一种图像补偿方法及装置
阅读：3发布：2023-01-19
专利汇可以提供一种图像补偿方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 实施例 公开了一种图像补偿方法及装置，其中方法具体包括：计算相邻两次扫描之间需要重叠的 位置 ；获取两次扫描在重叠位置的图像，采用三维非刚性配准法计算两个图片的互信息；当所述互信息达到 阈值 时提取对应的变换矩阵，利用所述变换矩阵对需要补偿的图像进行补偿。可见本发明利用在相邻两次扫描过程中重叠位置的图像，找到两次扫描同样z位置图像的运动规律，进而得到相应的匹配因子，对由于运动导致的相同位置的图像不一致的图像进行补偿。，下面是一种图像补偿方法及装置专利的具体信息内容。
1.一种图像补偿方法，其特征在于，包括：
计算相邻两次扫描之间需要重叠的位置；
获取两次扫描在重叠位置的图像，采用三维非刚性配准法计算两个图片的互信息；
当所述互信息达到阈值时提取对应的变换矩阵，利用所述变换矩阵对需要补偿的图像进行补偿。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算相邻两次扫描之间需要重叠的位置，包括：
以第一次扫描的中心位置为对称点，计算出能够重建出完整图像的位置范围；
根据所述能够重建出完整图像的位置范围，计算出相邻两次扫描需要重叠的位置范围。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取两次扫描在重叠位置的图像，采用三维非刚性配准法计算两个图片的互信息，包括：
S1：分别计算出两次扫描重叠位置的重建视野并选择出最小重建视野，进行第二次扫描在重叠位置的建像；
S2：获取两次扫描在重叠位置的图像，分别记为第一图像和第二图像；
S3：设置变换矩阵T等于平移量，旋转角度和尺度缩放因子三者的乘积，并设置矩阵初始值；
S4：将所述第一图像和第二图像中的任意一个作为浮动图像，将另一个图像作为参考图像，利用设置的变换矩阵T对所述浮动图像进行坐标变换；
S5：计算坐标变换后的图像与参考图像之间的互信息，并判断所述互信息是否达到阈值；
S6：如果否，则采用优化搜索算法对变换矩阵T进行修正,利用修正后的变换矩阵T对所述浮动图像进行坐标变化，转到S5。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当判断所述互信息没有达到阈值时，采用Powell优化搜索算法对变化矩阵进行修正。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述设置变换矩阵T的初始值为设为共轭的单位向量。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在利用设置的变换矩阵T对所述浮动图像进行坐标变换之前，还包括：对所述浮动图像进行去噪处理和/或采样处理。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，S4中的所述利用设置的变换矩阵T对所述浮动图像进行坐标变换之后，还包括：
对所述图像进行插值处理，则S5具体为：计算差值处理后的图像与参考图像之间的互信息，并判断所述互信息是否达到阈值。
8.一种图像补偿装置，其特征在于，包括：
第一计算模块，用于计算相邻两次扫描之间需要重叠的位置；
第二计算模块，用于获取两次扫描在重叠位置的图像，采用三维非刚性配准法计算两个图片的互信息；
第一补偿模块，用于当所述互信息达到阈值时提取对应的变换矩阵，利用所述变换矩阵对需要补偿的图像进行补偿。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一计算模块，包括：
第一位置子模块，用于以第一次扫描的中心位置为对称点，计算出能够重建出完整图像的位置范围；
重叠位置子模块，用于根据所述能够重建出完整图像的位置范围，计算出相邻两次扫描需要重叠的位置范围。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二计算模块，包括：
