[發(fā)明專利]圖像數(shù)據(jù)的重建

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210457009.6
• 申請日: 2012-11-14
• 公開（公告）號: CN103177460B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發(fā)明（設計）人: H.布魯?shù)?/a>;R.勞帕克
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06T5/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 謝強

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種用于基于借助X射線-計算機斷層造影裝置獲得的投影數(shù)據(jù)組重建圖像數(shù)據(jù)組的方法以及一種用于借助X射線-計算機斷層造影裝置產(chǎn)生對象內(nèi)部的圖像數(shù)據(jù)的方法，其中使用該重建方法。此外本發(fā)明還涉及一種這樣圖像重建裝置以及一種用于執(zhí)行所述方法的X射線-計算機斷層造影裝置。

背景技術(shù)

在X射線-計算機斷層造影裝置中通常利用X射線從多個投影方向透視對象以獲取投影數(shù)據(jù)組。然后從該投影數(shù)據(jù)組中重建圖像數(shù)據(jù)組。這一點通常利用反投影方法進行，其中在大多數(shù)情況下由X射線-計算機斷層造影裝置的掃描儀獲得的投影數(shù)據(jù)預處理。然后進行三維的“重整”步驟，其中將利用扇形地從源傳播的射線產(chǎn)生的數(shù)據(jù)這樣重整，使得其以如就好像探測器被平行地到達探測器的X射線波前擊中那樣的形狀呈現(xiàn)。借助這樣重整和濾波的數(shù)據(jù)然后在感興趣體積內(nèi)部進行到各個圖像點的反投影。通常在此作為標準方法使用所謂的濾波反投影方法（Filtered?Back?Projection;FBP）。在該方法中通常首先將“重整的”數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到頻域，在那里通過乘以卷積核進行濾波。然后反轉(zhuǎn)換濾波的數(shù)據(jù)，并且利用濾波的數(shù)據(jù)進行反投影。通過選擇卷積核可以影響期望的圖像特征，特別是圖像清晰度和噪聲。但是不利地，在這樣的簡單的反投影方法中圖像清晰度總是耦合到圖像噪聲。實現(xiàn)的清晰度越高，則圖像噪聲也越高并且反之亦然。由此近來開發(fā)了可以用來部分地克服該局限的迭代的重建方法。在這樣的迭代重建方法中首先從投影測量數(shù)據(jù)中重建初始的圖像數(shù)據(jù)。為此例如可以使用卷積-反投影方法。從這些初始的圖像數(shù)據(jù)中然后利用應當盡可能好地數(shù)學上映射測量系統(tǒng)的“投影器”（投影算子）產(chǎn)生合成的投影數(shù)據(jù)。與測量信號的差然后被反投影并且由此重建殘差圖像，利用該殘差圖像更新初始的圖像。更新后的圖像數(shù)據(jù)又可以被用來在下一個迭代步驟中借助投影算子產(chǎn)生新的合成投影數(shù)據(jù)，從中又形成與測量信號的差并且計算新的殘差圖像，利用該殘差圖像又可以改善當前的迭代級的圖像數(shù)據(jù)，等等。利用這樣的方法可以重建具有相對好的圖像清晰度卻具有小的圖像噪聲的圖像數(shù)據(jù)。不利地，這樣的“基于原始數(shù)據(jù)的”或“基于投影數(shù)據(jù)的”迭代方法由于所需的重復的虛擬的從圖像數(shù)據(jù)空間到投影數(shù)據(jù)空間的投影和從投影數(shù)據(jù)空間到圖像數(shù)據(jù)空間的反投影而計算量非常大并且由此要求性能極高的硬件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，實現(xiàn)一種替換的重建方法和相應的圖像重建裝置，其產(chǎn)生改進的圖像數(shù)據(jù)組，而不要求具有多個虛擬的投影和反投影的基于投影數(shù)據(jù)的迭代。

按照本發(fā)明的用于基于借助X射線-計算機斷層造影裝置所獲得的投影數(shù)據(jù)組重建圖像數(shù)據(jù)組的方法包括至少以下方法步驟：

首先基于投影數(shù)據(jù)組產(chǎn)生第一圖像數(shù)據(jù)組，這例如可以按照常規(guī)的方式利用簡單的反投影或上面描述的濾波反投影來進行。

此外產(chǎn)生邊緣圖像數(shù)據(jù)組，所述邊緣圖像數(shù)據(jù)組取決于位置地、即位置分辨地說明在第一圖像數(shù)據(jù)組中在至少一個空間/時間方向上出現(xiàn)的邊緣的邊緣強度的度量。這一點可以在產(chǎn)生第一圖像數(shù)據(jù)組之前、同時或之后進行。

為此要指出，圖像數(shù)據(jù)組不僅可以是空間的圖像數(shù)據(jù)，而且也可以是包括時間維度的圖像數(shù)據(jù)。例如，可以是在不同的時刻拍攝相同的層，如該層的一種電影拍攝那樣，或者是在不同的時刻被拍攝的三維體積。在后一種情況下由此呈現(xiàn)四維圖像數(shù)據(jù)組。不管僅是時間上靜態(tài)的空間圖像數(shù)據(jù)組還是包括了時間維度的圖像數(shù)據(jù)組，以下將通過圖像數(shù)據(jù)組的空間和時間坐標張開的空間稱為“圖像數(shù)據(jù)空間”，并且將“位置”理解為在該多維圖像數(shù)據(jù)空間中的圖像點，即體素或像素，其位置通過相應的空間和時間坐標值的元組，例如x,y,z和t來定義。相應地，“取決于位置”或“位置分辨”的概念也理解為在時間方向上的圖像點依賴性或分辨率，只要圖像數(shù)據(jù)空間包括了時間維的話。空間圖像數(shù)據(jù)組（或圖像數(shù)據(jù)組的空間部分）既可以是層圖像的積累，例如一起看來按層地覆蓋特定的體積，也可以是真的體積數(shù)據(jù)。

按照本發(fā)明然后基于該第一圖像數(shù)據(jù)組進行輸出圖像數(shù)據(jù)組的產(chǎn)生，其中在至少一個空間/時間方向上在考慮邊緣圖像數(shù)據(jù)組的條件下又取決于位置地進行在第一圖像數(shù)據(jù)組中的分辨率的提高。取決于位置的分辨率提高在此理解為對于圖像數(shù)據(jù)空間中的不同的位置，局部地進行數(shù)據(jù)分辨率的空間的或時間方向上的不同的提高。優(yōu)選地，分辨率提高也是取決于方向的，即，在每個方向上是不同的。