[發(fā)明專利]PI線選取和采樣方法和裝置以及CT圖像重建方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010257010.5
• 申請(qǐng)日: 2010-08-18
• 公開（公告）號(hào): CN102376096A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 刑宇翔;張麗;陳志強(qiáng);張文宇;趙自然;肖永順;李亮;黃志峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);同方威視技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G06T11/00
• 分類號(hào): G06T11/00;A61B6/03;G01N23/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張曉冬;李家麟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)，尤其涉及一種PI線選取和采樣方法和裝置以及CT圖像重建方法和裝置。

背景技術(shù)

計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)(CT，Computed?tomography)是指從掃描三維物體的一系列一維或二維圖像得到反映此物體內(nèi)部的物理或化學(xué)特性的數(shù)據(jù)集合，通過運(yùn)算得到物體一個(gè)截面上或一個(gè)容積內(nèi)部的任意位置的參數(shù)值，并由此得到一個(gè)斷層或一個(gè)體的圖像。目前計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷和無損檢測中。其中，錐束螺旋CT在近年來得到越來越廣泛的關(guān)注，其重建方法是當(dāng)前CT領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。就目前來說，主要的CT圖像重建方法有兩類：近似重建方法和精確重建方法。精確重建是大家追求的目標(biāo)。Tuy-Smith數(shù)據(jù)完備性條件證明螺旋錐束CT可被精確重建。近似重建方法中主要有PI線重建方法，包括Katsevich方法和微分反投影濾波(DBPF，Derivative?backprojectionfiltering?algorithm)方法。其中，所述PI線是指在掃描螺旋軌道上間隔小于2π的點(diǎn)之間的連線。

在這類PI線重建方法中，PI線的選取和離散化方式在其實(shí)現(xiàn)過程中影響圖像質(zhì)量和重建速度，對(duì)于PI線的選擇而言在滿足一定空間分辨率的要求下可以是任意的。目前，通常使用的PI線選取方式，諸如：Zheng，H.，Kang，Y.和Dai，Y.在proceedings?of?the?10^th?International?Meeting?on?Fully?Three-Dimensional?Image?Reconstruction?in?Radiology?and?Nuclear?Medicine，45-48(2009)發(fā)表的“Implementation?of?Helical?Cone-Beam?Back-Projection?Filtered?Reconstruction?Algorithm?on?GPU”和Han?Zheng，Yanyan?Yu，Yan?Kang，Jiren?Liu，在Proc.Of?SPIE(the?international?society?for?optics?and?photonics，國際光學(xué)工程學(xué)會(huì))卷.7622，7622G，2009年發(fā)表的“Investigation?on?PI-lineSelecting?Method?Base?on?GPU?Accelerated?Back-proj?ection?Filtered?VOI?Reconstruction”，這些都是以光源位置為基點(diǎn)，選取從該基點(diǎn)到掃描螺旋軌道上的點(diǎn)之間連線上的點(diǎn)。這樣所選取的PI線構(gòu)成了一個(gè)扇形曲面，如圖1c所示。

在圖1a中，圖示了CT掃描軌道和常規(guī)PI線選取和采樣示意圖。其中，X光源和探測器位于被掃描物體區(qū)域的兩邊，X光源和探測器繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)(或者被掃描物體旋轉(zhuǎn)中心反方向旋轉(zhuǎn))，并且沿軸向運(yùn)動(dòng)，射線源的位置(x，y，z)在直角坐標(biāo)系統(tǒng)中表示為這里R為射線源旋轉(zhuǎn)的半徑，λ是旋轉(zhuǎn)角度，h是螺距，也就是射線源旋轉(zhuǎn)一周后相對(duì)于置物臺(tái)的軸向移動(dòng)距離，重建圖像區(qū)域(也即被掃描物體區(qū)域)是半徑為r的一個(gè)圓柱體。圖1b和圖1c分別是圖1a的側(cè)視圖和俯視圖。

圖1c示出了PI線在XY平面上的投影，其中，實(shí)線表示PI線，實(shí)心點(diǎn)是PI線上的采樣點(diǎn)，虛線表示另一個(gè)PI曲面的PI線。從該圖可以看出，PI線形成了一個(gè)扇形形狀，且距光源位置越近采樣點(diǎn)越密集，遠(yuǎn)離光源位置則采樣稀疏。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在下列缺點(diǎn)：

首先，現(xiàn)有技術(shù)所選取的PI線采樣點(diǎn)不能達(dá)到全局一致性。

其次，為了在稀疏處也能夠達(dá)到一定的分辨率效果，必然需要大量增加PI線的密度，從而增加了計(jì)算量。

再者，其重建點(diǎn)采樣很難與圖像重建所需的像素分辨率建立直接關(guān)聯(lián)，無法作出優(yōu)化的離散策略，給選擇采樣參數(shù)造成一定困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的主要技術(shù)問題是提供一種具有全局一致性的PI線采樣點(diǎn)的PI線選取和采樣方法和裝置以及CT圖像重建方法和裝置。

為了解決上述問題，本發(fā)明PI線選取和采樣方法的技術(shù)方案包括步驟：

在螺旋軌道上選取在XY平面上投影互相平行且等間距分布的PI線；

在所述PI線上等距離選取采樣點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述步驟在螺旋軌道上選取在XY平面上投影互相且等間距分布的PI線進(jìn)一步包括：