要對(duì)CT圖像質(zhì)量進(jìn)行進(jìn)一步提升?，F(xiàn)有技術(shù)使用多能量放射源進(jìn)行CT掃描，其能譜是多個(gè)單一能量疊加的結(jié)果。

公開號(hào)為CN1857161A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種用多能量放射源CT成像實(shí)現(xiàn)臟器表面彩色映射的方法，公開了如下技術(shù)方案以獲取質(zhì)量較佳的CT圖像：先通過多能量放射源CT成像的方法，獲取醫(yī)學(xué)原始圖像，并利用原始圖像三維重建出待觀察診斷的臟器，然后根據(jù)各能量放射源CT成像在臟器表面附近所獲得的值的差異性，將該值的差異性對(duì)應(yīng)為各種不同的顏色，最后將獲得的顏色賦在臟器表面，并顯示出來。

但是，上述獲取CT圖像的方式中，各能量放射源的CT值需要通過額外的測量設(shè)備進(jìn)行測量，會(huì)引入噪聲，所獲取CT圖像的清晰度是有限的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明技術(shù)方案所解決的技術(shù)問題是，如何進(jìn)一步提高CT圖像的清晰度。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種獲取CT圖像的方法，包括：

獲取對(duì)象的多能CT值ct，所述多能CT值ct基于N種單能CT值ct1、…、ctN的疊加而成，所述多能CT值ct的能譜分布為f，所述單能CT值ct1、…、ctN的能譜分布為f1、…、fN，上述CT值滿足線性方程：ct1×f1+…+ctN×fN＝ct，其中，N為大于或等于2的整數(shù)；

建立對(duì)象的密度ρ與所述單能CT值的分布模型ct1＝y(tǒng)1(ρ)、…、ctN＝y(tǒng)N(ρ)；

基于所述線性方程及分布模型獲取對(duì)象各單能CT值的分布情況及對(duì)象密度的分布情況；

根據(jù)所述對(duì)象各單能CT值的分布情況獲取RGB分布，并由此生成CT圖像。

可選的，所述獲取對(duì)象的多能CT值ct包括：

使用多能放射源對(duì)對(duì)象進(jìn)行CT掃描，以輸出所述多能CT值ct；或者，

基于X射線重建圖像獲取所述多能CT值ct；或者，

通過將除所述CT圖像以外的掃描圖像轉(zhuǎn)換為X射線重建圖像，獲取所述多能CT值ct。

可選的，單能CT的能譜分布f1、…、fN基于多能CT的能譜分布f離散得到。

可選的，所述分布模型通過如下步驟建立：

將已知密度值的物質(zhì)與單能放射源穿過該物質(zhì)所得CT值進(jìn)行對(duì)應(yīng)，以獲得單能CT值與已知密度值的一一映射關(guān)系；

對(duì)所獲得的單能CT值與不同密度值的一一映射關(guān)系進(jìn)行插值或擬合，以獲得該單能CT值與密度值的分布模型。

可選的，所述單能CT值與密度值的一一映射關(guān)系是通過如下步驟獲得的：

已知物質(zhì)的組織成分，計(jì)算獲得該物質(zhì)在不同單能放射源下的衰減系數(shù)；

根據(jù)所獲得的衰減系數(shù)求得單能情況下該物質(zhì)的CT值。

可選的，所述單能CT值與密度值的一一映射關(guān)系是通過如下步驟獲得的：

已知物質(zhì)的組織成分，建立蒙特卡羅輸入模型；

采用蒙特卡羅模擬單能放射源的CT機(jī)的投影過程，并獲得投影圖；

采用CT重建算法，基于所述投影圖獲得該單能情況下該物質(zhì)的CT值。

可選的，所述基于所述線性方程及分布模型獲取對(duì)象各單能CT值的分布情況及對(duì)象密度的分布情況包括：

求解所述對(duì)象中每個(gè)柵元的單能CT值及柵元密度。

可選的，所述對(duì)象的柵元是以編號(hào)的形式存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中的，所述方法還包括：

輸出所述柵元編號(hào)及其對(duì)應(yīng)單能CT值、柵元密度。

可選的，所述根據(jù)所述對(duì)象各單能CT值的分布情況獲取RGB分布包括：

根據(jù)所述對(duì)象單能CT值與對(duì)象密度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，調(diào)整各單能CT值的分布權(quán)重；

基于所述調(diào)整后各單能CT值的分布情況獲取所述RGB分布。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明技術(shù)方案還提供了一種獲取CT圖像的方法，包括：

