[發(fā)明專利]一種能譜圖像重建方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811314624.5
• 申請(qǐng)日: 2018-11-06
• 公開（公告）號(hào): CN109448071B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾凱;吳小頁;徐丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳安科高技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G06T11/00
• 分類號(hào): G06T11/00;A61B6/03
• 代理公司: 深圳市君勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44268
• 代理人: 楊宏

1.一種能譜圖像重建方法，其特征在于，包括步驟：

設(shè)定電壓切換模式，獲得不同電壓下的掃描數(shù)據(jù)；

將不同電壓下的掃描數(shù)據(jù)預(yù)處理形成不同電壓下的投影數(shù)據(jù)；

對(duì)不同電壓下的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代重建獲得重建圖像；

所述對(duì)不同電壓下的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代重建獲得重建圖像步驟具體包括：

以預(yù)設(shè)的初始圖像為首輪迭代的初值進(jìn)行正投和合成得到計(jì)算得出的投影數(shù)據(jù)；

當(dāng)計(jì)算得出的投影數(shù)據(jù)和不同電壓下的投影數(shù)據(jù)不滿足收斂條件時(shí)，根據(jù)計(jì)算得出的投影數(shù)據(jù)與不同電壓下的投影數(shù)據(jù)更新預(yù)設(shè)的初始圖像，并將更新的初始圖像作為初值代入下一輪迭代；

當(dāng)計(jì)算得出的投影數(shù)據(jù)和不同電壓下的投影數(shù)據(jù)滿足收斂條件時(shí)，輸出重建圖像；

所述收斂條件為：損失函數(shù)值小于預(yù)設(shè)值或者達(dá)到最大迭代次數(shù)，損失函數(shù)值通過如下公式計(jì)算：

其中，Cost(·)表示損失函數(shù)，Y表示不同電壓下的投影數(shù)據(jù)，Img_wat表示水基圖像，Img_iod表示碘基圖像，∑表示求和操作，j表示測(cè)量的探測(cè)器的每個(gè)像素的數(shù)據(jù)的索引值，w_j表示對(duì)應(yīng)探測(cè)器的每個(gè)像素的數(shù)據(jù)誤差的權(quán)重，Y_j表示不同電壓下索引值對(duì)應(yīng)掃描位置的投影數(shù)據(jù)，F(xiàn)wY_j(·)表示通過水基圖像和碘基圖像合成的索引值對(duì)應(yīng)掃描位置的投影，β為常數(shù)，Reg(·)表示圖像域的懲罰權(quán)重。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能譜圖像重建方法，其特征在于，所述電壓切換模式可預(yù)先設(shè)定或根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能譜圖像重建方法，其特征在于，在所述電壓切換模式中，不同電壓在切換時(shí)持續(xù)多個(gè)投影或者在多個(gè)投影采樣間隔內(nèi)連續(xù)變化。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能譜圖像重建方法，其特征在于，在所述電壓切換模式中，通過定位像圖或X射線衰減值確定電壓值，所述電壓值為兩個(gè)或多個(gè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能譜圖像重建方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)的初始圖像根據(jù)物質(zhì)衰減系數(shù)或CT值設(shè)定成不同基物質(zhì)圖相對(duì)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能譜圖像重建方法，其特征在于，所述根據(jù)計(jì)算得出的投影數(shù)據(jù)與不同電壓下的投影數(shù)據(jù)更新預(yù)設(shè)的初始圖像具體為：

計(jì)算損失函數(shù)相對(duì)于重建圖像的梯度；

根據(jù)損失函數(shù)相對(duì)于重建圖像的梯度更新得到更新的初始圖像。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的能譜圖像重建方法，其特征在于，所述損失函數(shù)相對(duì)于重建圖像的梯度為：

所述更新的初始圖像為：

其中，n表示更新次數(shù)，表示第n+1次更新的水基圖像；表示第n+1次更新的碘基圖像；表示第n次更新的水基圖像，第n次更新的碘基圖像，表示偏微分符號(hào)，dt表示更新步長(zhǎng)。

8.一種能譜圖像重建系統(tǒng)，其特征在于，包括：處理器，以及與所述處理器連接的存儲(chǔ)器，

所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有能譜圖像重建程序，所述能譜圖像重建程序被所述處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)以下步驟：

設(shè)定電壓切換模式，獲得不同電壓下的掃描數(shù)據(jù)；

將不同電壓下的掃描數(shù)據(jù)預(yù)處理形成不同電壓下的投影數(shù)據(jù)；

對(duì)不同電壓下的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代重建獲得重建圖像；

所述對(duì)不同電壓下的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代重建獲得重建圖像步驟具體包括：

以預(yù)設(shè)的初始圖像為首輪迭代的初值進(jìn)行正投和合成得到計(jì)算得出的投影數(shù)據(jù)；

當(dāng)計(jì)算得出的投影數(shù)據(jù)和不同電壓下的投影數(shù)據(jù)不滿足收斂條件時(shí)，根據(jù)計(jì)算得出的投影數(shù)據(jù)與不同電壓下的投影數(shù)據(jù)更新預(yù)設(shè)的初始圖像，并將更新的初始圖像作為初值代入下一輪迭代；

當(dāng)計(jì)算得出的投影數(shù)據(jù)和不同電壓下的投影數(shù)據(jù)滿足收斂條件時(shí)，輸出重建圖像；

所述收斂條件為：損失函數(shù)值小于預(yù)設(shè)值或者達(dá)到最大迭代次數(shù)，損失函數(shù)值通過如下公式計(jì)算：

其中，Cost(·)表示損失函數(shù)，Y表示不同電壓下的投影數(shù)據(jù)，Img_wat表示水基圖像，Img_iod表示碘基圖像，∑表示求和操作，j表示測(cè)量的探測(cè)器的每個(gè)像素的數(shù)據(jù)的索引值，w_j表示對(duì)應(yīng)探測(cè)器的每個(gè)像素的數(shù)據(jù)誤差的權(quán)重，Y_j表示不同電壓下索引值對(duì)應(yīng)掃描位置的投影數(shù)據(jù)，F(xiàn)wY_j(·)表示通過水基圖像和碘基圖像合成的索引值對(duì)應(yīng)掃描位置的投影，β為常數(shù)，Reg(·)表示圖像域的懲罰權(quán)重。