[發明專利]一種稀疏角度X射線CT成像方法

有效

• 申請號: 201310045112.4
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN103136773A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 馬建華;張蘊婉;黃靜;曾棟;高楊;陳武凡
• 申請（專利權）人: 南方醫科大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 陳松濤;何海帆

1.一種稀疏角度X射線CT成像方法，其特征在于：依次包括如下步驟：

（1）、獲取CT機系統參數、先前掃描的全部角度投影數據以及不同時段稀疏角度投影數據；

（2）、分別對步驟（1）中獲取的先前掃描的全部角度投影數據和稀疏角度投影數據采用CT重建方法進行圖像重建，得到先前掃描的CT圖像????????????????????????????????????????????????和當前重建的CT圖像；

（3）、由步驟（2）獲得的先前掃描的CT圖像和當前重建的CT圖像，采用加權平均濾波處理，獲得用于稀疏角度CT圖像重建的先驗圖像；

（4）、利用步驟（3）獲得的先驗圖像構建稀疏角度CT圖像重建模型；

（5）、對步驟（4）中構建的稀疏角度CT圖像重建模型進行求解，獲得最終的重建圖像。

2.根據權利要求1所述的稀疏角度X射線CT成像方法，其特征在于：

所述步驟（3）中采用的加權平均濾波處理，具體采用下式進行：

???????????????????????(I)

其中，表示先前掃描的CT圖像，和表示圖像的像素點編號，表示以像素點為中心的像素點的取值集合，表示用于稀疏角度CT圖像重建先驗圖像，表示權重函數。

3.根據權利要求2所述的稀疏角度X射線CT成像方法，其特征在于：

權重函數的形式為：

?????????????????(II)

其中，為當前重建的CT圖像，和分別表示以像素點和為中心的像素點集合，為歸一化實數因子，為尺度實數因子，表示實數之間的歐幾里得度量，表示以為變量的反比例函數。

4.根據權利要求3所述的稀疏角度X射線CT成像方法，其特征在于：

與的關系式為：?=。

5.根據權利要求1至4任意一項所述的稀疏角度X射線CT成像方法，其特征在于：

所述步驟（4）中構建的稀疏角度CT圖像重建模型為：

??????????????(III)

其中是步驟（1）獲取稀疏角度投影數據，是當前重建的CT圖像，是CT系統矩陣，由步驟（1）獲取的系統參數確定，為數據保真項，表示變量的加權歐幾里得度量，其中為權重值矩陣，表示矩陣的轉置運算，表示當前重建的CT圖像的先驗函數，其定義為，為0到1之間的一個常數，表示變量的全變分函數，其定義為，、分別表示圖像像素點所在的行數和列數，其中的為大于0小于10^-8的常數，為正則化系數。

6.根據權利要求1至4任意一項所述的稀疏角度X射線CT成像方法，其特征在于：

所述步驟（5）對稀疏角度CT圖像重建模型進行求解采用基于梯度下降的迭代算法進行。

7.根據權利要求6所述的稀疏角度X射線CT成像方法，其特征在于：

所述基于梯度下降的迭代算法具體形式為：

??????????????（IV）

其中，表示加速因子，表示當前重建的CT圖像的先驗函數的梯度，表示權重值矩陣的逆運算，為自然數，表示迭代運算的次數，表示CT系統矩陣的轉置；

循環執行公式IV，當循環次數達到預設的次數時即停止迭代運算，并將所得到的迭代運算結果作為最終的重建圖像。

8.根據權利要求1至4任意一項所述的稀疏角度X射線CT成像方法，其特征在于：

所述步驟（5）對稀疏角度CT圖像重建模型進行求解[d1]?用共軛梯度方法或者拋物替代方法進行。

9.根據權利要求5所述的稀疏角度X射線CT成像方法，其特征在于：

所述步驟（2）中的CT重建方法為濾波反投影方法或者迭代重建方法。