【技術(shù)領(lǐng)域】

本申請涉及圖像降噪，尤其涉及一種應(yīng)用于計算機斷層掃描領(lǐng)域正則化統(tǒng)計圖像重建的圖像降噪的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

計算機斷層掃描(computedtomography，ct)是一種通過計算機處理將從不同角度拍攝的x射線圖像進行組合，生成橫截面圖像的技術(shù)。ct技術(shù)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療診斷。在ct掃描過程中，重建的圖像中會出現(xiàn)噪音。均勻區(qū)域的噪音可以通過執(zhí)行圖像降噪，比如邊緣保留正則化，減少或降低。然而，邊緣保留正則化可能無法降低均勻區(qū)域之間的邊界上的噪音，這使得平滑表面之間的邊界區(qū)域變得粗糙。因此，需要一種系統(tǒng)與方法來減少重建圖像邊界處的噪音。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種有效降低重建圖像噪音的方法。

為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種圖像降噪方法，包括獲取第一圖像數(shù)據(jù)；確定第一圖像數(shù)據(jù)的約束或者梯度；基于該約束或者梯度確定第一圖像數(shù)據(jù)的正則化參數(shù)；基于該正則化參數(shù)和第一圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生第二圖像數(shù)據(jù)；基于該第二圖像數(shù)據(jù)確定正則化圖像。在本發(fā)明中，該一個或多個處理設(shè)備的任務(wù)上限與該一個或多個處理設(shè)備的容量相關(guān)。

在本發(fā)明中，獲取第一圖像數(shù)據(jù)包括使用邊緣保留正則化的統(tǒng)計重建算法來重建原始投影數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明中，該第一圖像數(shù)據(jù)的約束基于一個正則項而被確定。

在本發(fā)明中，該正則項是一個矩陣，該矩陣包括與該第一圖像數(shù)據(jù)的一個或者多個像素或者體素相對應(yīng)的一個或者多個正則項元素。

在本發(fā)明中，該第一圖像數(shù)據(jù)的梯度基于該第一圖像數(shù)據(jù)的灰度值而被確定。

在本發(fā)明中，該梯度是一個矩陣，該矩陣包括與該第一圖像數(shù)據(jù)的一個或者多個像素或者體素相對應(yīng)的一個或多個梯度值。

在本發(fā)明中，基于正則化參數(shù)生成該第二圖像數(shù)據(jù)包括在多次迭代中對該第一圖像數(shù)據(jù)進行正則化，在每一次迭代過程中：確定上一次迭代過程中生成的圖像數(shù)據(jù)的約束或梯度；基于該約束或梯度，更新該正則化參數(shù)；以及基于該正則化參數(shù)和該像數(shù)據(jù)，修正上一次迭代過程中獲得的圖像數(shù)據(jù)。

一個圖像降噪系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個處理器和存儲器，其特征在于，該系統(tǒng)包括：一個圖像生成模塊，被配置為獲取第一圖像數(shù)據(jù)；一個正則化單元，被配置為確定該第一圖像數(shù)據(jù)的一個約束或一個梯度，并基于該約束或梯度，確定該第一圖像數(shù)據(jù)的一個正則化參數(shù)；和一個圖像重建單元，被配置為基于該正則化參數(shù)重建第二圖像數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明中，該圖像生成模塊進一步被配置為使用邊緣保留正則化的統(tǒng)計重建算法來重建原始投影數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明中，該圖像生成模塊進一步被配置為在多次迭代中對該第一圖像數(shù)據(jù)進行正則化，在每一次迭代過程中：確定上一次迭代過程中生成的圖像數(shù)據(jù)的約束或梯度；基于該約束或所述梯度，更新該正則化參數(shù)；以及基于該正則化參數(shù)和該圖像數(shù)據(jù)，修正該上一次迭代過程中獲得的圖像數(shù)據(jù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)如下：

一、有效降低重建圖像中組織、器官邊緣或兩個或多個組織、器官交界處邊界上的噪音；

二、提高圖像質(zhì)量。

【附圖說明】

圖1a和圖1b是根據(jù)本申請的一些實施例所示的一個ct系統(tǒng)的示意圖。

圖2是根據(jù)本申請的一些實施例所示的一個計算設(shè)備的示例性硬件和/或軟件組成的示意圖。

圖3是根據(jù)本申請的一些實施例所示的一個移動設(shè)備的示例性硬件和/或軟件組成的示意圖。

圖4是根據(jù)本申請的一些實施例所示的一個示例性處理引擎的框圖。

圖5是根據(jù)本申請的一些實施例所示的一個示例性處理模塊的框圖。

圖6是根據(jù)本申請的一些實施例所示的處理圖像或者圖像數(shù)據(jù)的方法的示例性流程的流程圖。

圖7是根據(jù)本申請的一些實施例所示的一個示例性正則化單元的框圖。

圖8a至8c所示為根據(jù)本申請一些實施例所示的確定正則化參數(shù)的示例性流程的流程圖。

圖9a是根據(jù)本申請的一些實施例所示的通過邊緣保留正則化方法重建的一個示例性ct圖像；和

圖9b是根據(jù)本申請實施例所示的基于正則化參數(shù)執(zhí)行正則化操作重建獲得的一個示例性ct圖像。

【具體實施方式】

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的具體實施方式做詳細(xì)的說明。

本發(fā)明所涉及的圖像降噪系統(tǒng)，不僅可以用于醫(yī)學(xué)成像，如疾病的診斷和研究等，還可用于工業(yè)、計算機等多個領(lǐng)域。在一些實施例中，所述成像系統(tǒng)可以是計算機斷層掃描(computedtomography，ct)系統(tǒng)、發(fā)射計算機斷層掃描(emissioncomputedtomography，ect)系統(tǒng)、磁共振成像(magneticresonanceimaging，mri)系統(tǒng)、超聲波(ultrasound，us)系統(tǒng)、x射線成像系統(tǒng)、正電子發(fā)射斷層掃描(positronemissiontomography，pet)系統(tǒng)等，或其任意，或其任意組合。

本申請描述了一種ct圖像重建的系統(tǒng)及方法。所述系統(tǒng)可以基于統(tǒng)計圖像重建算法重建ct圖像。所述統(tǒng)計圖像重建算法可以包括一個正則化參數(shù)，所述正則化參數(shù)可以被用于統(tǒng)計圖像重建時減少噪音或者偽影。

下面的描述是為了幫助更好的理解ct圖像重建方法和/或系統(tǒng)。本申請中的“圖像”可以指2d圖像、3d圖像、4d圖像，和/或任何相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)(例如，ct數(shù)據(jù)，與ct數(shù)據(jù)對應(yīng)的投影數(shù)據(jù))。這并非限定本申請的范圍。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，可以在本申請的指導(dǎo)下做出一定數(shù)量的變例、變更和/或修改。諸如此類的變例、變更和/或修改，均在本申請的保護范圍之內(nèi)。

