實(shí)施例中執(zhí)行不同數(shù)量的完整的迭代，例如1、2、3或4。
[0043] 在幾個實(shí)施例中，為子空間內(nèi)的所有體素更新體素值的步驟包括將函數(shù)最小化， 直到達(dá)到某個閾值，其中閾值可以是常數(shù)，或者可以從一個完整迭代到下一個地變化?？梢?絕對地或作為相對項(xiàng)來定義閾值。此外，可作出是否執(zhí)行另一個完整的迭代的決定，這取決 于是否達(dá)到某個閾值。
[0044] 現(xiàn)在描述最小化步驟的示例性實(shí)施例。
[0045] 如上所述，可使用FISTA型方法更新體素值，如由Amir Beck和MarcTeboulle在上 述論文中所述。在發(fā)明的一些實(shí)施例中，使用迭代方法最小化第一項(xiàng)，其中在每個迭代中， 將被更新的體素被正向投影以獲得計(jì)算的投影數(shù)據(jù)集，計(jì)算的投影數(shù)據(jù)集和投影數(shù)據(jù)之間 的差被計(jì)算，該差被反向投影到圖像空間中，并且反向投影被加權(quán)，并且被從圖像數(shù)據(jù)集或 者特別是將被更新的體素中減去或添加到其。在一些實(shí)施例中，使用Landweber算法執(zhí)行 該最小化。這是解決不適定線性逆問題的算法，這是本領(lǐng)域已知的。
[0046] 除了數(shù)據(jù)采集過程的幾何構(gòu)造以外，在一些實(shí)施例中，第一項(xiàng)還可包括解釋測量 統(tǒng)計(jì)的統(tǒng)計(jì)組件，例如數(shù)據(jù)冗余和數(shù)據(jù)方差。
[0047] 在一些實(shí)施例中，將被最小化的第二項(xiàng)是減輕噪聲和偽影的非線性的正則化項(xiàng)。 在一些實(shí)施例中，它將將被更新的每個體素與其相鄰的體素聯(lián)系起來，例如只有最接近的 鄰居。從而，可同時更新一個組內(nèi)的體素，因?yàn)檫@些體素不是最近的鄰居。在發(fā)明的實(shí)施例 中，選擇第二項(xiàng)，使得該函數(shù)是凸的。此外，可使用Newton-Raphson方法最小化第二項(xiàng)。這 是用于非線性方程的數(shù)值解的方法。它是迭代方法，然而，如果執(zhí)行足夠的迭代，其導(dǎo)致精 確的結(jié)果。在求解方程f(x) = 0的Newton-Raphson算法中，重復(fù)下面的計(jì)算，直到已知結(jié) 果具有足夠的精度：
[0048]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于從投影數(shù)據(jù)中重建對象的圖像數(shù)據(jù)集的方法，其中通過X射線計(jì)算機(jī)斷層 成像系統(tǒng)從對象中采集投影數(shù)據(jù)，該方法包括步驟： -通過反向投影算法從投影數(shù)據(jù)中重建初始圖像數(shù)據(jù)集； -將初始圖像數(shù)據(jù)集分成體素的塊，每個塊具有至少近似相同的大小， -定義第一圖像數(shù)據(jù)集內(nèi)體素的組，其中通過從每個塊中選擇一個體素而定義每個組， 一個組內(nèi)的每個體素相對于其塊內(nèi)的其它體素具有相同位置，其中一個組內(nèi)的體素定義子 空間； -通過最小化包括第一項(xiàng)和第二項(xiàng)的優(yōu)選加權(quán)和的函數(shù)，為一個組內(nèi)的所有體素更新 體素值，從而生成中間圖像數(shù)據(jù)集，所述第一項(xiàng)至少表示數(shù)據(jù)采集過程的幾何構(gòu)造； -使用中間圖像數(shù)據(jù)集作為輸入，重復(fù)為一個組內(nèi)的所有體素更新體素值的步驟，直到 所有組的體素已經(jīng)更新至少一次，由此獲得最終的圖像數(shù)據(jù)集。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過并行更新所有的體素，執(zhí)行為一個組內(nèi)的所 有體素更新體素值的步驟。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，體素的塊是鄰接的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，體素的塊不是鄰接的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過精確地解決對應(yīng)于將所述函數(shù)最小化的優(yōu) 化問題，執(zhí)行更新的步驟。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，完成為一個組內(nèi)的所有體素更新體素值的步驟， 而保持所有的其它體素值恒定。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過重復(fù)為一個組內(nèi)的所有體素更新體素值的 步驟，直到所有組的體素已經(jīng)以預(yù)定的次序更新一次或兩次，來執(zhí)行一個完整的迭代。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，執(zhí)行一個或幾個完整的迭代。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，為一個組內(nèi)的所有體素更新體素值的步驟包括 將所述函數(shù)最小化，直到達(dá)到某個閾值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8和9所述的方法，其中，閾值是恒定的或者從一個完整迭代到下一 個地變化。