计算X线断层照相系统中的压缩并存储投射数据的装置 |
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| 申请号 | CN200920179134.9 | 申请日 | 2009-09-29 | 公开(公告)号 | CN201551325U | 公开(公告)日 | 2010-08-18 |
| 申请人 | 信飞系统公司; | 发明人 | 阿尔伯特·W·魏格纳; 卡尔·R·柯劳福; 凌一; | ||||
| 摘要 | 本实用新型提供了用于计算X线 断层 照相系统中的压缩并存储投射数据的装置。该计算X线断层照相系统具有静止部分、围绕待检查对象旋转的可旋转部分以及在静止部分与可旋转部分之间的 接口 。该可旋转部分包括x射线源、用于检测穿过对象的x射线以生成投射数据 采样 的 传感器 阵列、压缩投射数据采样的压缩器、以及存储已压缩采样的存储设备。可旋转部分上的存储设备可以包括一个或多个固态 驱动器 。对于图像重构，从存储设备中取回已压缩采样被，将其通过接口传输到静止部分。静止部分处的解压缩器对接收到的已压缩采样进行解压缩，并将已解压缩的采样提供给图像重构处理器。本 摘要 不限制 权利要求 书中所描述的本实用新型的范围。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用在计算X线断层照相系统中的装置，其特征在于，该计算X线断层照相系统包括静止部分、安装成用于围绕待检查对象进行旋转的可旋转部分以及在所述静止部分与所述可旋转部分之间的接口，所述可旋转部分包括用于探测穿过所述对象的辐射的传感器阵列，所述传感器阵列产生对应于多个视图的多组投射数据，其中每组投射数据包括在数据获取期间针对对应视图获取的采样阵列，所述装置包括： |
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| 说明书全文 | 计算X线断层照相系统中的压缩并存储投射数据的装置[0001] 相关申请的交叉引用 [0003] 本专利申请的主题涉及相同发明者的并且被转让给相同受让人的以下美国专利申请的主题：2007年12月3日提交的标题为“Compression and Decompression of Computed Tomography Data”的序列号为No.11/949670的美国专利申请，2008年9月11日提交的标题为“Adaptive Compression of Computed Tomography ProjectionData”的序列号为No.12/208839的美国专利申请，以及2008年9月11日提交的标题为“Edge Detection for Computed TomographyProjection Data Compression”的序列号为No.12/208835的美国专利申请。 技术领域[0004] 本实用新型涉及在计算X线断层照相(computed tomography(CT))系统的可旋转部分中压缩并存储投射数据，用于稍后通过滑动环(slip ring)接口传送给静止部分以进行图像重构。 背景技术[0005] 在CT成像系统中，对对象的多个x射线照相视图产生多组投射数据。投射数据的每行表示该对象的内部结构的密度值在某个面或切片内的积分。从多组投射数据中，CT成像系统产生对象的内部结构的二维(2D)剖面图像和三维(3D)图像。这些图像是通过对多组投射数据应用公知的图像重构算法来获得的。从多组投射数据来重构剖面图像或三维图像的技术被泛称为“X线断层照相术”。使用基于可编程处理器的设备来执行该图像重构被泛称为计算(计算机化的或计算机辅助的)X线断层照相术。在某个典型应用中，x射线辐射源将x射线穿过对象投射到x射线传感器(或检测器)阵列上。x射线传感器的输出被数字化以形成一组投射数据。根据检测器阵列的几何形状，该组投射数据可以是一维的或二维的。对象、x射线源和x射线传感器阵列中一个或多个之间的相对移动提供多个具有不同透视的视图。穿过对象的切片图像或剖面图像可以通过使用对多个视图的数学变换来近似。在某些应用中，剖面图像可以被组合以形成对象的3D图像，该对象的3D图像可能无法用另外的方式观察得到。 [0006] x射线CT的一种公知的应用是用于对人体进行非介入性成像的医学CT扫描器。在医学CT扫描器中，通过使用托台来旋转x射线源和检测器阵列以及穿过滑动环传送投射数据，获得多个视图。通常，现代CT扫描器(如2008年的CT扫描器)对好几万个在从1千采样/秒(ksamp/sec)到10千采样/秒(ksamp/sec)范围内的x射线传感器输出进行数字化，其中每个数字采样具有每采样16到24比特，结果穿过滑动环产生每秒若干吉比特的总数据传送带宽。在图像重构之前，投射数据还必须被实时地存储或缓存。通常，图像重构过程较数据获取过程要慢10到20倍，由此产生对存储的需求。典型的存储子系统包括独立磁盘冗余阵列(RAID)驱动。随着穿过滑动环的数据传送速率增加，RAID子系统的存储容量和吞吐量也必须增加。随着业界努力实现增大的空间分辨率和时间分辨率以及动态范围，数据传送和数据存储子系统的带宽需求已经超过10Gbps。当前，存储子系统的成本可能成为医学CT系统的材料成本计费中的重要部分，高达40％。 [0007] x射线CT的另一应用是工业产品的自动化检查。例如，从x射线投射数据重构出的剖面图像被用于工业产品的质量控制检查系统中，所述工业产品包括诸如印刷电路板之类的电子设备。X线断层照相术可以用于重构被研究的对象的一个或多个面或剖面的图像，以便评价对象的质量。x射线CT系统获取关于感兴趣的对象的位于各种位置和视图的多组投射数据。工业检查系统的系统架构不同于医学CT扫描器。然而，像医学CT系统一样，大量投射数据需要数据传送和存储。对于自动检查系统，被测对象的更高吞吐量是理想的，因为它降低被测试的产品的成本。更高的吞吐量增加了对数据传送和数据存储的带宽需求。使用CT扫描技术的自动检查的另一例子是自动行李筛选系统。 [0008] CT系统的数据获取子系统所获得的大量投射数据给用于数据传送和数据存储的系统资源造成了负担。数据传送带宽的限制延迟了投射数据在重构和显示被扫描的对象的图像方面的可用性。在数据传送之前压缩投射数据并且随后在图像重构之前解压缩降低了用于数据传送和存储的系统资源上的负担。压缩的好处包括降低数据获取和图像显示之间的反应时间，增加通过具有有限带宽的通信通道传送的数据量，以及提供已压缩投射数据用于存储和在网络上传送，供以后访问和图像重构。因为压缩允许系统资源容纳更多的投射数据，所以图像分辨率可以被改善和/或对象的更大区域可以被扫描。压缩还能够实现增大的视图获取速率，其有助于对诸如跳动的人类心脏之类的动态改变的对象进行成像。实现压缩操作的计算资源的可用性也是CT系统中的一个限制。理想的是压缩操作具有低的计算复杂度并且可以实时操作，以使对计算资源的影响达到最小。 [0009] 在计算X线断层照相术中，存在图像相关的数据的两个域，即Radon变换域和空间域。投射数据或窦腔x线照相(sinogram)数据是在Radon变换域中，也被称为投射域或窦腔x线照相域。在投射数据是针对对象的一个切片获得的或者是从x射线传感器的线性阵列中产生的情形中，投射数据可以是2D的。在投射数据是针对对象的不止一个切片获得的或者是从x射线传感器的二维阵列中产生的情形下，投射数据可以是3D。从投射数据重构出的2D剖面图像是在2D空间域中。从多个剖面图像重构出的三维图像是在3D空间域中。Radon变换是一种数学变换，其是Radon变换域中的投射数据与从投射数据重构出的空间域图像之间的关系的基础。因为投射数据与重构图像之间的数学关系的原因，向Radon变换域中的投射数据应用压缩算法与向空间域中的重构图像应用相同的算法不会产生相同的结果。 [0010] 图像压缩技术，例如基于联合图像专家组(JPEG)所开发的标准的JPEG图像压缩，通常被应用到空间域图像数据，例如照相图像。空间域图像压缩技术在计算X线断层照相术中还被应用到重构图像，以便进行空间域图像的高效图像存储或传输。在空间域图像中获得额外压缩的方法是识别图像中的感兴趣区域并对感兴趣的区域应用无损压缩而对感兴趣的区域之外的区域应用有损压缩。在2004年的SPIE会议论文集的Vol.5371，pp.160-169的，标题为“Segmentation-based CT Image Compression”的文章以及在IEEE2004图像处理国际会议中由Hashimoto等人的标题为“CT Imagecompression with Level of Interest”的会议论文中描述了这种方法的例子。 [0011] 对于投射域或窦腔X线照相域，在空间域中重构图像之前应用对投射数据的压缩和解压缩。压缩投射数据的某些方法在投射域中应用JPEG图像压缩方法。在2008年2月5日颁发给Bae等人的标题为“Method and Apparatus for Compressing Computed TomographyRaw Projection Data”的美国专利7,327,866中描述了这种方法的例子。这种方法对投射数据应用无损和有损压缩。在2003年10月14日公布的标题为“X-Ray CT Apparatus，System and Projection DataCompressing/Restoring Method”的Nishide等人的未审专利公开号为2003-290216(P2003-290216A)的日本公开专利申请中描述了压缩落入正被扫描的对象的边界内的投射数据的方法。这种方法将投射数据分成空气信息区域(其中x射线已经穿过空白的区域)和主体信息区域(其中x射线已经穿过对象或病人)。 不同的压缩方法被应用到空气信息区域和主体信息区域，或者空气信息区域可以被删除。 [0012] 一种用于减轻对数据传送资源的负担的途径是将投射数据存储在CT系统的可旋转部分，之后通过滑动环接口传送到静止部分。Shibata等人在1991年1月1日授予的标题为“X-Ray CT ScannerApparatus”的美国专利4,982,415(第‘415专利)中描述了一个例子。Shibata描述在针对一次扫描的旋转期间将投射数据采样存储在可旋转部分上的缓存器中。当在休息期间可旋转部分被停止时，传输单元通过滑动环将投射数据从缓存器传送到静止部分。 [0013] Popescu在2007年8月7日授予的标题为“Multi-slice ComputerTomography System with Data Transfer System with Reduced TransferBandwidth”的美国专利7,254,210(第‘210专利)中描述了另一个例子。在第‘210专利中描述的CT扫描协议在扫描期间通过滑动环传送一部分投射数据，并将剩余部分存储在可旋转部分上。可旋转部分上的存储单元包括快速缓存器存储设备和永久存储设备。数据管理单元确定投射数据的哪部分将通过滑动环实时地传送，并且将剩余投射数据导向存储单元。剩余的投射数据在扫描期间进行存储，并且稍后在扫描暂停期间进行传送。 [0014] Kanda在1996年2月4日公开的申请号为06-246715、公开号为JP08-084725的日本专利申请中描述了另一例子。Kanda描述了在可旋转部分上的存储器中存储一次或多次扫描。控制器可以命令从存储器到图像重构处理器的投射数据传输。 [0015] 在‘415专利、‘210专利以及‘725申请中描述的架构利用投射数据获取中的间隙来用较低速率通过滑动环传送投射数据。它们没有描述在存储在滑动环上之前对投射进行压缩。存储未压缩投射数据的缺点是需要存储设备具有更大的存储容量和更大的访问带宽。存储针对一次或多次扫描的未压缩投射所需的存储设备的数量使有限的空间和可用功率更为紧张，增加了滑动环的可旋转部分上的存储设备的成本。同样，这些架构没有解决在传输到静止部分之后和在图像重构之前存储投射数据所需的存储容量。 [0016] 在1997年9月25日授予的标题为“Rotating Data TransmissionDevice for Multiple Channels”的美国专利7,274,765(第‘765专利)中，Krumme等人描述了可旋转部分上的传输控制器，其先对投射数据进行压缩，再将其转换到串行数据以供通过滑动环接口进行传送。静止部分中的接收控制器对已压缩的投射数据进行解压缩。第‘765专利没有描述这样一种存储设备，其用于将已压缩的数据存储在可旋转部分上，供稍后传输给静止部分以进行图像重构。 [0017] 2007年12月3日提交的、标题为“Compression andDecompression of Computed Tomography Data”的、共同拥有并共同未决的、序列号为No.11/949670的美国专利申请(第‘670申请)，描述了用于在通过滑动环进行传输之前压缩投射数据以及在图像重构之前解压缩已压缩的投射数据的技术。第‘670申请讲述了将投射数据采样基于它们的重要性分类成子集。应用到这些子集的压缩操作取决于投射数据采样的重要性。2008年9月11日提交的、标题为“Adaptive Compression of Computed Tomography Projection Data”的、申请号为No.12/208839的、共同拥有并共同未决的美国专利申请(第‘839申请)，描述了适合于衰减投射数据采样以获取期望的压缩比，使得已压缩的数据可以按恒定速率通过滑动环接口进行传送的技术。2008年9月11日提交的、标题为“Edge Detection forComputed Tomography Projection Data Compression”、申请号为No.12/208835的、共同拥有并共同未决的美国专利申请，描述了使用导数来确定投射数据中的边界以及压缩边界之间的数据。这些申请描述了实时的计算效率高的压缩算法，其可以降低通过滑动环接口的数据传送带宽需求。 [0018] 在本申请中，应用到压缩的“实时”意指数字信号以至少与数字信号的采样速率一样快的速率进行压缩。属性“实时”还描述用于处理、传送和存储数字信号的速率，其是与原始信号获取速率或采样速率相比而言。采样速率是在模拟信号的转换期间模数转换器(ADC)形成数字信号采样的速率。未压缩的采样的或数字的信号的比特速率是每采样的比特数目乘以采样速率。压缩比是原始信号采样的比特速率与已压缩的采样的比特速率的比值。针对本申请，实时是指ADC从x射线传感器的输出信号形成投射数据的数字采样的速率。 [0019] 本说明书涉及无损和有损压缩。在无损压缩中，已解压缩的采样具有与原始采样相同的值。如果无损压缩在已压缩的采样的比特速率方面没有给出足够降低，则对于提供对比特速率的充分降低，有损压缩是必须的。在有损压缩中，已解压缩的采样类似于原始采样但不等同于原始采样。有损压缩在已压缩的采样的比特速率与已解压缩的采样中的失真之间进行折衷。实用新型内容 [0020] 考虑上述传统问题做出了本实用新型的实施例。本实用新型的一个目标是提供一种压缩投射数据并将已压缩投射数据存储在计算X线断层照相系统的可旋转部分中的方法。计算X线断层照相系统包括静止部分、安装成用于围绕待检查的对象进行旋转的可旋转部分以及在静止部分与可旋转部分之间的接口，该可旋转部分包括用以检测穿过对象的辐射的传感器阵列，该传感器阵列产生多组投射数据，其中每组投射数据包括在数据获取期间针对相应视图所获取的采样阵列。该方法包括： [0021] (a)压缩每组投射数据的采样以形成已压缩采样，其中每组投射数据的所述已压缩采样被排放在至少一个已压缩分组中，其中每个已压缩分组包含所述投射数据的相应部分的已压缩采样； [0022] (b)将所述多组投射数据的多个已压缩分组存储在连接到可旋转部分并与之一起旋转的存储设备中，其中所述每个已压缩分组被存储在所述存储设备中的相应位置，其在可控的时间段期间可以基于分组位置参数被访问； [0023] (c)响应于数据访问命令，根据所述分组位置参数，从所述存储设备中的相应位置取回至少一个已压缩分组； [0024] (d)通过所述接口的通信通道，以某个数据传送速率将从所述存储设备取回出的已压缩分组传送给所述静止部分上的接收器； [0025] (e)对接收到的已压缩分组的已压缩采样进行解压缩，以形成所述投射数据的相应部分的已解压缩的采样；以及 [0026] (f)提供所述已解压缩的采样给图像重构处理器以便后续重构出所述对象的图像。 [0027] 本实用新型的另一目标是提供一种用于压缩投射数据并将已压缩投射数据存储在计算X线断层照相系统中的可旋转部中的装置。该计算X线断层照相系统包括静止部分、安装成用于围绕待检查的对象进行旋转的可旋转部分、以及在静止部分与可旋转部分之间的接口，该可旋转部分包括用以检测穿过对象的辐射的传感器阵列，该传感器阵列产生对应于多个视图的多组投射数据，其中每组投射数据包括在数据获取期间针对对应视图所获取的采样阵列。该装置包括： [0028] 压缩器，其位于所述可旋转部分上，耦合成从所述传感器阵列接收所述投射数据的采样并形成已压缩采样，其中每组投射数据的所述已压缩采样被排放在至少一个已压缩分组中，其中每个已压缩分组包含所述投射数据的相应部分的已压缩采样； [0029] 存储设备，其位于所述可旋转部分上，并被耦合到所述压缩器，其中在可控制的时间段内存储所述多组投射数据的多个已压缩分组，其中所述每个已压缩分组被存储在所述存储设备中的相应位置，其可基于分组位置参数进行访问，所述存储设备响应于数据访问命令，根据所述分组位置参数取回其中所存储的至少一个已压缩分组； [0030] 发射器，其被耦合到所述存储设备以通过所述接口的通信通道将从所述存储设备取回的已压缩分组传送到所述静止部分； [0031] 接收器，其位于所述静止部分上，并被耦合成从所述接口的通信通道接收所述已压缩分组；以及 [0032] 解压缩器，其被耦合在所述接收器与图像重构处理器之间，所述解压缩器对所述接收的已压缩分组的已压缩采样进行解压缩，以形成所述投射数据的对应部分的已解压缩的采样，并将所述已解压缩的采样提供给所述图像重构处理器以便后续重构所述对象的图像。 [0033] 本实用新型的优点是有效地将已压缩投射数据存储在滑动环的可旋转部分上的存储设备里。 [0034] 另一优点是根据针对可旋转部分上的存储设备的工业标准协议，容易访问已存储的已压缩投射数据。 [0035] 另一优点是能够根据需要从可旋转部分上的存储设备中取回已压缩投射数据以进行图像重构。 [0037] 图1a是表示根据现有技术在医学CT成像系统中用于CT扫描数据获取的基本配置的图示。 [0038] 图1b示出根据现有技术的由从一行传感器输出的投射数据形成的信号的例子。 [0039] 图2是根据现有技术的包括安装在静止部分内的可旋转部分的医学CT系统的简化示图。 [0040] 图3示出根据优选实施例在可旋转部分上包括压缩和存储的CT系统的例子。 [0041] 图4是可旋转部分上的处理器的优选实施例的框图。 [0042] 图5a示出由函数g(x)＝2-y(j)给出的衰减分布的指数函数y(j)的例子。 [0043] 图5b示出由函数g(x)＝2-y(j)给出的衰减分布的指数函数y(j)的另一例子。 [0044] 图6是包括差分运算器(operator)的用于投射数据的压缩器的框图。 [0045] 图7示出对应于不同组的投射数据的已衰减采样的两个阵列的例子。 [0046] 图8是示出用于控制每个已压缩采样的平均比特数的各种元件的相互作用的框图。 [0047] 图9是导数型边缘检测器的框图。 [0048] 图10给出单次扫描的数据访问信息的例子，针对单次扫描的已压缩分组大小可以变化。 [0049] 图11示出用于已压缩分组形成数据传输分组的备用映射方案。 [0050] 图12是解压缩器的优选实施例的框图。 [0051] 图13给出优选实施例所支持的用于数据取回的不同过程的若干例子。 [0052] 图14是根据一个优选的实施例在CT系统中的可旋转部分上实现压缩和存储的框图。 [0053] 图15是根据一个优选的实施例在CT系统中的可旋转部分上实现压缩和存储的备选实现的框图。 具体实施方式[0054] 本实用新型涉及在计算X线断层照相(CT)系统的可旋转部分中压缩和存储投射数据，供稍后通过滑动环通信接口传送给静止部分，以及在图像重构之前进行解压缩。对投射数据的压缩和解压缩是在Radon域(也称为投射域或窦腔X线照相域)中执行的。对投射数据的压缩允许实现从CT系统中的数据获取子系统到存储子系统和图像重构处理器的更为高效的数据传送。稍后在对空间域图像进行图像重构之前对已压缩的投射数据进行解压缩。压缩和解压缩可以被应用到从一幅视图中产生的一组投射数据或者从多幅视图中产生的多组投射数据。本实用新型独立于图像重构处理器用以计算空间域图像所使用的视图的数目以及从视图得到的该组投射数据的尺寸。 [0055] 本实用新型的实施例可被用于压缩和解压缩医学计算X线断层照相扫描器中的投射数据以生成人体的剖面图像，以及可被用于压缩和解压缩工业计算X线断层照相系统中的投射数据以检查被研究的对象。在医学计算X线断层照相扫描器中，通过旋转托台，将x射线源和检测器阵列围绕病人旋转。在工业计算X线断层照相系统中，x射线源与检测器阵列可能具有有限的移动或保持静止，而被研究的对象可以平移或旋转。在x射线源和检测器阵列被安装在可旋转部分上的两种应用中，本实用新型的实施例在通过滑动环的通信通道传送给托台系统的静止部分之前提供对所获取的投射数据的压缩和存储。在通过滑动环传送之后，在进行图像重构之前已压缩投射数据被解压缩。可选地，已压缩投射数据可以被外部地存储，例如被存储在旋转的或基于半导体的盘驱动系统中，该系统通过另外的通信通道连接到图像重构处理器。每个通信通道和存储接口具有有限带宽。对投射数据的压缩降低了对存储容量、存储接口带宽和数据传送带宽的需求。降低这些需求通过节省物理传输和存储部件而降低了X线断层照相系统的成本。 [0056] 图1a是表示在医学CT成像系统中用于进行CT扫描数据获取的基本配置的图示。对象或病人110被置于平台120上，平台120可以在CT成像系统的旋转托台(未示出)内来回移动。该托台包括x射线源100和数据获取系统(DAS)130。DAS 130包括一行或多行x射线传感器和模数变换器(ADC)的矩阵。ADC对来自x射线传感器的信号进行数字化以产生其幅度表示x射线计数或Hounsfield单元的采样。本(2008)CT系统每个切片或行可以包括大约1024个x射线传感器的矩阵，并且每个视图多至320个切片。根据系统设计，x射线源100生成具有特殊几何形状的波束。图1中所示的例子具有扇形波束的几何形状。 对x射线的衰减程度取决于它的路径。在图1a中，射线140a和140e是未被衰减的，因为它们穿过空气。射线140c被衰减，因为当它穿过对象110时它被部分吸收。射线140b和 140d穿过对象110的边界，因此它们的衰减将比射线140c少。x射线传感器阵列测量接收到的x射线以形成用于ADC的信号。CT扫描器的x射线传感器需要多个幅度级别的动态范围来捕获来自x射线源100的衰减的和未衰减的x射线信号的范围。当前(2008)CT扫描器的x射线传感器使用这样的ADC，该ADC使用每个采样16到24比特来对x射线传感器 16 输出进行采样。对于每个采样16比特，最大(未衰减的)x射线计数是2 或65,536。对 24 于每个采样24比特，最大x射线计数是2 或16,777,216个。针对每个视角增量，DAS 130产生一组投射数据。该组投射数据包括采样阵列，其中该阵列中的一行采样或扫描行对应于x射线穿过对象110的一个切片的测量。当托台围绕病人旋转，多组投射数据被捕获并且穿过滑动环传送到外部计算机或处理器(未在图1a中示出)。处理器对所述多组投射数据组应用图像重构算法以形成图像。根据扫描协议，图像重构算法可以产生被扫描对象的二维剖面图像或三维图像。重构的图像接着被显示以供分析。x射线源波束的特殊几何形状、检测器的几何形状、DAS 130的配置或扫描协议不限制本实用新型的应用。 [0057] 图1b说明由从DAS 130的一行传感器输出的投射数据所形成的信号150的例子。区域150a和150e对应于未衰减的射线140a和140e并具有最大的x射线计数。由150b和150d所指示的区域是过渡区域，其表示在边界处检测的射线140b和140d。由150c所指示的区域对应于已经穿过对象110的并且因此具有基本上更低的x射线计数的衰减的射线140c。在用的CT系统通常包括传感器矩阵，其比被扫描的对象更宽，因此诸如区域150a和150e之类的、具有未衰减的x射线的区域通常出现在投射数据中。在重构的图像中，这些“空白”区域对应于在重构的图像之外的区域。CT图像重构算法通常不使用来自于空白区域150a和150e的投射数据。 [0058] 对于图1b的例子，对应于空白空间的投射数据比对应于穿过对象的射线的投射数据具有更高的值。在某些CT系统中，预处理产生投射数据，其中对应于空白空间的采样具有比对应于对象的采样低的值。对于该描述，假设采样的索引从左往右递增。然而，表示采样坐标的习惯不限制本实用新型的范围。 [0059] 图2是包括安装在静止部分520内的可旋转部分510的医学CT系统的简化示图。可旋转部分510支撑x射线源和DAS 130绕着被成像对象110移动，以针对每个视角生成一组投射数据。根据阵列尺寸、扫描协议和ADC分辨率，DAS 130可以以每秒数百兆字节(MBps)或更高的速率生成投射数据。如下面所描述，发射器540通过滑动环530将投射数据传送给安装在静止部分520中的接收器550。可旋转控制器542被安置在可旋转部分10上并与之一起旋转。静止控制器552被安置在静止部分520上。可旋转控制器542和静止控制器552控制数据传送操作，诸如数据组装和组帧。接收到的投射数据被存储在诸如包括一个或多个盘驱动562的RAID系统之类的存储子系统560中。计算机570包括图像重构处理器572用以从投射数据计算重构图像。计算机570还包括数据访问控制器574以从存储子系统560中取回重构图像所需要的投射数据。针对CT扫描的投射数据文件通常被格式化成以下格式，其具有扫描头部，在扫描头部之后跟着每个扫描视图的投射数据组的采样。 给定扫描的多个视图将产生具有相同尺寸的投射数据组。针对一次扫描的投射数据组可以进行三维建模，其中二维投射数据阵列代表二维而视角或它的时间描绘代表第三维。数据访问控制器574通过使用标准协议来管理文件访问，以从存储子系统560取回投射数据采样，所述标准协议可以是诸如用于串行高级技术附件(SATA或串行ATA)或串行附属小型计算机系统接口(SAS或串行SCSI)的协议。通常，SATA和SAS盘驱动接口协议被集成进芯片组或计算机570的主板上。响应于来自数据访问控制器574的命令，投射数据被从存储子系统560传送给图像重构处理器572，供进行图像形成和显示580。在备选实施例中，可旋转控制器542或静止控制器552生成针对投射数据的请求。 [0060] 因为图像重构计算的复杂性，图像重构处理器572不能像生成投射数据一样快地处理投射数据。典型的图像重构处理器572以大约30到50MBps的速率来处理投射数据。当前，CT系统中的图像重构速率通常比数据获取速率低二到二十倍。在每秒数百兆字节的生成投射数据速率与每秒数十兆字节的处理投射数据的速率之间的失配使得必须在图像重构之前存储某些或全部投射数据。通过以下例子示出在图2的CT系统中传送投射数据的瓶颈。假设DAS 130包括具有以下尺寸的阵列，该阵列具有100行、每行具有1000个传感器，并且每个采样具有2字节。每个视图生成200千字节(kB)的投射数据。当CT扫描器每秒测量3000个视图时，DAS 130以每秒600兆字节(MBps)的速率输出投射采样。通常，在通过滑动环530传送投射数据之前，发射器540对投射数据应用8比特/10比特(8B 10B)编码或4比特/5比特(4B 5B)编码，从而在传送期间数据的每个字节由10个比特来表示。对于以600MBps生成投射数据的情况，滑动环530必须能够以至少6Gbps来进行数据传送。滑动环是传送投射数据的第一瓶颈。在静止部分520，600MBps的投射数据被传送给存储子系统560。以至少600MBps的速率访问存储子系统560来写入投射数据是第二瓶颈。计算机270以30MBps的速率来取回进行图像重构所需的投射数据，该速率比数据获取速率慢二十倍，从而造成第三瓶颈。传感器阵列尺寸和每个扫描的视角数的增加将要求更大的数据传送速率和存储容量，由此增加了系统的成本。 [0061] 滑动环接口530的通信通道包括一个或多个物理传输通道。物理通道可以提供从可旋转部分510到静止部分520的投射数据的电的、光的或RF传输。对于光传输，诸如激光二极管之类的电光变换器将表示采样的电信号转换成光信号，经由光纤运送给滑动环接口供传输。静止部分520上的光学接收器包括光电二极管以将光信号转换到表示接收的采样的电信号。当前，光链路提供2.5Gbps的带宽。对于滑动环上的电传输通道，常常在旋转部分上的导电带或导电环紧邻着静止部分上的次级导电带。在一起的两个导电带或导电环之间的小空气间隙上的电容性耦合包括电容性耦合的传输通道。每个电容性耦合通道的常见传输速率是2到6Gbps。为了获得更高的数据速率，多个光学或容性耦合的传送单元被并行地安置在可旋转部分和静止部分上。 [0062] 滑动环接口530还支持在可旋转控制器542与静止控制器552之间传送控制数据。可旋转控制器542可以在工作在较低数据速率的并行数据链路上传送控制数据，或者通过将控制数据与高速数据链路的投射数据样进行复用来传送控制数据。静止控制器552可以在并行数据链路上将控制数据传送给可旋转控制器542。在第‘765专利中描述了用于通过滑动环接口530传送控制数据的备选方案。 [0063] 本实用新型解决了数据传送瓶颈和存储容量的问题。图3示出根据优选实施例的包括可旋转部分510上的压缩和存储的CT系统的例子。压缩器500压缩从DAS 130输出的投射数据采样以产生由减少的比特数来表示的已压缩采样。已压缩采样接着被存储在可旋转部分510上安装的存储设备502上。存储设备502可以存储已压缩采样直到图像重构处理器572需要它们为止。为了取回数据进行图像重构，数据访问控制器574发送数据请求给静止控制器552，静止控制器552将它们中继给可旋转控制器542。存储设备502从存储设备502中取回相应的已压缩采样供传输。发射器540通过滑动环接口530的通信通道将取回的已压缩采样传送给静止部分520上的接收器550。接收到的已压缩采样经过一个接口传送给计算机570。解压缩器576对接收到的已压缩采样进行解压缩以产生用于图像重构处理器572的已解压缩投射采样。可选地，硬盘驱动564可以在通过滑动环接口530传送已压缩采样之后存储已压缩采样，供以后解压缩和图像重构处理，从而支持追溯(retrospective)重构。在医学CT中，以后的图像重构被称为追溯重构。 [0064] 在备选实施例或操作模式中，可旋转控制器542从存储设备502而不是数据访问控制器574中生成数据请求。可旋转控制器542清楚存储在存储设备502中的已压缩投射数据的定时(timing)和数量。静止控制器552和/或数据访问控制器574对它们没有直接请求的已压缩投射数据流进行响应。下面参考图13，进一步描述了数据请求的定时。