建像子模块，用于分别计算出两次扫描重叠位置的重建视野并选择出最小重建视野，进行第二次扫描在重叠位置的建像，其中，z是扫描位置相对于扫描中心的坐标距离；
获取子模块，用于获取两次扫描在重叠位置的图像，分别记为第一图像和第二图像；
设置子模块，用于设置变换矩阵T等于平移量，旋转角度和尺度缩放因子三者的乘积，并设置初始值；
变换子模块，用于将所述第一图像和第二图像中的任意一个作为浮动图像，将另一个图像作为参考图像，利用设置的变换矩阵T对所述浮动图像进行坐标变换；
判断子模块，用于计算坐标变换后的图像与参考图像之间的互信息，并判断所述互信息是否达到阈值；
修正子模块，用于当所述判断子模块的判断结果为否，采用优化搜索算法对变换矩阵T进行修正,并将修正后的变换矩阵T发送给变换子模块，以便其对所述浮动图像进行坐标变化。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述修正模块，采用Powell优化搜索算法对变换矩阵进行修正。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述设置模块，设置变换矩阵T的初始值为设为共轭的单位向量。
13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：预处理子模块，用于在利用设置的变换矩阵T对所述浮动图像进行坐标变换之前，对所述浮动图像进行去噪处理和/或采样处理。
14.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：插值子模块，用于在所述变换子模块对所述浮动图像进行坐标变换之后，对所述图像进行插值处理；则所述判断子模块，具体为：计算差值处理后的图像与参考图像之间的互信息，并判断所述互信息是否达到阈值。
一种图像补偿方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及医学图像技术领域，特别是涉及一种图像补偿方法及装置。
背景技术
[0002] X射线计算机断层扫描（Computed Tomography,CT）是利用计算机技术对被测物体断层扫描图像进行重建获得三维断层图像的扫描方式。该扫描方式是通过单一轴面的射线穿透被测物体，根据被测物体各部分对射线的吸收和透过率不同，又计算机采集透过射线并通过三维重构成像。
[0003] 现有的CT设备有多种扫描方式，随着设备的旋转速度、空间分辨率、检测器宽度的逐渐提高以及对扫描辐射剂量的要求越来越高，“步进—扫描”方式得到了广泛应用，这种扫描方式在两次扫描需要根据特定的需求存在一定数量的z位置重叠。由于在实际扫描过程中，扫描床板的间歇性运动引起患者发生运动（比如：咳嗽、呼吸、微小移动等），这些运动会造成在不同扫描过程中重叠位置生成的图像不一致，最终影响图像连续性，进而给医疗诊断造成一定的干扰。
发明内容
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明实施例中提供了一种图像补偿方法及装置，以解决由于在扫描过程中患者运动造成在不同扫描过程中重叠位置生成的图像不一致，最终影响图像连续性，进而给医疗诊断造成一定的干扰。
[0005] 本申请实施例公开了如下技术方案：
[0006] 一种图像补偿方法，包括：
[0007] 计算相邻两次扫描之间需要重叠的位置；
[0008] 获取两次扫描在重叠位置的图像，采用三维非刚性配准法计算两个图片的互信息；
[0009] 当所述互信息达到阈值时提取对应的变换矩阵，利用所述变换矩阵对需要补偿的图像进行补偿。
[0010] 优选的，所述计算相邻两次扫描之间需要重叠的位置，包括：
[0011] 以第一次扫描的中心位置为对称点，计算出能够重建出完整图像的位置范围；
[0012] 根据所述能够重建出完整图像的位置范围，计算出相邻两次扫描需要重叠的位置范围。
[0013] 优选的，所述获取两次扫描在重叠位置的图像，采用三维非刚性配准法计算两个图片的互信息，包括：
[0014] S1：分别计算出两次扫描重叠位置的重建视野并选择出最小重建视野，进行第二次扫描在重叠位置的建像；
[0015] S2：获取两次扫描在重叠位置的图像，分别记为第一图像和第二图像；