圖1a和1b是根據(jù)本申請的一些實施例所示的一個示例性ct系統(tǒng)100的示意圖。如圖所示，ct系統(tǒng)100可以包括ct掃描儀110、網(wǎng)絡(luò)120、一個或者多個終端130、處理引擎140和數(shù)據(jù)庫150。

ct掃描儀110可以包括機架111、探測器112、探測區(qū)域113、掃描臺114和放射性掃描源115。機架111可以支撐探測器112和放射性掃描源115。物體可以被放置在掃描臺114上進行掃描。放射性掃描源115可以向物體發(fā)射放射性射線。探測器112可以探測從探測區(qū)域113處發(fā)射出來的放射事件(比如，伽馬光子)。在一些實施例中，探測器112可以包括一個或者多個探測單元。所述探測單元可以包括一個閃爍探測器(比如，碘化銫探測器)、氣體探測器等。探測單元可以是和/或包括單列探測器和/或多列探測器。

網(wǎng)絡(luò)120可以包括可以為ct系統(tǒng)100提供信息和/或數(shù)據(jù)交換的任意合適的網(wǎng)絡(luò)。在一些實施例中，ct系統(tǒng)100的一個或者多個組件(比如，ct掃描儀110、終端130、處理引擎140、數(shù)據(jù)庫150等)可以通過網(wǎng)絡(luò)120與ct系統(tǒng)100的一個或者多個其他組件進行信息和/或數(shù)據(jù)的通信。例如，處理引擎140可以通過網(wǎng)絡(luò)120從ct掃描儀110獲取圖像數(shù)據(jù)。又例如，處理引擎140可以通過網(wǎng)絡(luò)120從終端130獲取用戶指令。網(wǎng)絡(luò)120可以是和/或包括公用網(wǎng)絡(luò)(例如，因特網(wǎng))、專用網(wǎng)絡(luò)(例如，局域網(wǎng)(lan)、廣域網(wǎng)(wan)等)、有線網(wǎng)絡(luò)(例如，以太網(wǎng))、無線網(wǎng)絡(luò)(例如，802.11網(wǎng)絡(luò)、wifi網(wǎng)絡(luò))、蜂窩網(wǎng)絡(luò)(例如，lte網(wǎng)絡(luò))、幀中繼網(wǎng)絡(luò)、虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(“vpn”)、人造衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、電話網(wǎng)絡(luò)、路由器、集線器、服務(wù)器計算機，和/或其任意組合。僅僅作為示例，網(wǎng)絡(luò)120可以包括有線電視網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)、光纖網(wǎng)絡(luò)、通訊網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、城域網(wǎng)(man)、公用電話交換網(wǎng)絡(luò)、藍牙網(wǎng)絡(luò)、zigbee網(wǎng)絡(luò)、近場通訊(nfc)網(wǎng)絡(luò)等，或其任意組合。在一些實施例中，網(wǎng)絡(luò)120可以包括一個或者多個網(wǎng)絡(luò)接入點，例如，網(wǎng)絡(luò)120可以包括有線或無線接入點，如基站或網(wǎng)絡(luò)交換點。通過所述接入點，ct系統(tǒng)100的一個或多個組件可以與網(wǎng)絡(luò)120連接，并通過網(wǎng)絡(luò)接入點交換數(shù)據(jù)或信息。

終端130可以包括移動設(shè)備131、平板電腦132、手提電腦133等，或其任意組合。在一些實施例中，移動設(shè)備131可以包括智能家居設(shè)備、可穿戴設(shè)備、手持設(shè)備、虛擬現(xiàn)實設(shè)備、現(xiàn)實增強設(shè)備等，或其任意，或其任意組合。在一些實施例中，智能家居設(shè)備可以包括智能照明設(shè)備、智能電子裝置控制設(shè)備、智能監(jiān)控設(shè)備、智能電視機、智能攝像機、對講機等，或其任意組合。在一些實施例中，可穿戴設(shè)備可以包括手鐲、鞋襪、眼鏡、頭盔、手表、服裝、背包、智能配件等，或其任意組合。在一些實施例中，手持設(shè)備可以包括移動手機、個人數(shù)碼助理、游戲設(shè)備、導(dǎo)航設(shè)備、pos設(shè)備、筆記本電腦、平板電腦、臺式電腦等，或其任意組合。在一些實施例中，虛擬現(xiàn)實設(shè)備和/或現(xiàn)實增強設(shè)備可以包括虛擬現(xiàn)實頭盔、虛擬現(xiàn)實眼鏡、虛擬現(xiàn)實眼罩、現(xiàn)實增強頭盔、現(xiàn)實增強眼鏡、現(xiàn)實增強眼罩等，或其任意組合。例如，虛擬現(xiàn)實設(shè)備和/或現(xiàn)實增強設(shè)備可以包括googleglass、oculusrift、hololens、gearvr等。在一些實施例中，終端130可以是處理引擎140的一部分。

處理引擎140可以處理來自于ct掃描儀110、終端130和/或數(shù)據(jù)庫150的數(shù)據(jù)和/或信息。例如，處理引擎140可以處理圖像數(shù)據(jù)以及確定可以用來修改圖像數(shù)據(jù)的正則項。在一些實施例中，處理引擎140可以是電腦、用戶控制臺、單個服務(wù)器或服務(wù)器組等。服務(wù)器組可以集中起來或者分散開來。在一些實施例中，處理引擎140可以是本地的，也可以是遠(yuǎn)程的。例如，處理引擎140可以通過網(wǎng)絡(luò)120訪問存儲在ct掃描儀110、終端130和/或數(shù)據(jù)庫150中的信息和/或數(shù)據(jù)。又例如，處理引擎140可以直接與ct掃描儀110、終端130和/或數(shù)據(jù)庫150連接來訪問其中存儲的數(shù)據(jù)和/或數(shù)據(jù)。在一些實施例中，處理引擎140在云計算平臺上執(zhí)行。僅僅舉例來說，云計算平臺可以包括私有云、公用云、混合云、社區(qū)云、分散云、互聯(lián)云、多重云等，或其任意組合。在一些實施例中，處理引擎140可以由如圖2所示的擁有多個部件的計算設(shè)備200執(zhí)行。

數(shù)據(jù)庫150可以用來存儲數(shù)據(jù)、指令和/或其他信息。在一些實施例中，數(shù)據(jù)庫150可以存儲從終端130和/或處理引擎140工作中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)。在一些實施例中，數(shù)據(jù)庫150可以存儲處理器可以執(zhí)行或利用的數(shù)據(jù)和/或指令來執(zhí)行本申請描述的一些示例性方法。在一些實施例中，數(shù)據(jù)庫150可以包括大容量存儲器、可移動存儲器、非易失讀寫存儲器、只讀存儲器(rom)等，或其任意組合。大容量存儲器可以包括磁盤、光盤、固態(tài)硬盤等?？梢苿哟鎯ζ骺梢园ㄩW存硬盤、軟盤、光碟、記憶卡、壓縮磁盤、磁帶等。非易失讀寫存儲器可以包括隨機存取存儲器(ram)。ram可以包括動態(tài)隨機存儲器(dram)、雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器(ddrsdram)、靜態(tài)隨機存儲器(sram)、晶閘管隨機存儲器(t-ram)、零電容隨機存儲器(z-ram)等。rom可以包括宏只讀存儲器(mrom)、可編程只讀存儲器(prom)、可擦可編程只讀存儲器(eprom)、電可擦可編程只讀存儲器(eeprom)、只讀光盤(cd-rom)和數(shù)碼影碟光盤等。在一些實施例中，數(shù)據(jù)庫150在云計算平臺上執(zhí)行。僅僅舉例來說，云計算平臺可以包括私有云、公用云、混合云、社區(qū)云、分散云、互聯(lián)云、多重云等，或其任意組合。