獲取對(duì)象的多能CT值ct，所述多能CT值ct基于N種單能CT值ct1、…、ctN的疊加而成；

獲取各單能CT值與密度值的分布關(guān)系；

建立對(duì)象的密度ρ與所述多能CT值的分布模型ct＝y(tǒng)(ρ)；

基于所述分布模型獲取對(duì)象密度的分布情況；

結(jié)合各單能CT值與密度值的分布關(guān)系、以及對(duì)象密度的分布情況，得到對(duì)象密度上各單能CT值的分布情況；

根據(jù)所述對(duì)象密度上各單能CT值的分布情況獲取RGB分布，并由此生成CT圖像。

可選的，所述獲取對(duì)象的多能CT值ct包括：

使用多能放射源對(duì)對(duì)象進(jìn)行CT掃描，以輸出所述多能CT值ct；或者，

基于CT圖像獲取所述多能CT值ct；或者，

通過將除所述CT圖像以外的掃描圖像轉(zhuǎn)換為CT圖像，再基于所轉(zhuǎn)換的CT圖像獲取所述多能CT值ct。

可選的，所述分布模型通過如下步驟建立：

將已知密度值的物質(zhì)與多能放射源穿過該物質(zhì)所得CT值進(jìn)行對(duì)應(yīng)，以獲得多能CT值與已知密度值的一一映射關(guān)系；

對(duì)所獲得的多能CT值與不同密度值的一一映射關(guān)系進(jìn)行插值或擬合，以獲得該多能CT值與密度值的分布模型。

可選的，所述多能CT值與密度值的一一映射關(guān)系是通過如下步驟獲得的：

已知物質(zhì)的組織成分，計(jì)算獲得該物質(zhì)在所述多能放射源下的衰減系數(shù)；

根據(jù)所獲得的衰減系數(shù)求得多能情況下該物質(zhì)的CT值。

可選的，所述多能CT值與密度值的一一映射關(guān)系是通過如下步驟獲得的：

已知物質(zhì)的組織成分，建立蒙特卡羅輸入模型；

采用蒙特卡羅模擬多能放射源的CT機(jī)的投影過程，并獲得投影圖；

采用CT重建算法，基于所述投影圖獲得該多能情況下該物質(zhì)的CT值。

可選的，所述多能CT值與密度值的一一映射關(guān)系是通過如下步驟獲得的：

已知不同物質(zhì)的組織成分，采用實(shí)驗(yàn)獲得投影圖；

采用CT重建算法，基于所述投影圖獲得該多能情況下多種物質(zhì)的CT值。

可選的，所述基于所述分布模型獲取對(duì)象密度的分布情況包括：輸出所述對(duì)象中各柵元的柵元密度；

所述得到對(duì)象密度上各單能CT值的分布情況則包括：輸出所述對(duì)象中各柵元密度下的各單能CT值。

本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果至少包括：

本發(fā)明技術(shù)方案通過建立對(duì)象密度與單能CT值的分布模型，求得對(duì)象多能CT值下的單能CT值分布情況，能夠計(jì)算得到更為精準(zhǔn)的單能CT值，且不必引入額外的設(shè)備噪聲，總體上可以獲得更為清晰的CT圖像。

本發(fā)明技術(shù)方案還能夠在求得單能CT值分布情況的過程中獲取對(duì)象柵元的密度分布，可以基于對(duì)象密度與單能CT值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，調(diào)整單能CT值對(duì)應(yīng)的權(quán)重，從而調(diào)整CT圖像的RGB分布，改變CT能量曲線，可獲得高對(duì)比度的CT圖像，從而使CT圖像更為清晰。

由于本發(fā)明技術(shù)方案的CT能量曲線可調(diào)，故而可避免對(duì)象的額外照射，提高CT設(shè)備的使用效率更高與使用安全性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明技術(shù)方案提供的一種獲取CT圖像的方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明技術(shù)方案提供的一種多能CT值ct的能譜分布情況示意圖；

圖3為單一能量100keV放射源掃描下單能CT值與A物質(zhì)密度值映射關(guān)系的示意圖；

圖4為單一能量100keV放射源掃描下單能CT值與A物質(zhì)密度值標(biāo)定曲線的示意圖；

圖5至圖7分別為單一能量20keV、40keV及400keV放射源掃描下單能CT值與A物質(zhì)密度值標(biāo)定曲線的示意圖；

圖8為本發(fā)明技術(shù)方案提供的另一種獲取CT圖像的方法流程示意圖；

圖9為多能放射源B掃描下多能CT值與A物質(zhì)密度值映射關(guān)系的示意圖；

圖10為多能放射源B掃描下多能CT值與A物質(zhì)密度值標(biāo)定曲線的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、特征和效果能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)說明。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的方式來實(shí)施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。