取决于扫描协议，数据请求的源可以是可旋转控制器542、静止控制器552或数据访问控制器574。某些CT扫描协议受益于由可旋转控制器542所生成的获取驱动型数据请求。其他CT扫描协议受益于由数据访问控制器574或由静止控制器552所生成的图像重构驱动型数据请求。数据访问控制器574、静止控制器552和可旋转控制器542的组合也可以生成数据访问请求以支持扫描协议。 [0065] 对于给定扫描协议，压缩减少了表示投射数据的比特数，节省了系统的数据传送和存储资源。存储设备502的容量可以降低，由此节省了可旋转部分510上的空间和功率。滑动环接口530的通信带宽可以降低。存储子系统560(图2)的容量和访问带宽可以降低，从而可以用硬盘驱动564(图3)替代成本昂贵的RAID系统。所有这些降低带来CT系统的成本节省的结果。 [0066] 根据期望的存储容量和读/写速度，存储设备502的优选实施例通过一个或多个固态驱动(SSD)来实现。当前SSD技术提供数十到256吉字节的数据存储容量和数十到250MBps的连续读/写速度。使用非易失性闪存的SSD具有用于CT系统的重要优点，包括低功耗和能在掉电期间保持数据的能力。后者对于医学CT系统尤为重要，在医学CT系统中患者已经被暴露给辐射。另一优点是SSD服从诸如SATA(串行ATA)或SAS(串行附属SCSI)之类的存储设备接口的工业标准。这些标准包括针对连接器和用于软件实现数据访问的命令集的物理和电气规范。SATA协议当前实现在许多商业SSD产品中。它普遍地用在个人计算机(PC)系统中并且最开始是被开发用来改善PC的主板与硬盘驱动之间的数据传送。SATA命令协议是基于固定数目通常是512字节的数据字节的寻址扇区或块的。SATA协议将一个或多个SSD的集成简化为CT系统的可旋转部分510上的存储设备502。此外，在静止部分520与计算机570之间的兼容SATA的数据传送接口标准化和简化了对供进行图像重构的已压缩投射数据的传送。另一重要优点是，工业标准协议允许对存储设备502中的投射数据的访问对计算机570是透明的。数据访问控制器574仅仅根据协议发出命令，就像它正在访问普通的硬盘驱动一样。当前或未来可用的集成了工业标准协议的存储设备 502，极大地简化了通过滑动环接口530对已压缩投射数据的访问。下面所描述的存储设备 502的实施例与SATA协议相兼容。然而，存储设备502的备选实施例可以与SAS协议、另外的工业标准协议或私有协议相兼容。用于存储设备502的非易失性闪存的备选是以电池支持的动态随机访问存储器(DRAM)。 [0067] SSD的写入速度确定了实时接收投射数据采样所需的并行SSD数目的下限。例如，针对以600MBps的速率生成投射数据以及具有100MBps的最大连续写入速度的SSD，实时地将未压缩投射采样写到SSD需要至少六个并行SSD。对于2∶1的压缩率，已压缩采样以300MBps来生成，从而将并行SSD的数目减小到至少3个。压缩器500的优选实施例实时地产生已压缩采样，或者与DAS 130中的ADC产生投射数据采样一样快的速率产生已压缩采样。压缩器500的实时操作可以减少接收已压缩采样的并行SSD的数目。以小于实时速率的速率来压缩采样的缺点是需要临时缓存投射数据采样直到它们可以被压缩为止。 [0068] 压缩器500和解压缩器576的优选实施例应用了第‘839申请中所描述的技术。当压缩器500实时地压缩投射数据采样时，可以实现带宽和存储容量的极大节省。通过增大压缩操作速度的改进压缩算法和改进集成电路技术二者将实现实时压缩的其他进步。这些进步将提供压缩器500和解压缩器576的其他备选。压缩器500所使用的压缩技术以及解压缩器576所使用的解压缩技术不限制在权利要求书中所描述的本实用新型的范围。 [0069] 图4是压缩器500的优选实施例的框图。DAS 130针对每幅视图生成一组投射数据160。该组投射数据160包括投射数据采样阵列。该阵列的几何形状取决于数据获取过程并且不限制本实用新型的范围。投射数据160的阵列包括投射数据采样d11、d12等等，其具有相关联的坐标或索引。压缩器500的优选实施例包括压缩处理器200、压缩控制器220和比特速率监视器222。在一个可选实施例中，压缩控制器220的功能是在可旋转控制器542中实现的。压缩处理器200对阵列160的投射数据采样进行压缩。衰减器210根据衰减分布214的参数来减小阵列160中的每排或每行中的采样的幅度。衰减分布214取决于阵列160中的采样的坐标并提供小于或等于1的衰减值。根据衰减分布214，已衰减的采样的幅度被减小或保持原始值。衰减器210主要是减小已衰减的采样的动态范围，从而它们可以通过使用较少的比特来进行表示，其增加了压缩率。编码器212使用无损或有损编码对已衰减的采样进行打包，如下面进一步描述的那样。编码器212提供已压缩的采样给存储设备502。压缩控制器220使用来自编码器212的反馈信息对输出比特速率进行反馈控制。这种反馈控制可以是与已压缩采样中的比特数相关的任何测量，包括已压缩数据的比特率、每个已压缩采样的比特数、或已压缩数据的分组的大小。压缩控制器220使用反馈信息以调节压缩控制参数，其包括衰减分布214的参数，从而已压缩数据的比特速率或每个已压缩的采样的比特数保持恒定或落入期望的范围内。包括对应于衰减分布214的参数的压缩控制参数可以被编码并与已压缩的数据一起被包括，并且稍后被用于解压缩控制。压缩控制器220还可以接收用户输入501，诸如针对已压缩的数据的期望输出比特速率或压缩率、或者解压缩投射采样的期望信号质量。用户输入501还可以选择期望类型的压缩操作和控制参数。 [0070] 压缩器500根据用户输入501提供无损或有损压缩。对于投射数据采样的无损压缩，衰减器210被旁路，或者衰减分布214针对对应于阵列160中的投射数据采样的所有索引(i，j)被设置成1。如下所述，压缩器500可以包括边缘检测以移除对应于空白空间的采样，而针对对应于被成像对象110的采样进行无损压缩。压缩器500生成已压缩采样的分组或已压缩分组，其中每个已压缩分组对应于投射数据的一部分。无损压缩产生具有变化大小的已压缩分组，因为压缩量取决于对应的投射数据部分的特性。有损压缩可以与反馈控制结合以实现用户所选择的固定压缩率或有限压缩率范围。结果得到的已压缩分组将具有相同尺寸或有限的尺寸范围。 [0071] 衰减分布214包括确定由衰减器210应用到阵列160中的采样上的衰减程度。优选类型的衰减分布214由具有以2为底数的指数函数的分段的函数来表示。在一个备选项中，衰减分布214提供从阵列160的每排的边界朝着中心的递减衰减。例如，假设阵列160中第i排或行的坐标dij从j＝1延伸到j＝N，其中N表示DAS 130的一行中的x射线传感器的数目。例如，在当前(2008)CT系统中，阵列可以具有每行或每排多至1024个元素的行或排。指数衰减分布提供作为采样坐标j的函数g(j)的衰减，其由下式给出： [0072] g(j)＝2-y(j) y(j)≥0 (1) [0073] 由g(j)表示的衰减分布214包括指数函数y(j)。因为该指数在等式(1)中是负的，所以用函数g(j)的值乘以采样会减小采样的幅度，除非y(j)＝0。指数函数y(j)是由g(j)表示的衰减分布的负的log2(即2为底数的对数)。表示第j个已衰减的采样所需的比特数(包括一个比特的分数)小于表示未用指数函数y(j)的第j个值衰减的第j个未衰减的采样所需的比特数。 [0074] 图5a示出一个例子，其中指数函数y(j)包括作为索引j的线性函数的分段。Y轴指示第j个采样的幅度的减少的比特数(包括一个比特的分数)。参数Ymax将产生最大衰减，其由下式给出： [0075] gmax＝2-Ymax (2) [0076] 在图5a中示出的对称指数函数将对阵列160中的第i行中的采样d(i，1)和d(i，N)应用最大衰减。Ymax的值小于或等于由DAS 130生成的投射采样的比特精度，并且可以被选择用以获得已压缩的数据的目标输出比特速率，如下面针对图8所描述。例如，当DAS130产生20比特采样时，Ymax的值是20或更少。诸如针对20比特采样Ymax是诸如10之类的较低的值，则产生较弱的衰减，结果导致较小的压缩。参数Ymin对应于最小衰减，其由下式给出： [0077] gmin＝2-Ymin (3) [0078] 对于Ymin＝0，对应于图5a中的d(i，N/2)的中心采样的大小将是不变的，因为它0 的值是2 ＝1。Ymin的值还可以被调节以获得目标输出比特速率，如下面针对图8所描述。 用于指数函数的另一例子包括多个线性分段，如图5b中所示出。作为替代，指数函数可以具有作为采样坐标的非线性函数的分段。 [0079] 衰减分布可以由线性的、指数的、抛物线的、阶梯的、颤振的(dithered)或其他非线性的分段来表示。同样，衰减分布不需要是对称的，也不需要在阵列160的N长度行的中心(N/2)元素处具有最小值。优选地，衰减分布提供从一个采样到另一个采样的渐进的改变。已经观察到，在衰减分布中的采样之间的大于1比特的改变可以导致重构图像中的环形伪像。对于某些非医学CT应用，这种环形伪像是可以容忍的。对于医学CT，这种环形伪像可能被阻止。为了阻止这种环形伪像，由g(j)表示的衰减分布的改变应该小于每个采样索引j一个比特。这种约束还可以由下式来表示： [0080] Abs[log2(g(j))-log2(g(j+1))]＜1。 [0081] 对于等式(1)中所表示的g(j)，y(j)的线段的倾斜的幅度必须小于或等于1以满足该约束。图5a和5b中的例子满足这种约束。这种约束还可以用分贝(dB)单位来表达。一个比特表示6dB的衰减，因此小于每个采样索引6dB的衰减步幅满足上面的标准。例如， 0.375dB的衰减步幅对应于1/16比特，并且已经观察到使用6dB的衰减步幅时明显出现的环形伪像在衰减步幅减小到0.375dB时不存在。因此，临界衰减步幅将取决于CT成像的应用。在高分辨率的CT系统中，避免环形伪像的临界衰减步幅可以小于1dB。衰减步幅的幅度反比于可以获得的压缩比。由此，对于需要至少2∶1的压缩比的系统，建议更高的衰减步幅。已发现，通过使用这里所描述的衰减和编码技术，可以获得有效的压缩，而同时保持用于医学成像的高分辨率CT系统的平滑的可重构图像。 [0082] 对于许多应用，用户可以选择无损压缩，其中衰减器210被旁路或衰减分布曲线的值被设置成1。例如，1.5∶1到2∶1之间的无损压缩率可以极大地改善CT系统的容量以存储和传送已压缩投射数据。