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    重庆时时彩计划胆码: 一种晶体像素查找表生成的方法.pdf

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    一种 晶体 像素 查找 生成 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201611268467.X

    申请日:

    2015.03.03

    公开号:

    CN106683106A

    公开日:

    2017.05.17

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G06T 7/12申请日:20150303|||公开
    IPC分类号: G06T7/12(2017.01)I; G06T11/00 主分类号: G06T7/12
    申请人: 上海联影医疗科技有限公司
    发明人: 周鑫; 宋燕丽; 李强; 吕新宇; 安少辉
    地址: 201807 上海市嘉定区嘉定工业区城北路2258号
    优先权:
    专利代理机构: 代理人:
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611268467.X

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.09|||2017.05.17

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种晶体像素查找表生成的方法,其首先对入射光子事件位置信息进行二维统计,获得光子事件位置直方图,然后对晶体位置检测获取晶体中心位置图,获取晶体中心位置图的初始化位置,接着根据初始化位置递推出行列化晶体中心位置图,采用样条法通过串连行列化晶体中心位置图建立网格模板,最后完成晶体像素查找表的生成。本发明能够有效降低晶体行列不规则形变的影响,稳定性好;可排除伪影和粘连点影响,生成的晶体像素查找表正确率高。

    权利要求书

    1.一种晶体像素查找表生成的方法,其特征在于,包括如下步骤:
    ①对入射光子事件位置信息进行二维统计,获取光子事件位置直方图;
    ②对光子事件位置直方图进行晶体位置检测,得到晶体中心位置图;
    ③根据所述光子事件位置直方图,获取所述晶体中心位置图的初始化位置,根据所述
    初始化位置递推所述光子事件位置直方图中其他晶体中心位置的行列,得到行列化晶体中
    心位置图;
    ④根据所述行列化晶体中心位置图建立网格模板,利用所述网格模板校正所述晶体中
    心位置图,得到校正的晶体中心位置图;步骤④包括:利用样条串连行列化晶体中心位置图
    生成网格模板,然后对网格模板进行规整化,并根据规整化后的网格模板校正所述晶体中
    心位置图的行列值,依次迭代处理,直到生成规整的网格模板为止,再根据规整的网格模板
    得到校正的行列化晶体中心位置图;
    ⑤根据所述校正的晶体中心位置图划分各相邻晶体的分界线,生成晶体像素查找表。
    2.根据权利要求1所述晶体像素查找表生成的方法,其特征在于,所述步骤③中根据所
    述光子事件位置直方图,获取所述晶体中心位置图的初始化位置的具体步骤为:
    ③-1、令所述晶体中心位置图中位置居中的任一点在所述光子事件位置直方图中的对
    应位置为坐标原点,对所述光子事件位置直方图进行极坐标变换得到光子事件位置变换域
    图像;
    ③-2、对所述光子事件位置变换域图像在水平方向上作投影得到光子事件位置变换域
    图像投影图,其中,横坐标为光子事件位置变换域图像在极坐标内的弧度值θ,0≤θ≤π,纵
    坐标为光子事件位置变换域图像在对应弧度上的投影强度;
    ③-3、根据所述光子事件位置变换域图像投影图定位所述光子事件位置直方图的中心
    行列;
    ③-4、根据所述光子事件位置直方图的中心行列获取所述晶体中心位置图的初始化位
    置。
    3.根据权利要求2所述晶体像素查找表生成的方法,其特征在于,所述步骤③-3的具体
    过程为:确定所述光子事件位置变换域图像投影图上纵坐标最小的两个点的弧度值在所述
    光子事件位置变换域图像上所对应的晶体行为所述光子事件位置变换域图像的中心位置,
    将所述对应的晶体行的晶体中心位置映射到所述光子事件位置直方图,得到所述光子事件
    位置直方图的中心行列。
    4.根据权利要求1所述晶体像素查找表生成的方法,其特征在于,所述步骤③中根据所
    述光子事件位置直方图,获取所述晶体中心位置图的初始化位置的具体步骤为:
    ③-1、选择中心相交的行列或其他任一几何形态作为目标模板,对所述光子事件位置
    直方图作霍夫变换得到霍夫空间图,其中霍夫空间图中每个点的值表示所述目标模板上的
    点在中心位置的概率;
    ③-2、在所述霍夫空间图中选取数值最大的点所在的位置作为所述目标模板在所述光
    子事件位置直方图中的位置;
    ③-3、令所述目标模板在所述光子事件位置直方图中的位置为所述晶体中心位置图的
    初始化位置。
    5.根据权利要求1至4中任一项所述晶体像素查找表生成的方法,其特征在于,所述步
    骤③还包括,判断行列化晶体中心位置图是否有伪影存在,如果行列化晶体中心位置图有
    伪影存在,则对行列化晶体中心位置图作去伪影处理。
    6.根据权利要求5所述晶体像素查找表生成的方法,其特征在于,所述判断行列化晶体
    中心位置图是否有伪影存在的具体步骤为:分别比较行列化晶体中心位置图中晶体的行数
    与实际晶体行数以及行列化晶体中心位置图中晶体的列数与实际晶体列数的关系,如果行
    列化晶体中心位置图中晶体的行数大于实际晶体行数或者行列化晶体中心位置图中晶体
    的列数大于实际晶体列数,则行列化晶体中心位置图有伪影存在;否则,则判定行列化晶体
    中心位置图没有伪影存在。
    7.根据权利要求1所述晶体像素查找表生成的方法,其特征在于,还包括对于校正的行
    列化晶体中心位置图进行修正。
    8.根据权利要求1所述晶体像素查找表生成的方法,其特征在于,根据所述校正的行列
    化晶体中心位置图采用动态规划方法划分各相邻晶体的分界线。
    9.根据权利要求1所述晶体像素查找表生成的方法,其特征在于,所述步骤①还包括对
    获得的光子事件位置直方图进行预处理。

