[发明专利]逆投影仪及方法

说明书

本发明大致上涉及一种电子图象处理逆投影仪，所述逆投影仪根据围绕处于一个成象平面内的旋转中心而在不同角度所取得的许多组投影数据，用数学方法再现图象，所述投影数据可以是例如由机算机处理轴向层析扫描仪所产生的数据。本发明特别涉及一种这样的逆投影仪，这种逆投影仪能在扫描同时处理图象数据，以便在扫描操作结束之后，几乎立即再现图象。

有关根据扫描数据再现图象以及执行该任务的电子线路，业已经过多年的研究及开发。一般是采用不同形式，对一次或多次扫描的数据进行数学上的编码，来产生一幅代表性的图象。在计算机处理轴向层析扫描的领域内，其中一种方法所采用的设备包括分别配置在一位病人或其它物体的两侧的一个X射线源以及一组阵列式检测器，所述射线源及检测器阵列在一个成象平面内围绕所述病人或其它物体而旋转，对检测器的输出则在不同角度位置上进行即时的或定时的测量。对这一测得的数据，再进行电子信号整形、取样、修正、卷积和插值，来产生一些投影数据，所述投影数据代表透过病人或其它物体而投射到所述检测器上的X射线的密度。对应于检测器阵列所测量的每一视图，产生一组投影数据。在一台典型的计算机处理轴向层析扫描仪中，每旋转1，就对病人摄取一个或多个视图，因此每扫描一圈，就摄取360个或更多的视图，获得360组或更多的投影数据。然后，在一个以逆投影而被熟知的处理过程中，对上述许多组投影数据进行编码，从而产生一个单一的图象。在机算机处理轴向层析扫描技术研究的较早时期，逆投影是在扫描完成之后，用大型计算机在一个时间系统里作良久计算才完成的。随时间推移，这段处理延迟逐渐缩短，到了由伯纳M.戈登等人提出“即时成象”计算机处理轴向层析扫描技术这一发明时（见美国专利4，135，247号），该延迟时间业已大大缩短。该专利详细地叙述了整个机算计处理轴向层析扫描过程以及逆投影的过程。

该专利中所描述的现行方法，是在扫描过程中产生出每一组完整的投影数据所对应的图象数据。首先，对要产生的图象的每一个象元，生成相应的直角坐标地址。经过计算，这些直角坐标地址被转换成在扫描仪中所产生的每一组投影数据所对应的直角坐标值。然后采用一个查找及插值的过程，来找出每一个象元的定位数据及加权数据。定位数据确定了被处理投影数据的哪一个数据点要乘以相应的加权数据。相乘后的乘积被加到一个单独的图象存储器内所存储的信息上，所述图象存储器为每一个象元积累一个和数。因为这一处理是对每一组完整的投影数据而进行的，并且是在扫描过程中连续进行的，所以其结果是图象能在扫描时即形成，而在紧接扫描完毕后，整幅完整的图象就能再现，因此有“即时成象”的说法。

本发明的目的是，通过简化及减少繁多的计算步骤，来提供一种改进的逆投影法，提高速度，降低设备成本，以及提高可靠性。

按照本发明的逆投影仪和方法，显著地简化了所需的计算。本发明根据许多组的投影数据而提供出单一图象的图象数据，所述投影数据是在围绕处于成象平面内的一个旋转中心而转动的不同角度位置上取得的。本发明所述逆投影仪包括把每一组投影数据经逆投影转换成极坐标图象的象元数值，以及把从基本上所有的投影数据组逆投影而得的相应象元数值相加求和的设备。在一个实施例中，逆投影及相加求和的设备包括多个处理器，其中每一个能把一组单独的投影数据经逆投影即时转变成极坐标象元值。其中还包括可编址的存储器，用来存储每一个极坐标图象的象元位置的相应的定位及加权数据，以及把所述相同定位及加权数据以编址形式从所述存储器取出并耦合到多个处理器中的每一个的设施。此外，还包括第二可编址存储器，用来存储极坐标图象的象元值，而每一个处理器还包括一个用来存储至少一组投影数据的第三可编址存储器、从所述第一存储器中取出定位数据对第三存储器进行编址访问的设备、以及把来自第三存储器的投影数据和来自所述第一存储器的相应加权数据相乘求积的乘法器。

本发明所述的方法，提供了一种由许多组的投影数据组经逆投影而获得单一的图象的图象数据的手段，所述投影数据是在围绕处于一个成象平面内的旋转中心而旋转的不同角度位置上取得的。痉⒚魉龇椒ǎń恳蛔橥队笆菥嫱队白怀捎靡越⒓晖枷蟮南笤档母鞲霾街瑁约敖旧嫌伤械耐队笆葑榫嫱队岸玫南嘤ο笤迪嗉忧蠛偷牟街琛?

本发明所述逆投影仪及方法，颇适用於计算机处理轴向层析扫描数据的处理。由于采用了极坐标成象法，使得扫描数据的逆投影变得更加简单、更加可靠。本设备极易调整以适应产生不同数目的投影视图的扫描仪，另外，本设备极易滤去假象圈，并能对许多组的投影数据同时进行逆投影处理。