对于其他应用，用户可以选择有损有损来提供更大的压缩率，而同时维持从对应解压缩投射采样重构出的图像的足够的质量。此处所描述的压缩器500的优选实施例包括有损压缩，其将从对应于解压缩投射采样重构出的图像的人造瑕疵减少到不可观察或可接受的水平。额外的有损有损，例如对应于2∶1或更大的压缩率，可以进一步改善CT系统的容量，并同时提供具有足够质量的重构图像。 [0083] 优选的衰减分布在阵列160的边缘附近的采样应用更大的衰减而对阵列中心附近的采样应用较低的衰减或者不应用任何衰减，以便保持重构图像的中心区域的准确度。当对采样的衰减得到无损压缩时，就保持了重构图像的中心区域的准确度，而同时在外围区域中错误可能增加了。对于阵列中的所有线或行，衰减分布值可以是相同的。优选地，对于阵列中的不同线或行或者对于不同投射数据组，衰减分布值可以发生变化。 [0084] 通过将采样乘以和/或移位对应的衰减值，衰减器210应用诸如等式(1)所表示的那样的衰减分布214。相乘以及移位允许实现浮点范围{0.0，1.0}中的分数衰减值。例M如，使用M比特来表示衰减分布的浮点衰减值提供了{0.0，1.0}范围内的2 个衰减值。衰减值自身可以被存储在存储器中的查找表内，并且被提供给衰减器210。作为替代，衰减器 210可以通过使用存储器中所存储的诸如斜率和分段的终点之类的限定衰减分布214的参数来计算衰减值。衰减器210的简单实施例包括将采样向右移位对应于衰减值的比特的数目。单独进行移位会以2为因子来减小采样的幅度，因为向右移位对应于除以2。当衰减分布214对应于如等式(1)所示的以2为底数的指数函数时，指数函数y(j)可以被截取或四舍五入以确定向右移位的总数目。向右移位将移除对应数目的最低有效位，因此减少了用于表示该采样的比特数目。对应于衰减值的向右移位的值可以被存储在查找表中或由衰减器210基于衰减分布214的参数计算出来。 [0085] 编码器212还减小表示已衰减的采样的比特数目以产生已压缩的采样。编码器212可以应用块浮点编码、霍夫曼编码或其他比特分组的方法。作为替代，已衰减的采样可以被顺序地分组，因为每个采样的比特数目是采样索引的已知函数，其由衰减分布来表示。 例如，对于由等式(1)所表示的衰减分布214，第j个采样的比特数目减少y(j)的四舍五入值或截取值，从而每个已压缩的采样的比特数是已知的，其是采样索引j的函数。 [0086] 编码器212可以应用块浮点编码，其可以是有损或无损的。优选的块浮点编码将待编码的采样的每行划分进N_GROUP采样的组中并应用以下步骤。 [0087] 对于第一组采样： [0088] 1)确定具有最大幅度的采样的指数(底数为2)，诸如通过计算N_GROUP采样的每个组中最大幅度的以2为底数的对数(log2)。这指示每个已编码的采样的比特数，或n_exp(0)。 [0089] 2)使用S个比特来对第一组中的指数n_exp(0)进行绝对式编码。 [0090] 3)使用每个采样n_exp(0)比特来对N_GROUP采样进行编码。对于N_GROUP采样中的第i个组(i＞0)： [0091] 4)确定具有最大幅度的第i个指数(底数为2)，其指示在第i组中每个已编码的采样的比特数，或n_exp(i)； [0092] 5)通过从n_exp(i-1)中减去n_exp(i)来对第i个指数进行差分编码，以确定第i个差分值。使用对应的记号来对第i个差分值进行编码，其中较短的记号表示更为常见的差分值而较长的记号表示较不常见的差分值。 [0093] 6)使用每个采样n_exp(i)个比特来对N_GROUP中的第i组进行编码[0094] 对于第一组采样，指数n_exp(0)被直接编码。例如，指数n_exp(0)可以被如下编码，其中S是每个采样的原始比特数： [0095] a)0： n_exp(0)＝0(所有4个采样值都是0) [0096] b)1： n_exp(0)＝2(每个采样2个比特) [0097] c)2： n_exp(0)＝3(每个采样3个比特) [0098] d)等等，直到S-1：n_exp(0)＝S(每个采样S个比特) [0099] 对于第i组，使用前缀码字对指数n_exp(i)进行差分编码，其中没有任何码字是另一码字的前缀。优选的差分编码如下： [0100] 1.计算差分：e_diff＝n_exp(i)-n_exp(i-1) [0101] 2.如下编码e_diff： [0102] a)0： e_diff＝e(i)-e(i-1) [0103] b)101： e_diff＝+1 [0104] c)110： e_diff＝-1 [0105] d)1001： e_diff＝+2 [0106] e)1110： e_diff＝-2 [0107] f)等等。 [0108] 备选的有损压缩编码方法提供对采样值的尾数和指数的分别编码。对尾数和指数分开进行编码可以提供额外的压缩并减小有损压缩错误的影响。在该方法中，连续的采样的指数的差值被计算以确定指数差值。该指数缓慢变化，因此被零值字符串分隔开的非零值相对较少。指数差值可以通过仅仅表示非零差值和它们对应的位置来有效地编码。位置可以由对应的索引值来表示或者可以由相对于最后一个非零差差值的位置来表示。对指数差值进行编码是无损的，其防止了相对较大的错误。对尾数进行编码可以是有损的。为了对指数进行解码，指数值通过对指数差值进行积分并对对应的位置进行解码来重构得到。当对尾数进行解码时，每个已重构的尾数值被限制，从而不改变已解码的采样的对应指数的n_exp值。对于已解码的指数n_exp，重构的尾数可以具有最大值2 -1。这阻止了来自改变指数值的尾数中的有损压缩错误。 [0109] 在进行块浮点或其他编码之前对已衰减的采样进行差分编码可以提供额外的压缩。对于差分编码，压缩处理器200包括差分运算器216，如图6中所示。该差分运算器216计算已衰减的采样的第一或更高阶差分。差分运算器216具有以下选项用于计算差分： [0110] 1)计算相同行(排)的连续的已衰减的采样之间的差值，一个采样一个采样或一列一列地产生差值； [0111] 2)计算相同组的投射数据中的连续行(排)中的已衰减的采样之间的差值，或一排一排或一切片一切片地产生差值； [0112] 3)计算连续的投射数据组或视图中的对应位置的已衰减的采样之间的差值，逐投射地或逐视图地产生差值。 [0113] 图7示出对应于不同组的投射数据的已衰减的采样的两个阵列A和B的例子。对于第一个可选选项，差分运算器计算相同行或排中连续采样之间的差值。例如，对于组阵列A的第一行，在已衰减的采样之间计算的差值包括： [0114] Diff3＝a14-a13 (4) [0115] Diff2＝a13-a12 (5) [0116] Diff1＝a12-a11 (6) [0117] 对于计算相同组的投射数据的不同行中的已衰减的采样之间的差值，针对阵列A的例子如下： [0118] Diff1＝[a21 a22 a23 a24...]-[a11 a12 a13 a14...] (7)[0119] Diff2＝[a31 a32 a33 a34...]-[a21 a22 a23 a24...] (8)[0120] 针对计算不同组的投射数据的对应的已衰减的采样之间的差值，例子如下： [0121] Diff1＝B-A (9) [0122] 对于第二阶差值，针对各例子，差分运算器216计算如下： [0123] Sdiff1＝Diff2-Diff1 (10) [0124] Sdiff2＝Diff3-Diff2 (11) [0125] 对于第三阶差值，针对各例子，差分运算器216计算如下： [0126] Tdiff1＝Sdiff2-Sdiff1 (12) [0127] 参考图6，压缩控制器220提供控制参数，其配置差分运算器216以执行期望的计算。压缩控制器220可以响应于用户输501以设置控制参数的值。例如，用户可以选择差分运算器的可选项，诸如选择第一或较高阶差分运算或选择无损或有损差分运算。差值可以被量化到更少比特以实现额外的特别减少，其是有损的。如上所述，编码器212应用块浮点编码、霍夫曼编码或其他比特封装方法(无损或有损)到不同的采样。 [0128] 对于差分运算器216的反馈控制，压缩控制器220可以基于来自比特率监视器222的反馈来动态选择上述差分选项中的一个。差分运算器216计算每个差值备选项的差值。比特率监控器222确定三个差值备选项的已压缩采样的大小。压缩控制器220选择使已压缩采样的大小达到最小的差分备选项。例如，对于给定的投射数据组，差分运算器216对相同行中的采样计算采样与采样间的差值，在邻近行的采样之间的行与行之间的差值以及在连续视图里的采样之间的投射与投射之间的差值。对于给定投射数据组，选择产生使用于编码的比特数达到最小的差值采样的备选项。这种选择可以应用到一个投射数据组或多个投射数据组的集合。如上所述，当编码器212应用块浮点编码到差值采样时，针对来自每个差值备选项的差值采样，可以通过计算以下这些来估计比特数： [0129] 1)对于N_GROUP差值采样的第i组，用于编码N_GROUP个差值采样的比特数是n_exp(i)乘以N_GROUP； [0130] 2)对于第i组，用于编码指数n_exp(i)的比特数使用用于上述指数的差分编码； [0131] 3)针对对应于待计算差分备选项的分组里的全部比特数的投射数据组的N_GROUP个差分采样的所有组，增加步骤1和2中计算出的数字。 [0132] 在没有实际对已压缩比特进行分装的条件下，可以执行上面的步骤。使整个比特数达到最小的备选项被选择用于编码给定的投射数据组或投射数据组的集合。结果得到的针对投射数据组的差分采样被编码并被封装以形成已压缩采样的分组。与分组相关联的控制参数指示指示差分备选项中的哪一个被应用到对应的投射数据采样。如下面参考图12所描述，控制参数将被解压缩器576用于配置积分运算器416。 [0133] 反馈控制还可以配置成控制已压缩采样的输出比特率。比特速率监视器222针对一组已压缩采样计算每个采样的平均比特。将每个已压缩采样的平均比特数与用户所选择的期望值或值的范围进行比较。如果每个已压缩采样的平均比特数在该范围之外，则压缩控制器220可以调节衰减分布214的参数以减少或增加每个采样的输出比特。例如，参考图5a，为了减少每个采样的输出比特，参数Ymax可以被增加，使分段的斜率更陡以提供对采样的增加的衰减。比特速率监视器222可以计算诸如压缩比、比特率或已压缩分组大小之类的压缩性能的其他量度。比特率监控器222可以计算每个已压缩采样集合的平均比特数，其中该集合的大小由用户来选择。