Ct圖像重建方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及CT圖像重建方法和系統(tǒng)。所述方法包括：通過預(yù)設(shè)的探測器陣列獲取被掃描物體的投影數(shù)據(jù)，所述探測器陣列由兩個以上的子探測器以直線方式排列組成，兩兩子探測器之間存在間隙；根據(jù)獲取到的投影數(shù)據(jù)對間隙處插值后重建被掃描物體的一次圖像；對一次圖像進行當(dāng)前CT系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)下的前向投影，得到對應(yīng)的估計投影數(shù)據(jù)；用所述估計投影數(shù)據(jù)對獲取到的投影數(shù)據(jù)的間隙位置進行插值修正；根據(jù)修正后的投影數(shù)據(jù)再次重建被掃描物體的圖像。本發(fā)明能夠使被掃描物體的完整結(jié)構(gòu)信息在FOV內(nèi)，提高圖像重建的質(zhì)量。
【專利說明】
CT圖像重建方法和系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及計算機斷層攝影技術(shù)(Computed Tomography，CT)領(lǐng)域，特別是涉及CT 圖像重建方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]基于圓軌道掃描的扇束CT(Computed Tomography，CT)系統(tǒng)，其機械設(shè)計和電氣控 制相對簡單、易于加工和實現(xiàn)，廣泛用于醫(yī)學(xué)診斷、放射治療和工業(yè)無損檢測等領(lǐng)域。在CT 系統(tǒng)中，X射線球管用于發(fā)射X射線，探測器上連續(xù)鑲嵌著探測元，用于接收穿過掃描物體后 的剩余X射線，得到投影數(shù)據(jù)用于CT圖像重建。
[0003] 在圓軌道扇束CT重建方法中，濾波反投影(Filtered Backprojection，F(xiàn)BP)方法 應(yīng)用最為廣泛。該方法由以下步驟組成：1)對不同角度的投影數(shù)據(jù)進行加權(quán)處理;2)對不同 角度的加權(quán)后的投影數(shù)據(jù)進行一維濾波;3)沿著X射線到探測器的逆方向進行二維反投影 操作，得到二維重建圖像。對不同層的物體依次進行掃描和重建，得到一系列連續(xù)的二維CT 圖像，羅列在一起進行可視化顯示，得到物體的三維結(jié)構(gòu)信息。
[0004] 在圓軌道扇束CT系統(tǒng)中，當(dāng)X射線束具有足夠大的扇角時，被掃描物體的成像區(qū)域 大小(Field of Vision，F(xiàn)0V)受限于探測器的長度。一般情況下，當(dāng)掃描物體尺寸較小時， 整個被掃描物體便可在FOV內(nèi)成像，得到被掃描物體的完整結(jié)構(gòu)信息。但若被掃描物體尺寸 相對于探測器來說偏大，則被掃描物體的結(jié)構(gòu)信息將無法全部在FOV內(nèi)，導(dǎo)致采集到的投影 數(shù)據(jù)信息存在缺失，重建后的CT圖像中FOV邊緣像素值急劇升高。
[0005] 為解決被掃描物體無法完全在成像區(qū)域內(nèi)的問題，目前有兩種方式:一種是選擇 尺寸更長的探測器，存在成本高的問題，且大尺寸探測器的對連續(xù)鑲嵌的探測元加工工藝 精度要求也高；另一種是在每個掃描角度下對探測器位置進行多次移動，采集多次投影數(shù) 據(jù)以得到被掃描物體的完整信息，然而這需要增加掃描次數(shù)和圖像重建時間;此外，若被掃 描物體為人體，將會導(dǎo)致增加人體接收X射線的劑量。
[0006] 因此，針對尺寸較大的被掃描物體，重建CT圖像的方法還有待改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 基于此，本發(fā)明提供的CT圖像重建方法和系統(tǒng)，能夠使被掃描物體的完整結(jié)構(gòu)信 息在FOV內(nèi)，提高圖像重建的質(zhì)量。
[0008] 本發(fā)明一方面提供CT圖像重建方法，包括：
[0009] 通過預(yù)設(shè)的探測器陣列獲取被掃描物體在各個掃描角度下的投影數(shù)據(jù)，所述探測 器陣列由兩個以上的子探測器以直線方式排列組成，每個子探測器包含若干個探測元，兩 兩子探測器之間存在間隙；
[0010] 對獲取到的投影數(shù)據(jù)進行線性插值處理，根據(jù)線性插值處理后的投影數(shù)據(jù)重建被 掃描物體的圖像，作為一次圖像；
[0011]對一次圖像進行當(dāng)前CT系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)下的前向投影，得到對應(yīng)的估計投影數(shù)據(jù)；
[0012] 用所述估計投影數(shù)據(jù)對獲取到的投影數(shù)據(jù)進行修正;根據(jù)修正后的投影數(shù)據(jù)再次 重建被掃描物體的圖像，得到被掃描物體的CT圖像。
