一种计算机断层扫描远程处理系统
阅读：424发布：2020-05-14
专利汇可以提供一种计算机断层扫描远程处理系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种计算机 断层 扫描远程处理系统，该系统包括设置在远程 服务器 上的虚拟上位机、位于本地的下位机和远程用户终端，虚拟上位机与本地下位机之间、以及与所述远程用户终端均通过网络连接以进行通信，其中，虚拟上位机集成有三维重构运算模 块 、用户登录认证模块，其中用户登录认证模块用于虚拟上位机的安全登录认证，远程监控及调试模块用于将从本地下位机反馈至虚拟上位机的扫描数据输入至三维重构运算模块，同时处理后的结果发送至验证后的远程用户终端进行显示；远程用户终端具有虚拟的 人机交互 界面，本地下位机的扫描数据均被存储至虚拟虚拟上位机，并可由远程用户终端或本地下位机通过上述虚拟的人机交互界面显示输出。，下面是一种计算机断层扫描远程处理系统专利的具体信息内容。
1.一种计算机断层扫描远程处理系统，其特征在于，该系统包括设置在远程服务器上的虚拟上位机、位于本地的下位机和远程用户终端，所述虚拟上位机与本地下位机之间、以及与所述远程用户终端均通过网络连接以进行通信，其中，
所述虚拟上位机集成有三维重构运算模块、用户登录认证模块，其中所述用户登录认证模块用于虚拟上位机的安全登录认证，用户通过所述远程用户终端上的用户信息输入接口输入登陆指令，经过所述用户登录认证模块验证后进入所述虚拟上位机以进行访问操作，所述远程监控及调试模块用于将从本地下位机反馈至虚拟上位机的扫描数据输入至三维重构运算模块，同时三维重构运算模块处理后生成虚拟三维模型发送至验证后的远程用户终端进行显示；
所述虚拟上位机和本地下位机均包括人机交互模块；
所述远程用户终端和本地下位机均具有虚拟的人机交互界面，该显示界面是基于虚拟技术从所述虚拟上位机上下载后重绘而生成；
所述本地下位机的扫描数据均被存储至虚拟虚拟上位机，并可由远程用户终端或本地下位机通过上述虚拟的人机交互界面显示输出。
2.根据权利要求1所述的一种计算机断层扫描远程处理系统，其特征在于：同一个虚拟上位机可以配置多个远程用户终端， 各远程用户终端可同时访问同一个虚拟上位机。
3.根据权利要求1所述的一种计算机断层扫描远程处理系统，其特征在于：所述远程用户终端可以为便携式终端和/或计算机。
4.根据权利要求1所述的一种计算机断层扫描远程处理系统，其特征在于：所述远程服务器中集成有数据备份单元，用于对本地下位机的扫描数据和三维重构运算模块处理后的虚拟三维模型数据进行备份。
5.根据权利要求1所述的一种计算机断层扫描远程处理系统，其特征在于：同一个虚拟上位机可以配置多个远程用户终端和多台本地下位机， 每个本地下位机都具备特定的用户代码，虚拟上位机对用户代码进行识别，在远程用户终端的认证与所述用户代码吻合后可访问虚拟上位机中该用户代码所对应的数据。
一种计算机断层扫描远程处理系统
[0001]
技术领域
背景技术
[0003] 计算机断层扫描技术 CT（Computed Tomography）是一种在不破坏物体结构的前提下，根据物体周边所获取的某种物理量（如波速、X 线光强、电子束强等）的投影数据，运用一定的数学方法，通过计算机处理，重建物体特定层面上的二维图像以及依据一系列上述二维图像构成三维图像的技术。工业 CT(ICT)是在医用 CT 基础上发展起来的，目前该技术发展迅速，已经在工业设备和产品的无损检测中得到了广泛应用，并被国际无损检测界称为最佳的无损检测手段。