例如，已压缩采样的集合可以对应于阵列160里的采样行、对应于单个视图的整个阵列160或者对应于多个视图的许多阵列160。计算平均比特数平滑掉已压缩分组大小中的小变化。 [0134] 图8是示出用于将输出比特速率反馈控制到目标值的各个元件之间的交互作用的框图。比特速率监视器222接收来自编码器212的已压缩的比特速率或已压缩分组大小信息，诸如每个分组的比特或每个分组的采样。每个采样的比特的计算器221计算针对一组已压缩采样的每个采样的平均比特数。优选地，该组已压缩采样对应于一组投射数据。减法器223从目标或期望的每个采样的比特数中减去每个采样的平均比特数以给出误差值。定标(scale)因子225和滤波器227被应用以平滑误差值。定标因子225的值和滤波器系数可以由用户来指定以控制反馈环的响应时间或时间常数。参数计算器229基于已平滑的误差值来修改衰减分布214的参数。在一个方法中，参数计算器229设置衰减分布214的参数从而每个采样的减少的平均比特值近似等于已平滑的误差值。例如，对于由等式(1)到(3)所表示的衰减分布214，参数计算器229调节函数y(j)的参数Ymax和Ymin的值。参考图5a，该平均值给出如下： [0135] mean＝(Ymax+Ymin)/2 (13)。 [0136] 为了让每个采样的比特减少数量r，参数Ymax和Ymin可以被调节从而新的均值mean(2)从老的均值mean(1)增加数量r。 [0137] mean(2)＝mean(1)+r (14) [0138] ＝[Ymax(1)+Ymin(1)+2r]/2 (15) [0139] 等式15示出用于调节Ymax和/或Ymin的三个可选选项以让均值增加数量r： [0140] 1)令Ymax(2)＝Ymax(1)+2r并且Ymin(2)＝Ymin(1)； (16a) [0141] 2)令Ymax(2)＝Ymax(1)+r并且Ymin(2)＝Ymin(1)+r；(16b) [0142] 3)令Ymax(2)＝Ymax(1)并且Ymin(2)＝Ymin(1)+2r； (16c) [0143] 可选选项1和3改变指数函数y(j)的分段的斜率。可选选项2在正的方向上移位指数函数y(j)。用户可以确定可选选项中的哪一个被用作改变指数函数的参数的规则。衰减分布214和指数函数的其他参数可以被调节，诸如斜率、y截距值和分段长度。 [0144] 在压缩器500的备选的实施例中，衰减分布214可以相关于图1a中的被扫描对象110的边界140b和140d而进行限定。边界检测器可以确定在投射数据的阵列160中的每行里的过渡区150b和150d(图1b)的边界采样。对于有损压缩，衰减分布214被应用到对应于在对应于过渡区150b和150d的边界内的已衰减的x射线的采样。对于无损压缩，衰减器210被旁路或被设置成过渡区150b和150d之间的整体(unity)。对应于空白区域150a和150e的采样没有被编码。作为替代，边界的坐标被编码。 [0145] 优选的边缘检测器确定行内的基于边缘采样的采样差分或导数，并在此处被称为导数型边缘检测器。图9是被应用到阵列160的一行采样160i的导数型边缘检测器的框图。在图9中示出的导数型边缘检测器框图应用到投射数据，其中对应于空白空间150a和150e的采样值大于对应于对象150c的采样值，图1b中的信号150也是这样。假设，索引从左往右递增，从而左边缘具有较低值的索引而右边缘具有较高值的索引。针对这种情况，为负数且足够大的导数可以指示对应于过渡区150b的左边缘，而为正数且足够大的导数可以指示对应于过渡区150d的右边缘。差分计算器310计算第i行中的采样dij的第一阶差分。比较器320a将负差分与负阈值Tneg进行比较，而比较器320b将正差分与正阈值Tpos进行比较。组330a包括具有小于负阈值的负差分的候选采样NDiffiq。组330b包括具有大于正阈值的正差分的候选采样PDiffiq。低索引选择器340a确定对应于组330a的候选采样NDiffiq的最低索引qmin以指示左边缘。高索引选择器340b确定对应于组330b的候选采样PDiffiq的最高索引Pmax以指示右边缘。对于衰减分布214，组下界框350a和组上界框350b分别确定衰减分布214的下边界和上边界。衰减分布214的下边界和上边界可以包括附着到最低索引qmin和最高索引Pmax的空白。下边界和上边界被作为参数提供给衰减分布214。编码器212还编码下边界和上边界以与已压缩采样一起被包括。 [0146] 当对应于空白空间的采样值小于对应于被成像的对象的投射数据的采样值时，正差值和负差值与右边缘和左边缘之间的关系是倒过来的。大于正阈值的正差分采样对应于左边缘而小于负阈值的负差分采样对应于右边缘。对于图9中示出的操作，针对负差值的比较器320a和组330a将提供到高索引选择器340b的输入，而比较器320b和组330b将提供到低索引选择器340a的输入。同样，假设索引从左往右递增。 [0147] 负阈值Tneg和正阈值Tpos可以如下迭代地确定： [0148] 1)将初始阈值Tneg和Tpos设置成具有最大幅度； [0149] 2)应用比较器320a和320b以分别将负差值与Tneg进行比较以及将正差值与Tpos进行比较； [0150] 3)如果候选采样组330a或330b是空白，则分别减小Tneg或Tpos的幅度，并且重新应用步骤2)； [0151] 4)如果候选采样组330a或330b不是空白的，则分别用低索引选择器340a或高索引选择器340b来继续。 [0152] 导数型边缘检测器可以被用于需要投射数据中的边界信息的其他应用。在这种情况下，组下界块350a和组上界块350b将提供边界信息给其他应用。也可以应用备选的压缩算法到边界之间的投射采样。例如，对采样行内边界之间的采样的差分编码可以被有效地实现，因为已经针对边缘检测计算出第一阶差分。块浮点编码、霍夫曼编码或其他比特封装可以被应用到边界之间的差分采样。边界坐标可以被编码并且与已压缩的数据一起被包括。 [0153] 编码器212将对应于在单个视图期间所获取的投射数据采样组的已压缩采样封装成分组。备选地，用户可以配置编码器以生成对应于诸如单个视图的投射数据的子集或包括多个视图的投射数据的超集之类的投射数据的其他部分的已压缩分组。已压缩分组是一种数据结构，其包含对应于投射数据的已压缩采样的已封装比特以及包含解压缩器576的一个或多个控制参数的可选头的。当压缩比被固定到单个值或值的范围时，已压缩分组将具有相同大小或对应的大小范围。对于无损压缩和某些形式的有损压缩，压缩比未固定并且已压缩分组将具有不同大小。 [0154] 从单次扫描所产生的已压缩分组可以被存储在存储设备502里的一个或多个文件中。对于这种描述，假设针对一次扫描的所有已压缩分组被存储在单个文件中。存储设备502可以存储针对该扫描的已压缩数据文件直到接收到访问已压缩数据的命令为止。存储设备502可以响应于命令以提供进行图像重构处理所需的已压缩数据。已压缩数据可以被取回并通过滑动环接口以支持图像重构处理的速率来被传送。对于上述例子，用于支持图像重构处理的数据传送速率是30MBps。作为替代，存储设备502可以响应于命令用以容纳静止存储设备的写入速度的数据传送速率来提供已压缩数据给静止设备。用户可以确定针对扫描的已压缩数据被存储在存储设备502中的时间段以及被取回到的已压缩数据的目的地。 [0155] 针对对图像重构处理器572是透明的投射数据访问，数据访问控制器574根据扫描几何形状(诸如针对第j个视图所测得的采样阵列)的参数或索引来访问来自存储设备502的合适的已压缩采样。对于固定分组大小，通过将固定的分组大小乘以分组索引来计算特定已压缩分组的字节偏移。对于变化的分组大小，分组大小的表可以用于计算特定分组或分组集合的字节偏移。为了支持透明数据取回，压缩器500将有关扫描几何形状参数的数据访问信息汇编成对应已压缩分组的字节偏移。随后，数据访问信息被用于确定在存储设备502中各个已压缩分组或已压缩分组集合的地址。图6中的比特速率监控器222从编码器212中接收关于每个分组的比特数的信息，如果有，其包括已压缩采样和头部比特。压缩控制器220可以通过使用比特速率监控器222所提供的分组信息来创建将视图索引关联到分组大小的阵列。 [0156] 图10给出已压缩分组大小可变的针对单次扫描的数据访问信息的例子。针对从包括M个视图的示例性扫描产生的已压缩分组，表1示出视图索引、分组大小和字节偏移之间的关系。对于这种示例性扫描，DAS 130产生具有64排采样、每排900个采样并且每个采样2个字节的投射数据阵列160，从而每个视图生成总数115kB的投射数据。假设针对无损压缩实现1.7∶1的平均压缩比的这个例子，已压缩分组具有67kB的平均大小。该扫描的所有已压缩分组被存储在存储设备502的一个文件中。当前分组的字节偏移索引是通过累加先前分组的分组大小来确定的。分组大小阵列504用K字节为单位来表示针对扫描中的视图序列的分组大小Sj。假设每个分组大小可以由四字节整数来表示，则分组大小阵列504每1000字节的已压缩数据增加4字节的存储开销。相比于已压缩分组大小，这是一个不可忽略的开销量。压缩控制器220可以使用从比特速率监控器222接收到的分组大小信息来生成分组大小阵列504。阵列506表示编码器212生成的并被存储在存储设备502的文件中的已压缩分组Pj的序列。第二已压缩分组P2的字节偏移是S1千字节。后续已压缩分组的字节偏移是通过计算先前分组大小来计算的。 [0157] 数据访问信息可以被格式化成支持用户期望的不同数据访问过程。在一个备选项中，数据访问过程类似于从SATA存储设备里所存储的文件中取回数据。数据访问控制器574根据诸如字节偏移之类的位置参数来请求已压缩分组。对于可变的分组大小，数据访问控制器574使用关于视图索引、分组大小和字节索引(诸如在图10的表1中所给出的那些)的数据访问信息以确定数据取回请求的参数。字节索引对应于从文件里的已压缩数据中的第一字节开始以字节为单位的偏移。数据访问信息可以被存储在计算机570的存储器中或本地存储562中。在扫描期间，数据访问信息被生成，而同时数据压缩和存储正在进行。数据访问信息可以包括在诸如分组大小阵列504之类的阵列中所表示的分组大小序列。在扫描期间以及/或者在扫描之后，可旋转控制器542通过控制通道将数据访问信息传输给静止控制器552并且最终传输给数据访问控制器574。数据访问控制器574使用数据访问信息来确定对应于进行图像重构所需的投射数据的已压缩数据的分组的字节偏移。