CBCT口腔图像的重构方法和装置与流程

cbct口腔图像的重构方法和装置
技术领域
1.本发明涉及cbct图像处理技术领域，具体涉及一种cbct口腔图像的重构方法和一种cbct口腔图像的重构装置。


背景技术：

2.口腔的锥束x射线计算机断层扫描成像(简称口腔cbct)，是通过x射线光源和探测器围绕人体头部做圆周运动，采集人体头颅各个角度下的投影数据，并利用重建算法获取三维头颅图像。目前在口腔cbct成像中，由于探测器物理高度的限制，重建图像在垂直方向的大小是有限的，从而限制了cbct影像在口腔诊断中需要大视野图像中的应用，例如种植牙中需要得到上额窦的影像，然而装备大面积的探测器又会提高cbct系统的成本。
3.为解决上述问题，目前通常采用现有的小面积探测器的cbct系统，通过扫描不同高度的两个区域，分别得到两组小视野图像，然后通过拼接得到一个大视野的cbct图像。但是，由于这两组小视野图像是两次独立扫描得到的，而两次扫描中几何的不同将导致这两组图像在几何上的不匹配，从而产生严重的伪影在两组图像的连接处。


技术实现要素：

4.本发明为解决上述技术问题，提供了一种cbct口腔图像的重构方法，通过保证两次重建的cbct口腔图像的坐标系统一，从而简化图像拼接过程，并能够去除拼接得到的cbct大视野口腔图像中的伪影，从而能够提高拼接得到的cbct大视野口腔图像的准确性。
5.本发明采用的技术方案如下：
6.一种cbct口腔图像的重构方法，包括以下步骤：确定cbct扫描的视野范围；根据所述视野范围确定所述cbct的相邻扫描轨道之间的高度间隔；根据所述高度间隔确定所述cbct的扫描轨道；根据所述扫描轨道构建几何校正模体；根据所述几何校正模体重建所述cbct的口腔图像；根据重建后的所述cbct口腔图像得到所述cbct的大视野口腔图像。
7.根据本发明的一个实施例，所述确定cbct扫描的视野范围，具体包括以下步骤：获取所述cbct的扫描参数；根据所述扫描参数确定所述cbct扫描一次所覆盖的视野范围。
8.根据本发明的一个实施例，所述根据所述视野范围确定所述cbct的相邻扫描轨道之间的高度间隔，具体包括以下步骤：确定所述cbct大视野口腔图像的高度；根据所述cbct大视野口腔图像的高度和所述视野范围得到所述cbct的相邻扫描轨道之间的高度间隔。
9.根据本发明的一个实施例，所述根据所述高度间隔确定所述cbct的扫描轨道，具体包括以下步骤：确定所述cbct的一次扫描轨道；根据所述cbct的一次扫描轨道和所述高度间隔得到所述cbct的二次扫描轨道。
10.根据本发明的一个实施例，所述根据所述扫描轨道构建几何校正模体，具体包括以下步骤：确定所述cbct在所述一次扫描轨道和所述二次扫描轨道上分别对应的一次扫描视野范围和二次扫描视野范围，其中，所述一次扫描视野范围与所述二次扫描视野范围在垂直方向存在重叠；根据所述一次扫描视野范围和所述二次扫描视野范围构建几何校正模
体，其中，所述几何校正模体包括多个标记点，并且多个所述标记点对应所述一次扫描视野范围和所述二次扫描视野范围均匀分布。
11.根据本发明的一个实施例，所述根据所述几何校正模体重建所述cbct的口腔图像，具体包括以下步骤：建立所述几何校正模体的坐标系；确定多个所述标记点在所述几何校正模体坐标系的位置；根据所述一次扫描轨道和所述二次扫描轨道分别得到所述几何校正模体的一次扫描投影图像和二次扫描投影图像；根据所述一次扫描投影图像和所述二次扫描投影图像确定多个所述标记点在所述cbct投影中心的位置；根据多个所述标记点在所述几何校正模体坐标系的位置和多个所述标记点在所述cbct投影中心的位置确定所述cbct在所述几何校正模体坐标系的位置，以用于重建所述cbct口腔图像。
12.根据本发明的一个实施例，所述根据重建后的所述cbct口腔图像得到所述cbct的大视野口腔图像，具体包括以下步骤：组合重建得到的所述cbct口腔图像，其中，组合后的所述cbct口腔图像具有重叠区域；优化所述重叠区域以得到所述cbct的大视野口腔图像。
13.一种cbct口腔图像的重构装置，包括：第一处理模块，所述第一处理模块用于确定cbct扫描的视野范围；第二处理模块，所述第二处理模块用于根据所述视野范围确定所述cbct的相邻扫描轨道之间的高度间隔；第三处理模块，所述第三处理模块用于根据所述高度间隔确定所述cbct的扫描轨道；建模模块，所述建模模块用于根据所述扫描轨道构建几何校正模体；图像重建模块，所述图像重建模块用于根据所述几何校正模体重建所述cbct的口腔图像；图像优化模块，所述图像优化模块用于根据重建后的所述cbct口腔图像得到所述cbct的大视野口腔图像。