基于現(xiàn)有技術(shù)可知，CT能譜成像的物理基礎(chǔ)為：(1)X線通過物質(zhì)的衰減能夠客觀反映X線的能量；(2)X線經(jīng)過物質(zhì)后產(chǎn)生的光電效應(yīng)與康普頓效應(yīng)共同決定了物質(zhì)的衰減曲線；(3)物質(zhì)的衰減曲線呈線性關(guān)系(不包括K峰區(qū)域)。

本發(fā)明技術(shù)方案基于多能量成像，由此獲取多能CT圖像。本發(fā)明技術(shù)方案能夠基于多能CT圖像或者對(duì)象的多能CT值，計(jì)算對(duì)象實(shí)際吸收的不同單能CT值，據(jù)此獲取對(duì)象的RGB分布，形成處理后更為清晰的多能CT圖像。

本發(fā)明技術(shù)方案首先提供了一種獲取CT圖像的方法，如圖1所示，包括如下步驟：

S100，獲取對(duì)象的多能CT值。

本發(fā)明技術(shù)方案可以使用多能量放射源對(duì)對(duì)象進(jìn)行掃描以獲取對(duì)象的多能CT值，也可以基于對(duì)象的X射線重建圖像獲取多能CT值，還可以通過將其他圖像(比如核磁共振圖像)轉(zhuǎn)換為X射線重建圖像、再得到所述對(duì)象CT值。本發(fā)明技術(shù)方案所指對(duì)象CT值特指多能量能譜分布下的CT值總和，也即：

設(shè)所述多能CT值ct可視為是若干單能CT值ct1、ct2、…、ctN疊加之結(jié)果，多能CT值ct的能譜分布為f，而單能CT值ct1、ct2、…、ctN的能譜分布分別為f1、f2、…、fN(N為大于或等于2的自然數(shù))，則可認(rèn)為：f1+f2+f3+…+fN＝1，而ct1×f1+…+ctN×fN＝ct。

上述能譜分布表達(dá)的是一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念，假設(shè)N＝5，則參考圖2所示的多能CT值ct的能譜分布情況，基于該能譜分布情況可知對(duì)于一個(gè)單位的基物質(zhì)(可視為柵元)而言，其多能CT值大致呈線性分布，橫坐標(biāo)表示為該基物質(zhì)多能CT值ct是由單能CT值ct1、ct2、ct3、ct4、ct5疊加而成，縱坐標(biāo)則表示了上述單能CT值的能譜分布權(quán)重，有：f1+f2+f3+f4+f5＝1。多能CT值的線性分布也可用如下線性方程表達(dá)：

ct1×f1+…+ctN×fN＝ct(N＝5)

在上述圖示中，可以認(rèn)為單能CT的能譜分布f1、…、f5是基于多能CT的能譜分布f離散得到的，另外，單能CT值的實(shí)際能譜分布還可能具有一定寬度，其原因可能是單能CT值的能量本身是具有一定寬度引起的。

在上述能譜分布中可知，對(duì)于CT圖像來說，基于多能CT值所構(gòu)成的圖像是混合能量的圖像，其無法自我辨識(shí)出對(duì)象良好的能量反應(yīng)比例。比如對(duì)應(yīng)肝臟這種組織的對(duì)象來說，可能單能CT值ct1的分布更能體現(xiàn)其組織結(jié)構(gòu)，則包括單能CT值ct1的多能CT值ct無法更清晰地反應(yīng)出肝臟對(duì)象的成像，因此，在多能CT放射源的掃描得到或以其他方式得到對(duì)象多能CT值的情況下，獲取較為確切的各單能CT值能夠?qū)?duì)象成像清晰度做出較大貢獻(xiàn)。

繼續(xù)參考圖1，不同于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明技術(shù)方案的方法包括如下步驟，以用于計(jì)算對(duì)象的各單能CT值：

步驟S101，建立對(duì)象的密度與所述單能CT值的分布模型。

對(duì)于多能CT值來講，可以認(rèn)為其能譜分布中的單一能量(單能為所述單一能量的簡稱，下同)強(qiáng)度是已知的，要求得對(duì)象中各單能CT值的密度分布可以通過所述單能CT-密度標(biāo)定曲線求得：

單能CT-密度標(biāo)定曲線就是CT與物質(zhì)密度的關(guān)系曲線，描述的是一已知單一能量的放射源穿過已知密度物質(zhì)的衰減過程，其中，已知密度的物質(zhì)在已知單一能量的放射源的照射下，其衰減過程是唯一的CT值，故而可將已知密度的對(duì)象與不同單一能量放射源照射下所得CT值對(duì)應(yīng)，并在已知密度值與所得CT值之間建立一一映射關(guān)系，將上述映射關(guān)系視為二維坐標(biāo)系下的一系列離散序列，對(duì)該映射關(guān)系進(jìn)行插值或者擬合后可獲得各單能CT值與密度的標(biāo)定曲線，也即求得所述對(duì)象的密度與所述單能CT值的分布模型。