数据访问控制器574提供SATA兼容的命令以从存储设备502中取回对应的已压缩分组。 [0158] 在另一备选项中，数据访问类似于从虚拟“视图缓存器”中取回数据。数据访问控制器574根据诸如对应的投射数据的视图索引之类的索引参数来请求分组。数据访问信息被存储在可旋转部分510上，作为存储设备502或可旋转控制器542的存储器里的一个文件。当接收到取回针对特定视图索引的投射数据的请求时，可旋转控制器542使用数据访问信息来确定在存储设备502中对应分组或分组序列的字节偏移并提供SATA兼容的命令以从存储设备502中取回分组或分组序列。数据访问控制器574可以在一个请求中指示多个视图索引，从而可旋转控制器542可以取回对应的已压缩分组。 [0159] 发射器540通过滑动环接口530将取回到的已压缩分组传输给接收器550。发射器540的实现可包括对数据传输分组的格式化。Popescu等人在2008年8月28日发表的公布号为US 2008/0205446标题为“Method and Device for Data Transmission between TwoComponents Moving Relative to One Another”的美国专利申请中描述了数据传输分组的一个实现。可旋转控制器542或与发射器540相关联的其他处理器将包括已压缩分组报头的已压缩分组插入数据传输分组的数据部分。已压缩分组到数据传输分组的映射依赖于数据传输分组的格式参数。图11示出用以形成数据传输分组的已压缩分组的备选映射方案。数据传输分组每个都包括由“H”指示的头部分和由“F”指示的页脚部分。头部分的例子包括用于同步数据和传输分组标识的字段。页脚部分的例子包括用于前向纠错(FEC)和循环冗余检验(CRC)的字段。在一个备选映射中，已压缩分组Pi被分开并被插入多个数据传输分组Ti1和Ti2的数据部分。在另一备选映射中，整个已压缩分组Pj被插入单个数据传输分组Tj的数据部分。在另一备选项中，多个已压缩分组P1到PN被合并并且被插入单个数据传输分组TN。发射器540在通过滑动环接口530传送数据传输分组之前可以应用8B10B或类似的编码到数据传输分组。接收器550可以应用数据传输分组的8B10B或类似的解码。与接收器550相关联的静止控制器552或其他处理器可以从接收到的数据传输分组的数据部分抽取已压缩分组并重新组装已压缩分组序列。 [0160] 接收器550通过SATA兼容的连接来传送已压缩分组给计算机570，其中它们被路由给解压缩器576。解压缩器576处理已压缩分组并提供已解压缩采样给图像重构处理器572。图像重构处理器572通过使用公知的CT图像重构算法来用已解压缩采样计算图像。 已重构的图像可以被呈现在显示器580上。在进行解压缩和图像重构之前，已压缩采样还可以被存储在静止存储设备562或数据存储介质上。 [0161] 图12是解压缩器576的优选实施例的框图。解压缩器576的优选实施例包括解压缩处理器400和解压缩控制器420。解压缩处理器400在图像重构计算之前对已压缩采样进行解压缩。解压缩控制器420提供压缩控制参数给解压缩处理器400。当压缩控制参数被包括在已压缩的数据中时，它们被解压缩控制器420恢复。解压缩控制器420还接收用户输入501。 [0162] 图12中所描绘的解压缩处理器400对应于图6中的应用差分编码的压缩处理器200。解压缩处理器400对输入的压缩的采样应用差分解码。解码器410通过应用块浮点解码、霍夫曼解码或其他适合于编码器212所应用的编码的解分组来，对已压缩的采样进行解分组。因为，如针对图6所描述的，压缩处理器200包括差分运算器216，所以解分组的采样对应于已解码的差分采样。解压缩处理器400应用积分运算器416以形成重构的已衰减的采样。根据以下中的一个，积分运算器416应用第一阶或高阶积分以反转差分运算器 216的对应的差分操作： [0163] 1)对相同行或排里的已解码的差分采样进行积分以重构连续的已衰减的采样，或者逐列地积分； [0164] 2)对多行中对应位置的已解码差分采样进行积分，或者逐行地积分，以重构对应于相同组的投射数据的连续行的已衰减的采样； [0165] 3)对多个阵列的对应位置的已解码差分采样进行积分，或者逐阵列地积分，以重构对应于连续的多组投射数据的已衰减的采样的阵列。 [0166] 可选地，针对图4中的不包括差分编码的压缩处理器200，解压缩处理器400将旁路或不包括积分运算器416。解码器410通过应用块浮点解码、霍夫曼解码或适合于编码器212所应用的编码的其他解分组来对已压缩的采样进行解分组。在这种情况下，已解码的采样对应于重构的已衰减的采样并被输入到放大器412。 [0167] 放大器412将增益分布414应用到重构的已衰减的采样以形成解压缩的采样。针对等式(1)中的衰减分布函数g(j)，对应的增益分布函数f(j)是 [0168] f(j)＝2y(j) y(j)≥0 (17)。 [0169] 放大器412并不恢复阵列160中的原始采样值，因为产生自衰减的截取、量化或四舍五入是不可逆的。因为增益分布函数f(j)不提供衰减分布函数g(j)的精确的反转，所以结果得到的压缩/解压缩是有损的。然而，已解压缩的采样具有与原始采样相同的每个采样的比特数以及相同的动态范围。 [0170] 放大器412通过将重构的已衰减的采样乘以对应的增益值f(j)≥1，来应用诸如等式(17)中那样的增益分布414。增益分布414的增益值可以被存储在存储器中的查找表中，并被提供给放大器412。可选地，放大器412可以从表示增益分布414的参数中计算增益值。放大器412的简单的实施例包括将采样向左移位对应于增益值的比特数，并将其他的最低有效位设置成零或颤振值。向左移位一次对应于乘以2。当f(j)所表示的增益分布414是底数为2的指数函数时，如等式(17)中那样，指数函数y(j)可以被截取或四舍五入以确定向左移位的总数目。对应于增益分布414的向左移位值可以被存储在查找表中或由放大器412根据增益分布414的参数计算。可选地，当等式(7)中的值y(j)不是整数时，y(j)的分数部分可以通过使用乘法器来应用。图像重构处理器572从已解压缩的采样来重构图像。 [0171] 当压缩处理包括限定衰减分布214相对于投射数据的边缘采样的边界时，诸如关于图9所描述的那样，解压缩处理器400也对与已压缩的采样一起被包括的边界信息进行解码。放大器412在重构的已衰减的采样的合适边界内应用增益分布414。 [0172] 压缩处理器200应用简单的操作，其可以对从DAS 130的ADC输出的采样进行实时压缩。衰减器210可以包括乘法器、除法器和/或向右移位运算器。存储器中所存储的查找表可以提供衰减器210的衰减值。差分运算器216包括一个或多个减法器。并行操作的多个减法器可以逐行地或逐阵列地计算差分。应用块浮点编码的编码器212使用比较器、减法器和查找表。应用霍夫曼编码的编码器212使用查找表来向已衰减的采样值或差分值分配码子。比特速率监视器222和压缩控制器220使用加法、减法和乘法运算。解压缩处理器400应用简单操作以对已压缩的采样进行实时地解压缩。解码器410包括查找表和加法器，用于块浮点解码。积分运算器416包括一个或多个加法器，用于对已解码的采样进行积分。放大器412可以包括乘法器或向左移位运算器。增益分布414的值可以被存储在存储器中的查找表里。 [0173] 本实用新型提供对存储设备502的灵活、动态的数据存储和取回。用户可以限定适合用于特定的扫描协议的数据存储和取回过程。图13给出优选实施例所支持的数据存储和取回的过程的若干例子。图13中的例子表示针对以下的时间段：DAS 130进行的数据获取、在可旋转存储设备502里存储(STORE)已压缩分组、从可旋转存储设备502中取回已压缩采样的请求(RQ)、从存储设备502中数据取回并传送(DT)已压缩分组给计算机570、以及分别由解压缩器576和图像重构处理器572执行的对已接收的已压缩采样的解压缩和随后的图像重构(D&IR)。数据访问控制器574、可旋转控制器542或静止控制器552可以提供取回存储的已压缩采样的请求RQ。注意，所表示的时间段彼此并不是按比例的，而是指示事件的次序。数据获取周期DAQ可以表示整个扫描或扫描的一部分的时间段。存储周期(STORE)实际上可以在DAQ期间就开始。然而，STORE周期在DAQ周期结束后仍继续。数据获取和传送周期DT可以包括单个间隔，在该单个间隔中传送所有被请求的数据，或者DT可以包括多个离散时间间隔，在各离散时间间隔中传送部分已压缩投射数据。已压缩采样可以被存储可控制的时间段。备选方案包括存储已压缩采样直到图像重构完成为止，或者在图像重构完成之后存储一段延长时间。另一备选方案是存储已压缩采样直到它们被下载到静止存储设备为止。数据访问控制器574、可旋转控制器542或静止控制器552可以提供命令给存储设备，其控制存储已压缩采样的时间段。用户可以配置控制器574、542和552的操作以提供支持扫描协议的数据存储和取回命令。 [0174] 在图13的例子1中，在数据获取周期DAQ-1之前，将请求RQ-1作为命令和命令序列提供给可旋转控制器542。在DAQ-1之前，数据访问控制器574提供针对与投射数据的期望部分对应的索引参数的请求RQ-1。数据取回和传送DT-1可以在对应的已压缩采样可用之后的任意时间开始。解压缩和图像重构D&IR-1可以在计算机570处接收到已压缩采样之后开始。在例子2中，数据访问控制器574在数据获取周期DAQ-2期间提供请求RQ-2。备选地，可旋转控制器542或静止控制器552可以生成请求RQ-2。如果可用，请求RQ-2可以包括与投射数据的指定部分对应的索引参数或者对应的位置参数，诸如字节偏移。数据取回和传送周期DT-2可以在对应的已压缩采样可用之后的任意时间开始。解压缩和图像重构D&IR-2可以在计算机570处接收到已压缩采样之后开始。在例子3中，在数据获取周期DAQ-3之后提供请求RQ-3。数据访问控制器574、可旋转控制器542或静止控制器552可以生成请求RQ-3。请求RQ-3可包括与投射数据的指定部分对应的索引参数或位置参数。如果请求RQ-3是由数据访问控制器574或静止控制器552生成的，则数据获取和传送DT-3在可旋转控制器542接收并处理请求RQ-3之后开始。解压缩和图像重构D&IR-3可以在计算机570处接收到已压缩采样之后开始。