[0013] 本發(fā)明另一方面還提供一種CT圖像重建系統(tǒng)，包括：
[0014] 投影數(shù)據(jù)獲取模塊，用于通過預(yù)設(shè)的探測器陣列獲取被掃描物體在各個掃描角度 下的投影數(shù)據(jù)，所述探測器陣列由兩個以上的子探測器以直線方式排列組成，每個子探測 器包含若干個探測元，兩兩子探測器之間存在間隙；
[0015] 圖像重建模塊，用于對獲取到的投影數(shù)據(jù)進行線性插值處理，根據(jù)線性插值處理 后的投影數(shù)據(jù)重建被掃描物體的圖像，作為一次圖像；
[0016] 前向投影模塊，用于對一次圖像進行當(dāng)前CT系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)下的前向投影，得到對 應(yīng)的估計投影數(shù)據(jù)；
[0017] 數(shù)據(jù)修正模塊，用于采用所述估計投影數(shù)據(jù)對獲取到的投影數(shù)據(jù)進行修正；
[0018] 所述圖像重建模塊，還用于根據(jù)修正后的投影數(shù)據(jù)再次重建被掃描物體的圖像， 得到被掃描物體的CT圖像。
[0019] 上述技術(shù)方案，通過構(gòu)建探測器陣列，由兩個以上的子探測器以直線方式排列組 成，每個子探測器包含若干個探測元，兩兩子探測器之間存在間隙；通過所述探測器陣列獲 取被掃描物體在各個掃描角度下的投影數(shù)據(jù);根據(jù)獲取到的投影數(shù)據(jù)對間隙處插值后重建 被掃描物體的一次圖像;對一次圖像進行當(dāng)前CT系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)下的前向投影，得到對應(yīng)的 估計投影數(shù)據(jù)；用所述估計投影數(shù)據(jù)對獲取到的投影數(shù)據(jù)的間隙位置進行插值修正;根據(jù) 修正后的投影數(shù)據(jù)再次重建被掃描物體的圖像。本發(fā)明上述實施例的方案，在子探測器尺 寸有限的前提下，可增大FOV面積，使被掃描物體的完整信息在成像區(qū)域范圍內(nèi)，提高圖像 重建的質(zhì)量。
【附圖說明】
[0020] 圖1為一實施例的CT圖像重建方法的示意性流程圖；
[0021 ]圖2為一實施例的探測器陣列的示意圖；
[0022]圖3為一實施例的CT圖像重建方法的示意性流程圖；
[0023]圖4為理想shepp-logan頭部模型的圖像；
[0024] 圖5為采用本發(fā)明的CT圖像重建方法重建的CT圖像；
[0025] 圖6為采用傳統(tǒng)圓軌道扇形束CT系統(tǒng)掃描并重建的CT圖像；
[0026] 圖7為一實施例的CT圖像重建系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0027] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0028] 圖1為一實施例的CT圖像重建方法的示意性流程圖；在該實施例中，CT圖像重建方 法包括步驟：
[0029] Sll，通過預(yù)設(shè)的探測器陣列獲取被掃描物體在各個掃描角度下的投影數(shù)據(jù)，所述 探測器陣列由兩個以上的子探測器以直線方式排列組成，每個子探測器包含若干個探測 元，兩兩子探測器之間存在間隙；
[0030] 優(yōu)選的，本發(fā)明實施例中選用的子探測器均為直線探測器。所述探測器陣列中子 探測器的直線排列方式需同時滿足以下三個條件：
[0031] (1)相鄰兩個子探測器之間的間距為探測元的寬度的整數(shù)倍；
[0032] (2)所述探測器陣列的中心點位置對應(yīng)一子探測器上兩探測元之間的中點位置；
[0033] (3)所述探測器陣列中關(guān)于中心點對稱的任意兩點中至少有一點對應(yīng)一子探測器 上探測元的位置。
[0034] 下面結(jié)合圖2,對探測器陣列進行具體說明。
[0035]圖2所示的探測器陣列包括三個子探測器，分別為子探測器D1、D2和D3。本發(fā)明實 施中，組成探測器陣列的各個子探測器可以相同，也可以不同。每個子探測器上包含了多個 探測元，例如某一子探測器包含300個無縫銜接的探測元，每個探測元的寬度為1.5mm，則該 子探測器的長度為450mm。設(shè)定子探測器D2中從左向右數(shù)的第80個和第81個探測元之間距 離的中點，作為預(yù)設(shè)計的探測器陣列的中心點位置，將子探測器Dl排列在D2左邊，子探測器 D3排列在D2右邊，且三者在同一條直線上，子探測器Dl和D2之間的間距為Ll，相當(dāng)于L1/1.5 個與真實探測元尺寸相同的虛擬探測元無縫排布在其中；子探測器D2和D3的子探測器為 L2，相當(dāng)于L2/1.5個與真實探測元尺寸相同的虛擬探測元無縫排布在其中。
[0036]由此可知，本發(fā)明實施例的探測器陣列，通過合理排布多個子探測器，且彼此之間 留有間隙，使得排布后的探測器陣列的總體長度超過多個子探測器的總長度，有利于增大 FOV面積，節(jié)省探測器的使用成本，且能使得成像物體盡可能在成像區(qū)域范圍內(nèi)。