    说明书

    一种晶体像素查找表生成的方法

    本申请是于2015年3月3日提交中国专利局、申请号为201510093724.X、发明名称
    为“一种晶体像素查找表生成的方法”的中国专利申请的分案。

    【技术领域】

    本发明涉及辐射探测领域,尤其涉及正电子发射断层成像系统探测器的晶体像素
    查找表生成的方法。

    【背景技术】

    正电子发射断层成像技术(Positron Emission Tomography,简称为PET)是一种
    在核医学领域用放射性核素示踪的方法显示人体内部结构的新技术,目前已在肿瘤学、神
    经系统疾病研究和心血管疾病等研究领域显示出很好的应用前景。其工作原理主要是正电
    子同位素衰变产生出的正电子与人体内负电子发生湮灭效应。目前常用的PET探测器主要
    采用晶体条组成的晶体阵列耦合光电转换器件的设计方式。当伽马光子入射到闪烁晶体
    时,伽马光子与晶体相互作用发生能量沉积并产生可见光信号,光电倍增管接收产生的光
    信号并将其转换成相应的电信号输出,根据获得的电信号可以计算出伽马光子的入射位
    置,定位光子事件发生能量沉积所在晶体条单元的位置直方图信息,从而得到湮灭事件响
    应线的位置。该信息由计算机进行重建组合运算,从而得到人体内标记化合物的三维断层
    图像。然而PET探测器在实际工作过程中的编码和解码是非线性的,并且晶体的制作工艺或
    物理特性会存在一定差异,这些因素都会导致光子事件位置直方图信息发生桶形、蝶形、旋
    转、压缩和扩张等不规则的形变,若不做任何处理,数据获取过程中,在线处理无法判断晶
    体像素的行列坐标,直接导致图像分辨率下降,更为严重的会导致图像信息错误。