[0016] S3：设置变换矩阵T等于平移量，旋转角度和尺度缩放因子三者的乘积，并设置矩阵初始值；
[0017] S4：将所述第一图像和第二图像中的任意一个作为浮动图像，将另一个图像作为参考图像，利用设置的变换矩阵T对所述浮动图像进行坐标变换；
[0018] S5：计算坐标变换后的图像与参考图像之间的互信息，并判断所述互信息是否达到阈值；
[0020] 优选的，当判断所述互信息没有达到阈值时，采用Powell优化搜索算法对变化矩阵进行修正。
[0021] 优选的，所述设置变换矩阵T的初始值为设为共轭的单位向量。
[0022] 优选的，在利用设置的变换矩阵T对所述浮动图像进行坐标变换之前，还包括：对所述浮动图像进行去噪处理和/或采样处理。
[0023] 优选的，S4中的所述利用设置的变换矩阵T对所述浮动图像进行坐标变换之后，还包括：
[0024] 对所述图像进行插值处理，则S5具体为：计算差值处理后的图像与参考图像之间的互信息，并判断所述互信息是否达到阈值。
[0025] 本发明还提供了一种图像补偿装置，包括：
[0026] 第一计算模块，用于计算相邻两次扫描之间需要重叠的位置；
[0027] 第二计算模块，用于获取两次扫描在重叠位置的图像，采用三维非刚性配准法计算两个图片的互信息；
[0028] 第一补偿模块，用于当所述互信息达到阈值时提取对应的变换矩阵，利用所述变换矩阵对需要补偿的图像进行补偿。
[0029] 优选的，所述第一计算模块，包括：
[0030] 第一位置子模块，用于以第一次扫描的中心位置为对称点，计算出能够重建出完整图像的位置范围；
[0031] 重叠位置子模块，用于根据所述能够重建出完整图像的位置范围，计算出相邻两次扫描需要重叠的位置范围。
[0032] 优选的，所述第二计算模块，包括：
[0033] 建像子模块，用于分别计算出两次扫描重叠位置的重建视野并选择出最小重建视野，进行第二次扫描在重叠位置的建像；
[0034] 获取子模块，用于获取两次扫描在重叠位置的图像，分别记为第一图像和第二图像；
[0035] 设置子模块，用于设置变换矩阵T等于平移量，旋转角度和尺度缩放因子三者的乘积，并设置初始值；
[0036] 变换子模块，用于将所述第一图像和第二图像中的任意一个作为浮动图像，将另一个图像作为参考图像，利用设置的变换矩阵T对所述浮动图像进行坐标变换；
[0037] 判断子模块，用于计算坐标变换后的图像与参考图像之间的互信息，并判断所述互信息是否达到阈值；
[0038] 修正子模块，用于当所述判断子模块的判断结果为否，采用优化搜索算法对变换矩阵T进行修正,并将修正后的变换矩阵T发送给变换子模块，以便其对所述浮动图像进行坐标变化。
[0039] 优选的，所述修正模块，采用Powell优化搜索算法对变换矩阵进行修正。
[0040] 优选的，所述设置模块，设置变换矩阵T的初始值为设为共轭的单位向量。
[0041] 优选的，还包括：预处理子模块，用于在利用设置的变换矩阵T对所述浮动图像进行坐标变换之前，对所述浮动图像进行去噪处理和/或采样处理。
[0042] 优选的，还包括：插值子模块，用于在所述变换子模块对所述浮动图像进行坐标变换之后，对所述图像进行插值处理；则所述判断子模块，具体为：计算差值处理后的图像与参考图像之间的互信息，并判断所述互信息是否达到阈值。
[0043] 由上述实施例可以看出，通过计算相邻两次扫描之间需要重叠的位置；获取两次扫描在重叠位置的图像，采用三维非刚性配准法计算两个图片的互信息；当所述互信息达到阈值时提取对应的变换矩阵，利用所述变换矩阵对需要补偿的图像进行补偿。由于在相邻两次扫描过程中有一部分z位置是重叠的，虽然这部分图像不是完整的全视野图像，但是可以利用这些小视野图像找到两次扫描同样z位置图像的运动规律，进而得到相应的匹配因子，对扫描的重叠位置的图像进行补偿运算，得到和前面扫描相同运动状态的匹配图像。由于患者的运动造成的每次扫描时被扫描者的生理结构的不一致，所以本发明采用三维非刚性配准方法进行变换，最终达到同样z位置的图像一致性。可见，本发明提供的方法及装置能够解决由于患者运动造成在不同扫描过程中重叠位置生成的图像不一致，最终影响图像连续性，进而给医疗诊断造成一定的干扰的问题。附图说明