在一些實施例中，通過網(wǎng)絡(luò)120，數(shù)據(jù)庫150可以與ct系統(tǒng)100中的其他一個或多個組件(處理引擎140、終端130等)進行通信。ct系統(tǒng)100中的其他一個或多個組件可以通過網(wǎng)絡(luò)120訪問數(shù)據(jù)庫150中存儲的數(shù)據(jù)和/或指令。在一些實施例中，數(shù)據(jù)庫150可以直接與ct系統(tǒng)100中的一個或多個組件(如，處理引擎140、終端130等)連接或通信。在一些實施例中，數(shù)據(jù)庫150可以是處理引擎140的一部分。

圖2是根據(jù)本申請的一些實施例所示的示例性計算設(shè)備200的示例性硬件和/或軟件組成的示意圖。處理引擎140可以在示例性計算設(shè)備200上實現(xiàn)如圖2所示，計算設(shè)備200可以包括處理器210、存儲器220、輸入/輸出230和通信端口240。

處理器210可以執(zhí)行計算機指令(如程序代碼)，并執(zhí)行與本申請所描述的處理引擎140的功能。所述計算機指令可以包括，例如，程序、程式、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、規(guī)程、模塊和功能，此處所述的特殊功能。例如，處理器210可以處理來自ct掃描儀110、終端130、數(shù)據(jù)庫150和/或任何其他ct系統(tǒng)組件的數(shù)據(jù)。在一些實施例中，處理器210可以包括一個或者多個硬件處理器，比如微控制器、微處理器、精簡指令集計算機(risc)、專用集成電路(asics)、專用指令集處理器(asip)、中央處理機(cpu)、圖形處理器(gpu)、物理處理器(ppu)、單片機、數(shù)字信號處理器(dsp)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、高級精簡指令集計算機(arm)、可編程邏輯電路(pld)，任何電路或者能夠執(zhí)行一個或多個功能的處理器等中的任意組合。

僅僅作為示例，僅描述了計算設(shè)備200的一個處理器。然而，需要注意的是此處的計算設(shè)備200也可以包括多個處理器，因此由一個處理器所執(zhí)行的操作和/或方法步驟也可以由多個處理器共同或者單獨執(zhí)行。例如，如果計算設(shè)備200的處理器執(zhí)行步驟a和步驟b，可以理解的是，步驟a和步驟b也可以由計算設(shè)備200中兩個或者兩個以上的處理器共同或單獨執(zhí)行(如第一個處理器執(zhí)行步驟a，第二個處理器執(zhí)行步驟b，或者第一和第二處理器共同執(zhí)行步驟a和步驟b)。

存儲器220可以存儲來自于ct掃描儀110、終端130、數(shù)據(jù)庫150和/或其他任一ct系統(tǒng)100組件的數(shù)據(jù)和/或信息。在一些實施例中，存儲器220可以包括大容量存儲器、可移動存儲器、非易失讀寫存儲器、只讀存儲器(rom)等，或其任意組合。例如，大容量存儲器可以包括磁盤、光盤、固態(tài)硬盤等?？梢苿哟鎯ζ骺梢园ㄩW存硬盤、軟盤、光碟、記憶卡、壓縮磁盤、磁帶等。非易失讀寫存儲器可以包括隨機存取存儲器(ram)。ram可以包括動態(tài)隨機存儲器(dram)、雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器(ddrsdram)、靜態(tài)隨機存儲器(sram)、晶閘管隨機存儲器(t-ram)、零電容隨機存儲器(z-ram)等。rom可以包括宏只讀存儲器(mrom)、可編程只讀存儲器(prom)、可擦可編程只讀存儲器(eprom)、電可擦可編程只讀存儲器(eeprom)、只讀光盤(cd-rom)和數(shù)碼影碟光盤等。在一些實施例中，存儲器220可以存儲一個或者多個程序和/或指令來執(zhí)行本申請中的一些示例性方法。例如，存儲器可以存儲處理引擎140的程序來確定正則項。

輸入/輸出230可以輸入和/或輸出信號、數(shù)據(jù)和信息等。在一些實施例中，輸入/輸出230可以通過處理引擎140實現(xiàn)與用戶交互。在一些實施例中，輸入/輸出230可以包括一個輸入設(shè)備和一個輸出設(shè)備。輸入設(shè)備可以包括鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏、麥克風(fēng)等，或其任意組合。輸出設(shè)備可以包括顯示設(shè)備、揚聲器、打印機、投影儀等，或其任意組合。顯示設(shè)備可以包括液晶顯示屏(lcd)、發(fā)光二極管(led)顯示屏、平板顯示器、曲屏、電視設(shè)備、陰極射線管(crt)、觸摸屏等，或其任意組合。

通信端口240可以通過與網(wǎng)絡(luò)(如網(wǎng)絡(luò)120)連接，加速數(shù)據(jù)通信。通信端口240可以建立處理引擎140與ct掃描儀110、終端130和/或數(shù)據(jù)庫150之間的連接。所述連接可以是有線連接，也可以是無線連接，以及能夠進行數(shù)據(jù)傳輸和/或接收數(shù)據(jù)的任何其他一種或多種通信連接。所述有線連接可以包括，例如電纜線、光纜、電話線等，或其任意組合。所述無線連接可以包括，例如，藍牙、wi-fi、wimax、wlan、zigbee、移動網(wǎng)絡(luò)(如3g、4g和5g等)等，或其任意組合。在一些實施例中，通信端口240可以包括一個標(biāo)準(zhǔn)化的通信端口，比如rs232和rs485等。在一些實施例中，通信端口240可以是一個特殊設(shè)計的通信端口。例如，通信端口240可以根據(jù)醫(yī)學(xué)數(shù)字影像和通訊協(xié)議來設(shè)計。

圖3是根據(jù)本申請的一些實施例所示的一個示例性移動設(shè)備300的示例性硬件和/或軟件組成的示意圖。終端130可以在移動設(shè)備300上實現(xiàn)。如圖3所示，移動設(shè)備300可以包括一個通信平臺310、一個顯示器320、一個圖形處理器330、一個中央處理器340、一個輸入/輸出350、一個內(nèi)存和一個存儲器390。在一些實施例中，任何其他合適的組件，包括但不限于一個系統(tǒng)總線或一個控制器(未顯示)也可以包括在移動設(shè)備300中。在一些實施例中，一個操作系統(tǒng)370(如ios、android和windowsphone等)和一個或更多應(yīng)用程序380可以通過存儲器390存入內(nèi)存60，由中央處理器340執(zhí)行。應(yīng)用程序380可以包括一個瀏覽器或者任何其他合適的移動apps來接收和呈現(xiàn)與圖像處理有關(guān)的信息或其他來自處理引擎140的信息。用戶與信息流的交互可以通過輸入/輸出350實現(xiàn)，并通過網(wǎng)絡(luò)120提供給處理引擎140和/或ct系統(tǒng)100的其他組件。