    为解决上述问题,目前广泛采用的方法是使用晶体像素查找表(Crystal Lookup
    Table,全文均简称为CLT)对获得的图像进行校正和纠偏。然而随着时间的推移,CLT会产生
    漂移,且时间越长,产生的漂移越严重。因此,每隔一定时间,CLT都要被重新绘制。PET设备
    上有几万个晶体,如果手工绘制CLT,即使有经验的工程师也需要工作一天以上。最常用的
    方法是半自动绘制CLT,这种方法不仅校正效果好,而且缩短仪器的维护时间,其具体步骤
    包括:对事件位置分布的二维直方图进行晶体检测得到晶体中心位置图(Crystal Central
    Position Map,全文均简称为CCPM);接着对CCPM做自动修正得到修正的CCPM;然后技师检
    查修正的CCPM,最后对晶体边缘进行分割。其中,自动修正的CCPM质量越好,技师检查和修
    正所花费的时间越少。CLT生成过程中对CCPM做自动修正的方法主要有排序和配准两类。排
    序法是按照一定的方向对探测到的晶体排定顺序,通常采用从左到右,从上到下排序或者
    如文献[1,2]将晶体投影到行列分别排序,判断晶体实际排序与预期是否相同,以此推测可
    能的漏检或错检,并进行自动修正。该方法对单个伪影点或粘连点有很强的矫正效果,但对
    晶体阵列的整齐程度依赖性强,一旦阵列排列不符合初始假设,一步出错后往往容易导致
    累积错误,稳定性差。配准法包括文献[3]记载的基于训练样本方法,其首先对样本做基于
    主成分分析的降维,然后利用训练样本晶体中心组成网络模板,以该模板作为预期,对CCPM
    进行校正;另外配准法还包括文献[4]报道的基于原图的方法,其将原始图像在傅里叶频域
    滤波反变换后建立CCPM,并选择原始图像为模板。配准法对阵列形变的适应性强,然而这种
    方法易落入局部最优解,易受伪影、粘连点等因素的影响,正确率低。生成高质量的CLT有利
    于PET系统获得精确图像信息。因此,有必要提出新的晶体像素查找表生成的方法。

    [1]Zhihao Hu,Chien-Min Kao,Wei Liu,Yun Dong,Zhi Zhang,Qingguo Xie,
    Chin-Tu Chen,Semi-automatic position calibration for a dual-head small animal
    PET scanner,Nuclear Science Symposium Conference Record,IEEE,Vol.2,2007.

    [2]Xinzeng Wang,Hui Zhang,Guangshu Hu,A simple and robust method for
    fast crystal identification,Nuclear Science Symposium and Medical Imaging
    Conference(NSS/MIC),IEEE,2012.

    [3]Abhijit J Chaudhari,Anand A Joshi,Spencer L Bowen,Richard M Leahy,
    Simon R Cherry,Ramsey D Badawi,Crystal identification in positron emission
    tomography using nonrigid registration to a Fourier-based template,Physics in
    medicine and biology,53(18),(2008).

    [4]Breuer Johannes,Klaus Wienhard,PCA-Based Algorithm for Generation
    of Crystal Lookup Tables for PET Block Detectors,Nuclear Science,IEEE
    Transactions on 56(3),2009.

    【发明内容】

    本发明所要解决的技术问题是提供一种稳定性好、正确率高的晶体像素查找表生
    成的方法。

    本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种晶体像素查找表生成的方
    法,其特征在于包括如下步骤:

    ①对入射光子事件位置信息进行二维统计,获取光子事件位置直方图;

    ②对光子事件位置直方图进行晶体位置检测,得到晶体中心位置图;

    ③根据所述光子事件位置直方图,获取所述晶体中心位置图的初始化位置,根据
    所述初始化位置递推所述光子事件位置直方图中其他晶体中心位置的行列,得到行列化晶
    体中心位置图;

    ④根据所述行列化晶体中心位置图建立网格模板,利用所述网格模板校正所述晶
    体中心位置图,得到校正的晶体中心位置图;步骤④包括:利用样条串连行列化晶体中心位
    置图生成网格模板,然后对网格模板进行规整化,并根据规整化后的网格模板校正所述晶
    体中心位置图的行列值,依次迭代处理,直到生成规整的网格模板为止,再根据规整的网格
    模板得到校正的行列化晶体中心位置图;