[0037] S12,對獲取到的投影數(shù)據(jù)進行線性插值處理，根據(jù)線性插值處理后的投影數(shù)據(jù)重 建被掃描物體的圖像，作為一次圖像；
[0038] 優(yōu)選的，本發(fā)明實施例中，因為探測器陣列中子探測器之間設(shè)有間隙，間隙區(qū)域無 法獲取到準(zhǔn)確有效的投影數(shù)據(jù)，因此需根據(jù)間隙區(qū)域相鄰的兩側(cè)的探測元獲取的投影數(shù)據(jù) 對間隙區(qū)域的投影數(shù)據(jù)進行插值，以提高重建圖像的效果。
[0039] 作為一優(yōu)選實施方式，將所述探測器陣列中子探測器所在區(qū)域作為真實探測元區(qū) 域，子探測器之間的間隙區(qū)域作為虛擬探測元區(qū)域。對應(yīng)的，將獲取到的投影數(shù)據(jù)存儲到預(yù) 設(shè)的第一矩陣A中；所述第一矩陣A中每一行存儲一個掃描角度下通過全部真實探測元區(qū)域 和虛擬探測元區(qū)域獲取到的投影數(shù)據(jù)，每一列存儲一個真實探測元區(qū)域或者一個虛擬探測 元區(qū)域在各個掃描角度下獲取到的投影數(shù)據(jù)。例如，設(shè)探測器陣列的總長度為L，每個探測 元的尺寸為a，則每個掃描角度下用于存放投影數(shù)據(jù)(包括真實和虛擬投影數(shù)據(jù)）的向量中 元素個數(shù)為N=L/a;若在360°圓周范圍內(nèi)均勻采集被掃描物體投影數(shù)據(jù)M次，則用于存放投 影數(shù)據(jù)的矩陣A的大小為M*N，即M行N列矩陣。
[0040] 并且，由于虛擬探測元區(qū)域無法獲取到準(zhǔn)確有效的投影數(shù)據(jù)，因此存儲投影數(shù)據(jù) 到第一矩陣A之后，將其中虛擬探測元區(qū)域位置的數(shù)據(jù)全部置為0,便于后續(xù)插值處理的準(zhǔn) 確性。插值時，分別獲取第一矩陣A中每個虛擬探測元區(qū)域左右最鄰近的真實探測元區(qū)域的 數(shù)據(jù)，用左右最鄰近真實探測元區(qū)域的數(shù)據(jù)對各個虛擬探測元區(qū)域的數(shù)據(jù)進行線性插值， 插值后得到第一插值矩陣A1。然后根據(jù)矩陣Al中的數(shù)據(jù)重建被掃描物體的圖像，作為一次 圖像。
[0041] S13,對一次圖像進行當(dāng)前CT系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)下的前向投影，得到對應(yīng)的估計投影數(shù) 據(jù)；
[0042]可以理解的是，得到的估計投影數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量與步驟S12中用于重建一次圖像的 投影數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量相同。優(yōu)選的，也可將得到的估計投影數(shù)據(jù)以矩陣的方式存儲，對應(yīng)的矩 陣為第二矩陣A2,矩陣A2的大小與矩陣Al的大小相同。
[0043] S14,用所述估計投影數(shù)據(jù)對獲取到的投影數(shù)據(jù)進行修正;根據(jù)修正后的投影數(shù)據(jù) 再次重建被掃描物體的圖像，得到被掃描物體的CT圖像。
[0044]優(yōu)選的，先將獲取到的投影數(shù)據(jù)與所述估計投影數(shù)據(jù)進行差運算，得到差數(shù)據(jù);并 對所述差數(shù)據(jù)進行線性插值處理;然后將所述估計投影數(shù)據(jù)與線性插值后的差數(shù)據(jù)進行和 運算，可得到修正后的投影數(shù)據(jù)。具體可為：
[0045] 將第一矩陣A與所述第二矩陣A2進行差運算，得到差矩陣diff=A-A2;
[0046] 分別對所述差矩陣diff中每一行數(shù)據(jù)進行線性插值處理，得到插值差矩陣diffl; 其中，與上述矩陣A的插值方式相同，獲取差矩陣diff中虛擬探測元區(qū)域的差數(shù)據(jù)的左右最 鄰近真實探測元的差數(shù)據(jù)，對虛擬探測區(qū)域的差數(shù)據(jù)進行線性插值，得到插值差矩陣 diffl。
[0047] 然后，將所述第二矩陣A2與插值差矩陣diff!進行和運算，得到第二插值矩陣A3 = A2+diffl;所述第二插值矩陣A3中的數(shù)據(jù)即為修正后的投影數(shù)據(jù)。
[0048]進一步的，根據(jù)修正后的投影數(shù)據(jù)再次重建圖像，可提高被掃描物體的CT圖像的 質(zhì)量。