為了實現(xiàn)本申請中各個模塊、單元以及它們的功能，計算機硬件平臺可以被用作一個或多個元件的硬件平臺。具有用戶界面元件的計算機可以被用來實現(xiàn)一臺個人電腦或者其他任何類型的工作站或終端設(shè)備。如果操作或編程恰當(dāng)，計算機也可以被作為服務(wù)器。

圖4是根據(jù)本申請一些實施例所示的一個示例性處理引擎140的示意圖。處理引擎140可以包括獲取模塊410、控制模塊420、存儲模塊430和處理模塊440。

獲取模塊410可以獲取ct數(shù)據(jù)。獲取模塊410可以獲取來自于探測器112的ct數(shù)據(jù)。所述ct數(shù)據(jù)與穿過物體的x射線有關(guān)。在一些實施例中，放射性掃描源115可以向物體發(fā)射x射線。所述x射線可以透過物體，并在透射過程中逐漸衰減。衰減后的x射線可以被探測器112探測到，并被傳輸?shù)将@取模塊410。在一些實施例中，獲取的ct數(shù)據(jù)可以被傳輸?shù)酱鎯δK430加以存儲。

控制模塊420可以控制獲取模塊410、存儲模塊和/或處理模塊440(例如，通過生成一個或多個控制參數(shù))的操作。例如，控制模塊420可以控制獲取模塊410獲取信號以及獲取信號的時間等。又例如，控制模塊420可以控制處理模塊440處理獲取模塊410獲得的ct數(shù)據(jù)。在一些實施例中，控制模塊420可以接收實時命令或者獲取用戶(例如，醫(yī)生)提供的一個預(yù)設(shè)指令，控制獲取模塊410和/或處理模塊440的一個或多個操作。例如，控制模塊420可以根據(jù)所述實時命令和/或所述預(yù)設(shè)指令，控制獲取模塊410和/或處理模塊440生成物體圖像。在一些實施例中，控制模塊420可以與處理引擎140中的其他一個或者多個模塊進行通信，交換信息和/或數(shù)據(jù)。

存儲模塊430可以存儲ct數(shù)據(jù)、控制參數(shù)、處理的ct數(shù)據(jù)等，或其任意組合。在一些實施例中，存儲模塊430可以存儲一個或多個程序和/或指令，所述程序和/或指令可以被處理引擎140中的處理器執(zhí)行，用以實施本申請中的示例性方法。例如，存儲模塊430可以存儲程序和/或指令，所述程序和/或指令可以被處理引擎140的處理器執(zhí)行，用以獲取ct數(shù)據(jù)，基于ct數(shù)據(jù)重建ct圖像，和/或呈現(xiàn)任何中間結(jié)果或結(jié)果圖像。

處理模塊440可以處理由處理引擎140中的各個模塊提供的信息。處理模塊440可以處理由獲取模塊410獲得的ct數(shù)據(jù)，也可以處理由存儲模塊430存儲的ct數(shù)據(jù)等。在一些實施例中，處理模塊440可以基于重建算法對ct數(shù)據(jù)進行重建，生成ct圖像，生成包括一個或多個ct圖像和/或其他相關(guān)信息的報告，和/或執(zhí)行本申請的各實施例所描述的圖像重建的任何其他功能。所述重建算法包括迭代重建算法(如統(tǒng)計重建算法)、傅里葉切片定理算法、濾波反投影算法、扇束重建算法、分析重建算法等，或其任意組合。例如，處理模塊440可以確定ct數(shù)據(jù)的正則項和/或正則化參數(shù)，并基于所述正則項和/或正則化參數(shù)重建ct圖像。

在一些實施例中，如圖4所示的一個或者多個模塊可以由圖1a和1b中所示的示例性ct系統(tǒng)或其組件實現(xiàn)。例如，獲取模塊410、控制模塊420、存儲模塊430和/或處理模塊440可以集成到一個控制臺上(未示出)。通過所述控制臺，用戶可以設(shè)置掃描物體的參數(shù)、控制圖像處理、控制圖像重建的參數(shù)和觀察重建的圖像等。在一些實施例中，所述控制臺可以由處理引擎140和/或終端130實現(xiàn)。

圖5是根據(jù)本申請一些實施例所示的一個示例性處理模塊440的示意圖。處理模塊440可以包括圖像生成單元510、正則化單元520、修改單元530和存儲單元540。處理模塊440可以由不同部件或組件(如圖2所示的計算設(shè)備200的處理器210)實現(xiàn)。

圖像生成單元510可以生成或者更新圖像數(shù)據(jù)(或與所述圖像數(shù)據(jù)相對應(yīng)的一個圖像)。值得注意的是，此處所用的術(shù)語“圖像”、“圖像數(shù)據(jù)”可以被交叉使用。所述圖像數(shù)據(jù)可以包括2d圖像數(shù)據(jù)、3d圖像數(shù)據(jù)、4d圖像數(shù)據(jù)等，或其任意組合。與圖像數(shù)據(jù)相對應(yīng)的圖像可以包括2d圖像、3d圖像、4d圖像等，或其任意組合。例如，圖像生成單元510可以生成3d圖像數(shù)據(jù)或者與3d圖像數(shù)據(jù)相對應(yīng)的3d圖像。圖像生成單元510可以基于一個或者多個重建操作生成或者更新圖像數(shù)據(jù)(或者與圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的圖像)。所述重建操作可以包括統(tǒng)計重建、濾波反投影、基于全變差的圖像重建、迭代重建和分析重建等中的一個或者多個組合。在一些實施例中，圖像數(shù)據(jù)或者圖像可以被傳輸?shù)秸齽t化單元520和/或修改單元530來進一步進行處理或者被傳輸?shù)酱鎯卧?40或者任何本申請中用于存儲數(shù)據(jù)的存儲設(shè)備。

正則化單元520可以確定正則項和/或正則化參數(shù)。所述正則項可以是一個在圖像重建過程中對圖像數(shù)據(jù)進行正則化的項。例如，在圖像重建過程中，基于所述正則項對圖像中的某一組織表面進行平滑。在一些實施例中，正則化單元520可以基于圖像數(shù)據(jù)的全變差確定正則項。所述正則化參數(shù)可以指一個用來控制正則項強度的參數(shù)。在一些實施例中，所述正則項和/或正則化參數(shù)可以基于ct系統(tǒng)100的默認(rèn)設(shè)置而生成。例如，正則化參數(shù)可以是一個常數(shù)(例如，0和1之間的小數(shù))。在一些實施例中，所述正則項和/或正則化參數(shù)可以基于不同的情形進行調(diào)節(jié)。僅僅作為示例，正則化參數(shù)的一個默認(rèn)值或一個參考值可以由處理引擎140提供，并基于特定的正則化參數(shù)的使用場景進行調(diào)節(jié)。

修改單元530可以基于正則項和/或正則化參數(shù)來修改圖像或者圖像數(shù)據(jù)。待修改的圖像或者圖像數(shù)據(jù)可以從圖像生成單元510、存儲單元540或者本申請所披露的任何存儲設(shè)備中獲取。修改單元530可以基于所述正則項和/或正則化參數(shù)來修改所述圖像數(shù)據(jù)。在一些實施例中，修改單元530可以進一步提供一個用戶界面(未示出)。例如，所述用戶界面可以在終端130上。用戶(如醫(yī)生)可以通過所述用戶界面輸入一個或者多個參數(shù)，以調(diào)節(jié)圖像或者圖像數(shù)據(jù)。例如，用戶可以放大或者縮小圖像。又比如，用戶可以修改圖像的對比度。再比如，用戶可以初始化或者終止圖像降噪操作。