    ⑤根据所述校正的晶体中心位置图划分各相邻晶体的分界线,生成晶体像素查找
    表。

    优选的,所述步骤③中根据所述光子事件位置直方图,获取所述晶体中心位置图
    的初始化位置的具体步骤为:

    ③-1、令所述晶体中心位置图中位置居中的任一点在所述光子事件位置直方图中
    的对应位置为坐标原点,对所述光子事件位置直方图进行极坐标变换得到光子事件位置变
    换域图像;

    ③-2、对所述光子事件位置变换域图像在水平方向上作投影得到光子事件位置变
    换域图像投影图,其中,横坐标为光子事件位置变换域图像在极坐标内的弧度值θ,0≤θ≤
    π,纵坐标为光子事件位置变换域图像在对应弧度上的投影强度;

    ③-3、根据所述光子事件位置变换域图像投影图定位所述光子事件位置直方图的
    中心行列;

    ③-4、根据所述光子事件位置直方图的中心行列获取所述晶体中心位置图的初始
    化位置。

    优选的,所述步骤③-3的具体过程为:确定所述光子事件位置变换域图像投影图
    上纵坐标最小的两个点的弧度值在所述光子事件位置变换域图像上所对应的晶体行为所
    述光子事件位置变换域图像的中心位置,将所述对应的晶体行的晶体中心位置映射到所述
    光子事件位置直方图,得到所述光子事件位置直方图的中心行列。

    优选的,所述步骤③中根据所述光子事件位置直方图,获取所述晶体中心位置图
    的初始化位置的具体步骤为:

    ③-1、选择中心相交的行列或其他任一几何形态作为目标模板,对所述光子事件
    位置直方图作霍夫变换得到霍夫空间图,其中霍夫空间图中每个点的值表示所述目标模板
    上的点在中心位置的概率;

    ③-2、在所述霍夫空间图中选取数值最大的点所在的位置作为所述目标模板在所
    述光子事件位置直方图中的位置;

    ③-3、令所述目标模板在所述光子事件位置直方图中的位置为所述晶体中心位置
    图的初始化位置。

    优选的,所述步骤③还包括,判断行列化晶体中心位置图是否有伪影存在,如果行
    列化晶体中心位置图有伪影存在,则对行列化晶体中心位置图作去伪影处理。

    优选的,所述判断行列化晶体中心位置图是否有伪影存在的具体步骤为:分别比
    较行列化晶体中心位置图中晶体的行数与实际晶体行数以及行列化晶体中心位置图中晶
    体的列数与实际晶体列数的关系,如果行列化晶体中心位置图中晶体的行数大于实际晶体
    行数或者行列化晶体中心位置图中晶体的列数大于实际晶体列数,则行列化晶体中心位置
    图有伪影存在;否则,则判定行列化晶体中心位置图没有伪影存在。

    优选的,还包括对于校正的行列化晶体中心位置图进行修正。

    优选的,根据所述校正的行列化晶体中心位置图采用动态规划方法划分各相邻晶
    体的分界线。

    优选的,所述步骤①还包括对获得的光子事件位置直方图进行预处理。

    与现有技术相比,本发明的优点在于:1)根据光电倍增管共享技术得到的光子事
    件位置直方图中心晶体较清晰,四边较稠密,边角处晶体粘连较常见,且边界处容易有伪影
    的特点,采用极坐标变化和能量投影的方法或霍夫变换的方法定位光子事件位置直方图的
    中心行列位置信息,并对应获取晶体中心位置图的初始化位置。根据此方法得到可信度高
    的初始化信息,然后以该位置为中心逐行逐列递推周边行列,并利用样条拟合行列,有效降
    低不规则阵列形变的干扰,对中间行列的容错性强,即使个别晶体点损坏,也不会影响其他
    晶体的映射关系,从而基于原图建立了可靠的网格模板,稳定性好;2)模拟人眼对行列信息
    的判断方法,对递推得到的晶体阵列中每列或每行晶体的加权能量和进行排序,保留能量
    稳定的行或列,将能量不稳定的行或者列作为伪影点去除,相较于单个晶格比较伪影排除
    法正确率更高。