[0049] 通過上述實施例的CT圖像重建方法，通過構(gòu)建探測器陣列，由兩個以上的子探測 器以直線方式排列組成，每個子探測器包含若干個探測元，兩兩子探測器之間存在間隙；通 過所述探測器陣列獲取被掃描物體在各個掃描角度下的投影數(shù)據(jù);對獲取到的投影數(shù)據(jù)進 行線性插值處理，根據(jù)線性插值處理后的投影數(shù)據(jù)重建被掃描物體的圖像，作為一次圖像； 對一次圖像進行當(dāng)前CT系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)下的前向投影，得到對應(yīng)的估計投影數(shù)據(jù)；用獲取到 的投影數(shù)據(jù)對所述估計投影數(shù)據(jù)進行修正;根據(jù)修正后的投影數(shù)據(jù)再次重建被掃描物體的 圖像，得到被掃描物體的CT圖像。本發(fā)明上述實施例的方案，在子探測器尺寸有限的前提 下，可增大FOV面積，使被掃描物體的完整信息在成像區(qū)域范圍內(nèi)，提高圖像重建的質(zhì)量。
[0050] 圖3為另一實施例的CT圖像重建方法的示意性流程圖；本實施例與前一實施例的 主要區(qū)別在于:對一次圖像進行當(dāng)前CT系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)下的前向投影之前，還包括對一次圖 像進行濾波處理的步驟，以提高圖像重建質(zhì)量。
[0051 ]如圖3所示，本實施例中的CT圖像重建方法包括步驟：
[0052] S21，通過預(yù)設(shè)的探測器陣列獲取被掃描物體在各個掃描角度下的投影數(shù)據(jù)。本實 施例中，所述探測器陣列由兩個以上的子探測器以直線方式排列組成，每個子探測器包含 若干個探測元，兩兩子探測器之間存在間隙。排布方式可參考上述實施例，需同時滿足以下 條件：
[0053]相鄰兩個子探測器之間的間距為探測元的寬度的整數(shù)倍；
[0054] 所述探測器陣列的中心點位置對應(yīng)一子探測器上兩探測元之間的中點位置；
[0055] 所述探測器陣列中關(guān)于中心點對稱的任意兩點中至少有一點對應(yīng)一子探測器上 探測元的位置。
[0056] S22,對獲取到的投影數(shù)據(jù)進行線性插值處理；
[0057]優(yōu)選的，將獲取到的投影數(shù)據(jù)存儲到預(yù)設(shè)的第一矩陣中；所述第一矩陣中每一行 存儲一個掃描角度下全部真實探測元區(qū)域和虛擬探測元區(qū)域獲取到投影數(shù)據(jù)，每一列存儲 一個真實探測元區(qū)域或者一個虛擬探測元區(qū)域在各個掃描角度下獲取到的投影數(shù)據(jù)。并 且，插值之前，先將第一矩陣中虛擬探測元區(qū)域?qū)?yīng)的位置的數(shù)據(jù)置為〇。插值時，獲取第一 矩陣中虛擬探測元區(qū)域的左右最鄰近真實探測元區(qū)域的數(shù)據(jù)，用左右最鄰近真實探測元區(qū) 域的數(shù)據(jù)對各個虛擬探測元區(qū)域?qū)?yīng)的數(shù)據(jù)進行線性插值，得到第一插值矩陣。
[0058] S23,根據(jù)線性插值處理后的投影數(shù)據(jù)重建被掃描物體的圖像，得到一次圖像；
[0059] 即根據(jù)第一插值矩陣中的數(shù)據(jù)重建被掃描物體的圖像，得到一次圖像II。
[0060] S24,對一次圖像Il進行均值濾波處理，得到圖像12,采用的均值濾波公式為：
[0061]
[0062]
[0063]其中，Il表示為濾波前的圖像，12表示為濾波后的圖像，（i，j)表示圖像中像素點 的位置，表示滿足以像素點（i，j)為中心、長寬均為(2v+l)的矩形窗內(nèi)的像素點的 位置，V為取值1~5的整數(shù);表示圖像Il中像素點的權(quán)重;Num表示圖像Il 中以像素點（i，j)為中心、長寬均為(2v+l)的矩形窗內(nèi)且滿足 像素點的個數(shù)，T預(yù)設(shè)的正數(shù)。
[0064] S25,對濾波后的圖像進行當(dāng)前CT系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)下的前向投影，得到對應(yīng)的估計投 影數(shù)據(jù)。
[0065]對應(yīng)的，將所述估計投影數(shù)據(jù)存儲到預(yù)設(shè)的第二矩陣中，所述第二矩陣與所述第 一矩陣的大小相同。
[0066] S26,用所述估計投影數(shù)據(jù)對獲取到的投影數(shù)據(jù)進行修正。
[0067] 該步驟具體可包括:先將第一矩陣與所述第二矩陣進行差運算，得到差矩陣;并分 別對所述差矩陣中每一行數(shù)據(jù)進行線性插值處理，得到插值差矩陣;然后將所述第二矩陣 與插值差矩陣進行和運算，得到第二插值矩陣。所述第二插值矩陣中的數(shù)據(jù)即為修正后的 投影數(shù)據(jù)。
[0068] S27,根據(jù)修正后的投影數(shù)據(jù)再次重建被掃描物體的圖像，得到被掃描物體的CT圖 像。
[0069] 下面結(jié)合一具體應(yīng)用場景，對本發(fā)明上述實施例的CT圖像重建方法進行說明。