14.根据本发明的一个实施例，所述第一处理模块具体用于获取所述cbct的扫描参数，并根据所述扫描参数确定所述cbct扫描一次所覆盖的视野范围。
15.根据本发明的一个实施例，所述第二处理模块具体用于确定所述cbct大视野图像的高度，并根据所述cbct大视野图像的高度和所述视野范围得到所述cbct的相邻扫描轨道之间的高度间隔。
16.本发明的有益效果如下：
17.本发明通过保证两次重建的cbct口腔图像的坐标系统一，从而简化图像拼接过程，并能够去除拼接得到的cbct大视野口腔图像中的伪影，从而能够提高拼接得到的cbct大视野口腔图像的准确性。
附图说明
18.图1为本发明实施例的cbct口腔图像的重构方法的流程图；
19.图2为本发明一个实施例的圆扫描轨道对应的视野范围示意图；
20.图3为本发明一个实施例的相邻扫描轨道及其对应的视野范围示意图；
21.图4为本发明一个实施例的几何校正模体的结构示意图；
22.图5为本发明一个实施例的几何校正模体的坐标系的示意图；
23.图6为本发明实施例的cbct口腔图像的重构装置的方框示意图。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.图1为本发明实施例的cbct口腔图像的重构方法的流程图。
26.如图1所示，本发明实施例的cbct口腔图像的重构方法，包括以下步骤：
27.s1，确定cbct扫描的视野范围。
28.具体地，可先获取cbct的扫描参数，并可根据扫描参数确定cbct扫描一次所覆盖的视野范围。其中，扫描参数可包括cbct的扫描轨道类型、扫描高度和扫描角度间隔，其中，扫描轨道类型可包括圆轨道和螺旋轨道，扫描高度可为cbct探测器的垂直移动高度，扫描角度间隔可根据cbct探测器扫描需求设置，例如可设置为1
°
。
29.进一步地，参照图2，当cbct的扫描轨道类型为圆扫描轨道、并且cbct的扫描高度为a时，可得到视野范围a，并且视野范围a的高度与cbct的扫描高度a相同。
30.s2，根据视野范围确定cbct的相邻扫描轨道之间的高度间隔。
31.具体地，可先确定需要重构的cbct大视野口腔图像的高度，然后可根据cbct大视野口腔图像的高度和cbct扫描的视野范围得到cbct的相邻扫描轨道之间的高度间隔。
32.更具体地，如图3所示，若需要重构的cbct大视野口腔图像的高度为h、扫描轨道1对应的视野范围的高度为a1、扫描轨道2对应的视野范围的高度为a2，以及扫描轨道1对应的视野范围与扫描轨道2对应的视野范围之间的重叠区域的高度为b，则可得到cbct的相邻扫描轨道，即扫描轨道1与扫描轨道2之间的高度间隔为(a1 a2)/2-b，且(a1 a2)》h。
33.s3，根据高度间隔确定cbct的扫描轨道。
34.具体地，可先确定cbct的一次扫描轨道，然后可根据cbct的一次扫描轨道和高度间隔得到cbct的二次扫描轨道。
35.更具体地，如图3所示，可确定cbct的一次扫描轨道，例如cbct的一次扫描轨道可为扫描轨道1，然后可根据cbct的一次扫描轨道，即扫描轨道1和cbct的相邻扫描轨道之间的高度间隔得到cbct的二次扫描轨道，例如cbct的二次扫描轨道可为扫描轨道2。
36.s4，根据扫描轨道构建几何校正模体。
37.具体地，可确定cbct在一次扫描轨道和二次扫描轨道上分别对应的一次扫描视野范围和二次扫描视野范围，其中，一次扫描视野范围与二次扫描视野范围在垂直方向存在重叠；然后可根据一次扫描视野范围和二次扫描视野范围构建几何校正模体，其中，几何校正模体包括多个标记点，并且多个标记点对应一次扫描视野范围和二次扫描视野范围均匀分布。
38.更具体地，如图3所示，可确定cbct在一次扫描轨道，即扫描轨道1上对应的一次扫描视野范围a1，以及cbct在二次扫描轨道，即扫描轨道2上对应的二次扫描视野范围a2；进一步地，可在每个视野范围，即一次扫描视野范围a1和二次扫描视野范围a2中可分别设置一个螺旋线，并可在螺旋线上设置多个标记点(金属小球)，以构成几何校正模体，例如图4所示的几何校正模体。
39.s5，根据几何校正模体重建cbct的口腔图像。