將一個(gè)多能放射源的放射能量視為1～N個(gè)單能放射源的疊加，則基于各單能放射源的分布模型可用如下算式表示：

ct1＝y(tǒng)1(ρ)；

ct2＝y(tǒng)2(ρ)；

…；

ctN＝y(tǒng)N(ρ)

上述算式中，ct1、…、ctN對(duì)應(yīng)1～N個(gè)單能放射源的下物質(zhì)(可以是特定物質(zhì))的單能CT值，y1、…、yN為分布模型的具體函數(shù)，而ρ則代表物質(zhì)的密度值分布或特定密度值。以下給出了建立多能放射源下單能CT值分布模型的一個(gè)實(shí)例。

若一多能放射源為單一能量20keV、40keV、100keV及400keV的疊加：

可通過單一能量為20keV的放射源通過特定密度值的A物質(zhì)得到的單能CT值，建立20keV-A之間的標(biāo)定曲線，從而得到單能20keV能量隨A物質(zhì)密度變化的分布模型ct1＝y(tǒng)1(ρ^A)；

可通過單一能量為40keV的放射源通過特定密度值的A物質(zhì)得到的單能CT值，建立40keV-A之間的標(biāo)定曲線，從而得到單能40keV能量隨A物質(zhì)密度變化的分布模型ct2＝y(tǒng)2(ρ^A)；

可通過單一能量為100keV的放射源通過特定密度值的A物質(zhì)得到的單能CT值，建立100keV-A之間的標(biāo)定曲線，從而得到單能100keV能量隨A物質(zhì)密度變化的分布模型ct3＝y(tǒng)3(ρ^A)；

可通過單一能量為400keV的放射源通過特定密度值的A物質(zhì)得到的單能CT值，建立400keV-A之間的標(biāo)定曲線，從而得到單能400keV能量隨A物質(zhì)密度變化的分布模型ct4＝y(tǒng)4(ρ^A)。

其中，ρ^A為A物質(zhì)的密度值分布或特定密度值。

以求取分布模型ct3＝y(tǒng)3(ρ^A)為例，如圖3所示，取A物質(zhì)的有限個(gè)特定密度值ρ^A，包括密度值p1、p2、…、p10，其中，1至10代表上述有限個(gè)密度值個(gè)數(shù)，隨后獲取100keV放射源掃描下A物質(zhì)密度值為p1時(shí)得到的CT值T1、物質(zhì)A密度值為p2時(shí)得到的CT值T2、…、物質(zhì)A密度值為p10時(shí)得到的CT值T10，建立密度值p1、p2、…、p10與CT值T1、T2、…、T10的一一映射關(guān)系，圖3示意了一二維坐標(biāo)系下上述映射關(guān)系具體為一系列離散點(diǎn)。

結(jié)合圖4，在基于圖3所示密度p1、p2、…、p10與CT值T1、T2、…、T10的一一映射關(guān)系，可通過對(duì)上述離散點(diǎn)進(jìn)行插值或擬合(上述對(duì)離散點(diǎn)插值或擬合以求得連續(xù)曲線，圖3中點(diǎn)線為插值或擬合過程中形成的連續(xù)曲線)，從而得到如圖4所示的有關(guān)100keV放射源的CT值與A物質(zhì)密度值的標(biāo)定曲線(所指標(biāo)定曲線即為上述擬合或插值過程中最終得到的連續(xù)曲線，即圖4所示100keV-A標(biāo)定曲線)，據(jù)此獲取有關(guān)100keV放射源CT值與A物質(zhì)密度值的分布模型ct3＝y(tǒng)3(ρ^A)。

參考圖5至圖7，依據(jù)上述建立方式還可以獲取:

20keV放射源CT值與A物質(zhì)密度值的分布模型ct1＝y(tǒng)1(ρ^A)(對(duì)應(yīng)圖5所示20keV-A標(biāo)定曲線)；

40keV放射源CT值與A物質(zhì)密度值的分布模型ct2＝y(tǒng)2(ρ^A)(對(duì)應(yīng)圖6所示40keV-A標(biāo)定曲線)；

400keV放射源CT值與A物質(zhì)密度值的分布模型ct4＝y(tǒng)4(ρ^A)(對(duì)應(yīng)圖7所示400keV-A標(biāo)定曲線)。

需要說明的是，所建立的分布模型可以是一個(gè)廣義上的分布模型，也可以是狹義上的分布模型；所述廣義上的分布模型是指基于有限個(gè)單能CT值與已知密度值的一一映射關(guān)系，推導(dǎo)至單能CT值與任何已知密度值的分布模型，且所述任何已知密度值的范疇遠(yuǎn)大于所述對(duì)象密度值的范疇；而所述狹義上的分布模型是指基于有限個(gè)單能CT值與已知密度值的一一映射關(guān)系，推導(dǎo)至單能CT值與有限已知密度值的分布模型，且所述有限已知密度值的范疇接近或等同于所述對(duì)象密度值的范疇。