[0070] 設(shè)置探測器陣列，包括三個子探測器，分別為子探測器D1、D2和D3。三個子探測器 上的無縫銜接的探測元的數(shù)量分別為90、100和110個，每個探測元的寬度為1.5mm。設(shè)定子 探測器D2中從左向右數(shù)的第80個和第81個探測元之間距離的中點，作為預(yù)設(shè)計的探測器陣 列的中心點位置，將子探測器Dl排列在D2左邊，子探測器D3排列在D2右邊，且三者在同一條 直線上。子探測器Dl和D2之間的間距為30mm，相當(dāng)于20個與真實探測元尺寸相同的虛擬探 測元無縫排布在其中；子探測器D2和D3的子探測器為120mm，相當(dāng)于80個與真實探測元尺寸 相同的虛擬探測元無縫排布在其中。整個探測器陣列的長度為600mm，真實探測元和虛擬探 測元數(shù)量共為300+100 = 400個，即每個角度下的投影數(shù)據(jù)向量中含有400個元素。這400個 元素中包含100各虛擬探測元數(shù)據(jù)，虛擬探測元數(shù)據(jù)并不是真實有效的投影數(shù)據(jù)，所以采集 完被掃描物體投影數(shù)據(jù)后，通常先設(shè)置虛擬探測元數(shù)據(jù)全部置為〇。
[0071]根據(jù)以上的探測器陣列進行CT圖像重建，選擇被掃描物體為Shepp-Iogan頭部模 型(如圖4所示）。CT圖像重建的步驟如下：
[0072] 1)采集圓軌道扇束CT系統(tǒng)中shepp-logan頭模的360°范圍的投影數(shù)據(jù)。X射線球管 每旋轉(zhuǎn)〇 . 5°采集一次投影數(shù)據(jù)，共采集720個角度下的投影數(shù)據(jù);對應(yīng)的，存儲投影數(shù)據(jù)的 矩陣A的大小為720*400。每個角度下采集的真實探測元數(shù)據(jù)和虛擬探測元數(shù)據(jù)分別存在矩 陣A中相應(yīng)位置，并將設(shè)置矩陣A中全部的虛擬探測元數(shù)據(jù)置為0;
[0073] 2)在矩陣A中，利用虛擬探測元數(shù)據(jù)的左右最鄰近真實探測元數(shù)據(jù)對虛擬探測元 數(shù)據(jù)進行線性插值，可得到插值后的矩陣Al;
[0074] 3)利用濾波反投影算法對矩陣Al中的數(shù)據(jù)進行圖像重建，得到圖像II;
[0075] 4)對圖像Il進行均值濾波，得到圖像12。采用的均值濾波方法如上述實施例所述， 其中，窗半徑值V = 3，閾值T = 0.06;
[0076] 5)對圖像12進行當(dāng)前CT系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)下的前向投影，得到估計投影數(shù)據(jù)，存儲在 矩陣A2中；
[0077] 6)對矩陣A和矩陣A2進行差運算，得到差矩陣diff=A_A2;
[0078] 7)在矩陣diff中，利用虛擬探測元差數(shù)據(jù)的左右最鄰近真實探測元差數(shù)據(jù)對虛擬 探測元差數(shù)據(jù)進行線性插值，得到插值后的矩陣diffl;
[0079] 8)對矩陣A2和矩陣diffl進行和運算，得到矩陣A3=A2+diffl;
[0080] 9)利用濾波反投影算法對矩陣A3中的數(shù)據(jù)進行CT圖像重建，得到最終重建圖像。
[0081] 參考圖5和圖6的實驗結(jié)果可知，利用本發(fā)明的CT圖像方法，被掃描物體的成像(如 圖5所示）與理想模體的結(jié)構(gòu)信息完全一致。而采用傳統(tǒng)的CT圖像重建方法(單個探測器的 情況，或者三個探測器無縫銜接的情況），由于探測器尺寸受限，投影數(shù)據(jù)截斷，只有一部分 體模在成像范圍內(nèi)，而且FOV邊緣出現(xiàn)高亮度偽影，影響FOV邊緣信息的可視化效果（如圖6 所示）。可見，通過本發(fā)明上述實施例的CT圖像重建方法，有效增大了 FOV面積，使得成像物 體盡可能在成像區(qū)域范圍內(nèi)，而且易于工程實現(xiàn)，執(zhí)行效率高，穩(wěn)定性強。
[0082] 需要說明的是，對于前述的各方法實施例，為了簡便描述，將其都表述為一系列的 動作組合，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知悉，本發(fā)明并不受所描述的動作順序的限制，因為依 據(jù)本發(fā)明，某些步驟可以采用其它順序或者同時進行。
[0083]基于與上述實施例中的CT圖像重建方法相同的思想，本發(fā)明還提供CT圖像重建系 統(tǒng)，該系統(tǒng)可用于執(zhí)行上述CT圖像重建方法。為了便于說明，CT圖像重建系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu) 示意圖中，僅僅示出了與本發(fā)明實施例相關(guān)的部分，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，圖示結(jié)構(gòu)并 不構(gòu)成對系統(tǒng)的限定，可以包括比圖示更多或更少的部件，或者組合某些部件，或者不同的 部件布置。