[0004] 早在 1917 年，奥地利数学家 J.Radon 就提出了利用物体不同方向上的投影重建图像的Radon 变换，为 CT 技术提供了理论基础。但直到上世纪 70 年代，随着科学技术，特别是物理学和计算机科学的迅速发展，该理论才得以实现[3]。1963年，美国物理学家A.M.Cormak第一个提出 X 射线计算机断层扫描成像理论。1972 年，英国 EMI 公司电子工程师 G.Hounsfild博士与神经放射学家 Ambrose 合作，研制成功第一台真正实用于医学临床的颅脑 X 射线计算机断层扫描成像设备，即所谓医学 CT。随后 CT 技术迅猛发展并率先在医学领域首先得到了广泛的应用。至目前，CT 技术的发展按扫描方式划分已经经历了五个阶段：其中第三代 CT 又称广角扇束 CT，探测单元增加到 300 4000 个，能够覆~盖整个扇形扫描区域。扫描时，试件仅做连续旋转运动即可，大大缩短了扫描时间。
[0005] 第四代 CT 使用面阵探测器代替线阵探测器，使用锥束扫描代替扇束扫描，进一步提高了扫描速度。
[0007] 对于医用 CT 来说，这五种扫描方式中晚出现的要比前面的几代更先进具有更高的检测效率及更好的实用性，然而对于工业 CT 来说则不存在这种该概念, 目前常用于工业 CT的是第三代扇束 CT 及第四代锥束 CT 扫描方式。第五代 CT 的扫描方式就是射线源与探测器同步旋转，被检对象沿轴向平移运动，该种方式速度快、精度高，应用于医学领域中可以大大减少病人承受的辐射剂量。
[0008] 现有的 X 射线计算机断层扫描系统中，通常包括 CT 硬件（包含射线源，探测器，以及运动机构等），CT 原始投影图像采集系统，CT 工作站等主要模块, 实际工作中，CT 扫描过程中获得的投影数据，通过网络线传输给 CT 工作站，CT 工作站上的 CT 重构软件根据 CT 重建算法，将二维投影数据重构成三维体素模型，从而可以在显示器上显示渲染三维图像，以及对图像进行各种分析与处理。由于获得的 CT 原始投影数据量通常很大，且 CT 重建算法的数学运算非常复杂，因此，对 CT 工作站的硬件配置要求很高，CT 三维图像重构，以及分析显示软件非常昂贵，增加了终端用户的成本。
[0009] 另外在实际的用户场景中，CT 获得的图像数据通常需要被组织里的不同人查看，不同人可能会通过不同的终端，如计算机，平板，手机等，获得某次 CT 扫描的图像信息，因此图像的存储方案需要容易被多个终端用户访问，现有 CT 构架仅能满足本地用户的查看。
发明内容
[0010] 本发明的目的是提供一种计算机断层扫描远程处理系统，其意在解决现有技术中存在的问题。
[0011] 为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：一种计算机断层扫描远程处理系统，其特征在于，该系统包括设置在远程服务器上的虚拟上位机、位于本地的下位机和远程用户终端，远程服务器为设置在远程的计算机系统，所述虚拟上位机与本地下位机之间、以及与所述远程用户终端均通过网络连接以进行通信，其中，
所述虚拟上位机集成有三维重构运算模块、用户登录认证模块，其中所述用户登录认证模块用于虚拟上位机的安全登录认证，用户通过所述远程用户终端上的用户信息输入接口输入登陆指令，经过所述用户登录认证模块验证后进入所述虚拟上位机以进行访问操作，有效保护了企业的生产信息，所述远程监控及调试模块用于将从本地下位机反馈至虚拟上位机的扫描数据输入至三维重构运算模块，同时三维重构运算模块处理后生成三维体素模型发送至验证后的远程用户终端进行显示，所述远程用户终端不直接与本地下位机进行通信，而是通过虚拟上位机中的远程监控及调试模块间接获取所需的数据信息；
本地下位机安装在各个CT检测现场，其包含CT扫描设备、人机交互模块以及用户代码，其用于对CT扫描设备的扫描数据进行采集与上传，其通过无线通讯网络或互联网与远程服务器连接。
所述虚拟上位机集成有三维重构运算模块、用户登录认证模块，其中所述用户登录认证模块用于虚拟上位机的安全登录认证，用户通过所述远程用户终端上的用户信息输入接口输入登陆指令，经过所述用户登录认证模块验证后进入所述虚拟上位机以进行访问操作，有效保护了企业的生产信息，所述远程监控及调试模块用于将从本地下位机反馈至虚拟上位机的扫描数据输入至三维重构运算模块，同时三维重构运算模块处理后生成三维体素模型发送至验证后的远程用户终端进行显示，所述远程用户终端不直接与本地下位机进行通信，而是通过虚拟上位机中的远程监控及调试模块间接获取所需的数据信息；