    【附图说明】

    图1为本发明一种晶体像素查找表生成的方法的流程图;

    图2为本发明实施例获取的光子事件位置直方图;

    图3为本发明实施例晶体检测得到的晶体中心位置图;

    图4为本发明实施例根据图2极坐标变换得到的光子事件位置变换域图像;

    图5为本发明实施例根据图4得到的光子事件位置变换域图像投影图;

    图6为本发明实施例根据图5得到的光子事件位置变换域图像的中心行列;

    图7为本发明实施例中根据图6得到的光子事件位置直方图的中心行列;

    图8a为本发明实施例中根据初始化位置递推得到的行列化晶体中心位置图的行
    信息;

    图8b为本发明实施例中根据初始化位置递推得到的行列化晶体中心位置图的列
    信息;

    图9为本发明实施例中样条串连行列化晶体中心位置图生成的网格模板;

    图10a为本发明实施例中与网格模板作点集配准得到的晶体中心位置的行信息;

    图10b为本发明实施例中与网格模板作点集配准得到的晶体中心位置的列信息;

    图11为本发明实施例的晶体分割示意图。

    【具体实施方式】

    为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图和实施例
    对本发明的具体实施方式做详细的说明。

    在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以
    采用其他不同于在此描述的方式来实施,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

    现有技术中为了保证图像信息的准确性,通常采用半自动绘制的方法生成晶体像
    素查找表,对获取的图像进行矫正和纠偏,即计算机自动生成如图3所示的晶体中心位置
    图;然后人工检查和修正晶体中心位置图,经技师确认后实际上就得到了整个晶体阵列的
    拓扑结构,最后的晶体分割就相当于在一个有限的空间里对晶体边缘定位作细化处理。然
    而,由于噪声、伪影以及晶体形变的影响,自动生成的晶体中心位置图通?;嵊写砦?。在整
    个过程中,自动生成的晶体中心位置图的质量越高,人工检查和修正所花费的时间越少。本
    发明提出了一种新的晶体像素查找表生成方法,基于原始图像建立网格模板,对自动生成
    的晶体中心位置图做自动修正的,增加自动化处理的效率,减少人工修改的需求。

    一种晶体像素查找表生成的方法,具体包括以下步骤:

    ①对入射光子事件位置信息进行二维统计,获得光子事件位置直方图。如图2为本
    实施例中获取的光子事件位置直方图,光子事件位置直方图的图像质量会影响晶体像素查
    找表的生成质量。现代化的PET设备为了提高空间分辨率,探测器上往往分布大量的小尺寸
    晶体。然而,晶体尺寸小会降低单个晶体接收到光子的概率,由此造成光子事件位置直方图
    中的噪声会随之增强,而晶体数量过多则会导致光子事件位置直方图中晶体间分界不明
    显,增加自动生成晶体像素查找表的难度。进一步的,对于空间分辨率高的PET,为了简化后
    续晶体探测操作,对获得的光子事件位置直方图进行预处理,本实施例中的预处理包括基
    于局部结构保持的去噪和均衡化处理,在有效加深晶体边界的同时将所有晶体的强度都均
    匀地增强。更具体地,本发明采用非局部平均方法对获得的光子事件位置直方图进行局部
    结构保持的处理,然后采用局部直方图均衡方法对获得的光子事件位置直方图进行均衡化
    处理。