在例子4中，在数据获取周期DAQ-4之后提供的多个请求指示在解压缩和图像重构周期D&IR-4期间所需要的投射数据的不同部分。响应于来自图像重构处理器572的用以取回对应于所请求的部分的已压缩分组的请求，数据访问控制器574生成每个请求RQ-4、RQ-5等等。请求RQ-4和RQ-5可以基于索引参数或位置参数。在相应的周期DT-4和DT-5期间，从存储设备502中取回与相应的请求对应的已压缩分组并将其传送给计算机570。在D&IR-4周期期间，在接收到已压缩分组之后，解压缩器576对它们进行解压缩，并将对应的已解压缩的采样提供给图像重构处理器572。 [0175] 存储周期可以由提供给存储设备502的存储参数来确定。用户可以选择适合于扫描协议或整个数据管理协议的存储协议。例如，用户可以选择这样的存储协议，其提供针对整个扫描将已压缩投射数据存储在存储设备502中，直到完成图像重构之后的时间段为止。数据访问控制器574可以确定表示该时间段的存储参数，并通过滑动环接口530的控制通道将它提供给可旋转控制器542。在存储期间，存储设备502对用以取回用于进行图像重构的已压缩投射数据的命令作出响应，如参考图13中的例子所描述的那样。图像重构处理器572可以发送指示完成图像重构的参数给数据访问控制器574，数据访问控制器574将该参数中继给可旋转控制器542，其启动一个定时器。当存储时间段过期后，可旋转控制器542提供命令给存储设备502，以删除针对该扫描的文件或使该存储位置可用于写入来自新扫描的已压缩投射数据。备选地，用户可以选择规定当存储时间段过期时将已压缩投射数据下载到静止存储设备564的存储协议。在这种情况下，当存储时间段过期时，可旋转控制器542提供命令给存储设备502和发射器540，以将已压缩投射数据传送给存储设备564。 [0176] 对存储时间的控制还可以响应于其他条件的组合。例如，可旋转控制器542可以跟踪存储设备502的用满度状况(fullnesscondition)。预定水平的用满度可以触发对用户的告警或从存储设备502自动下载一个或多个文件到静止存储设备564。文件操作也可以被支持。例如，在浏览体扫描(volumetric scan)里的切片图像序列之后，用户可以判断仅有某些切片是相关的。用户可以选择一选项以继续存储对应的已压缩投射数据并移除不相关的数据。数据访问控制器574可以通过确定对应于所选择的切片的位置参数或索引参数并且将那些参数中继给可旋转控制器542来对该选择做出响应。可旋转控制器542可以创建新文件或修改现有文件，以将期望的部分已压缩投射数据保存在存储设备502中。作为替代，用户可以选择用以将包含相关部分的文件下载到静止存储设备564以及在存储设备502上删除该文件的选项。用于存储设备502的工业标准协议允许用于文件操作的惯用选项，包括删除文件、将文件移动到存储564、将文件组织进目录等等。文件操作可以被合并进计算机570中的程序以执行文件管理协议。用户还可以经由用户输入501交互地提供命令给计算机570用于进行文件操作。 [0177] 图14是在CT系统的可旋转部分510上实现压缩和存储的框图。压缩和控制操作是用连接到DAS 130的现场可编程门阵列(FPGA)600来实现的。在这个例子中，两个投射数据流被压缩并存储到四个SATA SSD模块SSD1、SSD2、SSD3和SSD4。DAS 130以两个采样流提供投射数据采样给FPGA 600，每个采样流具有来自阵列160(图4)的一半采样。SerDes收发器602和604对投射数据采样应用8B10B编码，并使其串行化，以形成FPGA 600的两个数据流输入。DAS 130可以用若干方式来分发将经由SerDes收发器602和604发送的投射数据。例如，当每个视图产生对应于每排1000个传感器和每个视图100排的投射数据采样时，DAS 130可以根据以下选项之一来分发投射数据： [0178] 1)对于每个视图，SerDes 602传输第1排到第50排，而SerDes 604传输第51排到第100排； [0179] 2)对于视图中的所有100排，SerDes 602传输传感器值1到500，而SerDes 604传输传感器值501到1000； [0180] 3)对于每个视图，SerDes 602传输奇数排，而SerDes 604传输偶数排；或者[0181] 4)SerDes 602传输奇数序号视图的投射数据，而SerDes 604传输偶数序号视图的投射数据。 [0182] FPGA输入SerDes收发器610和612对数据流进行解串(deserialize)并应用8B10B解码，以重新生成投射数据采样的相应序列。压缩模块620和622并行地操作单独的输入采样流，以按DAS130的采样速率产生每个输入数据流的已压缩采样。例如，假设DAS130以400Msps产生投射数据采样给SerDes收发器602和604二者，并且每个压缩模块 620和622具有200Msps的处理速率。并行工作的压缩模块620和622以400Msps或实时地处理投射数据采样。从压缩模块620和622输出的压缩采样流均被分开以匹配SSD的写访问带宽。例如，假设SSD均具有100MBps的写访问带宽并且原始投射数据采样具有每采样两字节。在这种情况下，压缩模块620和622均提供2∶1的压缩比以产生200MBps速率的已压缩采样流。已压缩采样的带宽必须对半分以适应SSD的有限的访问带宽。解复用器630和632根据来自执行控制器640的控制信息，将相应的已压缩采样流分开供存储在存储模块SSD1、SSD2、SSD3和SSD4中。优选地，每个解复用器630和632在分组边界处分开相应的已压缩采样，从而整个已压缩分组被存储在单个SSD中。例如，解复用器630可以以乒乓排列交替地将分组导向SSD1和SSD2。SATA控制器C1、C2、C3和C4根据SATA协议对存储和数据取回进行管理。 [0183] 执行控制器640还提供数据访问控制并协调SATA控制器C1、C2、C3和C4。因为对应于不同视图的已压缩分组可以存储在不同SSD上，所以执行控制器640还可以维护将已压缩分组的逻辑地址(诸如参考图10所描述的字节偏移)关联到SSD中的对应物理地址的信息。对于数据取回，执行控制器640接收用以从数据访问控制器574、可旋转控制器542或静止控制器552取回投射数据的命令。执行控制器640指导从合适的SSD中取回对应的已压缩分组并通过SerDes收发器614来输出已取回的已压缩分组。SSD的几十MBps的读访问带宽支持当前技术的图像重构处理速率。输出SerDes收发器614提供对已取回的已压缩采样的8B10B编码和串行化以供通过滑动环接口530进行传输。SerDes收发器和SATA控制器使用工业标准协议，因此用于在FPGA 600中实现的知识产权(IP)内核是商业可获得的。 [0184] 图15是在CT系统的可旋转部分510上进行压缩和存储的备选实现的框图。在这个实现中，SSD的控制和接口由FPGA 601外部的RAID控制器644来管理。商业上可获得的RAID控制器卡可以与多个SSD接口连接。商业RAID控制器产品与诸如PCI加速(PCIe)或PCI扩展(PCI-X)之类的外围部件接口(PCI)的工业标准相兼容。FPGA 601、RAID控制器644和SSD被安装在可旋转部分510上。FPGA 601连接到DAS 130，以便接收并压缩投射数据采样，如图14中参考FPGA 600所描述。FPGA 601包括PCIe控制器642，用于至RAID控制器644的PCIe接口。FPGA实现PCIe协议的IP内核是商业上可获得的。执行控制器 640提供控制参数用于压缩模块620和622的压缩操作。执行控制器640与PCIe控制器 642和SerDes 614接口连接以协调对数据访问的控制。为了存储已压缩分组，执行控制器 640将从压缩模块620和622输出的已压缩分组路由到PCIe控制器642，以便从FPGA 601传送到RAID控制器644。RAID控制器644将已压缩分组导向SSD以便存储。为了取回存储的分组，RAID控制器644从SSD取回分组，并经由PCIe控制器642将它们传送给FPGA 601。执行控制器640将已取回的分组导向输出SerDes收发器614，在SerDes收发器614中对它们进行8B10B编码以及串行化，以便通过滑动环接口530来传输。 [0185] 在备选实现中，FPGA 600或FPGA 601的压缩和控制功能可以用专用集成电路(ASIC)或诸如数字信号处理器(DSP)的可编程处理器、微处理器、微控制器、多核CPU或图形处理单元(GPU)来实现。 [0186] 根据CT系统的架构，解压缩器576可以被合并进计算机570，计算机570是CT系统的控制台的一部分。解压缩器功能可以针对CPU、GPU或DSP进行编程。可选地，解压缩器576可以用ASIC或FPGA来实现。在参考图3所描述的CT系统架构中，解压缩器576就在图像重构572之前被应用到已压缩采样。可选地，已解压缩的采样576可以被存储在静止存储设备564中并且以后被取回供进行图像重构。在另一备选方案中，解压缩器576可以位于静止部分520上并且连接到接收器550，以在接收到的已压缩采样被传送到计算机570或静止存储设备564之前对它们进行解压缩。在另一备选方案中，解压缩器576可以被放在可旋转部分510上的存储设备502与发射器540之间。在该备选方案中，已压缩采样在从存储设备502中取回出之后并且在通过滑动环接口530传送给计算机570或静止存储设备564之前被解压缩。通过使用现有技术中公知的编程技术，用户输入501可以被合并进CT系统的控制台的接口。 [0187] 尽管此处使用与计算X线断层照相术的医学应用有关的例子来描述本实用新型的各实施例，但是本实用新型不局限于医学应用。本实用新型的实施例还可以是合适在工业计算X线断层照相术中使用。在工业计算X线断层照相系统中，移动目标、x射线源和检测器阵列的装置是针对被测对象的类型来设计的。在对对象进行扫描的期间，对象、x射线源和检测器阵列的相对运动导致若干幅视图，其生成本实用新型的实施例可以被应用到其上的投射数据组。 [0188] 尽管已经图示并描述了本实用新型的优选实施例，但是很清楚，本实用新型不是仅局限于这里的实施例。对于本领域技术人员而言，在不偏离如在权利要求书中所描述的本实用新型的精神和范围的情况下，许多修改、改变、变化、替代和等同是显然的。 |
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