本地下位机安装在各个CT检测现场，其包含CT扫描设备、人机交互模块以及用户代码，其用于对CT扫描设备的扫描数据进行采集与上传，其通过无线通讯网络或互联网与远程服务器连接。
[0012] 采用了远程服务器的虚拟上位机内的三维重构运算模块以及内置的分析软件将本地下位机内的CT扫描设备所扫描的数据进行数据分析并三维重构，解决了由于CT 原始投影数据量大且 CT 重建算法的数学运算非常复杂而导致的 CT 工作站的硬件配置要求很高以及CT 三维图像重构、分析显示软件非常昂贵，增加了终端用户成本的问题；所述虚拟上位机和本地下位机均包括人机交互模块；
所述远程用户终端和本地下位机均具有虚拟的人机交互界面，该显示界面是基于虚拟技术从所述虚拟上位机上下载后重绘而生成，不同的终端用户可以通过特定的用户账户登录到该远程服务器，获得某次 CT 扫描的结果；
所述本地下位机的扫描数据均被存储至虚拟虚拟上位机，并可由远程用户终端或本地下位机通过上述虚拟的人机交互界面显示输出。
所述远程用户终端和本地下位机均具有虚拟的人机交互界面，该显示界面是基于虚拟技术从所述虚拟上位机上下载后重绘而生成，不同的终端用户可以通过特定的用户账户登录到该远程服务器，获得某次 CT 扫描的结果；
所述本地下位机的扫描数据均被存储至虚拟虚拟上位机，并可由远程用户终端或本地下位机通过上述虚拟的人机交互界面显示输出。
[0013] 在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：同一个虚拟上位机可以配置多个远程用户终端和/或本地下位机， 各远程用户终端可同时访问同一个虚拟上位机，这样多个或多个区域的本地下位机可以将扫描数据均上传至一个远程服务器进行分析处理以及三维重构，那么只需要建立一个足够的虚拟上位机硬件设施以及配合相应的分析软件就可以对多台和/或多个区域、多个客户的CT扫描设备进行数据分析和三维重构，那么就可以大大减少客户的终端投入。
[0014] 在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述远程用户终端可以为便携式终端和/或计算机，允许操作人员通过位于任意网络和位置的任意显示终端，特别是平板电脑与手机的查看CT扫描结果，使CT扫描结果查看更加简便化。
[0015] 在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述远程服务器中集成有数据备份单元，用于对本地下位机的扫描数据和三维重构运算模块处理后的虚拟三维模型数据进行备份，大大提高了整个系统的可靠性，避免本地下位机由于故障导致数据丢失，同时原始扫描数据具有可追随性。
[0016] 本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：通过将三维图像重构过程和三维数据存储从本地 CT 工作站移到云端服务网器，可以实现多个终端用户共享服务器软硬件资源，达到既节约使用成本，又便于多用户多终端访问的目的，改进了现有 CT 系统的不足。附图说明
[0017] 图1是本发明的整体结构示意图；图2是本发明另一实施例结构示意图。
具体实施方式
[0018] 为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，一种计算机断层扫描远程处理系统，该系统包括设置在远程服务器上的虚拟上位机、位于本地的下位机和远程用户终端，虚拟上位机与本地下位机之间、以及与远程用户终端均通过网络连接以进行通信；
工业CT扫描设备包括控制主机、射线源、机械载物台、探测器，探测器上获得CT 原始投影数据，并将该CT 原始投影数据传输至控制主机，控制主机控制射线源和机械载物台的工作状态并将CT 原始投影数据通过网络传递至虚拟上位机；