存儲單元540可以存儲圖像或者圖像數(shù)據(jù)、正則項、正則化參數(shù)、修改后的圖像數(shù)據(jù)等，或其任意組合。存儲的格式可以包括文本、圖像、音頻、代碼等，或其任意組合。在一些實施例中，所述圖像可以是壓縮的形式，比如bmp、jpeg、tiff、gif、png、exif等。在一些實施例中，所述圖像可以以一種或者多種其他合適的方式加以存儲。例如，所述圖像可以通過醫(yī)學(xué)數(shù)字影像和通訊(dicom)協(xié)議加以存儲。

存儲單元540可以指一個系統(tǒng)存儲器(如磁盤)，所述系統(tǒng)存儲器可以是作為一個整體(即，基本無法移動)，或者一個與所述系統(tǒng)通過，例如，一個端口(如usb端口，火線端口等)，一個驅(qū)動器，進行連接的存儲器。存儲單元540可以包括，比如，硬盤、軟盤、隨機存取存儲器(ram)、動態(tài)隨機存取存儲器(dram)、靜態(tài)隨機存取存儲器(sram)、磁泡存儲器等，薄膜存儲器，相變存儲器，閃存，或其任意組合。存儲單元540可以與處理引擎140中一個或者多個組件連接或者通信。在一些實施例中，存儲單元540可以通過網(wǎng)絡(luò)與一個或者多個虛擬的存儲源(如云存儲器等)進行連接。

值得注意的是，以上關(guān)于處理模塊的描述僅僅只是為了便于說明，但不限制本申請披露的范圍。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來講，在了解本申請發(fā)明內(nèi)容與原理后，可以對本申請進行各種修改和改變。但是，該類修改和改變?nèi)匀粚儆诒旧暾垖嵤├木窈头秶?。例如，處理模塊440中的一個或者多個單元各自可以包括一個獨立的存儲模塊(未顯示)。又比如，任何兩個或者兩個以上單元可以結(jié)合為一個獨立的單元，用于執(zhí)行多個功能。又例如，存儲單元540可以不是必需的，處理模塊440可以和處理引擎140共享存儲模塊430。再例如，任何這些單元中的一個可以被分割成兩個或者兩個以上的子單元。

圖6是根據(jù)本申請的一些實施例所示的處理圖像或者圖像數(shù)據(jù)的方法600的示例性流程圖。

步驟602可以包括獲取投影數(shù)據(jù)。所述投影數(shù)據(jù)可以通過圖像生成單元510獲取。所述投影數(shù)據(jù)可以指與投影到一個特定的投影平面的圖像或者圖像數(shù)據(jù)相對應(yīng)的二維數(shù)據(jù)。比如，所述投影數(shù)據(jù)可以基于一個投影矩陣而確定。所述投影矩陣可以是處理引擎140的默認(rèn)設(shè)置的一部分，或者可以由用戶(如醫(yī)生)進行調(diào)節(jié)。在一些實施例中，所述投影數(shù)據(jù)可以基于獲取模塊410獲取的ct數(shù)據(jù)確定。基于ct數(shù)據(jù)確定的投影數(shù)據(jù)也可以是原始投影數(shù)據(jù)。所述原始投影數(shù)據(jù)可以表示放射性射線穿過成像物體時發(fā)生的衰減。在一些實施例中，所述原始投影數(shù)據(jù)可以通過圍繞成像物體在不同角度進行多重投影而獲得。比如，所述原始投影數(shù)據(jù)可以以稀疏的多個角度進行投影而獲取，以此減少輻射劑量。

在一些實施例中，所述投影數(shù)據(jù)可以包括稀疏的投影數(shù)據(jù)，有限范圍的投影數(shù)據(jù)、低劑量的投影數(shù)據(jù)、本地的投影數(shù)據(jù)、不完整的投影數(shù)據(jù)等，或其任意組合。比如，在低劑量ct掃描過程中，低劑量的投影數(shù)據(jù)可以通過ct掃描儀110(如探測器112)獲取。在一些實施例中，所述投影數(shù)據(jù)可以被處理。比如，為了移除或者減少投影數(shù)據(jù)中的噪音，可以根據(jù)高斯方法對所述投影數(shù)據(jù)進行過濾。

步驟604可以包括基于所述投影數(shù)據(jù)，生成圖像或者圖像數(shù)據(jù)。所述圖像或者圖像數(shù)據(jù)可以由圖像生成單元510產(chǎn)生。所述圖像或者圖像數(shù)據(jù)可以基于一個或者更多的重建操作而生成。所述重建操作可以包括統(tǒng)計重建、濾波反投影、迭代重建、分析重建、基于全變量重建等，或其任意組合。在一些實施例中，原始圖像數(shù)據(jù)或者原始圖像可以基于所述原始投影數(shù)據(jù)而生成。在一些實施例中，所述原始圖像數(shù)據(jù)或者所述原始圖像可以基于處理引擎140的默認(rèn)設(shè)置而被確定。比如，所述原始圖像數(shù)據(jù)或者所述原始圖像可以是像素值或者體素值(如灰度值)都為0的圖像。又比如，原始圖像數(shù)據(jù)或者原始圖像可以是關(guān)于一個模板(如肝臟模板)的ct圖像。在一些實施例中，所述原始圖像數(shù)據(jù)或者所述原始圖像可以由用戶(如醫(yī)生)提供。

在一些實施例中，步驟604中可以生成2d圖像數(shù)據(jù)或者與2d圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的2d圖像。在一些實施例中，可以生成3d圖像數(shù)據(jù)或者與3d圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的3d圖像。所述圖像或者圖像數(shù)據(jù)可以包括多個元素(比如，2d圖像數(shù)據(jù)或者2d圖像的像素，3d圖像數(shù)據(jù)或者3d圖像的體素)。在一些實施例中，多個元素中的每一個可以對應(yīng)一個元素值。所述元素值可以包括紅色、綠色和藍色(rgb)值，灰度值等中，或其任意組合。在一些實施例中，與多個元素相對應(yīng)的多個元素值可以被保存在一個矩陣中。

在606中，基于所述圖像或者所述圖像數(shù)據(jù)，可以確定正則項和/或正則化參數(shù)。所述正則項可以指圖像重建過程中用來調(diào)整所述原始圖像數(shù)據(jù)的一個項。所述正則化參數(shù)可以指用來控制正則項強度的一個參數(shù)。所述正則項和/或正則化參數(shù)可以由正則化單元520確定。在一些實施例中，所述正則項可以是處理引擎140默認(rèn)設(shè)置的一部分。