[0044] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045] 图1为本申请实施例一揭示的一种图像补偿方法的方法流程图；
[0046] 图2为本申请实施例一揭示的相邻两次扫描重叠部分示意图；
[0047] 图3为本申请实施例一揭示的相邻两次扫描结果示意图；
[0048] 图4为本申请实施例二揭示的一种图像补偿装置的装置结构图；
[0049] 图5为本申请实施例二揭示的一种计算位置重叠范围的装置结构图；
[0050] 图6为本申请实施例二揭示的一种计算互信息的装置结构图。
具体实施方式
[0051] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
[0052] 需要说明的是本发明的方法可以用于X射线CT设备中，一般的CT设备包括：扫描床、工作台、射线源和检测器，整个扫描过程为：首先被检测物放在扫描床上；其次，扫描床由工作台中伸出，将被检测物传送至由射线源和检测器构成的扫描平面内；最后，射线源和检测器绕着被检测物旋转，获得被检测物的相关扫描数据，根据扫描得到的相关扫描数据建立对应的图像。这些图像就能够反应被检测物的实际情况。
[0053] 实施例一
[0054] 请参阅图1，其为本申请实施例一揭示的一种图像补偿方法的方法流程图，该方法包括以下步骤：
[0055] 步骤101：计算相邻两次扫描之间需要重叠的位置；
[0056] 在CT设备中扫描床床板上是有刻度z位置，也就说，每一个位置都对应着刻度值，比如：当扫描床长度为三米，扫描床的从头到尾依次对应的刻度值为0～300厘米，这些刻度经常用于指出扫描床在某个位置建立的图像，例如当前需要对被检测者进行扫描建立5张图片，在刻度为20～25厘米，每隔1厘米扫描建立一张图像，那扫描结果也就是在刻度位置21厘米、22厘米、23厘米24厘米和25厘米位置分别都建立了一张图像，共建立5张图像。
[0057] “步进—扫描”扫描方式，具体是指一次数据采集完成后迅速移到下一个位置继续扫描，每相邻两次扫描之间有一定的位置重叠区，且每次扫描的进床小于检测器的宽度，且不同类型的CT设备的检测器宽度不一致；现有的重建方法多种多样，无论采用哪种重建方法均可通过以下方法计算重叠区域，本申请主要是利用数据扫描的重叠进行图像配准，只要有重叠即可，至于重叠多少，如何重叠和具体重建方法相关。具体的相邻两次扫描重叠部分如图2的示意图所示；
[0058] 在扫描开始之前，首先需要设定第一次扫描的位置范围，根据所需要的重叠位置范围，可以推算出下一次扫描的位置范围，依次类推按照对应的扫描位置进行扫描。
[0059] 优选的，步骤101可以具体包括：
[0060] 步骤101A：以第一次扫描的中心位置为对称点，计算出能够重建出完整图像的位置范围；
[0061] 优选的，步骤101A具体是：按照公式： 以第一次扫描的中心位置为对称点，计算出能够重建出完整图像的位置范围；
[0062] 其中，公式中的各个参数分别是：检测器的层数M，每层之间的宽度S，焦点到旋转中心的距离D，图像的重建视野FOV；
[0063] 比如：如图3所示的相邻两次扫描结果示意图，当第一次扫描的位置范围是0～10mm，则第一次扫描的中心位置是第5mm，当按照上述公式计算出ZValid代表的能够重建出完整图像的位置距离中心位置的距离大小，比如：当计算出ZValid大小为3mm，则确定出能够重建出完整图像的位置范围是5mm-3mm至5mm+3mm，也就是2mm～8mm。
[0064] 步骤101B：根据所述能够重建出完整图像的位置范围，计算出相邻两次扫描需要重叠的位置范围。
[0065] 优选的，步骤101B具体是：按照公式：ZOverlap=(M-1)*S*0.5-ZValid+a，以相邻两次扫描的中心位置为对称点，计算出相邻两次扫描需要重叠的位置范围，或者，根据需要的重叠位置与第一次扫描之间的位置关系，计算出相邻两次扫描需要重叠的位置范围，其中，a是预先设置的扩展重叠宽度，取大于或者等于零的数值。
[0066] 其中，公式中的各个参数分别是：检测器的层数M，每层之间的宽度S，ZValid表示以扫描中心位置为对称点的能够重建出完整图像的位置宽度。