在步驟S101中，還涉及已知密度值的物質(zhì)與特定能量的情況下該密度的物質(zhì)的CT值之間的求取過程，本發(fā)明并不限定該求取過程，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以通過有限次實(shí)驗(yàn)、歷史經(jīng)驗(yàn)值或者其他模擬方法進(jìn)行數(shù)值獲取。但本發(fā)明技術(shù)方案在實(shí)施例中提供了解析計(jì)算方法及蒙特卡羅模擬方法以供參考：

采用解析計(jì)算方法計(jì)算特定能量放射源下已知密度的物質(zhì)的CT值包括如下步驟：

首先，獲取已知物質(zhì)的組織成分，計(jì)算獲得該物質(zhì)在特定單能放射源下的衰減系數(shù)。對(duì)于已知物質(zhì)的組織成分，其特定單能放射源下的衰減系數(shù)可根據(jù)通常實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)得到，可視為可知量。

再根據(jù)上述過程中所獲得的衰減系數(shù)求得上述單能情況下該物質(zhì)的CT值?；谏鲜鏊p系數(shù)，上述已知物質(zhì)的密度值上，都可以求得對(duì)應(yīng)所述單能放射源的CT值，也可以認(rèn)為，上述求取過程中，物質(zhì)密度值可以是一個(gè)廣泛分布的范圍，而對(duì)于分布的物質(zhì)密度值，其CT值也是廣泛分布且對(duì)應(yīng)于分布的密度值的。上述求取過程可適用于所述廣義上的分布模型。

上述步驟僅給出了獲取一個(gè)特定單能放射源及已知物質(zhì)密度值的對(duì)應(yīng)分布關(guān)系(也即映射關(guān)系)。對(duì)于其他特定單能放射源及該已知物質(zhì)或其他已知物質(zhì)而言，其獲取方式也是類似的。

采用蒙特卡羅模擬方法計(jì)算特定能量放射源下已知密度的物質(zhì)的CT值包括如下步驟：

已知物質(zhì)的組織成分，建立蒙特卡羅輸入模型?；诂F(xiàn)有技術(shù)可知，蒙特卡羅模擬方法是可適用于組織劑量分布的計(jì)算的一種方式，其可模擬放射源對(duì)物質(zhì)進(jìn)行放射過程中，光電粒子的投影過程，具體是把光電粒子的相-空間信息作為輸入，利用蒙特卡羅模擬程序計(jì)算物質(zhì)組織中吸收劑量的空間分布，從而獲得該放射源下物質(zhì)對(duì)象的CT投影圖。

在建立蒙特卡羅輸入模型后，可基于特定單能放射源的CT機(jī)結(jié)構(gòu)，使用蒙特卡羅輸入模型模擬該單能放射源的投影過程，進(jìn)而獲取物質(zhì)在該單能放射源下的投影圖。

由于上述投影圖包括了物質(zhì)密度及CT值的投影信息，可采用CT重建算法，基于所述投影圖獲得該單能情況下該物質(zhì)的CT值。

上述求取過程中，物質(zhì)密度值是一個(gè)有限分布的范圍，而對(duì)于有限分布的物質(zhì)密度值，其CT值也是有限分布的。上述求取過程可適用于所述狹義上的分布模型。

上述步驟也僅給出了獲取一個(gè)特定單能放射源及已知物質(zhì)密度值的對(duì)應(yīng)分布關(guān)系(也即映射關(guān)系)。對(duì)于其他特定單能放射源及該已知物質(zhì)或其他已知物質(zhì)而言，其獲取方式也是類似的。

在步驟S101中，已求取了多能放射源下各單能放射源相對(duì)于對(duì)象物質(zhì)的單能CT值分布模型，但對(duì)于對(duì)象密度來說，其密度分布狀態(tài)未知，故而僅能從對(duì)象多能CT值的分布情況進(jìn)行考量，以獲得各單能CT值在對(duì)象密度分布上的分布情況。繼續(xù)參考圖1，本發(fā)明技術(shù)方案的方法還包括如下步驟，可適用于求解多能CT分布下對(duì)象單能CT值的分布情況：