需要说明的是，所述CT原始投影数据为射线源射出的X线束穿过被测物后，由探测器接收透过该层面的X射线，转变为可见光后，由光电转换变为电信号，再经模拟/数字转换器（analog/digital converter）转为数字信号，即探测器探测到的位于机械载物台上的被测物足够数量（张数）多个角度的二维投影数据。
工业CT扫描设备包括控制主机、射线源、机械载物台、探测器，探测器上获得CT 原始投影数据，并将该CT 原始投影数据传输至控制主机，控制主机控制射线源和机械载物台的工作状态并将CT 原始投影数据通过网络传递至虚拟上位机；
需要说明的是，所述CT原始投影数据为射线源射出的X线束穿过被测物后，由探测器接收透过该层面的X射线，转变为可见光后，由光电转换变为电信号，再经模拟/数字转换器（analog/digital converter）转为数字信号，即探测器探测到的位于机械载物台上的被测物足够数量（张数）多个角度的二维投影数据。
[0019] 当然，所使用的探测器不局限于上述原理，也可以选择可直接将X射线转变为电信号的探测器。
[0020] 为了保证系统远程监控及调试的安全性，本发明在虚拟上位机上集成了用户登录认证模块，其中用户登录认证模块用于虚拟上位机的安全登录认证，用户通过远程用户终端上的用户信息输入接口输入登陆指令，经过用户登录认证模块验证后进入虚拟上位机以进行访问操作，由此使远程用户终端必须成功通过虚拟上位机的认证，才可以正常访问和操作虚拟上位机；另外，本发明的认证方式可由企业自行设定，另外，远程用户终端虚拟上位机发送的认证信息经过特定的算法进行加密，充分保证企业的车间生产信息。
[0021] 虚拟上位机集成有三维重构运算模块，远程监控及调试模块用于将从本地下位机反馈至虚拟上位机的扫描数据输入至三维重构运算模块，利用三维重构算法、分析软件可对上传至虚拟上位机的CT 原始投影数据进行分析处理并生成三维体素模型，同时远程监控及调试模块将处理后生成虚拟的三维体素模型发送至验证后的远程用户终端进行显示。
[0022] 本实施例中，系统远程查看功能的实现流程具体可以如下：(1)远程用户终端向虚拟上位机发送访问请求；
(2)虚拟上位机接收远程用户终端的访问请求，并要求远程用户终端提供认证信息；
(3)远程用户终端通过用户信息输入接口向虚拟上位机提供正确的认证信息；
(4)虚拟上位机通过远程用户终端的认证信息，并将经过三维重构后的虚拟三维模型信息发送到远程用户终端；
(5)远程用户终端将虚拟上位机的三维体素模型信息重绘到自身屏幕上，具体的，根据远程用户终端显示分辨率以及用户需求，对数据进行优化显示，以降低远程用户终端的设备运行负荷以及更好的符合多种用户的需要；
(6)用户可通过远程用户终端提供的虚拟人机交互界面将虚拟三维模型以及分析的相关数据显示在远程用户终端，由此实现扫描结果查看。
(2)虚拟上位机接收远程用户终端的访问请求，并要求远程用户终端提供认证信息；
(3)远程用户终端通过用户信息输入接口向虚拟上位机提供正确的认证信息；
(4)虚拟上位机通过远程用户终端的认证信息，并将经过三维重构后的虚拟三维模型信息发送到远程用户终端；
(5)远程用户终端将虚拟上位机的三维体素模型信息重绘到自身屏幕上，具体的，根据远程用户终端显示分辨率以及用户需求，对数据进行优化显示，以降低远程用户终端的设备运行负荷以及更好的符合多种用户的需要；
(6)用户可通过远程用户终端提供的虚拟人机交互界面将虚拟三维模型以及分析的相关数据显示在远程用户终端，由此实现扫描结果查看。
[0023] 虚拟上位机和本地下位机均包括人机交互模块，用以实现人机交互，用于执行相应的转换数据选取、启动停止以及调取控制。
[0024] 远程用户终端和本地下位机均具有虚拟的人机交互界面，该显示界面是基于虚拟技术从所述虚拟上位机上下载后重绘而生成；远程用户终端上均集成有远程桌面工具，该远程桌面工具优选基于Qt技术进行开发，其运行时只占用极少的系统资源，并具备跨平台的特点，可在平板电脑、手机等设备上实现快速安装和应用，使数控系统的远程用户终端不再受限于PC机，降低了远程查看及调试功能开发上的成本，也提高了远程监控及调试功能在终端设备配置及使用环境等方面的灵活性。
