[發(fā)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?zhí)枺?/td> | 202011211747.3 | 申請日： | 2020-11-03 |
| 公開（公告）號： | CN112308940B | 公開（公告）日： | 2022-05-24 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 趙樹森;趙星 | 申請（專利權(quán)）人： | 首都師范大學(xué) |
| 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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11346 | 代理人： | 石輝;趙立軍 |
| 地址： | 100048 北京市海*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 射線 分層 掃描 成像 板狀物 圖像 重建 方法 裝置 | ||
本發(fā)明公開了一種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，該方法包括：步驟1，輸入變量；步驟2，設(shè)置圖像u(k)的初始值；步驟3，迭代處理估計(jì)圖像u(k)，得到第一更新圖像；步驟4，利用保邊濾波模型逐層降低第一更新圖像中的噪聲并弱化圖像中的偽影，得到第二更新圖像；步驟5，采用約束圖像梯度稀疏性模型對第二更新圖像逐層進(jìn)行梯度域稀疏性約束，得到第三更新圖像；步驟6，對第三更新圖像沿板狀物的層間方向進(jìn)行一維中值濾波；步驟7，判斷滿足迭代終止條件，若不滿足，轉(zhuǎn)至步驟3。本發(fā)明方法計(jì)算量小，可用較少的迭代次數(shù)重建出高質(zhì)量的板狀物體圖像，能提高CL系統(tǒng)的板狀物圖像重建速度，提高CL系統(tǒng)的實(shí)用性。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及X射線CL成像技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種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。
背景技術(shù)
在工業(yè)應(yīng)用中，常常需要對厚度較薄，而長、寬尺寸比厚度大的多的板狀物體進(jìn)行計(jì)算機(jī)斷層成像(CT)檢測，這些板狀物包括各類芯片、印刷電路板(PCB)、板狀化石等。應(yīng)用傳統(tǒng)CT技術(shù)檢測板狀物時(shí)，為了重建高分辨率的圖像，一方面，被測物體應(yīng)盡可能靠近射線源，從而使被測物體在探測器上獲得足夠大的放大比，此時(shí)由于掃描環(huán)境的限制，探測器通常僅能采集到有限角度的投影數(shù)據(jù)。另一方面，通常采用微焦點(diǎn)或納米焦點(diǎn)射線源掃描板狀物，這類射線源發(fā)射功率有限，X射線可能穿不透板狀物的長邊，或者僅有少部分光子穿透板狀物的長邊，這時(shí)由于探測器光子計(jì)數(shù)率低導(dǎo)致投影數(shù)據(jù)中的噪聲水平相對提高。傳統(tǒng)CT重建模型(ART,SART等)用有限角度的投影數(shù)據(jù)重建出的圖像存在嚴(yán)重的有限角偽影。因此，傳統(tǒng)CT掃描模式難以滿足板狀物檢測的要求。X射線計(jì)算機(jī)分層掃描成像系統(tǒng)(Computed Laminography，CL)在掃描板狀物時(shí)能夠提供更多角度的掃描數(shù)據(jù)以及更大的放大比，且更易穿透板狀物，是板狀物成像的有效手段。
CL成像為不完全投影數(shù)據(jù)成像問題。CL掃描系統(tǒng)得到的板狀物的投影數(shù)據(jù)采用傳統(tǒng)的CT圖像重建模型(如ART、SART、FDK等)重建，得到的重建圖像存在嚴(yán)重的偽影，該偽影表現(xiàn)為層間信息混疊，降低了圖像的層間分辨率。現(xiàn)有的CL重建模型，計(jì)算量大且不能很好地消除CL重建圖像的層間混疊現(xiàn)象，限制了CL掃描系統(tǒng)的實(shí)用性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種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來克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷中的至少一個(gè)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種X射線分層掃描成像用的板狀物圖像迭代重建方法，該方法包括：
步驟1，輸入變量：板狀物的CL掃描數(shù)據(jù)p和CL掃描幾何參數(shù)集G，其中，CL掃描幾何參數(shù)集G包括轉(zhuǎn)臺中心到探測器中心的距離、射線源到轉(zhuǎn)臺中心的距離、探測器單元個(gè)數(shù)、探測器單元尺寸、掃描角度數(shù)、轉(zhuǎn)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(shè)置圖像u(k)的初始值、以及迭代終止閾值ε和/或迭代次數(shù)上限N；
步驟3，迭代處理估計(jì)圖像u(k)，利用板狀物的CL掃描數(shù)據(jù)p，通過與掃描幾何參數(shù)集G相關(guān)的圖像重建算子RG更新圖像u(k)，得到第一更新圖像u(k+1/4)＝RG(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(jìn)行處理，降低其中的噪聲并弱化圖像中由于邊界信息擴(kuò)散造成的偽影，得到第二更新圖像u(k+2/4)＝P1(u(k+1/4))；
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