步驟S102，基于多能CT值的線性分布及各單能CT值分布模型獲取對(duì)象密度分布下各單能CT分布情況。

所述多能CT值的線性分布即指各單能放射源下所得單能CT值在多能能譜分布上滿足線性疊加(參考上述線性方程表達(dá)式)。

由于在成像設(shè)備中，一般將對(duì)象分割為柵元，以柵元為組織物質(zhì)的最小單位進(jìn)行處理及考量，柵元是CT圖像處理中的最小單位對(duì)象，其具有對(duì)應(yīng)的密度及單能CT值。因此，可以將對(duì)象密度的分布視為柵元密度的分布。不同能量的射線是相互獨(dú)立的，對(duì)于某一柵元，其多能CT值為經(jīng)過該柵元的不同單能射線所產(chǎn)生的單能CT值的疊加結(jié)果，結(jié)合多能能譜f的離散值f1、…、fN所對(duì)應(yīng)單能CT值的分布范圍，可獲得經(jīng)過對(duì)象柵元的單能CT值的分布情況。

基于上述分析，可以考慮將步驟S101所得的各單能CT值的分布模型帶入線性方程ct1×f1+…+ctN×fN＝ct，以求得對(duì)象各柵元密度下各單能CT分布情況，也即根據(jù)上述線性方程求解獲得掃描對(duì)象中柵元的單能CT值及柵元密度值，并據(jù)此求解出掃描對(duì)象的所有柵元，則可獲得單能CT分布以及密度分布。

在上述線性方程中，ct值基于步驟S100，可以是各柵元密度下的多能CT分布的數(shù)值，在各柵元密度下，可以基于單能CT值的能譜分布，獲取各單能CT值在各柵元密度下的分布情況。

步驟S102在具體執(zhí)行過程中包括對(duì)對(duì)象中每個(gè)柵元密度及每個(gè)柵元所對(duì)應(yīng)的各單能CT值進(jìn)行輸出。

在其他實(shí)施例中，對(duì)象的各個(gè)柵元可以是以編號(hào)的形式存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中的，因此，在上述柵元具體編號(hào)的情況下，步驟S102在具體執(zhí)行過程中則包括柵元編號(hào)、對(duì)應(yīng)編號(hào)的柵元密度及該編號(hào)密度的柵元所對(duì)應(yīng)的各單能CT值的輸出。

在依據(jù)步驟S100至S102獲取到對(duì)象柵元密度及對(duì)象柵元密度的各單能CT值的分布情況下，還涉及CT圖像的建立或CT圖像的調(diào)整。

繼續(xù)參考圖1，本發(fā)明技術(shù)方案的方法還包括：

步驟S103，根據(jù)所述對(duì)象各單能CT值的分布情況獲取RGB分布，并由此生成CT圖像。

在步驟S100的多能CT值是基于多能放射源對(duì)對(duì)象進(jìn)行掃描所獲得時(shí)，步驟S103所述CT圖像為首次所建立的CT圖像，其為對(duì)成像本身所進(jìn)行的改進(jìn)。

在步驟S100的多能CT值是基于重建圖像而再建立的圖像，則步驟S103所述的CT圖像為新的CT圖像，其為對(duì)圖像處理所進(jìn)行的改進(jìn)。

在步驟S103中，可基于柵元密度與各單能CT值對(duì)應(yīng)關(guān)系，尋找對(duì)象在不同單一能量放射源下的不同單能CT分布，對(duì)于CT圖像的RGB分布而言，可以將對(duì)象各單能CT值轉(zhuǎn)換為單能CT值下的圖像數(shù)據(jù)，依據(jù)清晰度原則調(diào)整上述圖像數(shù)據(jù)的權(quán)重，據(jù)此將一個(gè)單能CT值下的圖像數(shù)據(jù)直接作為紅色/綠色/藍(lán)色分量(此時(shí)該單能CT值的權(quán)重相對(duì)于顏色分量設(shè)置為1)，或者將多個(gè)單能CT值下的圖像數(shù)據(jù)之間依據(jù)所設(shè)定的顏色分量設(shè)置權(quán)重，將上述多個(gè)單能CT值依據(jù)權(quán)重進(jìn)行疊加，以獲得疊加圖像數(shù)據(jù)，再將該疊加圖像數(shù)據(jù)作為紅色/綠色/藍(lán)色分量，以此組合成完整的RGB值分布。

上述RGB值的顏色分量可以依據(jù)清晰度原則進(jìn)行變動(dòng)，或者可依據(jù)所形成的CT圖像的清晰度進(jìn)行手動(dòng)調(diào)制，再基于變動(dòng)或調(diào)制后的顏色分量賦值獲取所述RGB值分布。

基于上述RGB值分布，可以再調(diào)制上述RGB值分布的飽和度，從而作為對(duì)象彩色映射的值。

至于對(duì)象表面繪制，則可直接根據(jù)對(duì)象柵元上清晰度最佳的單能CT值直接進(jìn)行圖像轉(zhuǎn)化，或調(diào)制各單能CT值之間的權(quán)重分配選擇清晰度最佳的圖像進(jìn)行轉(zhuǎn)換。將對(duì)象彩色映射值賦至對(duì)象繪制表面，則可獲得較佳的CT圖像。

