[發明專利]基于截斷數據外推網絡的CT局部重建方法

在審

• 申請號: 202011351607.6
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112509089A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 韓玉;杜雨盈;劉競夫;朱林林;席曉琦;李磊;閆鑌;劉夢楠
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊信息工程大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 陳勇

1.基于截斷數據外推網絡的CT局部重建方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟1：基于投影圖像特征，制作匹配的訓練樣本數據集；

步驟2：基于投影圖像特點，計算截斷數據外推網絡損失；

步驟3：利用截斷數據外推網絡損失作為約束對截斷數據外推網絡的構建進行優化、并通過訓練樣本數據集對截斷數據外推網絡進行訓練；

對特征圖進行融合完成對截斷區域信息的補全，獲得修補后的投影正弦圖；

步驟4：對截斷數據外推網絡補全后的投影正弦圖進行FBP重建。

2.根據權利要求1所述的基于截斷數據外推網絡的CT局部重建方法，其特征在于，所述步驟1具體包括：

步驟1.1：獲取N張同類物體的不同角度的完整CT圖像、并對N張所述完整CT圖像分別進行隨機像素的上下截斷處理，得到N張與完整CT圖像對應的截斷圖像；

步驟1.2：將截斷圖像的被截斷部分投影數據置零，獲得截斷圖像的投影正弦圖，同時獲得完整CT圖像的投影正弦圖；

步驟1.3：構建完整CT圖像的投影正弦圖與截斷圖像的投影正弦圖一一對應的圖像對、并將所述圖像對整合建立訓練樣本數據集。

3.根據權利要求2所述的基于截斷數據外推網絡的CT局部重建方法，其特征在于，所述步驟2具體包括：

在截斷處理區域將L2損失函數作為外推網絡的損失約束條件，按照公式(1)進行截斷數據外推網絡損失計算：

其中f和分別代表截斷圖像的投影正弦圖和完整CT圖像的投影正弦圖，M是截斷后有效數據，表示逐元素乘法，(x，θ)表示正弦圖中的像素位置，x表示探測器元件位置，θ表示投影角度，Loss代表截斷數據外推網絡損失。

4.根據權利要求3所述的基于截斷數據外推網絡的CT局部重建方法，其特征在于，所述步驟3具體包括：

步驟3.1基于公式(1)約束條件，對應調整截斷數據外推網絡的層數設置和模塊組成，進行截斷數據外推網絡結構優化；

步驟3.2：將訓練樣本數據集上傳截斷數據外推網絡，利用訓練樣本數據集進行網絡的訓練，通過深度學習完善截斷數據外推網絡；

步驟3.3：獲取待重建的截斷圖像投影正弦圖，并將其輸入截斷數據外推網絡進行數據外推，通過截斷數據補全得到補全投影正弦圖。

5.根據權利要求4所述的基于截斷數據外推網絡的CT局部重建方法，其特征在于，步驟3.1中所述層數設置包括將原始的池化層替換為步長為2的卷積操作來進行數據降維處理。

6.根據權利要求4所述的基于截斷數據外推網絡的CT局部重建方法，其特征在于，步驟3.1中所述模塊組成包括多個降維模塊及升維模塊，多個所述降維模塊及升維模塊均包含兩個卷積核大小為3×3且步長為1的卷積操作。

7.根據權利要求6所述的基于截斷數據外推網絡的CT局部重建方法，其特征在于，所述步驟3.3具體包括：

步驟3.3.1：在降維模塊中，通過步長為2，卷積核大小為3×3的卷積降維過程，實現圖像特征的提取，截斷數據外推網絡對訓練樣本數據集進行映射，通過多層次的非線性映射逐步提取非截斷區域信息對應的特征圖；

步驟3.3.2：利用Relu激活函數，通過升維模塊完成特征圖融合，對截斷區域信息進行補全，獲得補全投影正弦圖。