    ②采用通用的局部极大值提取方法对光子事件位置直方图进行晶体位置检测,得
    到晶体中心位置图。

    ③根据光子事件位置直方图,获取晶体中心位置图的初始化位置,如图2所示,采
    用四光电倍增管共享技术得到的光子事件位置直方图具有中心晶体清晰、四边稠密,边角
    处晶体多发生粘连现象,而且探测器还会受到邻近晶体整列的光子事件的影响等特征。所
    以中心晶体发生错检、漏检的概率极低,而边角区域的信息可信度低。技师对晶体检测结果
    进行修正时,通?;峄谥行男辛械男畔⑷ネ撇獗呓乔蛐畔⒌恼嫖?。因此,本实施例采用
    中心行列递推周边和四角晶体的方法建立网格模板,从而确保网格模板的正确性。在此具
    体实施例中,其具体过程为:

    ③-1、首先在晶体中心位置图中选定位置居中的任一点,在光子事件位置直方图
    中必定有其对应位置,在此实施例中,图2中的标记区域就为自定义的坐标原点,这样选择
    的目的是确保后续选出的中心行列交汇于坐标原点。对光子事件位置直方图进行极坐标变
    换得到光子事件位置变换域图像。图4为光子事件位置的变换域图像,其纵坐标为光子事件
    位置变换域图像在极坐标上的弧度值θ,0≤θ≤π。

    ③-2、对光子事件位置变换域图像在水平方向上作投影得到光子事件位置变换域
    图像投影图,如图5所示,其中横坐标为光子事件位置变换域图像在极坐标内的弧度值θ,0
    ≤θ≤π,纵坐标为光子事件位置变换域图像在对应弧度上的投影强度;对应弧度上的投影
    强度大的点为晶体数量多的投影方向,对应弧度上的投影强度小的点为晶体数量小的投影
    方向。

    ③-3、在光子事件位置变换域图像投影图中,横坐标上的每个点为极坐标变换时
    相同弧度的晶体行或列,根据上述结果,选择光子事件位置变换域图像投影图上纵坐标最
    小的两个点所对应的弧度值(两个点弧度值相隔在90±ε度的范围内,ε为行列扭曲造成的
    误差,本实施例取ε=10度),上述弧度值上投影线穿过的晶体数量最少。由于顺着行与列的
    方向才能穿过最少的晶体,因此这两个方向被定义为变换域图像上的中心十字架方向,上
    述两个方向在变换域图像上也肯定存在两个晶体行。具体地,如图6所示,为了便于区分,光
    子事件位置变换域图像中亮度增加的两晶体行,即为所述两个方向在变换域图像中对应的
    两晶体行,也是光子事件位置图像的中心行列。如图7所示的呈十字架型的光子事件位置直
    方图的中心,该中心定位十字架有多个晶体的中心组成。以中心定位十字架为初始化位置,
    并参照光子事件位置直方图中各晶体的位置,采用由内而外递推的方法,分别递推出中心
    十字架上、下、左、右位置的晶体中心位置,从而得到行列化晶体中心位置图。

    需要说明的是,本发明晶体像素查找表生成的方法中根据光子事件位置直方图,
    获取晶体中心位置图的初始化位置还可采用现有图形作为模板。首先选定一个目标模板,
    该目标模板可以为任意形状,比如中心十字架形状。然后对光子事件位置直方图作霍夫变
    换得到霍夫空间图,其中霍夫空间图中每个点的值表示该点是处于中心的概率。该点的值
    越大说明这个点在中心位置的概率就越大。因此,我们在霍夫空间图中选取数值最大的点
    所在的位置作为目标模板在光子事件位置直方图中的位置。目标模板在光子事件位置直方
    图中的位置即确定为晶体中心位置图的初始化位置。