在一些實施例中，所述正則化參數(shù)可以基于一個正則化算法確定。所述正則化算法可以是一個方程式，一個約束條件等，或其任意組合。所述正則化算法可以與圖像數(shù)據(jù)中元素的元素值，圖像數(shù)據(jù)的梯度，圖像數(shù)據(jù)的噪音等相關(guān)。在一些實施例中，所述正則化算法可以根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)的梯度加以調(diào)整。比如，如果所述梯度超過一個閾值，可以對正則化算法進行調(diào)節(jié)以增強正則化參數(shù)。超過閾值的梯度可以代表圖像的邊緣或者邊界。在一些實施例中，所述正則化算法可以根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)的一個約束(例如，正則項的一階導(dǎo)數(shù))進行動態(tài)調(diào)整。此處所述的約束可以表示對圖像數(shù)據(jù)中器官或者組織表面粗糙度的約束。比如，如果所述約束較低(例如，在一個范圍內(nèi)，如圖8a所示)，則可以調(diào)整所述正則化算法，以增強正則化參數(shù)。

在一些實施例中，所述正則化參數(shù)可以包括多個的參數(shù)值。多個參數(shù)值中的每一個可以對應(yīng)圖像或者圖像數(shù)據(jù)中一個元素。比如，對于一個包括9×9個像素點的2d圖像，所述正則化參數(shù)可以包括81個參數(shù)值。所述81個參數(shù)值中的每一個可以對應(yīng)所述2d圖像的一個像素值。包括多個參數(shù)值的正則化參數(shù)可以通過矩陣的形式表達。

在608中，基于所述正則項和/或正則化參數(shù)，可以修改所述圖像或者圖像數(shù)據(jù)。所述圖像或者圖像數(shù)據(jù)可以由修改單元單元530修改。為了提供修改后的圖像數(shù)據(jù)，可以基于所述正則項和/或所述正則化參數(shù)，對原始圖像或者圖像數(shù)據(jù)進行修改。

在一些實施例中，流程600可以是一個迭代過程或一個包括多次迭代的循環(huán)過程。在每次迭代中，正則化參數(shù)和/或正則項可以基于一個從先前迭代中獲得的修改后的圖像數(shù)據(jù)進行更新。更新的正則化參數(shù)和/或更新的正則項可以用來修改當(dāng)前迭代中的圖像數(shù)據(jù)。在一些實施例中，當(dāng)滿足終止條件時，可以終止迭代。例如，終止條件可以是兩次相繼的迭代中獲得的圖像數(shù)據(jù)之差小于一個閾值。

迭代過程或循環(huán)過程終止后，正則化圖像或圖像數(shù)據(jù)可以基于正則項和/或正則化參數(shù)獲得。在一些實施例中，該正則化圖像或圖像數(shù)據(jù)可以根據(jù)方程(1)確定：

其中，i^*可以指該正則化圖像或圖像數(shù)據(jù)，i可以指中間圖像數(shù)據(jù)或中間圖像，fp可以指正投影算子(相應(yīng)地，fp(i)可以指對應(yīng)于該中間圖像數(shù)據(jù)或中間圖像的中間投影數(shù)據(jù))，y可以指原始投影數(shù)據(jù)，r(i)可以指正則項，并且β可以指正則化參數(shù)。僅僅舉例來說，在一個基于全變差的圖像重建中，r(i)可以是圖像數(shù)據(jù)i的全變差。

在一些實施例中，正則化圖像數(shù)據(jù)i^*(即，方程(1)的解)可以根據(jù)方程(2)以迭代形式確定：

其中，i^k可以指在第k次迭代中獲得的中間圖像數(shù)據(jù)，bp可以指反投影算子，w可以指統(tǒng)計權(quán)重(例如，一個常數(shù))，可以指正則項的一階導(dǎo)數(shù)。并且可以指正則項的二階導(dǎo)數(shù)。

在一些實施例中，可以確定是否滿足一個預(yù)設(shè)條件。如果滿足所述預(yù)設(shè)條件，可以終止迭代過程或循環(huán)過程，并且可以獲得正則化圖像或圖像數(shù)據(jù)。如果不滿足預(yù)設(shè)條件，可以執(zhí)行另一次迭代。在新的迭代過程中，可以重復(fù)操作606至608以基于圖像數(shù)據(jù)的約束和/或梯度確定新的正則化參數(shù)，并基于新的正則化參數(shù)修改所述圖像數(shù)據(jù)。

在一些實施例中，所述預(yù)設(shè)條件可以是與迭代過程相關(guān)聯(lián)的一個數(shù)值閾值(例如，20次)。在這種情況下，當(dāng)?shù)螖?shù)達到所述數(shù)值閾值，迭代過程可以終止。該數(shù)值閾值可以是處理引擎140的默認(rèn)設(shè)置的一部分或可以通過用戶(例如醫(yī)生)在不同情況下進行調(diào)節(jié)。

在一些實施例中，所述預(yù)設(shè)條件可以是一個差值閾值，該差值閾值與在多個(例如，兩個或兩個以上)相繼迭代中獲得的多個(例如，兩個或兩個以上)圖像或多個(例如，兩個或兩個以上)圖像數(shù)據(jù)組之間的差值相關(guān)聯(lián)。例如，當(dāng)?shù)趉個圖像數(shù)據(jù)i^k和第(k-1)個圖像數(shù)據(jù)i^k-1之差小于該差值閾值時，迭代過程可以終止。此處所述的第k個圖像數(shù)據(jù)i^k可以指在第k次迭代中獲得的圖像數(shù)據(jù)，并且第(k一1)個圖像數(shù)據(jù)i^k-1可以指在第(k-1)次迭代中獲得的圖像數(shù)據(jù)。所述差值閾值可以是處理引擎140的默認(rèn)設(shè)置的一部分，或可以由用戶(例如，醫(yī)生)在不同情況下進行調(diào)節(jié)。

當(dāng)滿足預(yù)設(shè)條件時，可以確定所述正則化圖像或圖像數(shù)據(jù)。在一些實施例中，從上次迭代中獲得的圖像或圖像數(shù)據(jù)可以作為正則化圖像或圖像數(shù)據(jù)。在一些實施例中，可以對該正則化圖像或圖像數(shù)據(jù)進一步處理。例如，可以通過執(zhí)行圖像增強操作，例如灰度直方圖增強對該正則化圖像數(shù)據(jù)進行處理。

應(yīng)注意的是，以上說明是以例證的方式提供而無意限制本申請的范圍。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)本申請實施各種各樣的變體或變更。例如，流程600可以進一步包括一個基于在604中獲得的中間圖像或中間圖像數(shù)據(jù)，確定中間投影數(shù)據(jù)的操作。所述中間投影數(shù)據(jù)可以在606中確定正則項和/或正則化參數(shù)之后再確定。又例如，流程600可以進一步包括將正則化圖像或圖像數(shù)據(jù)存儲至一個存儲裝置中，例如，存儲單元540。然而，這些變體或修改并不背離本申請的范圍。

圖7是根據(jù)本申請的一些實施例所示的一個示例性正則化單元520的示意圖。正則化單元520可以包括約束確定子單元710、梯度確定子單元720、以及正則化參數(shù)確定子單元730。

約束確定子單元710可以確定一個約束，該約束可以代表對圖像數(shù)據(jù)中一個組織或器官的表面的粗糙度的制約。在一些實施例中，該約束可以基于正則項確定。例如，該約束可以基于正則項的一階導(dǎo)數(shù)確定。在一些實施例中，所述正則項可以包括對應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)的多個元素的多個項元素。相應(yīng)地，所述約束可以包括對應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)的多個元素的多個約束元素。包括多個約束元素的約束可以基于正則項確定。

