[發明專利]基于神經網絡的三維多能譜CT重建方法和設備及存儲介質

有效

• 申請號: 201910822281.1
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN110544282B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 邢宇翔;張麗;陳志強;楊洪愷;梁凱超;劉以農
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

公開了一種基于神經網絡的三維多能譜CT重建方法和設備及存儲介質。該方法包括步驟：對被檢查對象進行三維多能譜CT掃描，得到多能譜掃描下的三維投影數據；利用第一卷積神經網絡對多能譜掃描下的三維投影數據進行處理，得到一個或多個指定能量的虛擬單能掃描下的三維投影數據；利用第二卷積神經網絡對虛擬單能掃描下的三維投影數據進行處理，對三維體得到每層獨立的二維投影數據，其中，第二卷積神經網絡包括多個卷積層；以及對每層的二維投影數據進行等效于二維解析重建的投影域到圖像域轉換算子操作，按層得到重建的圖像，形成三維體圖像。利用本公開上述實施例的方案，能夠重建得到質量更高的CT圖像。

技術領域

本公開的實施例涉及輻射成像，具體涉及一種基于神經網絡的三維多能譜CT重建方法和設備以及存儲介質。

背景技術

基于X射線的CT成像技術自發明以來，在醫療診斷、安檢、工業無損檢測等多個領域中都有著廣泛的應用。完整的CT成像硬件系統主要包含射線源，X射線探測器，掃描軌道等組成部分，射線源和探測器按照一定的軌道采集一系列的投影數據，經過圖像重建算法的復原可以得到物體的線性衰減系數的三維空間分布。CT圖像重建是從探測器采集到的數據中恢復線性衰減系數分布，是CT成像的核心步驟。

由于實際應用中很難獲取真正的單能X射線光源，CT重建的對象實際上是物體在一定X射線能譜下的等效衰減系數，導致傳統CT系統對于物質的識別能力較差，同時重建圖像也會存在硬化偽影等問題?？紤]到這一局限性，能譜CT技術應運而生，能譜CT是利用了X射線能譜信息的CT成像方式，它的目的是利用不同能譜下物質衰減系數的差別，在成像結果中消除或減小能量的影響，并獲得材料分辨能力。目前，能譜CT領域最常見的雙能CT系統已經在醫療診斷，危險物檢測等領域取得了較傳統CT更好的實用效果。隨著光子計數探測器的逐漸發展成熟，能譜CT在硬件上也有了更好的實現方式，具有很大應用前景。傳統的能譜CT重建方法包括前處理、后處理、直接迭代等方式，這些方法存在硬件標定和物理建模方法復雜，迭代計算量過大等局限性。

發明內容

針對現有技術中的一個或多個問題，提出了一種基于神經網絡的三維多能譜CT圖像重建方法，可應用于無損檢測、醫療診斷、安檢等領域的能譜CT成像。

根據本公開的一個方面，提出了一種基于神經網絡的三維多能譜CT重建方法，包括步驟：對被檢查對象進行三維多能譜CT掃描，得到多能譜掃描下的三維投影數據；利用第一卷積神經網絡對多能譜掃描下的三維投影數據進行處理，得到一個或多個指定能量的虛擬單能掃描下的三維投影數據；利用第二卷積神經網絡對一個或多個指定能量的虛擬單能掃描下的三維投影數據進行處理，對三維體得到每層獨立的二維投影數據，其中，第二卷積神經網絡包括多個卷積層；以及對每層的二維投影數據進行等效于二維解析重建的投影域到圖像域轉換算子操作，按層得到重建的圖像，形成三維體圖像。

根據本公開的另一方面，提出了一種基于神經網絡的三維多能譜CT圖像重建設備，包括：CT掃描裝置，對被檢查對象進行三維多能譜CT掃描，得到多能譜掃描下的三維投影數據；處理器，配置為：利用第一卷積神經網絡對多能譜掃描下的三維投影數據進行處理，得到一個或多個指定能量的虛擬單能掃描下的三維投影數據；利用第二卷積神經網絡對一個或多個指定能量的虛擬單能掃描下的三維投影數據進行處理，對三維體得到每層獨立的二維投影數據，其中，第二卷積神經網絡包括多個卷積層；以及對每層的二維投影數據進行等效于二維解析重建的投影域到圖像域轉換算子操作，按層得到重建的圖像，形成三維體圖像。