[發明專利]基于投影變換的錐束CL投影數據等效轉換方法

有效

• 申請號: 201811069096.1
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109360252B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 楊民;孫亮;滿慶豐;林強;吳雅朋
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;北航（天津武清）智能制造研究院有限公司
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明實施例提供一種圖像重建方法及電子設備，所述方法包括：將CL掃描中的第一投影圖像轉換為CT掃描中的第二投影圖像；將所述CL掃描中的第一參數轉換為所述CT掃描中的第二參數；根據所述第二投影圖像和所述第二參數，基于CT圖像重建算法進行圖像重建。本發明實施例通過根據CL掃描中點源錐束X射線的傳播強度特征和透視投影特性，結合CL掃描的幾何關系，將CL掃描中的投影圖像等效轉換為CT掃描中的投影圖像，將CL掃描中的幾何參數等效轉換為CT掃描中的幾何參數，從而直接使用任何CT重建算法對CL掃描數據進行重建，方法簡單，通用性強，重建精度高。

技術領域

本發明實施例屬于圖像重建技術領域，更具體地，涉及一種圖像重建方法及電子設備。

背景技術

隨著探測器技術與計算機技術的發展，傳統CL掃描的膠片被替換為平板探測器，從而可以在掃描過程中獲得一系列連續的投影數據。對于獲得的數據，在早期主要使用稱為Tomosyntheis的技術進行斷層重建。現代CL(Computed Laminography，計算機分層掃描)技術吸收了CT(Computed Tomography，計算機斷層掃描)技術，以解析或迭代的方法進行重建。相比傳統方法中一次掃描只能獲得一個模糊的斷層，現代CL的成像速度和圖像質量都有明顯提升。

現代CL技術因光源幾何性質的不同劃分為平行束系統和錐束系統，平行束主要使用同步輻射光源，平行束CL稱為SRCL(Synchrotron Radiation Computed Laminography，同步輻射計算機分層掃描)。由于錐形束是工業及科研中相對容易獲得的光源，在平行束CL成功應用后，對錐束CL的研究就成為了熱點。在錐束CL技術的研究過程中，出現了多種掃描軌跡，不同的掃描軌跡不但影響機械機構的設計，其重建方法也有所不同。目前所研究的軌跡大致可以分為四類：平面軌跡，有限角擺動，圓軌跡，空間軌跡。更復雜的軌跡及重建算法也仍在研究中。

2003年，M.Yang等人提出了一種傾斜回轉掃描形式的CL成像技術，如圖1所示，圖1中圓圈表示射線源，平行四邊形表示投影平面，傾斜的圓柱形表示旋轉軌跡，虛線箭頭的方向表示軌跡的運動方向，表示旋轉軸矢量，∑_CL表示CL掃描的投影平面。該技術可以認為是任意旋轉軸下的CT重建技術。傳統的CT技術中，掃描回轉軸平行于探測器平面，而該技術則使用與探測器有一定夾角的回轉軸。對于這種軌跡，M.Yang等人提出了一種濾波反投影型的解析重建算法。這種掃描形式的主要優勢是機構易于實現，且擁有極快的重建速度。圓軌跡傾斜掃描獲得的投影數據信息量較多，重建質量較好，機構也相對易于實現。

在現代斷層重建算法研究中，一般將CL重建問題視為特殊軌跡的CT重建問題，所以CL重建算法與現代CT領域中的各種技術密切相關。現代CL重建從CT濾波反投影(Filtered Backprojection,FBP)算法中借鑒了許多技術，這一類算法屬于解析型重建算法，重建速度快，是工程中最為常用的重建手段。在錐束CT應用中，最著名的算法是基于圓軌跡掃描的近似FBP算法，一般稱為FDK算法。在CL重建領域，Myagotin論述了平行束CL的FBP重建方法，Gao等人在線性掃描軌跡的基礎上研究了錐束直線濾波反投影算法(LinearFBP,LFBP)；M.Yang等在錐束圓軌跡掃描中實現了一種濾波反投影重建算法。這些算法的執行效率都很高，但是重建的圖像都因數據缺失而存在一定的偽影。與解析重建相比，迭代重建型算法的通用性強，重建質量好，在投影數據缺失或者噪音較大時，迭代類重建算法的重建結果明顯優于濾波反投影類算法，且無論掃描軌跡多么復雜，都可以通過迭代的方式進行重建。

如果能將CT重建算法用于CL重建，一方面可以驗證新技術對CL重建的作用，另一方面也可以作為一種可行的CL重建方法。然而，如果直接對CT重建算法進行修改，使之應用于CL重建，需要開發者先正確理解待修改的CT重建算法，再進行精細地編程，其中涉及了很多數學重建理論和高性能計算方面的知識，實現難度較大；由于CT重建算法很多，如果將每個CT重建算法都進行改造并用于CL重建，工作量將非常大。綜上所述，亟需一種簡單、通用的方法將CT重建算法用于CL重建。