[0084] 圖7為本發(fā)明一實施例的CT圖像重建系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)圖；如圖7所示，本實施例 的CT圖像重建系統(tǒng)包括:投影數(shù)據(jù)獲取模塊710、圖像重建模塊720、前向投影模塊730以及 數(shù)據(jù)修正模塊740，各模塊詳述如下：
[0085] 上述投影數(shù)據(jù)獲取模塊710,用于通過預(yù)設(shè)的探測器陣列獲取被掃描物體在各個 掃描角度下的投影數(shù)據(jù)，所述探測器陣列由兩個以上的子探測器以直線方式排列組成，每 個子探測器包含若干個探測元，兩兩子探測器之間存在間隙；
[0086] 優(yōu)選的，所述探測器陣列中子探測器的直線排列方式需同時滿足以下條件：
[0087] 相鄰兩個子探測器之間的間距為探測元的寬度的整數(shù)倍；
[0088] 所述探測器陣列的中心點位置對應(yīng)一子探測器上兩探測元之間的中點位置；
[0089] 所述探測器陣列中關(guān)于中心點對稱的任意兩點中至少有一點對應(yīng)一子探測器上 探測元的位置。
[0090] 上述圖像重建模塊720,用于對獲取到的投影數(shù)據(jù)進行線性插值處理，根據(jù)線性插 值處理后的投影數(shù)據(jù)重建被掃描物體的圖像，作為一次圖像；
[0091] 所述前向投影模塊730,用于對一次圖像進行當(dāng)前CT系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)下的前向投影， 得到對應(yīng)的估計投影數(shù)據(jù)；
[0092] 所述數(shù)據(jù)修正模塊740,用于采用所述估計投影數(shù)據(jù)對獲取到的投影數(shù)據(jù)進行修 正；
[0093]所述圖像重建模塊720,還用于根據(jù)修正后的投影數(shù)據(jù)再次重建被掃描物體的圖 像，得到被掃描物體的CT圖像。
[0094] 作為一優(yōu)選實施方式，所述數(shù)據(jù)修正模塊740可包括:第一處理單元，用于將獲取 到的投影數(shù)據(jù)與所述估計投影數(shù)據(jù)進行差運算，得到差數(shù)據(jù)；以及對所述差數(shù)據(jù)進行線性 插值處理;第二處理單元，用于將所述估計投影數(shù)據(jù)與線性插值后的差數(shù)據(jù)進行和運算，得 到修正后的投影數(shù)據(jù)。
[0095] 作為另一優(yōu)選實施方式，所述CT圖像重建系統(tǒng)還可包括：
[0096] 圖像濾波模塊，用于在對一次圖像進行當(dāng)前CT系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)下的前向投影之前， 對一次圖像進行濾波處理，采用的濾波公式為：
[0097]
[0098]
[0099] 其中，Il表示為濾波前的圖像，12表示為濾波后的圖像，（i，j)表示圖像中像素點 的位置，表示滿足以像素點（i，j)為中心、長寬均為(2v+l)的矩形窗內(nèi)的像素點的 位置，V為取值1~5的整數(shù);表示圖像Il中像素點的權(quán)重;Num表示圖像Il 中以像素點（i，j)為中心、長寬均為(2v+l)的矩形窗內(nèi)且滿足 像素點的個數(shù)，T預(yù)設(shè)的正數(shù)。
[0100]需要說明的是，上述示例的CT圖像重建系統(tǒng)的實施方式中，各模塊/單元之間的信 息交互、執(zhí)行過程等內(nèi)容，由于與本發(fā)明前述方法實施例基于同一構(gòu)思，其帶來的技術(shù)效果 與本發(fā)明前述方法實施例相同，具體內(nèi)容可參見本發(fā)明方法實施例中的敘述，此處不再贅 述。
[0101]此外，上述示例的CT圖像重建系統(tǒng)的實施方式中，各功能模塊的邏輯劃分僅是舉 例說明，實際應(yīng)用中可以根據(jù)需要，例如出于相應(yīng)硬件的配置要求或者軟件的實現(xiàn)的便利 考慮，將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將所述CT圖像重建系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分 成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。其中各功能模既可以采用硬件 的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實現(xiàn)。
[0102] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分流程，是可 以通過計算機程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲于一計算機可讀取存儲介 質(zhì)中，作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用。所述程序在執(zhí)行時，可執(zhí)行如上述各方法的實施例的全 部或部分步驟。其中，所述的存儲介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體（Read-Only Memory，R0M)或隨機存儲記憶體(Random Access Memory，RAM)等。
