[發明專利]X射線分層掃描成像用的板狀物圖像迭代重建方法和裝置

有效

• 申請號: 202011211747.3
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112308940B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 趙樹森;趙星
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06T5/00
• 代理公司: 北京匯智勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11346
• 代理人: 石輝;趙立軍

1.一種X射線分層掃描成像用的板狀物圖像迭代重建方法，其特征在于，包括：

步驟1，輸入變量：板狀物的CL掃描數據p和CL掃描幾何參數集G，其中，CL掃描幾何參數集G包括轉臺中心到探測器中心的距離、射線源到轉臺中心的距離、探測器單元個數、探測器單元尺寸、掃描角度數、轉臺中心和探測器中心的連線與水平方向的夾角、射線源和探測器中心的連線與水平方向的夾角；

步驟2，設置圖像u^(k)的初始估計值、以及迭代終止閾值ε和/或迭代次數上限N；

步驟3，迭代處理圖像u^(k)，利用板狀物的CL掃描數據p，通過與掃描幾何參數集G相關的圖像重建算子R_G更新圖像u^(k)，得到第一更新圖像u^(k+1/4)＝R_G(u^(k)，p)；

步驟4，利用保邊濾波模型P₁對第一更新圖像u^(k+1/4)逐層進行處理，降低其中的噪聲并弱化圖像中由于邊界信息擴散造成的偽影，得到第二更新圖像u^(k+2/4)＝P₁(u^(k+1/4))；

步驟5，采用約束圖像梯度稀疏性模型P₂對第二更新圖像u^(k+2/4)逐層進行梯度域稀疏性約束，得到第三更新圖像u^(k+3/4)＝P₂(u^(k+2/4))，其中，P₂由下式(3)提供的最優化模型所定義：

其中，表示圖像u的梯度，||·||₀表示l₀范數，||·||₂表示l₂范數，λ₂表示用于平衡和之間關系的參數；

步驟6，對第三更新圖像u^(k+3/4)沿板狀物的層間方向進行一維中值濾波，得到u^(k+1)；

步驟7，判斷||u^(k+1)-u^(k)||≤ε或迭代次數是否達到上限N，若不滿足，轉至步驟3；若滿足，則終止迭代，X射線分層掃描成像用的板狀物圖像迭代重建方法結束；

P₁由下式(1)提供的最優化模型定義：

其中，和分別表示第一更新圖像u^(k+1/4)沿x方向和沿y方向的梯度，σ表示用于控制優化模型保邊界的強度的標量，λ₁表示用于平衡和之間關系的參數，||·||₁表示l₁范數。

2.如權利要求1所述的X射線分層掃描成像用的板狀物圖像迭代重建方法，其特征在于，步驟2中，k＝0，初始估計圖像u^(k)＝0。

3.如權利要求1所述的X射線分層掃描成像用的板狀物圖像迭代重建方法，其特征在于，射線源到轉臺中心的距離為49.89mm，轉臺中心到探測器中心的距離為303.56mm，探測器為面陣探測器，長寬均由650個探測器單元組成，每個探測器單元的尺寸為0.2mm，轉臺中心和探測器中心的連線與水平方向的夾角為35°，射線源和探測器中心的連線與水平方向的夾角為31°，實驗時轉臺旋轉360度共采集450個投影數據。