一種基于錐束x光fdk算法的混合插值方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于錐束X光FDK算法的混合插值方法，包括以下步驟：（1）獲取錐束X光CT投影數(shù)據(jù)；（2）對投影數(shù)據(jù)進行濾波；（3）通過插值法估計投影地址的投影值進行FDK算法反投影重建。本發(fā)明在投影數(shù)據(jù)跳變劇烈的區(qū)域重建圖像邊緣清晰，平均梯度值大于雙線性插值法，能很好地保留重建圖像的邊緣細節(jié)。另外，本發(fā)明在投影數(shù)據(jù)平緩變化區(qū)域重建圖像平滑，均方誤差都小于最近鄰插值法和雙線性插值法，同時能較好地抑制噪聲。
【專利說明】一種基于錐束X光FDK算法的混合插值方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像重建的【技術領域】，特別涉及一種基于錐束X光FDK算法的混合插值方法。
【背景技術】
[0002]X射線CT (Computed Tomography計算機斷層攝影術)具有穿透力強、無損、三維可視化等優(yōu)點而廣泛應用于工業(yè)無損檢測、醫(yī)學影像診斷等領域。其中錐束X光CT具有輻射利用率、掃描速度、圖像分辨率等方面的優(yōu)勢，是CT技術的研究方向和研究熱點。錐束CT重建算法包括解析法和迭代法。迭代法的優(yōu)點是抑制噪聲，缺點是計算量大，速度慢。相對于迭代法，解析法重建速度快，所需數(shù)據(jù)存儲空間小。由于錐束CT的數(shù)據(jù)量較大，解析法比迭代法在錐束CT中的應用更為廣泛。解析法又分為精確重建法和近似重建法，其中錐束FDK算法是最成功的近似重建算法。
[0003]錐束FDK算法是由Feldkamp、Davis和Kress三人于1984年提出的一種基于圓軌道掃描的濾波反投影近似重建算法，是經(jīng)典的錐束重建算法之一。對于小錐角情況，能夠重建出較好的斷層圖像，同時由于算法結構簡單、機械運動簡單、執(zhí)行效率高，錐束FDK算法一直是實際應用中的主流。
[0004]插值是錐束FDK算法重建過程中非常重要的一步，它直接影響到重建圖像的質量。在錐束FDK算法的反投影過程中，由于數(shù)據(jù)的離散性，會出現(xiàn)象素的投影地址“對不準”的現(xiàn)象，也就是說在找某個投影地址的投影值時，不可能剛好對準采樣點，因此一般需要通過插值法來估計此投影地址的投影值。常用的插值方法有最近鄰插值法、雙線性插值法、雙三次插值?？紤]到重建速度，在實際中通常采用最近鄰插值法、雙線性插值法。最近鄰插值法是圖像插值中最簡單的一種插值方法，它取距離投影點最近鄰點的投影值作為該點的灰度值。這種算法插值效果較差，會使重建圖像出現(xiàn)明顯的鋸齒。但它是一種非線性插值方法，具有高通濾波特性，能夠很好地保留重建圖像的邊緣。雙線性插值法用投影點的兩個相鄰點的投影值加權內(nèi)插作為該點的灰度值。雙線性插值考慮到投影點的相鄰點對它的影響，能有效地克服最近鄰插值的不足，因此可以得到較滿意的插值效果，該方法具有平滑功能。但是雙線性插值法是一種低通濾波器，會使圖像中的高頻邊緣細節(jié)成分丟失，造成插值后圖像的邊緣模糊。針對雙線性插值法出現(xiàn)邊緣模糊和最近鄰插值法出現(xiàn)鋸齒的現(xiàn)象，就必須發(fā)明新的方法，以提高錐束X光CT重建圖像質量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種基于錐束X光FDK算法的混合插值法。
[0006]本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn):
[0007]一種基于錐束X光FDK算法的混合插值方法，包括以下步驟:
[0008]( I)獲取錐束X光CT投影數(shù)據(jù)；[0009]( 2 )對投影數(shù)據(jù)進行濾波；
[0010](3)通過插值法估計投影地址的投影值進行FDK算法反投影重建。
[0011 ] 步驟(1)中，獲取錐束X光CT投影數(shù)據(jù)的具體步驟為:錐束X光束沿著圓形掃描軌跡每隔一個角度，采集一個投影數(shù)據(jù)，一共獲取360個采樣數(shù)據(jù)。
[0012]步驟(2)中，對投影數(shù)據(jù)進行濾波時，當投影數(shù)據(jù)無噪聲或者噪聲較少時，選擇R-L濾波器；當投影數(shù)據(jù)有噪聲時，選擇S-L濾波器。
[0013]進一步的，R-L濾波器進行濾波的具體方法:
[0014]R-L濾波器表達式為:
[0015]
【權利要求】
1.一種基于錐束X光FDK算法的混合插值方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)獲取錐束X光CT投影數(shù)據(jù)； (2)對投影數(shù)據(jù)進行濾波； (3)通過插值法估計投影地址的投影值進行FDK算法反投影重建。
2.根據(jù)權利要求1所述一種基于錐束X光FDK算法的混合插值方法，其特征在于，步驟(I)中，獲取錐束X光CT投影數(shù)據(jù)的具體步驟為:錐束X光束沿著圓形掃描軌跡每隔一個角度，采集一個投影數(shù)據(jù)，一共獲取360個采樣數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權利要求1所述一種基于錐束X光FDK算法的混合插值方法，其特征在于，步驟(2)中，對投影數(shù)據(jù)進行濾波時，當投影數(shù)據(jù)無噪聲或者噪聲較少時，選擇R-L濾波器；當投影數(shù)據(jù)有噪聲時，選擇S-L濾波器。
4.根據(jù)權利要求3所述一種基于錐束X光FDK算法的混合插值方法，其特征在于，R-L濾波器進行濾波的具體方法: R-L濾波器表達式為:
5.根據(jù)權利要求3所述一種基于錐束X光FDK算法的混合插值方法，其特征在于，S-L濾波器進行濾波的具體方法:



一2 S-L 濾波器表達式為:hs..1.(nd)~ ^n^-l) n=0，士 L 土 2’ 土3……； 用S-L濾波器對步驟(1)采集得到的數(shù)據(jù)進行逐行濾波，其中，采樣點s=nd，采樣間隔d=l。
6.根據(jù)權利要求1所述一種基于錐束X光FDK算法的混合插值方法，其特征在于，步驟(3)中，具體的重建過程為: (3-1)設定經(jīng)過濾波處理后的投影數(shù)據(jù)某投影點浮點坐標為(i+u，j+v)，其中i，j是浮點坐標的整數(shù)部分，u和V為浮點坐標的小數(shù)部分，OS u，V < 1，分別用最近鄰插值法和雙線性插插值法計算浮點坐標為(i+u，j+v)投影點的插值，二者的插值結果分別用fi(i+u, j+v)和 f2 (i+u, j+v)表示； (3-2)計算投影點周圍四個相鄰投影點匕(1，1)(1^=1，2，3，4)的灰度值方差δ ；
【文檔編號】G06T11/00GK103489205SQ201310441865
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權日:2013年9月25日
【發(fā)明者】高紅霞, 梁劍平, 胡躍明 申請人:華南理工大學