[發明專利]一種低劑量X射線CT圖像重建方法

有效

• 申請號: 201310374871.5
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN103413280A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 馬建華;牛善洲;黃靜;陳武凡
• 申請（專利權）人: 南方醫科大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種低劑量X射線CT圖像重建方法，其特征在于：依次包括如下步驟：

（1）、獲取CT設備的成像系統參數和低劑量CT掃描協議下的投影數據????????????????????????????????????????????????；

（2）、根據步驟（1）的投影數據，計算逐個數據點上的投影數據方差，其中表示數據點的位置，表示所有數據點的個數；

（3）、根據（2）中估計的方差，構建投影數據恢復模型；

（4）、根據步驟（1）獲得的投影數據，應用步驟（3）的投影數據恢復模型進行求解，得到恢復后的投影數據；

（5）、根據步驟（4）得到的恢復后的投影數據進行圖像重建，得到重建后的CT圖像。

2.根據權利要求1所述的低劑量X射線CT圖像重建方法，其特征在于：

所述步驟（1）中獲取的CT設備的成像系統參數包括X射線入射光子強度、系統電子噪聲的方差。

3.根據權利要求2所述的低劑量X射線CT圖像重建方法，其特征在于：所述步驟（2）采用基于圖像的局部方差估計方法或者采用基于CT投影數據噪聲統計特性的方差估計方法計算投影數據的方差。

4.根據權利要求2所述的低劑量X射線CT圖像重建方法，其特征在于：

所述步驟（2）方差的估計公式為：

，

其中，為第個數據點的X射線入射光子強度；為第個探測器單元上投影數據的均值；為系統電子噪聲的方差。

5.根據權利要求1至4任意一項所述的低劑量X射線CT圖像重建方法，其特征在于；

所述步驟（3）中構建的投影數據恢復模型為：

……（1）；

其中，表示轉置運算，為步驟（1）中所采集的投影數據；為對角矩陣，其對角線上的元素為方差的倒數；p、q?是待恢復的投影數據；為先驗約束，為正則化參數，用于刻畫先驗約束的強度。

6.根據權利要求5所述的低劑量X射線CT圖像重建方法，其特征在于：

先驗約束具體為：

??……（2）；????????????????

其中為局部方形四鄰域內的權重值。

7.根據權利要求6所述的低劑量X射線CT圖像重建方法，其特征在于：

所述步驟（4）采用交替最小化方法求解步驟（3）建立的投影數據恢復模型，具體包括：

（4.1）建立交替最小化算法的迭代格式和迭代終止條件，

迭代格式為：

……（3）；??????

……（4）；????????????

迭代終止條件為：

……（5）；???????????????????

其中，表示歐幾里德范數；

(4.2)對（3）式和（4）式樣進行求解；

（4.3）將步驟（1）所獲得的投影數據作為迭代初始值；

（4.4）將迭代初始值代入步驟（4.2）的求解公式中求解，得到當前求解后的投影數據；

（4.5）根據迭代終止條件判斷當前求解后的投影數據是否滿足迭代終止條件，如果滿足迭代終止條件，終止迭代，以當前求解后的投影數據作為恢復后的投影數據；

如果不滿足迭代終止條件，則以當前求解后的投影數據作為迭代初始值，進入步驟（4.4）。

8.根據權利要求7所述的低劑量X射線CT圖像重建方法，其特征在于：

（3）式采用公式（6）進行求解：

??……（6）；??????????????????????

其中，是第次迭代得到的投影數據，是第次迭代得到的投影數據。

9.根據權利要求7所述的低劑量X射線CT圖像重建方法，其特征在于：

（4）式采用高斯-塞德爾迭代算法求解：

……（7）；?????????????

??????????則：?……（8）；???????????????

??其中，是第次迭代得到的中間量，??是第次迭代得到的投影數據，是第次迭代得到的投影數據，?是處上方和左側的領域，是處下方和右側的領域。

10.根據權利要求1所述的低劑量X射線CT圖像重建方法，其特征在于：

所述步驟（5）采用濾波反投影方法或者卷積反投影方法進行圖像重建。