40.具体地，可先建立几何校正模体的坐标系，并可确定多个标记点在几何校正模体坐标系的位置；然后可根据一次扫描轨道和二次扫描轨道分别得到几何校正模体的一次扫
描投影图像和二次扫描投影图像，并可根据一次扫描投影图像和二次扫描投影图像确定多个标记点在cbct投影中心的位置；最后可根据多个标记点在几何校正模体坐标系的位置和多个标记点在cbct投影中心的位置确定cbct在几何校正模体坐标系的位置，以用于重建cbct口腔图像。
41.更具体地，如图5所示，可将几何校正模体的中心点作为坐标原点建立相应的xyz坐标系，并可根据该xyz坐标系确定几何校正模体中的每个标记点的位置，即对应坐标。
42.进一步地，可采用图3所示的一次扫描轨道，即扫描轨道1和二次扫描轨道，即扫描轨道2，扫描图4所示的几何校正模体，以得到该几何校正模体在cbct探测器上的一次扫描投影图像和二次扫描投影图像，然后可对一次扫描投影图像和二次扫描投影图像进行图像分割处理，以得到两次扫描中该几何校正模体上的标记点在cbct探测器投影中心的位置。
43.进一步地，可根据每个标记点在xyz坐标系中的位置，即对应坐标，以及两次扫描中该几何校正模体上的标记点在cbct探测器投影中心的位置，计算得到两次扫描中cbct的光源和探测器在xyz坐标系中的位置，由此，能够保证通过几何校正模体重建的cbct口腔图像，即两次扫描的cbct口腔图像的坐标系统一，从而能够简化重建后的cbct口腔图像的拼接过程。其中，cbct的口腔图像，即两次扫描的cbct口腔图像的采集，具体可采用图3所示的一次扫描轨道，即扫描轨道1和二次扫描轨道，即扫描轨道2对病人头部进行扫描，并且需要根据扫描要求设置cbct光源的电压和电流参数。
44.s6，根据重建后的cbct口腔图像得到cbct的大视野口腔图像。
45.具体地，可对重建的cbct口腔图像，即两次扫描对应的cbct口腔图像进行拼接，然后可根据像素值的准确性和噪声值，对两组重建的cbct口腔图像进行加权平均处理，从而得到需要的cbct大视野口腔图像。
46.进一步地，还可采用图像处理工具对cbct大视野口腔图像进行优化处理，以提高图像的分辨率以及降低图像的噪声。
47.本发明的有益效果如下：
48.本发明通过保证两次重建的cbct口腔图像的坐标系统一，从而简化图像拼接过程，并能够去除拼接得到的cbct大视野口腔图像中的伪影，从而能够提高拼接得到的cbct大视野口腔图像的准确性。
49.对应上述实施例的一种cbct口腔图像的重构方法，本发明还提出了一种cbct口腔图像的重构装置。
50.如图6，本发明实施例的cbct口腔图像的重构装置，包括第一处理模块10、第二处理模块20、第三处理模块30、建模模块40、图像重建模块50和图像优化模块60。其中，第一处理模块10用于确定cbct扫描的视野范围；第二处理模块20用于根据视野范围确定cbct的相邻扫描轨道之间的高度间隔；第三处理模块30用于根据高度间隔确定cbct的扫描轨道；建模模块40用于根据扫描轨道构建几何校正模体；图像重建模块50用于根据几何校正模体重建cbct的口腔图像；图像优化模块60用于根据重建后的cbct口腔图像得到cbct的大视野口腔图像。
51.在本发明的一个实施例中，第一处理模块10可具体用于先获取cbct的扫描参数，并可根据扫描参数确定cbct扫描一次所覆盖的视野范围。其中，扫描参数可包括cbct的扫描轨道类型、扫描高度和扫描角度间隔，其中，扫描轨道类型可包括圆轨道和螺旋轨道，扫
描高度可为cbct探测器的垂直移动高度，扫描角度间隔可根据cbct探测器扫描需求设置，例如可设置为1
°
。
52.进一步地，参照图2，当cbct的扫描轨道类型为圆轨道、并且cbct的扫描高度为a时，可得到视野范围a，并且视野范围a的高度与cbct的扫描高度a相同。
53.在本发明的一个实施例中，第二处理模块20可具体用于确定需要重构的cbct大视野口腔图像的高度，然后可根据cbct大视野口腔图像的高度和cbct扫描的视野范围得到cbct的相邻扫描轨道之间的高度间隔。
54.更具体地，如图3所示，若需要重构的cbct大视野口腔图像的高度为h、扫描轨道1对应的视野范围的高度为a1、扫描轨道2对应的视野范围的高度为a2，以及扫描轨道1对应的视野范围与扫描轨道2对应的视野范围之间的重叠区域的高度为b，则可得到cbct的相邻扫描轨道，即扫描轨道1与扫描轨道2之间的高度间隔为(a1 a2)/2-b，且(a1 a2)》h。