梯度確定子單元720可以確定圖像數(shù)據(jù)的梯度。如此處所述，圖像數(shù)據(jù)的梯度可以指圖像數(shù)據(jù)的元素值沿特定方向的梯度。該梯度可以包括對應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)中多個元素的多個梯度值。

正則化參數(shù)確定子單元730可以確定正則化參數(shù)。如606所描述的，正則化參數(shù)可以指可用來控制正則項的強度的一個參數(shù)。在一些實施例中，正則化參數(shù)可以是正則項的一個系數(shù)(例如正整數(shù)、0和1之間的小數(shù)，等等)。正則化參數(shù)可以是一個常數(shù)，或關(guān)于圖像或圖像數(shù)據(jù)的不同元素的一個變量。在一些實施例中，正則化參數(shù)可以由用戶(例如，圖像技師)通過處理引擎140的界面進行設(shè)置，或根據(jù)處理引擎140的默認(rèn)設(shè)置進行設(shè)置，等等。例如，用戶可以基于感興趣的器官的表面情況確定正則化參數(shù)。

在一些實施例中，正則化參數(shù)可以基于正則化算法確定。在一些實施例中，正則化算法可以相關(guān)于圖像數(shù)據(jù)的梯度和/或圖像數(shù)據(jù)的約束(例如，正則項的一階導(dǎo)數(shù))。

在一些實施例中，正則化參數(shù)可以包括多個參數(shù)值。這多個參數(shù)值各自可以對應(yīng)于圖像或圖像數(shù)據(jù)中的一個元素(例如，2d圖像中的像素、3d圖像中的體素，等等)。在一些實施例中，包括多個參數(shù)值的正則化參數(shù)可以矩陣形式表達。

應(yīng)注意的是，以上說明是以例證的方式提供而無意限制本申請的范圍。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)本申請實施各種各樣的變體或變更。然而，這些變體或變更并不背離本申請的范圍。例如，正則化單元520可以進一步包括一個正則項子單元(未示出)，可以用來確定圖像數(shù)據(jù)的正則項。又例如，在一個基于迭代重建算法重建圖像的方法中，第m次迭代的正則化參數(shù)可以與第n次迭代的不同。

圖8a是根據(jù)本申請一些實施例所示的確定正則化參數(shù)的方法的示例性流程800的流程圖。

在802中，圖像數(shù)據(jù)的正則項可以確定。所述正則項可以通過正則項子單元(未示出)確定。在一些實施例中，正則項可以至少部分基于圖像數(shù)據(jù)中的元素的一個特征(例如，灰度值、rgb值，等等)確定。在一些實施例中，正則項可以至少部分基于圖像數(shù)據(jù)的一個特征(例如，粗糙度、非均勻度、形狀，等等)確定。在一些實施例中，對于608中描述的某一特定迭代，正則項可以基于在先迭代中獲得的圖像數(shù)據(jù)而確定。

在一些實施例中，正則項可以由用戶(例如，醫(yī)生)根據(jù)處理引擎140的默認(rèn)設(shè)置等進行設(shè)置。在一些實施例中，正則項可以包括對應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)的多個元素的多個項元素。例如，正則項可以表達為包括多個項元素的矩陣，并且這多個項元素各自對應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)的元素。

在804中，圖像數(shù)據(jù)的約束可以基于正則項確定。圖像數(shù)據(jù)的約束可以通過約束確定子單元710確定。如此處所述，該約束可以表示對圖像數(shù)據(jù)中一個組織或器官的表面的粗糙度的制約。例如，該約束可以基于正則項的第一導(dǎo)數(shù)而確定。在一些實施例中，在特定迭代開始之前，正則項的第一導(dǎo)數(shù)可以基于在先迭代中獲得的圖像數(shù)據(jù)而確定。例如，在第k次迭代開始之前，正則項的第一導(dǎo)數(shù)可以基于在第(k-1)次迭代中獲得的圖像數(shù)據(jù)而確定。

在一些實施例中，該約束可以包括對應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)的多個元素的多個約束元素。例如，該約束可以表達為包括多個約束元素的矩陣，并且這多個約束元素各自對應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)的元素。在一些實施例中，對應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)中的多個元素的這多個約束元素的多個絕對值可以確定。

在806中，正則化參數(shù)可以基于圖像數(shù)據(jù)的約束(例如，正則項的第一導(dǎo)數(shù))而確定。所述正則化參數(shù)可以通過正則化參數(shù)確定子單元730確定。在一些實施例中，正則化參數(shù)可以包括對應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)的多個元素的多個參數(shù)值。例如，如802和804所描述的，正則化參數(shù)可以表達為包括多個參數(shù)值的矩陣，并且這多個參數(shù)值各自對應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)的元素。

在一些實施例中，可以確定出圖像數(shù)據(jù)中的多個元素是否滿足預(yù)設(shè)條件。在一些實施例中，可以對這多個元素各自加以確定。對于某一特定元素，如果滿足預(yù)設(shè)條件，對應(yīng)于所述特定元素的特定參數(shù)值可以改變(例如，增強)；如果不滿足預(yù)設(shè)條件，對應(yīng)于所述特定元素的特定參數(shù)值可以保持不變。

僅僅作為示例，所述預(yù)設(shè)條件可以包括一個范圍(例如，正數(shù)a和正數(shù)b之間的范圍，且a＞b)。該范圍可以用于對參數(shù)值改變的元素與參數(shù)值保持不變的元素之間的過渡進行平滑。當(dāng)對應(yīng)于特定元素的約束元素的絕對值(例如，對應(yīng)于特定元素的正則項的第一導(dǎo)數(shù)的絕對值)在該范圍內(nèi)，則對應(yīng)于該特定元素的參數(shù)值可被增強。

在一些實施例中，對應(yīng)于滿足預(yù)設(shè)條件的特定元素的參數(shù)值可以根據(jù)方程(3)增強：

其中，βk可以指有待在第k次迭代中確定的對應(yīng)于特定元素的參數(shù)值，βk-1可以指對應(yīng)于在先迭代中的特定元素的參數(shù)值，c可以是一個常數(shù)(例如，經(jīng)驗值)，用來調(diào)整或調(diào)節(jié)代表對于圖像數(shù)據(jù)中一個組織或器官的表面粗糙度的制約的約束的強度，并且可以指正則項的第一導(dǎo)數(shù)(對于特定元素，可以指正則項在特定元素處的第一導(dǎo)數(shù)的一個值)。在一些實施例中，c可以是大于1(例如，2)的正數(shù)。在一些實施例中，c的值在至少兩次迭代中可以不同。在一些實施例中，滿足預(yù)設(shè)條件的元素的參數(shù)值可以根據(jù)方程(3)增強，并且其他元素的參數(shù)值可以保持不變。

圖8b是根據(jù)本申請一些實施例所示的一種確定正則化參數(shù)的方法的示例性流程830的流程圖。

在832中，圖像數(shù)據(jù)的梯度可以確定。所述圖像數(shù)據(jù)的梯度可以通過由，例如，梯度確定子單元720而確定。在一些實施例中，所述梯度可以至少部分基于圖像數(shù)據(jù)中的元素的一個特征(例如，灰度值、rgb值，等等)而確定。在一些實施例中，原始圖像數(shù)據(jù)的梯度可以表示為以下方程(4)：