[0067] 由于在实际扫描之前通常是需要预先设置第一次扫描的位置范围，然后根据第一次扫描的中心位置a1，检测器宽度每层之间的宽度S，以及计算得到的ZOverlap，按照公式：a2=a1+(S-2×ZOverlap)，计算第二次扫描的中心位置a2，第二次扫描的中心位置是和ZOverlap有关的，最后计算相邻两次扫描的中心位置为(a1+a2)/2。
[0068] 以相邻两次扫描的中心位置为对称点，计算出相邻两次扫描重叠位置范围，假设第一次扫描设置的位置范围为0mm～10mm，按照上述公式计算出ZOverlap等于1，计算得到两次扫描的中心位置是9mm，根据中心位置为9mm可以确定出相邻两次扫描重叠位置范围为9mm-1mm至9mm+1mm，也就是8mm～10mm。
[0069] 或者，根据重叠位置与第一次扫描之间的位置关系，计算出相邻两次扫描重叠位置范围，第一次扫描的位置范围为0mm～10mm，当计算出ZOverlap等于1，可以按照第一次扫描的结束位置减去2倍的ZOverlap，得到重叠位置的开始位置10mm-2*1mm=8mm，而第一次扫描的结束位置就是重叠位置的结束位置10mm，计算出的重叠范围是8mm～10mm。
[0070] 通过增加预设的扩展重叠宽度a，能够扩大重叠位置范围，以使得利用重叠位置图像进行图像配准更准确。
[0071] 步骤102：获取两次扫描在重叠位置的图像，采用三维非刚性配准法计算两个图片的互信息。
[0072] 优选的，步骤102可以通过以下方法实现，具体包括：
[0073] S1：分别计算出两次扫描重叠位置的重建视野并选择出最小重建视野，进行第二次扫描在重叠位置的建像，其中，z是扫描位置相对于扫描中心的坐标距离；
[0074] 优选的，步骤S1具体是：按照公式： 分别计算出两次扫描重叠位置的重建视野并选择出最小重建视野，进行第二次扫描在重叠位置的建像；
[0075] 其中，上述公式中的各个参数分别是：检测器的层数M，每层之间的宽度S，焦点到旋转中心的距离D，z是扫描位置相对于扫描中心的坐标距离；
[0076] 如图3所示相邻两次扫描的重叠位置范围为8mm～10mm，下面仅以8mm位置为例进行解释说明，第一次扫描的中心位置是5mm，以常规的坐标系法则，中心位置以左的坐标为负值，中心位置以右坐标为正值，则8mm距离中心位置5mm的坐标距离为正3。计算得到的第二次扫描的中心位置是13mm，同样的左边系法则，则8mm距离中心位置13mm的坐标距离是负5。同一个扫描位置相对于不同的扫描中心，其坐标位置可正可负。而，公式中的Z就是计算得到的坐标距离。针对两个不同的坐标距离z，计算得到的视野大小不同，确定出最小视野值，进行第二次扫描在重叠位置处的重建图像。
[0077] S2：获取两次扫描在重叠位置的图像，分别记为第一图像fFirst(x,y,z)和第二图像fSencond(x,y,z)；
[0078] 将第一次扫描时在重叠位置处的重建图像为第一图像，第二次扫描时在重叠位置处的重建图像为第二图像。
[0079] S3：设置变换矩阵T等于平移量，旋转角度和尺度缩放因子三者的乘积，并设置矩阵初始值；
[0080] 考虑到患者的运动会造成生成图像在三维空间中发生平移、旋转和缩放等变化，因此将变换因子设置成由这三种因素组成的矩阵。优选的，为了更快速的搜索到满足条件的变换矩形，将所述设置变换矩阵T的初始值为设为共轭的单位向量。
[0081] S4：将所述第一图像和第二图像中的任意一个作为浮动图像，将另一个图像作为参考图像，利用设置的变换矩阵T对所述浮动图像进行坐标变换；
[0082] 比如：将第一图像作为参考图像，第二图像作为浮动图像为例进行解释说明，按照变换矩阵T的初始值为设为共轭的单位向量进行处理，坐标变化后的第二图像为fSencond1，x,y,z轴的平移量为H(hx,hy,hz)，旋转角度为R(α,β,γ)，尺度缩放因子为S(sx,sy,sz)，则有如下等式成立：
[0083] fSencond1=T(fSencond)=T=H(hx,hy,hz)*R(α,β,γ)*S(sx,sy,sz)，[0084] 其中，
[0085]
[0086] S5：计算坐标变换后的图像与参考图像之间的互信息，并判断所述互信息是否达到阈值；
[0087] 比如：步骤S4坐标变换后的第二图像为fSencond1，则计算fSencond1与第一图像信息之间的互信息；