55.在本发明的一个实施例中，第三处理模块30可具体用于确定cbct的一次扫描轨道，然后可根据cbct的一次扫描轨道和高度间隔得到cbct的二次扫描轨道。
56.更具体地，如图3所示，可确定cbct的一次扫描轨道，例如cbct的一次扫描轨道可为扫描轨道1，然后可根据cbct的一次扫描轨道，即扫描轨道1和cbct的相邻扫描轨道之间的高度间隔得到cbct的二次扫描轨道，例如cbct的二次扫描轨道可为扫描轨道2。
57.在本发明的一个实施例中，建模模块40可具体用于确定cbct在一次扫描轨道和二次扫描轨道上分别对应的一次扫描视野范围和二次扫描视野范围，其中，一次扫描视野范围与二次扫描视野范围在垂直方向存在重叠；然后可根据一次扫描视野范围和二次扫描视野范围构建几何校正模体，其中，几何校正模体包括多个标记点，并且多个标记点对应一次扫描视野范围和二次扫描视野范围均匀分布。
58.更具体地，如图3所示，可确定cbct在一次扫描轨道，即扫描轨道1上对应的一次扫描视野范围a1，以及cbct在二次扫描轨道，即扫描轨道2上对应的二次扫描视野范围a2；进一步地，可在每个视野范围，即一次扫描视野范围a1和二次扫描视野范围a2中可分别设置一个螺旋线，并可在螺旋线上设置多个标记点，以构成几何校正模体，例如图4所示的几何校正模体。
59.在本发明的一个实施例中，图像重建模块50可具体用于建立几何校正模体的坐标系，并可确定多个标记点在几何校正模体坐标系的位置；然后可根据一次扫描轨道和二次扫描轨道分别得到几何校正模体的一次扫描投影图像和二次扫描投影图像，并可根据一次扫描投影图像和二次扫描投影图像确定多个标记点在cbct投影中心的位置；最后可根据多个标记点在几何校正模体坐标系的位置和多个标记点在cbct投影中心的位置确定cbct在几何校正模体坐标系的位置，以用于重建cbct口腔图像。
60.更具体地，如图5所示，可将几何校正模体的中心点作为坐标原点建立相应的xyz坐标系，并可根据该xyz坐标系确定几何校正模体中的每个标记点的位置，即对应坐标。
61.进一步地，可采用图3所示的一次扫描轨道，即扫描轨道1和二次扫描轨道，即扫描轨道2，扫描图4所示的几何校正模体，以得到该几何校正模体在cbct探测器上的一次扫描投影图像和二次扫描投影图像，然后可对一次扫描投影图像和二次扫描投影图像进行图像分割处理，以得到两次扫描中该几何校正模体上的标记点在cbct探测器投影中心的位置。
62.进一步地，可根据每个标记点在xyz坐标系中的位置，即对应坐标，以及两次扫描
中该几何校正模体上的标记点在cbct探测器投影中心的位置，计算得到两次扫描中cbct的光源和探测器在xyz坐标系中的位置，由此，能够保证通过几何校正模体重建的cbct口腔图像，即两次扫描的cbct口腔图像的坐标系统一，从而能够简化重建后的cbct口腔图像的拼接过程。其中，cbct的口腔图像，即两次扫描的cbct口腔图像的采集，具体可采用图3所示的一次扫描轨道，即扫描轨道1和二次扫描轨道，即扫描轨道2对病人头部进行扫描，并且需要根据扫描要求设置cbct光源的电压和电流参数。
63.在本发明的一个实施例中，图像优化模块60可具体用于对重建的cbct口腔图像，即两次扫描对应的cbct口腔图像进行拼接，然后可根据像素值的准确性和噪声值，对两组重建的cbct口腔图像进行加权平均处理，从而得到需要的cbct大视野口腔图像。
64.进一步地，还可采用图像处理工具对cbct大视野口腔图像进行优化处理，以提高图像的分辨率以及降低图像的噪声。
65.本发明的有益效果如下：
66.本发明通过保证两次重建的cbct口腔图像的坐标系统一，从而简化图像拼接过程，并能够去除拼接得到的cbct大视野口腔图像中的伪影，从而能够提高拼接得到的cbct大视野口腔图像的准确性。
67.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
68.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
69.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
70.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。