其中，g0可以代表原始圖像數(shù)據(jù)的梯度，并且i⁰可以代表原始數(shù)據(jù)。

在一些實施例中，所述梯度可以包括對應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)的多個元素的多個梯度值。例如，所述梯度可以是表達為包括多個梯度值的矩陣，并且這多個梯度值中的每一個各自對應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)的一個元素。

在834中，原始圖像數(shù)據(jù)的梯度的絕對值的倒數(shù)可以確定。在一些實施例中，原始圖像數(shù)據(jù)的梯度的絕對值的倒數(shù)可以通過梯度確定子單元720確定。該梯度的絕對值的倒數(shù)可以表達為以下方程(5)：

其中，rg可以指該梯度的絕對值的倒數(shù)。

在一些實施例中，如上所述，該梯度的倒數(shù)可以包括對應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)的多個元素的多個倒數(shù)值。例如，該梯度的倒數(shù)可以表達為包括多個倒數(shù)值的矩陣，并且這多個倒數(shù)值各自對應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)的一個元素。這多個倒數(shù)值可以根據(jù)方程(5)確定。

在836中，正則化參數(shù)可以基于該梯度的絕對值的倒數(shù)而確定。該正則化參數(shù)可以通過正則化參數(shù)確定子單元730確定。在一些實施例中，如806所描述，正則化參數(shù)可以包括對應(yīng)于該圖像數(shù)據(jù)的多個元素的多個參數(shù)值。例如，正則化參數(shù)可以表達為包括多個參數(shù)值的矩陣，并且這多個參數(shù)值各自對應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)的一個元素。

在一些實施例中，可以確定出圖像數(shù)據(jù)中的多個元素是否滿足預(yù)設(shè)條件。在一些實施例中，可以對多個元素各自加以確定。對于特定元素，如果滿足預(yù)設(shè)條件，則可以改變(例如，增強)對應(yīng)于特定元素的特定參數(shù)值；如果不滿足預(yù)設(shè)條件，則對應(yīng)于特定元素的特定參數(shù)值可以保持不變。

僅僅作為示例，所述預(yù)設(shè)條件可以包括一個范圍(例如，正數(shù)a和正數(shù)b之間的范圍，且a＞b)。該范圍可以用于對參數(shù)值改變的元素與參數(shù)值保持不變的元素之間的過渡進行平滑。當(dāng)對應(yīng)于特定元素的倒數(shù)的絕對值在該范圍內(nèi)時，對應(yīng)于特定元素的特定參數(shù)值可被增強。在一些實施例中，a和b可以是常數(shù)，或是在至少兩次迭代過程中可以不相同的變量。該范圍可以是處理引擎140的默認(rèn)設(shè)置的一部分，或可以由用戶(例如醫(yī)生)在不同情形下進行調(diào)節(jié)。滿足預(yù)設(shè)條件的元素可以表示器官的表面或不同組織的邊界。

在一些實施例中，對應(yīng)于滿足預(yù)設(shè)條件的特定元素的特定參數(shù)值可以根據(jù)方程(6)確定：

其中，βk可以指有待在第k次迭代中確定的對應(yīng)于特定元素的特定參數(shù)值，β0可以指在迭代之前由用戶確定的對應(yīng)于特定元素的特定參數(shù)值，可以指原始圖像數(shù)據(jù)的梯度(在此對于特定元素，可以指特定元素處的梯度值)，并且c可以是一個常數(shù)。c可以用來調(diào)整或調(diào)節(jié)代表對于圖像數(shù)據(jù)中一個組織或器官的表面粗糙度的制約的約束的強度。在一些實施例中，c可以是大于1(例如，2)的正數(shù)。在一些實施例中，c的值在至少兩次迭代中可以不同。在一些實施例中，滿足預(yù)設(shè)條件的元素的參數(shù)值可以根據(jù)方程(6)增強，并且其他元素的參數(shù)值可以保持不變。

圖8c是根據(jù)本申請一些實施例所示的確定正則化參數(shù)的方法的示例性流程860的流程圖。

在862中，圖像數(shù)據(jù)的梯度可以確定。所述圖像數(shù)據(jù)的梯度可以通過，例如，梯度確定子單元720確定。在一些實施例中，所述梯度可以至少部分基于圖像數(shù)據(jù)中的元素的一個特征(例如，灰度值、rgb值，等等)而確定。在一些實施例中，原始圖像數(shù)據(jù)的梯度可以根據(jù)以上方程(4)確定。

在864中，正則化參數(shù)可以基于原始圖像數(shù)據(jù)的梯度確定。所述正則化參數(shù)可以通過正則化參數(shù)確定子單元730確定。在一些實施例中，如806和836所述，正則化參數(shù)可以包括對應(yīng)于該圖像數(shù)據(jù)的多個元素的多個參數(shù)值。例如，正則化參數(shù)可以表達為包括多個參數(shù)值的矩陣，并且這多個參數(shù)值各自對應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)的一個元素。該正則化參數(shù)可以根據(jù)方程(7)確定：

其中，βk可以指針對特定元素在第k次迭代中獲得的圖像數(shù)據(jù)的正則化強度，β0可以指在迭代之前由，例如，用戶確定的特定元素的參數(shù)值，并且d可以是3d圖像數(shù)據(jù)中的體素的標(biāo)量值。在一些實施例中，對于整個體積內(nèi)的體素，d的取值可以不同。3d圖像數(shù)據(jù)可以以3d數(shù)據(jù)矩陣的形式表達。3d數(shù)據(jù)矩陣的大小可以與正則化參數(shù)矩陣的大小相同。

值得注意的是，以上描述是為了便于說明，并無意限制本申請的范圍。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在了解本申請發(fā)明內(nèi)容與原理后，可以對本申請進行各種改變和修改。例如，圖像數(shù)據(jù)的梯度可以表示為與圖像數(shù)據(jù)相關(guān)的函數(shù)。針對圖像數(shù)據(jù)的特定元素，可以基于該函數(shù)來確定對應(yīng)于該元素的梯度值。在一些實施例中，相似改變或修改可以表示為梯度倒數(shù)、約束、正則化參數(shù)和/或正則項。然而，這些改變和修改并不脫離本申請的范圍。

實例

下述實例是為了便于說明，并非限制本申請的范圍。

圖9a是根據(jù)本申請的一些實施例所示的通過邊緣保留正則化方法重建的一個示例性ct圖像。該ct圖像是基于統(tǒng)計重建技術(shù)來重建的，并且在重建后進行了邊緣保留正則化處理。該邊緣保留正則化增加了粗糙的邊緣(例如，箭頭指向的器官內(nèi)表面)的噪音。

圖9b是根據(jù)本申請的一些實施例所示的基于正則化參數(shù)執(zhí)行正則化操作的一個示例性ct圖像。如圖9b所示的圖像是通過對如圖9a所示的圖像進行正則化操作而生成的。該正則化操作是基于，例如，方程式(3)、方程式(6)或方程式(7)所確定的正則化參數(shù)來進行的。圖9b中箭頭指向的邊緣看起來比圖9a中的邊緣更平滑。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。