[0103] 在上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側(cè)重，某個實施例中沒有詳述的部 分，可以參見其它實施例的相關(guān)描述?？梢岳斫?，其中所使用的術(shù)語"第一"、"第二"等在本 文中用于區(qū)分對象，但這些對象不受這些術(shù)語限制。
[0104] 以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，不能理解為對本發(fā)明專利范圍 的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下， 還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍 應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種CT圖像重建方法，其特征在于，包括： 通過預(yù)設(shè)的探測器陣列獲取被掃描物體在各個掃描角度下的投影數(shù)據(jù)，所述探測器陣 列由兩個以上的子探測器以直線方式排列組成，每個子探測器包含若干個探測元，兩兩子 探測器之間存在間隙； 對獲取到的投影數(shù)據(jù)進行線性插值處理，根據(jù)線性插值處理后的投影數(shù)據(jù)重建被掃描 物體的圖像，作為一次圖像； 對一次圖像進行當(dāng)前CT系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)下的前向投影，得到對應(yīng)的估計投影數(shù)據(jù)； 用所述估計投影數(shù)據(jù)對獲取到的投影數(shù)據(jù)進行修正;根據(jù)修正后的投影數(shù)據(jù)再次重建 被掃描物體的圖像，得到被掃描物體的CT圖像。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的CT圖像重建方法，其特征在于，用所述估計投影數(shù)據(jù)對獲取到 的投影數(shù)據(jù)進行修正，包括： 將獲取到的投影數(shù)據(jù)與所述估計投影數(shù)據(jù)進行差運算，得到差數(shù)據(jù);對所述差數(shù)據(jù)進 行線性插值處理； 將所述估計投影數(shù)據(jù)與線性插值后的差數(shù)據(jù)進行和運算，得到修正后的投影數(shù)據(jù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的CT圖像重建方法，其特征在于，所述探測器陣列中子探測器的 直線排列方式需同時滿足以下條件： 相鄰兩個子探測器之間的間距為探測元的寬度的整數(shù)倍； 所述探測器陣列的中心點位置對應(yīng)一子探測器上兩探測元之間的中點位置； 所述探測器陣列中關(guān)于中心點對稱的任意兩點中至少有一點對應(yīng)一子探測器上探測 元的位置。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的CT圖像重建方法，其特征在于，將所述探測器陣列中子探測器 所在區(qū)域作為真實探測元區(qū)域，子探測器之間的間隙區(qū)域作為虛擬探測元區(qū)域； 所述通過預(yù)設(shè)的探測器陣列獲取被掃描物體在各個掃描角度下的投影數(shù)據(jù)之后還包 括： 將獲取到的投影數(shù)據(jù)存儲到預(yù)設(shè)的第一矩陣中；所述第一矩陣中每一行存儲一個掃描 角度下通過全部真實探測元區(qū)域和虛擬探測元區(qū)域獲取到投影數(shù)據(jù)，每一列存儲一個真實 探測元區(qū)域或者一個虛擬探測元區(qū)域在各個掃描角度下獲取到的投影數(shù)據(jù);并且，將第一 矩陣中虛擬探測元區(qū)域?qū)?yīng)位置的數(shù)據(jù)置為0。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的CT圖像重建方法，其特征在于，對獲取到的投影數(shù)據(jù)進行線性 插值處理包括： 分別獲取第一矩陣中各虛擬探測元區(qū)域左右最鄰近的真實探測元區(qū)域的數(shù)據(jù)，用左右 最鄰近的真實探測元區(qū)域的數(shù)據(jù)對所述虛擬探測元區(qū)域的數(shù)據(jù)進行線性插值，得到第一插 值矩陣。