[0088] 具体按照如下公式计算：A指的是第一图像信息，B指的是坐标变换后的第二图像为fSencond1，
[0089] 其中， 为联合概率密度， 和 分别是边缘概率分布；h(a,b)为联合直方图
求法h(a,b)表示图A中具有灰度值a，图B中具有灰度值b的相关点的个数；
求法h(a,b)表示图A中具有灰度值a，图B中具有灰度值b的相关点的个数；
[0090] S6：如果否，则采用优化搜索算法对变换矩阵T进行修正,利用修正后的变换矩阵T对所述浮动图像进行坐标变化，转到S5。
[0091] 优选的，为了提高整个搜索速度，当判断所述互信息没有达到阈值时，采用Powell优化搜索算法对变化矩阵进行修正。Powell优化搜索算法，直接而有效，它是一种共轭方向法，整个计算过程包括若干轮迭代，每一轮迭代，由n次一维搜索组成。算法的每一轮迭代中，先依次沿着已知的n个方向搜索，得到一个最好点，然后沿本次迭代的初始点与最好点连线方向进行搜索，求得这一轮迭代的结果，再用最后的搜索方向取代第一个搜索方向，开始下一轮迭代，搜索顺序上，可以采用先搜索旋转角度和放缩因子，再搜索平移量的方法，修正变换矩阵T。
[0092] 再利用修正后的变换矩阵对所述浮动图像进行坐标变换，重复进行步骤S5和S6，直到确定出互信息到达阈值为止。
[0093] 步骤103：当所述互信息达到阈值时提取对应的变换矩阵，利用所述变换矩阵对需要补偿的图像进行补偿。
[0094] 当判断出互信息达到阈值时，提取对应的变换矩阵，利用所述变换矩阵对所述浮动图像进行补偿。由于是以第一图像作为参考图像，所以需要补偿的图像就是作为浮动图像的第二图像。
[0095] 通过实施例一可以看出，本发明通过计算相邻两次扫描之间需要重叠的位置；获取两次扫描在重叠位置的图像，采用三维非刚性配准法计算两个图片的互信息；当所述互信息达到阈值时提取对应的变换矩阵，利用所述变换矩阵对需要补偿的图像进行补偿。由于在相邻两次扫描过程中有一部分z位置是重叠的，虽然这部分图像不是完整的全视野图像，但是可以利用这些小视野图像找到两次扫描同样z位置图像的运动规律，进而得到相应的匹配因子，对扫描的重叠位置的图像进行补偿运算，得到和前面扫描相同运动状态的匹配图像。由于患者的运动造成的每次扫描时被扫描者的生理结构的不一致，所以本发明采用三维非刚性配准方法进行变换，最终达到同样z位置的图像一致性。可见，本发明提供的方法能够解决由于患者运动造成在不同扫描过程中重叠位置生成的图像不一致，最终影响图像连续性，进而给医疗诊断造成一定的干扰的问题。
[0096] 实施例二
[0097] 与上述实施例一中的一种图像补偿方法相对应，本申请实施例提供了一种图像补偿装置。请参阅图4，其为本申请实施例二揭示的一种图像补偿装置的装置结构图，该装置包括：第一计算模块201、第二计算模块202和第一补偿模块203。下面结合该装置的工作原理进一步介绍其内部结构及其连接关系。
[0098] 第一计算模块201，用于计算相邻两次扫描之间需要重叠的位置；
[0099] 第二计算模块202，用于获取两次扫描在重叠位置的图像，采用三维非刚性配准法计算两个图片的互信息；
[0100] 第一补偿模块203，用于当所述互信息达到阈值时提取对应的变换矩阵，利用所述变换矩阵对需要补偿的图像进行补偿。优选的，如图5的一种计算位置重叠范围的装置结构图所示，所述第一计算模块，包括：
[0101] 第一位置子模块A1，用于以第一次扫描的中心位置为对称点，计算出能够重建出完整图像的位置范围；
[0102] 优选的，所述第一位置子模块A1具体用于：
[0103] 按照公式： 以第一次扫描的中心位置为对称点，计算出能够重建出完整图像的位置范围；
[0104] 上述公式中各个参数分别是：检测器的层数M，每层之间的宽度S，焦点到旋转中心的距离D，图像的重建视野FOV；
[0105] 重叠位置子模块B1，用于根据所述能够重建出完整图像的位置范围，计算出相邻两次扫描需要重叠的位置范围。
[0106] 优选的，所述重叠位置子模块B1，具体用于：