不限于上述獲取CT圖像的方法，本發(fā)明技術(shù)方案還提供了一種獲取CT圖像的方法，如圖8所示，包括如下步驟：

步驟S200，獲取對(duì)象的多能CT值。

步驟S200同步驟S100。

步驟S201，建立對(duì)象的密度ρ與所述多能CT值的分布模型ct＝y(tǒng)(ρ)。

步驟S201的建立過程與步驟S01建立對(duì)象密度與單能CT值的分布模型過程是類似的。所述分布模型ct＝y(tǒng)(ρ)也可以通過多能CT-密度標(biāo)定曲線求得：

多能CT-密度標(biāo)定曲線描述的是一已知具有能譜分布的放射源穿過已知密度物質(zhì)的衰減過程。通過建立物質(zhì)密度與具有能譜分布的放射源穿過該密度物質(zhì)的衰減值的映射關(guān)系，可以進(jìn)行多能CT-密度標(biāo)定曲線的標(biāo)定，具體可參考如下標(biāo)定步驟：

將已知密度值的物質(zhì)與多能放射源穿過該物質(zhì)所得CT值進(jìn)行對(duì)應(yīng)，以獲得多能CT值與已知密度值的一一映射關(guān)系；

對(duì)所獲得的多能CT值與不同密度值的一一映射關(guān)系進(jìn)行插值或擬合，以獲得該多能CT值與密度值的分布模型。

上述標(biāo)定步驟中，可將上述映射關(guān)系視為二維坐標(biāo)系下的一系列離散序列，所述插值或擬合也即對(duì)上述離散序列的插值或擬合，其插值或擬合得到的連續(xù)曲線也就是所述多能CT-密度標(biāo)定曲線，也即為所得到的多能CT值與密度值的分布模型。

以求取由單一能量20keV、40keV、100keV及400keV構(gòu)成的多能放射源B下多能CT值與A物質(zhì)密度值的分布模型為例，可通過多能放射源B通過特定密度值的A物質(zhì)得到的單能CT值，建立B-A之間的標(biāo)定曲線，從而得到多能放射源B隨A物質(zhì)密度變化的分布模型ct＝y(tǒng)(ρ^A)。

如圖9所示，取A物質(zhì)的有限個(gè)特定密度值ρ^A，包括密度值p1、p2、…、p10，其中，1至10代表上述有限個(gè)密度值個(gè)數(shù)，隨后獲取多能放射源B掃描下A物質(zhì)密度值為p1時(shí)得到的CT值t1、物質(zhì)A密度值為p2時(shí)得到的CT值t2、…、物質(zhì)A密度值為p10時(shí)得到的CT值t10，建立密度值p1、p2、…、p10與CT值t1、t2、…、t10的一一映射關(guān)系，圖9示意了二維坐標(biāo)系下上述映射關(guān)系具體為一系列離散點(diǎn)。

結(jié)合圖10，在基于圖9所示密度p1、p2、…、p10與CT值t1、t2、…、t10的一一映射關(guān)系，可通過對(duì)上述離散點(diǎn)進(jìn)行插值或擬合，從而得到如圖10所示的有關(guān)多能放射源B的CT值與A物質(zhì)密度值的標(biāo)定曲線(所指標(biāo)定曲線即為上述擬合或插值過程中最終得到的連續(xù)曲線，圖9中示意該連續(xù)曲線為點(diǎn)線，而圖10則為所示B-A標(biāo)定曲線)，據(jù)此獲取有關(guān)多能放射源B的CT值與A物質(zhì)密度值的分布模型ct＝y(tǒng)(ρ^A)。

步驟S201也涉及已知密度值的物質(zhì)與特定多能放射源穿過該密度的物質(zhì)的CT值之間的求取過程，本發(fā)明并不限定該求取過程，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以通過有限次實(shí)驗(yàn)、歷史經(jīng)驗(yàn)值或者其他模擬方法進(jìn)行數(shù)值獲取。本發(fā)明技術(shù)方案在實(shí)施例中提供了解析計(jì)算方法、蒙特卡羅模擬方法及實(shí)驗(yàn)法以供參考：

采用解析計(jì)算方法計(jì)算特定能量放射源下已知密度的物質(zhì)的CT值包括如下步驟：

已知物質(zhì)的組織成分，計(jì)算獲得該物質(zhì)在所述多能放射源下的衰減系數(shù)；

根據(jù)所獲得的衰減系數(shù)求得多能情況下該物質(zhì)的CT值。

由于在一些情況下，多能放射源并非是特定成像設(shè)備所給出的具有其衰減系數(shù)的特定放射源，在上述情況下，多能放射源相對(duì)于對(duì)象物質(zhì)的衰減系統(tǒng)并非已知，則可用下述方式實(shí)現(xiàn)步驟S201：