    以上述确定的初始化位置为中心,采用最近邻递推的方法,递推光子事件位置直
    方图中其他晶体中心位置的行列,得到如8a和图8b所示的行列化晶体中心位置图。然而上
    述递推出的行列化晶体中心位置图由于受到伪影的影响,可能会出现错检现象,从而导致
    递推得到的行或者列的数目大于实际晶体的行或者列的数目。因此,需要判断行列化晶体
    中心位置图是否有伪影存在。判断的具体过程为:分别比较行列化晶体中心位置图中晶体
    的行数与实际晶体行数以及行列化晶体中心位置图中晶体的列数与实际晶体列数的关系,
    如果行列化晶体中心位置图中晶体的行数大于实际晶体行数,则说明递推行中有伪影存
    在;如果行列化晶体中心位置图中晶体的列数大于实际晶体列数,则说明递推列中有伪影
    存在;若行列化晶体中心位置图中晶体的行数小于等于实际晶体行数且行列化晶体中心位
    置图中晶体的列数小于等于实际晶体列数则行列化晶体中心位置图没有伪影存在。

    伪影是晶体映射时的一个主要错误源,判断单个晶体是否为伪影比较困难,因为
    伪影有时候无论从能量上还是形状上都酷似真实的晶体。本发明采用能量加权整行或者整
    列的去除伪影。如果行列化晶体中心位置图中晶体的列数大于实际晶体列数,则对行列化
    晶体中心位置图中晶体列去伪影:a1、记递行列化晶体中心位置图中第i行,第j列的晶体点
    的图像亮度值为I(i,j),记行列化晶体中心位置图中第i行,第j列的晶体点所在的位置为
    P(i,j),记行列化晶体中心位置图的中心位置为Pc,第i行,第j列的晶体点的权重为Gd(P(i,j),
    Pc),其中,Gd为自变量为距离的高斯函数;a2、记行列化晶体中心位置图中第j列中所有晶体
    的加权能量和为Eyj,其中,m为递推出的行列化晶体中心位置
    图中第j列的晶体点数目;a3、去除行列化晶体中心位置图中加权能量和最小的列;a4、判断
    行列化晶体中心位置图中剩余的列数目是否等于实际晶体列的数目,如果条件不满足则执
    行a3,如果条件满足,则结束对行列化晶体中心位置图中晶体列去伪影;如果行列化晶体中
    心位置图中晶体的行数大于实际晶体行数,对行列化晶体中心位置图中晶体行去伪影的具
    体步骤为:b1、记行列化晶体中心位置图中第i行,第j列的晶体点的图像亮度值为I(i,j),记
    行列化晶体中心位置图中第i行,第j列的晶体点的位置为P(i,j),记行列化晶体中心位置图
    的中心位置为Pc,第i行,第j列的晶体点的权重为Gd(P(i,j),Pc),其中,Gd为以距离为自变量
    的高斯函数;b2、记行列化晶体中心位置图中第i行中所有晶体的加权能量和为Exi,
    其中,n为行列化晶体中心位置图中第i行的晶体点数目;b3、
    去除行列化晶体中心位置图中加权能量和最小的行;b4、判断行列化晶体中心位置图中剩
    余的行数目是否等于实际晶体行的数目,如果条件不满足则执行b3,如果条件满足则结束
    对行列化晶体中心位置图中晶体行去伪影。

    在此具体实施例中,如图8b所示,递推得到列数为17,大于实际晶体列的数目(16
    列),因此需要对递推出的列去伪影。记递推出的行列化晶体中心位置图中第i行,第j列的
    晶体点的图像亮度值为I(i,j),记行列化晶体中心位置图中第i行,第j列的晶体点所在的位
    置为P(i,j),记行列化晶体中心位置图的中心位置为Pc,第i行,第j列的晶体点的权重为Gd
    (P(i,j),Pc),其中,Gd为自变量为距离的高斯函数;其次,记行列化晶体中心位置图中第j列
    中所有晶体的加权能量和为Eyj,其中,m为递推出的行列化晶
    体中心位置图中第j列的晶体点数目;然后,去除行列化晶体中心位置图中加权能量和最小
    的列;此时行列化晶体中心位置图中剩余的列数目等于实际晶体列的数目,则结束对行列
    化晶体中心位置图中晶体列去伪影。