[0107] 按照公式：ZOverlap=(M-1)*S*0.5-ZValid+a，以相邻两次扫描的中心位置为对称点，计算出相邻两次扫描需要重叠的位置范围，或者，根据重叠位置与第一次扫描之间的位置关系，计算出相邻两次扫描需要重叠的位置范围，其中，a是预先设置的扩展重叠宽度，取大于或者等于零的数值。
[0108] 上述公式中各个参数分别是：检测器的层数M，每层之间的宽度S，ZValid表示以扫描中心位置为对称点的能够重建出完整图像的位置宽度。
[0109] 优选的，如图6的一种计算互信息的装置结构图所示，所述第二计算模块，包括：
[0110] 建像子模块A2，用于分别计算出两次扫描重叠位置的重建视野并选择出最小重建视野，进行第二次扫描在重叠位置的建像；
[0111] 优选的，所述建像子模块A2，具体用于：
[0112] 按照公式： 分别计算出两次扫描重叠位置的重建视野并选择出最小重建视野，进行第二次扫描在重叠位置的建像，其中，z是扫描位置相对于扫描中心的坐标距离；
[0113] 其中，上述公式中的各个参数分别是：检测器的层数M，每层之间的宽度S，焦点到旋转中心的距离D，z是扫描位置相对于扫描中心的坐标距离；
[0114] 获取子模块B2，用于获取两次扫描在重叠位置的图像，分别记为第一图像fFirst(x,y,z)和第二图像fSencond(x,y,z)；
[0115] 设置子模块C2，用于设置变换矩阵T等于平移量，旋转角度和尺度缩放因子三者的乘积，并设置初始值；
[0116] 变换子模块D2，用于将所述第一图像和第二图像中的任意一个作为浮动图像，将另一个图像作为参考图像，利用设置的变换矩阵T对所述浮动图像进行坐标变换；
[0117] 判断子模块E2，用于计算坐标变换后的图像与参考图像之间的互信息，并判断所述互信息是否达到阈值；
[0118] 修正子模块F2，用于当所述判断子模块的判断结果为否，采用优化搜索算法对变换矩阵T进行修正,并将修正后的变换矩阵T发送给变换子模块，以便其对所述浮动图像进行坐标变化。
[0119] 为了提高搜索速度，优选的，所述修正模块，采用Powell优化搜索算法对变换矩阵进行修正。
[0120] 优选的，所述设置模块，设置变换矩阵T的初始值为设为共轭的单位向量。
[0121] 优选的，还包括：预处理子模块，用于在利用设置的变换矩阵T对所述浮动图像进行坐标变换之前，对所述浮动图像进行去噪处理和/或采样处理。
[0122] 优选的，还包括：插值子模块，用于在所述变换子模块对所述浮动图像进行坐标变换之后，对所述图像进行插值处理；
[0123] 则所述判断子模块，具体为：计算差值处理后的图像与参考图像之间的互信息，并判断所述互信息是否达到阈值。
[0124] 通过上述实施例二可以看出，本发明提供的图像补偿装置，通过计算相邻两次扫描之间需要重叠的位置；获取两次扫描在重叠位置的图像，采用三维非刚性配准法计算两个图片的互信息；当所述互信息达到阈值时提取对应的变换矩阵，利用所述变换矩阵对需要补偿的图像进行补偿。由于在相邻两次扫描过程中有一部分z位置是重叠的，虽然这部分图像不是完整的全视野图像，但是可以利用这些小视野图像找到两次扫描同样z位置图像的运动规律，进而得到相应的匹配因子，对扫描的重叠位置的图像进行补偿运算，得到和前面扫描相同运动状态的匹配图像。由于患者的运动造成的每次扫描时被扫描者的生理结构的不一致，所以本发明采用三维非刚性配准方法进行变换，最终达到同样z位置的图像一致性。可见，本发明提供的装置能够解决由于患者运动造成在不同扫描过程中重叠位置生成的图像不一致，最终影响图像连续性，进而给医疗诊断造成一定的干扰的问题。
[0125] 需要说明的是，本申请中的上述装置中的各个模块，可以集成在CT设备中，也可以单独存在。
[0126] 需要说明的是，在本文中诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0127] 需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。
[0128] 以上对本发明所提供的一种图像补偿方法和装置进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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