已知物質(zhì)的組織成分，計(jì)算獲得多能放射源中不同單一能量的衰減系數(shù)；

根據(jù)所獲得的衰減系數(shù)，求得該物質(zhì)的單能CT值；

再選取其他物質(zhì)，重復(fù)上述兩個(gè)步驟，獲得不同密度物質(zhì)對(duì)應(yīng)該單一能量的單能CT值；

采用插值或者擬合獲得多能放射源中具有的上述單一能量的單能CT-密度標(biāo)定曲線；

再選取多能放射源中所具有的不同單能能量，重復(fù)上述步驟，獲得所有單一能量的單能CT-密度標(biāo)定曲線；

根據(jù)已知多能放射源的能譜分布，將不同單一能量的CT-密度標(biāo)定曲線按照能譜分布權(quán)重相疊加，獲得多能CT-密度標(biāo)定曲線。

采用蒙特卡羅模擬方法計(jì)算特定能量放射源下已知密度的物質(zhì)的CT值包括如下步驟：

將已知組織成分物質(zhì)輸入到蒙特卡羅模擬工具中，模擬多能CT機(jī)投影過程，獲得投影圖；

采用重建算法，獲得該物質(zhì)的多能CT值；

再選取其他物質(zhì)，重復(fù)上述步驟，獲得不同密度物質(zhì)對(duì)應(yīng)的多能CT值。

采用實(shí)驗(yàn)方法計(jì)算特定能量放射源下已知密度的物質(zhì)的CT值包括如下步驟：

將已知組織成分的物質(zhì)放到多能CT放射源掃描，獲得多能CT投影圖；

采用重建算法，獲得該物質(zhì)的多能CT值；

再選取其他物質(zhì)，重復(fù)上述步驟，獲得不同物質(zhì)對(duì)應(yīng)的多能CT值。

繼續(xù)參考圖8，所述獲取CT圖像的方法還包括：

步驟S202，獲取各單能CT值與密度值的分布關(guān)系。

步驟S201與步驟S202之間的執(zhí)行順序可以任意，步驟S202的具體實(shí)現(xiàn)步驟可參考步驟S101。所述各單能CT值與密度值的分布關(guān)系即為：對(duì)象的密度ρ與所述單能CT值的分布模型ct1＝y(tǒng)1(ρ)、…、ctN＝y(tǒng)N(ρ)。

步驟S203，基于所述分布模型獲取對(duì)象密度的分布情況。

本實(shí)施例基于多能CT值與物質(zhì)密度的分布模型，可以基于所獲取的多能CT值，輸出對(duì)象的密度分布情況。由于在成像設(shè)備中對(duì)象的圖像處理一般以柵元作為處理對(duì)象，故而輸出對(duì)象的密度分布情況即為輸出各柵元的柵元密度。

步驟S204，結(jié)合各單能CT值與密度值的分布關(guān)系、以及對(duì)象密度的分布情況，得到對(duì)象密度上各單能CT值的分布情況。

從步驟S203可獲取對(duì)象柵元密度的分布，再基于步驟S202各單能CT值與密度值的分布關(guān)系，可輸出對(duì)象中各柵元密度下的各單能CT值，從而得到對(duì)象密度上個(gè)單能CT值的分布情況。

繼續(xù)參考圖8，所述獲取CT圖像的方法還包括：

步驟S205，根據(jù)所述對(duì)象密度上各單能CT值的分布情況獲取RGB分布，并由此生成CT圖像。

步驟S205的具體執(zhí)行過程可參考步驟S103。

需要說明的是：

由于本發(fā)明技術(shù)方案采用了能量疊加，對(duì)應(yīng)單位使用需要注意：電子射線用的能量單位是keV，指的就是電子自身的能量；單一能量的X射線的能量單位用的keV，指的是光子自身的能量。對(duì)于非單一能量(具有能譜分布)的X射線用的是kV，指的是由對(duì)應(yīng)的單一能量電子打靶產(chǎn)生的X射線，例如：用60keV單一能量電子打靶產(chǎn)生的X射線的稱作60kV光子，這個(gè)光子實(shí)際上具有多個(gè)單一能量的光子組成，成分包括了0keV～60keV的所有單能光子?，F(xiàn)有技術(shù)中，采用的是兩個(gè)非單一能量的光子成像獲得能譜CT，因此采用的X射線表示單位是kV。因此，本發(fā)明采用能量keV表示是單一能量的射線能量單位，而用kV表示的是非單一能量的射線能量單位。

本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。。