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用快速迭代收縮閾值處理算法（FISTA)完成 為一個組內(nèi)的所有體素更新體素值的步驟。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，第一項(xiàng)是表示數(shù)據(jù)采集過程的幾何構(gòu)造的最小 二乘表達(dá)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，加權(quán)和的第一項(xiàng)包括關(guān)于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)冗余 和在X射線源前面插入的硬件濾波器的信息。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用迭代方法最小化第一項(xiàng)，其中，在每個迭代 中，圖像數(shù)據(jù)集被正向投影以獲得計(jì)算的投影數(shù)據(jù)集，計(jì)算的投影數(shù)據(jù)集和所述投影數(shù)據(jù) 之間的差被計(jì)算，該差被反向投影，并且該反向投影被加權(quán)，并且被從圖像數(shù)據(jù)集中減去或 添加到圖像數(shù)據(jù)集。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過使用Landweber算法最小化第一項(xiàng)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，第二項(xiàng)是優(yōu)選非線性的正則化項(xiàng)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，加權(quán)和的第二項(xiàng)將每個體素與其相鄰的體素關(guān) 聯(lián)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用Newton-Raphson算法最小化第二項(xiàng)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，以預(yù)定的次序更新體素的組。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，通過始于每個塊的第一角中的體素，朝著相對 的角中的體素以鄰接的體素繼續(xù)，并且然后以相反的次序?qū)Ⅲw素返回到在每個塊的第一角 中的體素，來在一個完整迭代內(nèi)更新體素的組，從而除了在所述相對的角中的體素外更新 所有的體素兩次。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在被分成塊之前，第一圖像數(shù)據(jù)集受到平滑濾 波處理。
22. -種用于從投影數(shù)據(jù)中重建對象的圖像數(shù)據(jù)集的計(jì)算單元，用于執(zhí)行權(quán)利要求1 中所要求保護(hù)的方法，并且包括： -第一數(shù)據(jù)存儲單元，用于存儲投影數(shù)據(jù)和最終的圖像數(shù)據(jù)集； -第二數(shù)據(jù)存儲單元，用于存儲中間圖像數(shù)據(jù)集； -數(shù)據(jù)處理單元用于重建第一圖像數(shù)據(jù)集，用于定義第一圖像數(shù)據(jù)集內(nèi)體素的組并用 于為所有體素更新體素值；以及 -圖像數(shù)據(jù)集接口，用于輸出最終的圖像數(shù)據(jù)集。
23. -種包括投影數(shù)據(jù)采集單元的計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)，包括X射線源和用于采集對 象的投影數(shù)據(jù)的檢測器，以及權(quán)利要求22的計(jì)算單元。
24. -種數(shù)據(jù)載體，包括計(jì)算機(jī)程序的程序代碼，以在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行計(jì)算機(jī)程序時實(shí)現(xiàn) 權(quán)利要求1的方法。
【專利摘要】本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)斷層成像中圖像數(shù)據(jù)的迭代重建，利用了用于從測量的投影數(shù)據(jù)中重建圖像的方法和計(jì)算單元，包括步驟：-通過反向投影而從投影數(shù)據(jù)中重建初始圖像；-將初始圖像分成體素的鄰接的塊；-定義體素的組，其中通過從每個塊中選擇一個體素而定義每個組，每個體素相對于其塊內(nèi)的其它體素具有相同位置；-通過最小化包括第一項(xiàng)和第二正則化項(xiàng)的加權(quán)和的函數(shù)，為一個組內(nèi)的所有體素更新體素值，所述第一項(xiàng)表示數(shù)據(jù)采集過程的幾何構(gòu)造；-重復(fù)為一個組內(nèi)的所有體素更新體素值的步驟，直到所有組已經(jīng)更新至少一次。
【IPC分類】A61B6-03, G06T11-00
【公開號】CN104821002
【申請?zhí)枴緾N201510094333
【發(fā)明人】K·哈恩, F·努, H·舍恩杜布
【申請人】西門子公司, 猶他州大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年2月5日
【公告號】US20150221124