    ④利用样条串连行列化晶体中心位置图生成网格模板,然后对网格模板进行规整
    化,并根据规整化后的网格模板改变晶体中心位置图的行列值,依次迭代处理,直到生成如
    图9所示的规整的网格模板为止,通过网格模板与图3所示的晶体中心位置图作点集配准得
    到的晶体中心位置的行信息(图10a)和列信息(图10b)。在此过程中,由于去伪影操作而误
    删的晶体行或者列会被重新恢复出来。另外,个别缺失的晶体同样也会在网络模板建立过
    程中插值恢复出来。最后再对校正的行列化晶体中心位置图进行修正,一般通过有经验的
    技师对结果进一步确认,补充漏检的位置,去掉检错的位置,以保证生成校正的晶体中心位
    置图的准确性。

    ⑤根据晶体中心位置图划分各相邻晶体条的分界线划分各相邻晶体的分界线,完
    成晶体像素查找表的生成。对于实际的晶体越到中间能量越大,像素值越大;而越到周边,
    其能量越小。因此,分界线所在位置的像素值全局最小,以及分界线本身光滑连续的这两个
    条件,这两个条件互相制约,形成了传统的内能和外能。本发明使用更精准的约束条件:由
    于晶体实际上是以行列形式排列的,因此一条连续的分界线应该是相邻两行或两列晶体之
    间的分界线。由于在建立网络模板时使用样条把晶体中心点的行列都串了起来,这等于为
    分界线确立了范围。而且,每条分界线从模型上来说就是一条最优化路径。

    本实施例采用动态规划确定各晶体条的分界线,对于一条相邻两行之间的分界线
    可以分为w段,其中w为晶体中心图像的宽度。动态规划中所需要的能量函数为En(x,x′)=a
    ×d(x,x′)+b×I(x)。其中,En(x,x′)为相邻两段之间的能量递增,x和x'分别是相邻两段的
    位置,d为取距离差函数。由于我们要求分界线尽可能平滑,因此相邻两段之间的距离差被
    限制在2个像素以下。I(x)为0-1均衡化后的图像像素值,a和b都是能量函数的权重,其数值
    大小根据实际需要可以调节,在此具体实施例中取a=0.1,b=1.5,由于图像中心信息比较
    准确,我们采用从中间向左右两边的顺序寻找最短路径。

    首先在校正的晶体中心位置图上以两条串起相邻两行晶体中心点的样条为边界
    线并将上述边界线分为w段,令边界线所围的图像中心位置为阶段0,记阶段0以左为阶段1
    至阶段e,记阶段0以右为阶段e+1至阶段w-1,记Ei(x)为阶段i的能量,1≤i≤w-1,令E0(x)=
    1.5I(x)。其次,获取阶段1至阶段e所有阶段累积能量最小值,并记录其回朔位置x1’,其中
    每一阶段的累积能量Ei(x)=Ei-1(x′)+En(x,x′);同样阶段e+1至阶段w-1所有阶段累积能量
    最小值,并记录其回朔位置x2’。然后根据起始位置进行左右路径连接的所有组合,计算总
    累积能量。最后总累积能量最小的路径即为分界线。通过上述操作即可完成晶体分割,生成
    如图11所示的最终的晶体像素查找表。

    本发明在4台不同的PET设备上测试性能。设备由上海联影医疗科技有限公司生
    产,每台设备有400到500个晶体阵列,每个阵列中有16×16共256个晶体。晶体的物理尺寸
    为2.3×2.3mm2。光子事件位置直方图大小是256×256。结果如表1所示,在阵列最规整的设
    备上,全自动率可以达到99.31%。在阵列粘连,变形严重的设备PET1上,全自动率仍可以达
    到71.40%。

    表1 利用本发明方法生产晶体查找表的结果统计



    本发明虽然已以较佳实施例公开如上,但其并不是用来限定本发明,任何本领域
    技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发
    明技术方案做出可能的变动和修改,因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明
    的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰,均属于本发明技术方案
    的?;し段?。

    关于本文
    本文标题:一种晶体像素查找表生成的方法.pdf
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