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的CT圖像重建方法，其特征在于，所述對一次圖像進行當(dāng)前CT系 統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)下的前向投影，得到對應(yīng)的估計投影數(shù)據(jù)，之后還包括： 將所述估計投影數(shù)據(jù)存儲到預(yù)設(shè)的第二矩陣中，所述第二矩陣與所述第一矩陣的大小 相同； 所述用所述估計投影數(shù)據(jù)對獲取到的投影數(shù)據(jù)進行修正，包括： 將第一矩陣與所述第二矩陣進行差運算，得到差矩陣；用所述差矩陣中各虛擬探測元 區(qū)域左右最鄰近的真實探測元區(qū)域的數(shù)據(jù)對虛擬探測元區(qū)域的數(shù)據(jù)進行線性插值處理，得 到插值差矩陣； 將所述第二矩陣與插值差矩陣進行和運算，得到第二插值矩陣，所述第二插值矩陣中 的數(shù)據(jù)即為修正后的投影數(shù)據(jù)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的CT圖像重建方法，其特征在于，所述對一次圖像進行當(dāng)前CT系 統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)下的前向投影，之前還包括： 對一次圖像進行濾波處理，濾波公式為：其中，II表示為濾波前的圖像，12表示為濾波后的圖像，（i，j)表示圖像中像素點的位 置，表示圖像中滿足以像素點（i，j)為中心、長寬均為(2v+l)的矩形窗內(nèi)的像素點 的位置，v為取值1~5的整數(shù);表示圖像II中像素點的權(quán)重;Num表示圖像 II中以像素點（i，j)為中心、長寬均為(2v+l)的矩形窗內(nèi)且滿足|ll(i'，j'）-Il(i，j)|<T 的像素點的個數(shù)，T預(yù)設(shè)的正數(shù)。8. -種CT圖像重建系統(tǒng)，其特征在于，包括： 投影數(shù)據(jù)獲取模塊，用于通過預(yù)設(shè)的探測器陣列獲取被掃描物體在各個掃描角度下的 投影數(shù)據(jù)，所述探測器陣列由兩個以上的子探測器以直線方式排列組成，每個子探測器包 含若干個探測元，兩兩子探測器之間存在間隙； 圖像重建模塊，用于對獲取到的投影數(shù)據(jù)進行線性插值處理，根據(jù)線性插值處理后的 投影數(shù)據(jù)重建被掃描物體的圖像，作為一次圖像； 前向投影模塊，用于對一次圖像進行當(dāng)前CT系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)下的前向投影，得到對應(yīng)的 估計投影數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)修正模塊，用于采用所述估計投影數(shù)據(jù)對獲取到的投影數(shù)據(jù)進行修正； 所述圖像重建模塊，還用于根據(jù)修正后的投影數(shù)據(jù)再次重建被掃描物體的圖像，得到 被掃描物體的CT圖像。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的CT圖像重建系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)修正模塊包括： 第一處理單元，用于將獲取到的投影數(shù)據(jù)與所述估計投影數(shù)據(jù)進行差運算，得到差數(shù) 據(jù)；以及對所述差數(shù)據(jù)進行線性插值處理； 第二處理單元，用于將所述估計投影數(shù)據(jù)與線性插值后的差數(shù)據(jù)進行和運算，得到修 正后的投影數(shù)據(jù)。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的CT圖像重建系統(tǒng)，其特征在于，所述探測器陣列中子探測器 的直線排列方式需同時滿足以下條件： 相鄰兩個子探測器之間的間距為探測元的寬度的整數(shù)倍； 所述探測器陣列的中心點位置對應(yīng)一子探測器上兩探測元之間的中點位置； 所述探測器陣列中關(guān)于中心點對稱的任意兩點中至少有一點對應(yīng)一子探測器上探測 元的位置； 所述的CT圖像重建系統(tǒng)還包括： 圖像濾波模塊，用于在對一次圖像進行當(dāng)前CT系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)下的前向投影之前，對一 次圖像進行濾波處理，濾波公式為：其中，II表示為濾波前的圖像，12表示為濾波后的圖像，（i，j)表示圖像中像素點的位 置，表示滿足以像素點（i，j)為中心、長寬均為(2v+l)的矩形窗內(nèi)的像素點的位置， ^為取值1~5的整數(shù);w(i'J'）表示圖像II中像素點的權(quán)重;Num表示圖像II中以像 素點（i，j)為中心、長寬均為(2v+l)的矩形窗內(nèi)且滿足|11(1'，」'）_11(1，」）|彡!'的像素點 的個數(shù)，T預(yù)設(shè)的正數(shù)。
【文檔編號】G06T11/00GK106056646SQ201610356024
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】駱毅斌, 李翰威, 徐月晉, 詹欣智, 胡潔
【申請人】廣州華端科技有限公司