[0025] 本地下位机的扫描数据均被存储至虚拟虚拟上位机，并可由远程用户终端或本地下位机通过上述虚拟的人机交互界面显示输出。
[0026] 同一台CT扫描设备的加工状态同一个虚拟上位机可以配置多个远程用户终端， 各远程用户终端可同时访问同一个虚拟上位机。
[0027] 本发明实施例优选基于RFB协议，通过不止一个远程用户终端同时访问同一个虚拟虚拟上位机，上述多个终端的界面显示同步，实现了多个终端同时在线查看。
[0028] 远程用户终端可以为便携式终端和/或计算机，便携式终端为平板电脑、手机等设备，这里的计算机可以为用户所在地的计算机也可以为异地计算机。
[0029] 远程服务器中集成有数据备份单元，用于对本地下位机的扫描数据和三维重构运算模块处理后的虚拟三维模型数据进行备份。
[0030] 本发明中的远程服务器上，不仅设置有虚拟上位机系统的备份单元，而且还可以设有对CT 原始投影数据的备份单元，即使虚拟上位机出现不可逆转的故障，需要从上一个状态进行恢复，该处理系统也不会丢失对应CT扫描设备的固有信息及相关数据， 提高了该处理系统的可靠性。
[0031] 如此便实现了用户的CT扫描设备就无需建立CT 工作站，将 CT 三维重构过程，数据存储从本地 CT 工作站，移到远程服务器，而该远程服务器具有共享的软件（三维重构算法）和硬件（处理器、显卡等硬件设施），CT 扫描投影数据通过网络线传输到远程服务器，三维重构生成三维体素模型过程在远程服务器上完成，并且不同的终端用户可以通过特定的用户账户登录到该远程服务器，获得某次 CT 扫描的结果，并在本地的与CT扫描设备连接的人机交互模块上展示扫描结果。
[0032] 实施例二除了具备实施例一中的特征外，本实施例的同一个虚拟上位机可以配置多个本地下位机，每个本地下位机（本地设备1…n）都具有一个用户代码信息，虚拟上位机具有用户信息读取识别模块，
需要说明的是，用户代码信息可以是通过在本地下位机设置用户代码信息输入接口进行手动登录输入，当然也可以是绑定在本地下位机上的识别串号或识别码，在本地下位机与远程服务器的虚拟上位机通过网络连接后，虚拟上位机的用户信息读取识别模块会根据用户输入的用户信息或者本地下位子自身绑定的识别串号、识别码进行读取和识别，在收到本地下位机上传的CT 原始投影数据以及在对其进行分析、三维重构的同时也会对其进行相应的标识，那么远程用户终端在访问远程服务器的虚拟上位机的时候也会经过这一信息的认证，通过认证后会将相应的本地设备扫描并通过远程服务器的虚拟上位机处理后的三维体素模型显示在远程用户终端上。
需要说明的是，用户代码信息可以是通过在本地下位机设置用户代码信息输入接口进行手动登录输入，当然也可以是绑定在本地下位机上的识别串号或识别码，在本地下位机与远程服务器的虚拟上位机通过网络连接后，虚拟上位机的用户信息读取识别模块会根据用户输入的用户信息或者本地下位子自身绑定的识别串号、识别码进行读取和识别，在收到本地下位机上传的CT 原始投影数据以及在对其进行分析、三维重构的同时也会对其进行相应的标识，那么远程用户终端在访问远程服务器的虚拟上位机的时候也会经过这一信息的认证，通过认证后会将相应的本地设备扫描并通过远程服务器的虚拟上位机处理后的三维体素模型显示在远程用户终端上。
[0033] 如此便实现了通过建立一个运行性能足够的远程服务器，多个用户的多台CT扫描设备就无需分别建立CT 工作站，每个用户的 CT 三维重构过程，数据存储都从本地 CT 工作站移到远程服务器，三维重构生成三维体素模型过程在远程服务器上完成，并且不同的终端用户可以通过特定的用户账户登录到该远程服务器，获得相应的CT扫描设备的某次 CT 扫描结果，同时在CT扫描设备所在的本地终端上在人机交互模块上展示扫描结果。
[0034] 上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
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